【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに液化石油ガス（ＬＰＧ）や圧縮天然ガス（ＣＮＧ）などのガス燃料を供給するエンジンのガス燃料供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のガス燃料供給装置としては、例えば実開昭６３−１４６１５２号公報に開示されているものがある。この公報に示されたガス燃料供給装置は、スロットルバルブの上流側に設けられたベンチュリ部からガス燃料が吸気通路中に吸引される構成が採られている。
【０００３】
前記ベンチュリ部は、吸気通路を囲む環状を呈する燃料通路が内部に形成されるとともに、この環状のガス燃料通路から径方向の内側に延びてガス燃料通路と吸気通路とを連通するスリットが形成されている。このスリットは、吸気通路の周方向に沿って、吸気通路の全周にわたって途切れることなく一連に延びるように形成されている。
【０００４】
また、前記環状のガス燃料通路にガス燃料を供給するガス供給口は、吸気通路を軸線方向（吸気の流れる方向）から見てスロットルバルブの弁軸に対して垂直位置となる側部に形成されている。
なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６３−１４６１５２号公報（第１図〜第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように構成された従来のガス燃料供給装置は、エンジンの小型化を図るためにシリンダヘッドに接近させて取付けると、エンジンの出力が低下してしまうという問題が生じる。このことは、特にスロットルバルブの開度が大きくなる高速運転時に顕著である。このようにエンジンの出力が低下してしまうのは、ガス燃料が均分に拡散されることがない状態でエンジンに供給されることが原因であると考えられる。
【０００７】
すなわち、ガス燃料は、前記ガス供給口から環状のガス燃料通路内に流入した後に前記スリットにおけるガス供給口の近傍に位置する一箇所から相対的に多く吸気通路内に吸入される。このため、ガス燃料は、吸気通路中を層状になって下流側へ流され、吸気通路内で均分に拡散されることなく燃焼室内に吸入されてしまう。
【０００８】
この結果、燃焼室内の空燃比分布に偏りが生じ、燃焼室内に混合気の相対的に濃い部分と希薄な部分とが形成されるようになるために、燃焼条件が悪化して排ガス中のＮＯＸ やＨＣが増加してしまう。なお、吸気通路の形状を変えたり、吸気の流れる方向を変える部材を設けたりして相対的に濃い混合気が点火プラグの近傍に集まるように構成することは、ガス燃料はガソリンに較べて比重が著しく小さいために困難である。
【０００９】
また、従来のガス燃料供給装置によって生成された混合気を多気筒エンジンの各気筒に分配する場合には、上述したように吸気通路中を混合気が濃度の異なる層状になって流れることから、混合気の空燃比が気筒毎に異なってしまうことがある。このため、多気筒エンジンに従来のガス燃料供給装置によってガス燃料を供給する場合には、気筒毎の燃焼状態が異なるようになり、エンジンの出力が低下してしまうという問題が生じる。
【００１０】
さらに、従来のガス燃料供給装置は、ベンチュリ効果によってガス燃料を吸気通路内に供給するために、吸気抵抗を低減してエンジンの出力向上を図るにも限界があった。このような不具合は、ベンチュリ効果を用いることなくガス燃料を吸気通路の供給することによってある程度は解消することができる。しかし、吸気通路にベンチュリを設けないようにすると、吸気は、吸気通路中を横切るように設けられたスロットル弁の弁軸の影響を大きく受けるようになり、吸気通路中に吸気が流れ難い部位と流れ易い部位とが形成されるようになる。すなわち、燃料ガスを供給する構成如何によっては、吸気通路中のガス燃料の分布に偏りが生じるおそれがある。前記吸気が流れ難い部位とは、スロットル弁の弁軸の下流側のことであり、前記吸気が流れ易い部位とは、前記弁軸を避けるような部位のことである。
【００１１】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、ガス燃料を吸気通路内に均分に拡散させてエンジンの出力を増大させることができるエンジンのガス燃料供給装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係るエンジンのガス燃料供給装置は、吸気通路にバタフライバルブ型のスロットルバルブとガス燃料コントロールバルブとを弁軸が互いに平行になるとともにスロットルバルブがガス燃料コントロールバルブより吸気流の下流側に位置するように設け、これらのバルブどうしの間の吸気通路の周囲に、ガス燃料が供給される環状通路を形成し、この環状通路と前記吸気通路とを、これら両通路の間に形成されたガス吐出孔によって連通させてなり、このガス吐出孔は、前記吸気通路を軸線方向から見て前記両バルブの弁軸と重なる部位を除く部位であって、前記弁軸を中心として対称となる位置に形成されているものである。
【００１３】
本発明によれば、燃料ガスを吸気通路内の吸気負圧によってベンチュリを用いることなくガス吐出孔から吸気通路内に供給することができる。また、ガス吐出孔は、スロットルバルブやガス燃料コントロールバルブの弁軸によって吸気の流れが妨げられることがない部位、言い換えれば吸気が相対的に多く流れる部位に複数形成される。このため、ベンチュリを用いていないことによって吸気の流れが前記弁軸の影響を大きく受けるようになるにもかかわらず、ガス燃料を吸気通路内に広範囲にわたって均分に供給し、円滑に下流側へ供給することができる。
【００１４】
請求項２に記載した発明に係るエンジンのガス燃料供給装置は、請求項１に記載した発明に係るエンジンのガス燃料供給装置において、環状通路にガス燃料を供給するガス供給口は、ガス吐出孔を避ける位置に開口されているものである。この発明によれば、ガス供給口から環状通路に流入したガス燃料は、環状通路を周方向へ流れた後にガス吐出孔から吸気通路内に供給される。
【００１５】
請求項３に記載した発明に係るエンジンのガス燃料供給装置は、請求項１に記載した発明に係るエンジンのガス燃料供給装置において、環状通路にガス燃料を供給するガス供給口は、ガス吐出孔に対して吸気通路の軸線方向にずれる位置に形成されているものである。
この発明によれば、ガス供給口から環状通路に流入したガス燃料は、環状通路内を前記軸線方向へ流れた後にガス吐出孔から吸気通路内に供給される。
【００１６】
請求項４に記載した発明に係るエンジンのガス燃料供給装置は、請求項１に記載した発明に係るエンジンのガス燃料供給装置において、吸気通路を形成する通路形成用部材の内部に内筒を嵌合させ、これら両部材の間に環状通路を形成してなり、前記内筒は、吸気が流れる方向の下流側から前記吸気通路形成用部材に組付けられているものである。
この発明によれば、吸気通路形成用部材に内筒を組付けるときに内筒を押す工具や治具は、内筒における吸気流の下流側から接触する。このため、内筒に組付用の被押圧面を形成する場合にはこの被押圧面を吸気流の下流側に吸気の流れが大きく乱されることがないように形成することができる。また、前記被押圧面を形成しない場合であっても、工具や治具の接触痕は吸気流の下流側に形成されるから、上記同様に吸気を円滑に流すことができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るエンジンのガス燃料供給装置の一実施の形態を図１ないし図８によって詳細に説明する。
図１は本発明に係るガス燃料供給装置を装備したエンジンの構成を示す図、図２はガスミキサーの縦断面図、図３は図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図４は内筒を示す図で、同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は（ａ）図におけるＢ−Ｂ線断面図である。図５はアイドリング運転時のガスミキサーの斜視図、図６は図５の要部を拡大して示す斜視図、図７は全開運転時のガスミキサーの斜視図で、これらの図はスロットルボディを破断した状態で描いてある。図８はエンジンの回転数と出力との関係を示すグラフである。
【００１８】
これらの図において、符号１で示すものは、本発明に係るガス燃料供給装置としてのガスミキサーである。このガスミキサー１は、エンジン２のシリンダヘッドに取付けられ、例えば液化石油ガス（ＬＰＧ）や圧縮天然ガス（ＣＮＧ）などのガス燃料と空気とを混合させてエンジン２に供給するものである。
【００１９】
前記エンジン２は、コントロールユニット４によって制御される電子制御式の４サイクルエンジンで、吸気系に前記ガスミキサー１とエアクリーナ５とを備え、排気系に触媒６とマフラー７とを備えている。また、このエンジン２の点火プラグ８には、ディストリビュータ９とイグニッションコイル１０とを有する点火装置１１が接続されている。
【００２０】
前記コントロールユニット４は、従来からよく知られているように、エンジン２の各部に設けられたセンサの検出データに基づいて後述する各バルブなどを駆動するように構成されている。前記センサとしては、エンジン２に取付けられた冷却水温センサ１２およびクランク角センサ１３と、排気管１４に取付けられたＯ２ センサ１５と、前記触媒６に取付けられた排気温度センサ１６と、ガスミキサー１に設けられたスロットル角センサ１７と、エンジン２の吸気系の負圧導出用パイプ１８に取付けられた吸気負圧センサ１９などである。
【００２１】
前記ガスミキサー１は、図１〜図３および図５に示すように、吸気通路２１とガス燃料通路２２とが形成されたバルブハウジング２３にバタフライバルブ型のスロットルバルブ２４およびガス燃料コントロールバルブ２５と、エアブリードバルブ２６と、アイドルスピードコントロールバルブ２７とを組付けることによって形成されている。
【００２２】
前記スロットルバルブ２４は、バルブハウジング２３内の吸気通路２１の下流側端部に設けられ、前記ガス燃料コントロールバルブ２５は、前記吸気通路２１の上流側端部に設けられている。また、これら両バルブ２４，２５は、弁軸２４ａ，２５ａの軸線方向が互いに平行になるようにバルブハウジング２３に回動自在に取付けられている。
前記スロットルバルブ２４は、図示していないアクセル操作子にワイヤなどを介して接続されており、アクセル操作子が人為的に操作されることによって開閉する。また、前記スロットルバルブ２４と前記ガス燃料コントロールバルブ２５とは、リンク機構２８（図１参照）を介して互いに連結されている。
【００２３】
このリンク機構２８は、スロットルバルブ２４の開度が初期開度と例えば２０〜３０％の間にあるときにガス燃料コントロールバルブ２５が初期開度位置と全開位置との間で回動し、スロットルバルブ２４の開度が前記２０〜３０％を越えている状態では、ガス燃料コントロールバルブ２５が全開状態に維持されるように構成されている。すなわち、スロットルバルブ２４が初期状態から開く場合は、ガス燃料コントロールバルブ２５は、スロットルバルブ２４とともに開動作を開始し、スロットルバルブ２４の開度が２０〜３０％に達したときに全開となり、その後は全開位置に保持される。また、スロットルバルブ２４が全開状態から閉じる場合には、ガス燃料コントロールバルブ２５は、スロットルバルブ２４が閉動作を開始しても全開状態に保たれ、スロットルバルブ２４の開度が２０〜３０％まで低下してから閉動作を開始し、スロットルバルブ２４とともに初期状態になる。
【００２４】
スロットルバルブ２４を全閉としたときの状態（アイドリング状態）を図２に示す。この状態では、スロットルバルブ２４は、弁体２４ｂが略全周にわたって吸気通路２１の壁面に接触し、ガス燃料コントロールバルブ２５は、弁体２５ｂと吸気通路２１の壁面との間に隙間が形成されるように設定されている。
このアイドリング運転時には、スロットルバルブ２４を迂回するようにバルブハウジング２３に形成されたバイパス通路２９（図１および図２参照）を吸気が流れ、このバイパス通路２９に設けられた前記アイドルスピードコントロールバルブ２７が通路断面積を増減させることによって吸気量が制御される。このアイドルスピードコントロールバルブ２７の開度は、前記コントロールユニット４が制御する。
【００２５】
前記バルブハウジング２３に形成されたガス燃料通路２２は、図１に示すように、前記吸気通路２１における前記スロットルバルブ２４と前記ガス燃料コントロールバルブ２５との間となる部位に接続され、ガス燃料遮断バルブ３１とレギュレータ３２とを介してガス燃料タンク３３に接続されている。また、このガス燃料通路２２は、吸気通路２１との接続部分の近傍に前記エアブリードバルブ２６を介してブリードエア通路３４が接続されている。
【００２６】
前記ガス燃料遮断バルブ３１は、例えば減速時などでガス燃料通路２２を閉じるためのもので、ダイヤフラム式アクチュエータ３１ａを備えており、このアクチュエータ３１ａにエンジン２の負圧導出用パイプ１８から吸気負圧が導入されることによって閉じ、それ以外のときに開くように構成されている。前記吸気負圧の導入・停止の切換は、コントロールユニット４が駆動するソレノイドバルブ３５によって実施される。
【００２７】
前記レギュレータ３２は、従来のガス燃料エンジンに用いられるレギュレータと同等の構造のもので、ガス燃料タンク３３から供給されたガス燃料を複数の減圧室（図示せず）に通すことによって減圧させるものである。このレギュレータ３２は、ガス燃料の供給を停止するためのバルブ３６が設けられている。このバルブ３６も前記コントロールユニット４によって駆動される。
【００２８】
前記エアブリードバルブ２６は、ガスミキサー１に吸込まれるガス燃料の量を制御するためのもので、ブリードエア通路３４の通路断面積を増減させるように構成されている。このブリードエア通路３４は、上流側端部がエアクリーナ３７を介して大気中に連通されており、エアブリードバルブ２６が開いてガス燃料通路２２側から吸気負圧が作用することによって、大気をガス燃料通路２２内に供給する。
【００２９】
すなわち、エアブリードバルブ２６の開度を増減させてブリードエア通路３４からガス燃料通路２２へ吸入される空気の量を変えることにより、ガス燃料通路２２を通って吸気通路２１へ吸込まれるガス燃料の量を調整することができる。例えば、エアブリードバルブ２６の開度を増大させることにより、前記ブリードエア通路３４からガス燃料通路２２に吸入される空気の量が増大し、その分、ガス燃料通路２２を流れるガス燃料の量は減少する。このエアブリードバルブ２６の開度は、排ガス中のＯ２ 濃度に基づいて所定の空燃比が得られるように、前記コントロールユニット４によりフィードバック制御によって制御される。
【００３０】
前記ガスミキサー１における前記吸気通路２１と前記ガス燃料通路２２との接続部分は、図２および図３に示すように、吸気通路２１の壁の一部を構成する内筒４１と、この内筒４１の外周部を覆うバルブハウジング２３からなる外筒４２とによって形成された環状通路４３と、前記内筒４１に形成されたガス吐出口４４とを介してガス燃料がガス燃料通路２２から吸気通路２１内に供給されるように構成されている。
【００３１】
前記内筒４１は、図２および図４に示すように、バルブハウジング２３に嵌合する大径部４５と、この大径部４５から吸気流の上流側｛図２，図４（ａ）においては右側｝へ延びる小径部４６とが一体に形成されており、バルブハウジング２３内に吸気流の下流側（図２においては左側）から組付けられている。前記大径部４５の外周面は、軸線方向の全域にわたって外径が一定になるとともに、バルブハウジング２３に周方向の全域にわたって嵌合するように形成されており、この実施の形態では、バルブハウジング２３に接着剤（図示せず）によって接着されている。
【００３２】
この内筒４１のバルブハウジング２３への固定は、上述したように接着剤を使用する他に、圧入によって行ったり、圧入とかしめとによって行うことができる。なお、これらの組付け方法を採る場合であっても、シール性を向上させるために接着剤を使用することができる。
また、前記大径部４５の内周部分の下流側の端部には、下流側に向かうにしたがって次第に内径が大きくなるようにテーパ面４５ａが形成されている。
【００３３】
前記小径部４６は、軸線方向の全域にわたって内径と外径とがそれぞれ一定になるように形成されている。この小径部４６の内径は、前記大径部４５の上流側端部の内径と等しくなるように形成されている。また、この小径部４６の上流側端部は、バルブハウジング２３に形成されたテーパ部４７（図２参照）の下流側の端面に全周にわたって気密になるように接触している。この接触部分は、前記小径部４６の内周面と前記テーパ部４７の内周面との間に段差が生じることがないように形成されている。この小径部４６の上流端が前記テーパ部４７に接触するように内筒４１をバルブハウジング２３に取付けることによって、図３に示すように、小径部４６とバルブハウジング２３（外筒４２）との間に前記環状通路４３が形成される。
【００３４】
この実施の形態によるガスミキサー１は、図３に示すように、前記小径部４６と対向する外筒４３の内周面に、ガス燃料通路２２から環状通路４３内へガス燃料を供給するためのガス供給口４８が形成されている。この実施の形態では、前記ガス供給口４８にオリフィス２２ａが介装されている。前記ガス燃料通路２２とガス供給口４８とが形成される位置は、図２に示すように、バルブハウジング２３におけるスロットルバルブ２４とガス燃料コントロールバルブ２５との間であって、これら両バルブ２４，２５の閉側となる一側部に位置付けられている。ここでいう両バルブの閉側とは、両バルブ２４，２５の開度が小さいときに吸気が主に流れる部位のことで、図２に示す側面視において左下がりに傾斜する状態で両バルブ２４，２５が閉じ、かつ吸気の流れる方向が同図の左方向である場合には、図２において吸気通路２１の下端部のことをいう。また、この実施の形態では、図３に示すように、ガス供給口４８は、中心線が吸気通路２１の中心Ｃを指向するように形成されている。
【００３５】
前記内筒４１の小径部４６には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、小径部４６の周方向に長くなる長穴状を呈するガス吐出孔４４が前記環状通路４３と吸気通路２１内とを連通するように形成されている。このガス吐出孔４４は、図３に示すように、吸気通路２１を軸線方向から見て前記両バルブ２４，２５の弁軸２４ａ，２５ａと重なる部位（周壁４６ａ，４６ｂ）を除く部位に、前記弁軸２４ａ，２５ａを中心として対称となるように四箇所に形成されている。この実施の形態では、ガス吐出孔４４は、吸気通路２１を軸線方向から見て前記ガス供給口４８の中心線と交差する部位（周壁４６ｃ，４６ｄ）をも除く部位に形成されている。言い換えれば、前記ガス供給口４８は、ガス吐出孔４４を避ける位置に開口され、このガス供給口４８に対して前記軸線方向視で弁軸２４ａ，２５ａを中心として対称となる部位（周壁４６ｄ）を避ける部位にガス吐出孔４４が形成されている。
【００３６】
また、この実施の形態による各ガス吐出孔４４の長手方向（内筒４１の周方向）の長さは、図３に示すように、吸気通路２１の中心Ｃとガス吐出孔４４の一端とを結ぶ第１の仮想線Ｌ１と、前記中心Ｃとガス吐出孔４４の他端とを結ぶ第２の仮想線Ｌ２とのなす角度αが４５°となるように形成されている。
【００３７】
このように形成された内筒４１がバルブハウジング２３に取付けられることによって、ガスミキサー１内の吸気通路２１の内径は、図２に示すように、内筒４１が位置する中央部が両端部より小さくなる。この中央部の内径は、この中央部での通路断面積が両端部の実質的な通路断面積と略等しくなるように設定されている。前記両端部の実質的な通路断面積とは、スロットルバルブ２４やガス燃料コントロールバルブ２５の投影面積（両バルブを全開状態として吸気流の上流側から見たときのバルブの断面積）を真の通路断面積（吸気通路２１にバルブが存在しない場合の通路断面積）から差し引いた面積のことである。すなわち、このガスミキサー１は、前記内筒４１の内方を吸気が通るときに吸気の流速が上昇するようなことがないように構成されている。
【００３８】
上述したように構成されたガスミキサー１は、アイドリング運転時にはスロットルバルブ２４が初期位置（吸気通路２１が略閉塞される位置）に位置付けられるとともに、ガス燃料コントロールバルブ２５が微小開度位置に位置付けられる。また、バイパス通路２９のアイドルスピードコントロールバルブ２７はアイドリング開度に位置付けられ、エアブリードバルブ２６は所定の開度に位置付けられる。このアイドリング状態を図５および図６に示す。
【００３９】
このときには、ガス燃料コントロールバルブ２５の下流側に吸気負圧が生じ、空気がガス燃料コントロールバルブ２５とバルブハウジング２３との間の隙間を通ってガスミキサー１内に吸入される。また、吸気負圧は、前記内筒４１のガス吐出孔４４と前記環状通路４３とを介してガス燃料通路２２およびブリードエア通路３４にも作用するから、このときには、ガス燃料通路２２内のガス燃料と、ブリードエア通路３４内の空気とがそれぞれ吸引され、ガス供給口４８の上流側近傍で混合する。このようにガス燃料通路２２内で形成される混合気を以下においては予混合気という。
【００４０】
この予混合気は、吸気負圧によって前記環状通路４３およびガス吐出孔４４を通って吸気通路２１内に吸込まれる。予混合気がガス供給口４８から環状通路４３内に吸込まれるときには、ガス供給口４８と対向する部位に内筒４１の小径部４６の周壁４６ｃが位置しており、ガス供給口４８に吸気負圧が横方向（環状通路４３の周方向の両側）から作用するために、予混合気は、図３中に矢印で示すように、環状通路４３内を周方向に流れ、四箇所のガス吐出孔４４から吸気通路２１内に吸入される。そして、この予混合気は、ガス燃料コントロールバルブ２５側から流れてきた空気と吸気通路２１内で混合して混合気を形成しながら、バイパス通路２９を通ってスロットルバルブ２４の下流側へ供給される。
【００４１】
スロットルバルブ２４の開度が増大してアイドリング開度より大きくなると、吸気は、スロットルバルブ２４とバルブハウジング２３との間に形成される隙間を主に通って下流側へ供給されるようになる。このときには、ガス燃料コントロールバルブ２５はスロットルバルブ２４より開度が大きくなる状態で開く。そして、スロットルバルブ２４の開度が２０〜３０％に達すると、ガス燃料コントロールバルブ２５は全開となり、さらにスロットルバルブ２４の開度が増大しても全開位置に保持される。
【００４２】
スロットルバルブ２４が全開状態に達すると、ガスミキサー１内の吸気通路２１には全域にわたって略等しく吸気負圧が作用するようになる。このときのガスミキサー１を図７に示す。この全開状態では、吸気負圧は、吸気通路２１内の略全域にわたって均等に作用する。このため、このときには、内筒４１の全てのガス吐出孔４４に吸気負圧が均等に作用し、予混合気が環状通路４３から均分された状態で吸気通路２１内に供給されることになる。
【００４３】
したがって、このガスミキサー１によれば、ガス燃料コントロールバルブ２５とスロットルバルブ２４との間に生じる負圧によってガス燃料を吸気通路２１内に吸引することができ、ベンチュリが不要になるから、ベンチュリを有するガス燃料供給装置に較べて吸気抵抗を低減することができる。
また、前記ガス吐出孔４４は、スロットルバルブ２４やガス燃料コントロールバルブ２５の弁軸２４ａ，２５ａによって吸気の流れが妨げられることがない部位、言い換えれば吸気が相対的に多く流れる部位に複数形成されているから、ガス燃料が吸気通路２１内に広範囲にわたって供給され、円滑に下流側へ供給することができる。
【００４４】
この結果、高速運転時の吸気量を増大させることができるとともに、ガス燃料が吸気通路２１中で均分に拡散されるようになるから、このガスミキサー１を装備したエンジン２は、最高出力を向上させることができた。発明者が行った実験によれば、図８に示すように出力が向上することが分かった。
図８はエンジンの軸出力と回転数との関係を示すグラフで、同図において、二点鎖線はガス燃料を一箇所から吸気通路内に供給するガスミキサーをシリンダヘッドに直接取付けた場合を示し、破線はガス燃料を一箇所から吸気通路内に供給するガスミキサーをシリンダヘッドに約３００ｍｍの吸気管を介して取付けた場合を示し、実線はこの実施の形態によるガスミキサーをシリンダヘッドに直接取付けた場合を示している。
【００４５】
図８から分かるように、ガス燃料を一箇所から吸気通路内に供給するガスミキサーを使用する場合は、シリンダヘッドとの間に吸気管を介装することによって、ガス燃料が吸気通路内で均分に拡散されるようになることから、エンジンの出力を増大させることができる。また、この実施の形態で示したガスミキサー１を用いた場合のエンジン２の出力は、前記吸気管を使用した場合のエンジンの出力と略等しくなることが分かる。すなわち、この実施の形態によるガスミキサー１を使用することによって、吸気管を短縮してエンジンの小型化を図りながら、エンジンの出力を増大させることができる。
【００４６】
また、この実施の形態によるガスミキサー１においては、ガス供給口４８と対向するように周壁４６が設けられているから、環状通路４３に流入したガス燃料は、環状通路４３で周方向へ流れるようになる。このため、ガス燃料がガス供給口４８からガス吐出孔４４に直接流入することはなく、ガス燃料を環状通路４３の周方向へ導いて四箇所のガス吐出孔４４を通すことができるから、吸気通路２１内にガス燃料をより一層拡散し易いように供給することができる。
【００４７】
さらに、この実施の形態によるガスミキサー１においては、環状通路４３の内周部分であって、ガス供給口４８と対向する部位と、吸気通路２１を軸線方向から見て前記ガス供給口４８に対して弁軸２４ａ，２５ａを中心として対称となる部位とに周壁４６ｃ，４６ｄが形成されているから、前記弁軸２４ａ，２５ａに対して軸線方向視において一方に供給されるガス燃料と、他方に供給されるガス燃料の量を釣り合わせることができる。このため、ガス燃料が吸気通路２１内の一方に偏るようなことがなく、燃焼室内の空燃比分布が略均一になって燃焼が良好になされるようになる。
【００４８】
さらにまた、この実施の形態によるガスミキサー１は、環状通路４３を形成するための内筒４１がバルブハウジング２３に吸気が流れる方向の下流側から組付けられているから、バルブハウジング２３に内筒４１を組付けるときに内筒４１を押す工具や治具は、内筒４１における吸気流の下流側から接触するようになる。このため、内筒４１に組付用の被押圧面を形成する場合には、この被押圧面を吸気流の下流側に吸気の流れが大きく乱されることがないように形成することができる。また、前記被押圧面を形成しない場合であっても、工具や治具の接触痕は吸気流の下流側に形成されるから、上記同様に吸気を円滑に流すことができるようになる。
【００４９】
吸気通路２１とガス燃料通路２２との接続部分は、図９に示すように形成することができる。
図９は請求項４に記載された発明に係るガス燃料供給装置の要部を示す断面図で、同図において、前記図１〜図７によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
【００５０】
図９に示す内筒４１は、小径部４３の軸線方向の長さが上述した実施の形態のものより長くなるように形成されている。また、環状通路４３にガス燃料を供給するガス供給口４８は、ガス吐出孔４４に対して吸気通路２１の軸線方向にずらした位置に形成されている。
【００５１】
この構成を採ることにより、ガス供給口４８から環状通路４３に流入したガス燃料は、環状通路４３内を前記軸線方向へ流れた後にガス吐出孔４４から吸気通路２１内に供給される。このため、ガス燃料がガス供給口４８からガス吐出孔４４に直接流れることはないから、ガス燃料を環状通路４３の周方向へ導くことができるようになり、吸気通路２１内により一層拡散し易いように供給することができる。
【００５２】
なお、内筒４１に形成するガス吐出孔４４は、上記実施の形態で示したような長孔に限定されることはなく、その開口形状、数量および形成する位置は適宜変更することができる。例えば、ガス吐出孔４４を内筒４１の周方向に対して傾斜する長孔によって形成したり、丸穴によって形成することができる。また、ガス吐出孔４４は、内筒４１の径方向に対して傾斜して延びるように形成することもできる。この構成を採る場合には、内筒４１の小径部４６を上述した実施の形態のものより厚く形成し、ガス吐出孔４４を環状通路４３から径方向の内側に向かうにしたがって次第に吸気流の下流側に位置するように傾斜させて形成する。このように斜めにガス吐出孔４４を形成することによって、予混合気がガス吐出孔４４から吸気通路２１内に円滑に流入するようになり、吸気通路２１内でより一層拡散し易くなる。
【００５３】
さらに、ガス吐出孔４４の通路断面積は、ガス供給口４８に近い方のガス吐出孔４４と他のガス吐出孔４４とで変えることができる。この場合には、前記ガス供給口４８に近い方のガス吐出孔４４の通路断面積を他のガス吐出孔４４より小さくなるように形成する。さらにまた、環状通路４３内には、全てのガス吐出孔４４に略均等に予混合気が流れるように絞りを設けることもできる。このようにガス吐出孔４４の通路断面積を個々に変えたり、環状通路４３内に絞りを設けることにより、ガス供給口４８が環状通路４３の周方向の一箇所に位置する構成を採りながら、全てのガス吐出孔４４から略均等に予混合気を供給することができるようになる。
加えて、吸気通路２１とガス燃料通路２２との接続部分は、内筒をバルブハウジング２３によって形成し、このバルブハウジング２３の外周部に別体に形成された外筒を装着する構成を採ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、燃料ガスを吸気通路内の吸気負圧によってベンチュリを用いることなくガス吐出孔から吸気通路内に供給することができるから、ベンチュリを有する従来のガス燃料供給装置に較べると吸気抵抗を低減することができる。また、ガス吐出孔は、スロットルバルブやガス燃料コントロールバルブの弁軸によって吸気の流れが妨げられることがない部位、言い換えれば吸気が相対的に多く流れる部位に複数形成される。このため、ベンチュリを用いていないことによって吸気の流れが前記弁軸の影響を大きく受けるようになるにもかかわらず、ガス燃料を吸気通路内に広範囲にわたって均分に供給し、円滑に下流側へ供給することができる。
【００５５】
したがって、吸気抵抗が小さくなって吸気量を増大させることができるとともに、ガス燃料を吸気通路中で均分に拡散させることができるから、このガス燃料供給装置を装備することによって、エンジンの最高出力を向上させることができる。
【００５６】
請求項２記載の発明によれば、ガス供給口から環状通路に流入したガス燃料は、環状通路を周方向へ流れた後にガス吐出孔から吸気通路内に供給される。このため、ガス燃料がガス供給口からガス吐出孔に直接流入することはなく、ガス燃料を環状通路の周方向へ導くことができるようになるから、吸気通路内により一層拡散し易いように供給することができる。
【００５７】
請求項３記載の発明によれば、ガス供給口から環状通路に流入したガス燃料は、環状通路内を前記軸線方向へ流れた後にガス吐出孔から吸気通路内に供給される。このため、ガス燃料がガス供給口からガス吐出孔に直接流れることはなく、ガス燃料を環状通路の周方向へ導くことができるようになるから、吸気通路内により一層拡散し易いように供給することができる。
【００５８】
請求項４記載の発明によれば、吸気通路形成用部材に内筒を組付けるときに内筒を押す工具や治具は、内筒における吸気流の下流側から接触する。このため、内筒に組付用の被押圧面を形成する場合には、この被押圧面を吸気流の下流側に吸気の流れが乱されることがないように形成することができる。また、前記被押圧面を形成しない場合であっても、工具や治具の接触痕は吸気流の下流側に形成されるから、上記同様に吸気を円滑に流すことができるようになる。したがって、内筒を吸気通路に組付ける構造を採りながら、吸気抵抗を低減することができ、エンジンの高出力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス燃料供給装置を装備したエンジンの構成を示す図である。
【図２】ガスミキサーの縦断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】内筒を示す図である。
【図５】アイドリング運転時のガスミキサーの斜視図である。
【図６】図５の要部を拡大して示す斜視図である。
【図７】全開運転時のガスミキサーの斜視図である。
【図８】エンジンの回転数と出力との関係を示すグラフである。
【図９】ガス燃料供給装置の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ガスミキサー、２…エンジン、２１…吸気通路、２２…ガス燃料通路、２４…スロットルバルブ、２５…ガス燃料コントロールバルブ、４１…内筒、４２…外筒、４３…環状通路、４４…ガス吐出孔、４８…ガス供給口。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas fuel supply device for an engine that supplies a gas fuel such as liquefied petroleum gas (LPG) or compressed natural gas (CNG) to the engine.
[0002]
[Prior art]
As a conventional gas fuel supply apparatus of this type, there is one disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-146152, for example. The gas fuel supply device disclosed in this publication adopts a configuration in which gas fuel is sucked into an intake passage from a venturi provided upstream of a throttle valve.
[0003]
The venturi portion has an annular fuel passage surrounding the intake passage formed therein, and a slit extending radially inward from the annular gas fuel passage to communicate the gas fuel passage with the intake passage. ing. The slit is formed so as to extend continuously along the circumferential direction of the intake passage over the entire periphery of the intake passage without interruption.
[0004]
A gas supply port for supplying gaseous fuel to the annular gas fuel passage is formed at a side portion which is perpendicular to the valve axis of the throttle valve when the intake passage is viewed from the axial direction (the direction in which intake air flows). ing.
The applicant has not found any prior art documents related to the present invention other than the prior art documents specified by the prior art document information described in the present specification by the time of filing.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-63-146152 (FIGS. 1 to 3)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the conventional gas fuel supply device configured as described above is mounted close to the cylinder head in order to reduce the size of the engine, there is a problem that the output of the engine is reduced. This is particularly noticeable during high-speed operation in which the opening of the throttle valve is large. It is considered that the reason why the output of the engine is reduced as described above is that the gas fuel is supplied to the engine in a state where it is not evenly diffused.
[0007]
That is, the gas fuel flows into the annular gas fuel passage from the gas supply port, and is then relatively inhaled into the intake passage from one of the slits located near the gas supply port. For this reason, the gas fuel flows in a layered manner in the intake passage to the downstream side, and is sucked into the combustion chamber without being evenly diffused in the intake passage.
[0008]
As a result, the air-fuel ratio distribution in the combustion chamber is biased, and relatively rich and lean portions of the air-fuel mixture are formed in the combustion chamber, so that the combustion conditions are deteriorated and NO in the exhaust gas is reduced. X And HC will increase. It should be noted that changing the shape of the intake passage or providing a member for changing the direction of flow of the intake air so that a relatively rich air-fuel mixture gathers near the spark plug requires gas fuel with a specific gravity that is lower than that of gasoline. Is difficult because the size is extremely small.
[0009]
Further, when the air-fuel mixture generated by the conventional gas fuel supply device is distributed to each cylinder of a multi-cylinder engine, the air-fuel mixture flows in the intake passage in a stratified form having different concentrations as described above. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture may differ from cylinder to cylinder. Therefore, when gas fuel is supplied to a multi-cylinder engine by a conventional gas fuel supply device, the combustion state of each cylinder becomes different, which causes a problem that the output of the engine is reduced.
[0010]
Further, in the conventional gas fuel supply device, since the gas fuel is supplied into the intake passage by the Venturi effect, there is a limit in reducing the intake resistance and improving the engine output. Such a problem can be solved to some extent by supplying gaseous fuel to the intake passage without using the Venturi effect. However, if the venturi is not provided in the intake passage, the intake will be greatly affected by the valve shaft of the throttle valve provided so as to cross the intake passage. A portion that easily flows is formed. That is, depending on the configuration for supplying the fuel gas, the distribution of the gas fuel in the intake passage may be biased. The part where the intake air is difficult to flow is on the downstream side of the valve shaft of the throttle valve, and the part where the intake air is easy to flow is a part that avoids the valve shaft.
[0011]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a gas fuel supply device for an engine capable of increasing the output of an engine by uniformly diffusing gas fuel into an intake passage. With the goal.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, a gas fuel supply device for an engine according to the present invention includes a butterfly valve type throttle valve and a gas fuel control valve in an intake passage having valve axes parallel to each other and a throttle valve being a gas fuel control valve. An annular passage through which gas fuel is supplied is formed around the intake passage between these valves, and the annular passage and the intake passage are formed so as to be located further downstream of the intake flow. A gas discharge hole formed between the passages communicates with each other. The gas discharge hole is a portion excluding a portion that overlaps the valve shafts of the two valves when the intake passage is viewed from the axial direction. Are formed at positions symmetrical with respect to the center.
[0013]
According to the present invention, the fuel gas can be supplied from the gas discharge hole into the intake passage by the intake negative pressure in the intake passage without using a venturi. Further, a plurality of gas discharge holes are formed in a portion where the flow of the intake air is not hindered by the valve shaft of the throttle valve or the gas fuel control valve, in other words, in a portion where the intake air flows relatively more. For this reason, despite the fact that the flow of the intake air is greatly affected by the valve shaft by not using a venturi, the gas fuel is uniformly supplied over a wide range in the intake passage, and smoothly to the downstream side. Can be supplied.
[0014]
The gas fuel supply device for an engine according to the second aspect of the present invention is the gas fuel supply device for an engine according to the first aspect of the invention, wherein the gas supply port for supplying the gas fuel to the annular passage has a gas discharge hole. It is opened at a position where it is avoided. According to this invention, the gas fuel flowing into the annular passage from the gas supply port is supplied into the intake passage from the gas discharge hole after flowing in the annular passage in the circumferential direction.
[0015]
The gas fuel supply device for an engine according to the third aspect of the present invention is the gas fuel supply device for an engine according to the first aspect of the present invention, wherein the gas supply port for supplying gas fuel to the annular passage has a gas discharge hole. Is formed at a position deviated in the axial direction of the intake passage with respect to.
According to this invention, the gas fuel flowing into the annular passage from the gas supply port flows through the annular passage in the axial direction, and is then supplied from the gas discharge hole into the intake passage.
[0016]
The gas fuel supply device for an engine according to the invention described in claim 4 is the gas fuel supply device for an engine according to the invention described in claim 1, wherein the inner cylinder is fitted inside a passage forming member that forms an intake passage. An annular passage is formed between these two members, and the inner cylinder is assembled to the intake passage forming member from a downstream side in a direction in which the intake air flows.
According to this invention, a tool or a jig that pushes the inner cylinder when assembling the inner cylinder to the intake passage forming member comes into contact with the inner cylinder from the downstream side of the intake flow. For this reason, when the pressed surface for assembly is formed in the inner cylinder, the pressed surface can be formed so that the flow of the intake air is not significantly disturbed downstream of the intake flow. Further, even when the pressed surface is not formed, the contact mark of the tool or the jig is formed on the downstream side of the intake air flow, so that the intake air can flow smoothly as described above.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a gas fuel supply device for an engine according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a view showing a configuration of an engine equipped with a gas fuel supply device according to the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a gas mixer, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2, and FIG. 1A is a longitudinal sectional view, and FIG. 1B is a sectional view taken along line BB in FIG. 1A. FIG. 5 is a perspective view of the gas mixer during idling operation, FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a main part of FIG. 5, and FIG. 7 is a perspective view of the gas mixer during full-open operation. It is drawn in a broken state. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the engine speed and the output.
[0018]
In these figures, the reference numeral 1 denotes a gas mixer as a gas fuel supply device according to the present invention. The gas mixer 1 is attached to a cylinder head of the engine 2 and mixes a gas fuel such as liquefied petroleum gas (LPG) or compressed natural gas (CNG) with air to supply the mixed gas to the engine 2.
[0019]
The engine 2 is an electronically controlled four-cycle engine controlled by a control unit 4. The engine 2 includes the gas mixer 1 and the air cleaner 5 in an intake system, and includes a catalyst 6 and a muffler 7 in an exhaust system. Further, an ignition device 11 having a distributor 9 and an ignition coil 10 is connected to the ignition plug 8 of the engine 2.
[0020]
As is well known, the control unit 4 is configured to drive each valve, which will be described later, based on detection data of a sensor provided in each part of the engine 2. The sensors include a coolant temperature sensor 12 and a crank angle sensor 13 attached to the engine 2, and an O sensor attached to the exhaust pipe 14. 2 A sensor 15, an exhaust temperature sensor 16 attached to the catalyst 6, a throttle angle sensor 17 provided in the gas mixer 1, and an intake negative pressure sensor attached to a negative pressure deriving pipe 18 of an intake system of the engine 2. 19 and the like.
[0021]
As shown in FIGS. 1 to 3 and 5, the gas mixer 1 includes a butterfly valve type throttle valve 24 and a gas fuel control valve 25 in a valve housing 23 in which an intake passage 21 and a gas fuel passage 22 are formed. , An air bleed valve 26 and an idle speed control valve 27.
[0022]
The throttle valve 24 is provided at a downstream end of the intake passage 21 in the valve housing 23, and the gas fuel control valve 25 is provided at an upstream end of the intake passage 21. The valves 24 and 25 are rotatably mounted on the valve housing 23 so that the axial directions of the valve shafts 24a and 25a are parallel to each other.
The throttle valve 24 is connected to an accelerator operator (not shown) via a wire or the like, and opens and closes when the accelerator operator is artificially operated. The throttle valve 24 and the gas fuel control valve 25 are connected to each other via a link mechanism 28 (see FIG. 1).
[0023]
The link mechanism 28 allows the gas fuel control valve 25 to rotate between the initial opening position and the fully open position when the opening of the throttle valve 24 is between 20% and 30% of the initial opening. When the opening degree of the valve 24 exceeds the above-mentioned 20 to 30%, the gas fuel control valve 25 is configured to be maintained in a fully open state. That is, when the throttle valve 24 is opened from the initial state, the gas fuel control valve 25 starts the opening operation together with the throttle valve 24, and is fully opened when the opening degree of the throttle valve 24 reaches 20 to 30%. Is held in the fully open position. Further, when the throttle valve 24 is closed from the fully open state, the gas fuel control valve 25 is maintained in the fully open state even when the throttle valve 24 starts the closing operation, and the opening degree of the throttle valve 24 is 20 to 30%. After lowering, the closing operation is started, and the initial state is established together with the throttle valve 24.
[0024]
FIG. 2 shows a state (idling state) when the throttle valve 24 is fully closed. In this state, in the throttle valve 24, the valve body 24b contacts the wall surface of the intake passage 21 over substantially the entire circumference, and the gas fuel control valve 25 forms a gap between the valve body 25b and the wall surface of the intake passage 21. Is set to
During the idling operation, intake air flows through a bypass passage 29 (see FIGS. 1 and 2) formed in the valve housing 23 so as to bypass the throttle valve 24, and the idle speed control valve 27 provided in the bypass passage 29. The intake air amount is controlled by increasing / decreasing the passage sectional area. The opening of the idle speed control valve 27 is controlled by the control unit 4.
[0025]
A gas fuel passage 22 formed in the valve housing 23 is connected to a portion between the throttle valve 24 and the gas fuel control valve 25 in the intake passage 21 as shown in FIG. It is connected to a gas fuel tank 33 via a valve 31 and a regulator 32. In addition, a bleed air passage 34 is connected to the gas fuel passage 22 near the connection portion with the intake passage 21 via the air bleed valve 26.
[0026]
The gas fuel cutoff valve 31 is for closing the gas fuel passage 22 at the time of deceleration, for example, and includes a diaphragm type actuator 31a. Is closed by being introduced, and is opened at other times. The switching between the introduction and the stop of the intake negative pressure is performed by a solenoid valve 35 driven by the control unit 4.
[0027]
The regulator 32 has a structure equivalent to that of a regulator used in a conventional gas fuel engine, and depressurizes gas fuel supplied from a gas fuel tank 33 by passing the gas fuel through a plurality of decompression chambers (not shown). is there. The regulator 32 is provided with a valve 36 for stopping the supply of gaseous fuel. This valve 36 is also driven by the control unit 4.
[0028]
The air bleed valve 26 controls the amount of gas fuel sucked into the gas mixer 1 and is configured to increase or decrease the cross-sectional area of the bleed air passage 34. The upstream end of the bleed air passage 34 is communicated with the atmosphere through an air cleaner 37. When the air bleed valve 26 opens and the intake negative pressure acts from the gas fuel passage 22 side, the air is removed from the atmosphere. The fuel is supplied into the fuel passage 22.
[0029]
That is, by changing the opening degree of the air bleed valve 26 to change the amount of air taken into the gas fuel passage 22 from the bleed air passage 34, the gas fuel sucked into the intake passage 21 through the gas fuel passage 22. Amount can be adjusted. For example, by increasing the opening of the air bleed valve 26, the amount of air drawn into the gas fuel passage 22 from the bleed air passage 34 increases, and the amount of gas fuel flowing through the gas fuel passage 22 is accordingly reduced. Decrease. The opening of the air bleed valve 26 is determined by the 2 The control unit 4 controls the air-fuel ratio by feedback control so as to obtain a predetermined air-fuel ratio based on the concentration.
[0030]
As shown in FIGS. 2 and 3, a connection portion between the intake passage 21 and the gas fuel passage 22 in the gas mixer 1 includes an inner cylinder 41 that forms a part of a wall of the intake passage 21, Gas fuel flows from the gas fuel passage 22 to the intake passage via an annular passage 43 formed by an outer cylinder 42 formed of a valve housing 23 covering the outer peripheral portion of the inner cylinder 41 and a gas discharge port 44 formed in the inner cylinder 41. 21 is provided.
[0031]
As shown in FIGS. 2 and 4, the inner cylinder 41 has a large-diameter portion 45 fitted to the valve housing 23 and an upstream side of the intake flow from the large-diameter portion 45 in FIGS. Is formed integrally with a small diameter portion 46 extending to the right side｝, and is assembled in the valve housing 23 from the downstream side of the intake air flow (the left side in FIG. 2). The outer peripheral surface of the large-diameter portion 45 is formed so that the outer diameter is constant over the entire area in the axial direction and is fitted to the valve housing 23 over the entire area in the circumferential direction. 23 is bonded by an adhesive (not shown).
[0032]
The fixing of the inner cylinder 41 to the valve housing 23 can be performed by press-fitting, or by press-fitting and swaging other than using an adhesive as described above. It should be noted that even when these assembling methods are adopted, an adhesive can be used to improve the sealing property.
Further, a tapered surface 45a is formed at the downstream end of the inner peripheral portion of the large diameter portion 45 so that the inner diameter gradually increases toward the downstream side.
[0033]
The small diameter portion 46 is formed such that the inner diameter and the outer diameter are constant over the entire area in the axial direction. The inside diameter of the small diameter portion 46 is formed to be equal to the inside diameter of the upstream end of the large diameter portion 45. The upstream end of the small diameter portion 46 is in contact with the downstream end surface of the tapered portion 47 (see FIG. 2) formed in the valve housing 23 so as to be airtight over the entire circumference. The contact portion is formed so that a step does not occur between the inner peripheral surface of the small diameter portion 46 and the inner peripheral surface of the tapered portion 47. By attaching the inner cylinder 41 to the valve housing 23 such that the upstream end of the small diameter portion 46 contacts the tapered portion 47, the small diameter portion 46 and the valve housing 23 (the outer cylinder 42) are connected as shown in FIG. The annular passage 43 is formed therebetween.
[0034]
As shown in FIG. 3, the gas mixer 1 according to this embodiment is configured to supply gas fuel from the gas fuel passage 22 into the annular passage 43 on the inner peripheral surface of the outer cylinder 43 facing the small diameter portion 46. A gas supply port 48 is formed. In this embodiment, the gas supply port 48 is provided with an orifice 22a. The position where the gas fuel passage 22 and the gas supply port 48 are formed is between the throttle valve 24 and the gas fuel control valve 25 in the valve housing 23 as shown in FIG. 25 is located on one side which is the closed side. Here, the closed side of the two valves means a portion where the intake air mainly flows when the opening degrees of the two valves 24 and 25 are small. , 25 are closed and the direction in which the intake air flows is the leftward direction in the figure, this refers to the lower end of the intake passage 21 in FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the gas supply port 48 is formed such that the center line is directed to the center C of the intake passage 21.
[0035]
As shown in FIGS. 4A and 4B, the small diameter portion 46 of the inner cylinder 41 is provided with a gas discharge hole 44 having a long hole shape extending in the circumferential direction of the small diameter portion 46 and the annular passage 43 and the intake passage. It is formed so as to communicate with the inside of the passage 21. As shown in FIG. 3, the gas discharge holes 44 are formed at portions except for portions (surrounding walls 46 a and 46 b) overlapping the valve shafts 24 a and 25 a of the valves 24 and 25 when the intake passage 21 is viewed from the axial direction. It is formed at four places so as to be symmetrical about the valve shafts 24a and 25a. In this embodiment, the gas discharge holes 44 are formed at portions other than the portions (peripheral walls 46c, 46d) that intersect the center line of the gas supply ports 48 when the intake passage 21 is viewed from the axial direction. In other words, the gas supply port 48 is opened at a position avoiding the gas discharge port 44, and a portion (peripheral wall 46d) symmetrical with respect to the gas supply port 48 about the valve shafts 24a and 25a in the axial direction. The gas discharge hole 44 is formed at a position where the gas discharge hole 44 is avoided.
[0036]
As shown in FIG. 3, the length of each gas discharge hole 44 in the longitudinal direction (the circumferential direction of the inner cylinder 41) according to this embodiment is defined by the center C of the intake passage 21 and one end of the gas discharge hole 44. The angle α formed between the first virtual line L1 to be connected and the second virtual line L2 connecting the center C to the other end of the gas discharge hole 44 is formed to be 45 °.
[0037]
By attaching the inner cylinder 41 formed in this way to the valve housing 23, the inner diameter of the intake passage 21 in the gas mixer 1 is such that the center portion where the inner cylinder 41 is located is located at both ends as shown in FIG. Become smaller. The inner diameter of the central portion is set such that the cross-sectional area of the passage at the central portion is substantially equal to the substantial cross-sectional area of the passage at both ends. The substantial cross-sectional area of the passage at the both ends is the projected area of the throttle valve 24 or the gas fuel control valve 25 (the cross-sectional area of the valve when viewed from the upstream side of the intake air flow when both valves are fully open). This is the area subtracted from the passage cross-sectional area (passage cross-section when no valve is present in the intake passage 21). That is, the gas mixer 1 is configured so that the flow rate of the intake air does not increase when the intake air passes inside the inner cylinder 41.
[0038]
In the gas mixer 1 configured as described above, the throttle valve 24 is positioned at the initial position (the position where the intake passage 21 is substantially closed) during the idling operation, and the gas fuel control valve 25 is positioned at the minute opening position. . Further, the idle speed control valve 27 in the bypass passage 29 is positioned at the idling opening, and the air bleed valve 26 is positioned at the predetermined opening. This idling state is shown in FIGS.
[0039]
At this time, an intake negative pressure is generated on the downstream side of the gas fuel control valve 25, and air is sucked into the gas mixer 1 through a gap between the gas fuel control valve 25 and the valve housing 23. Further, the intake negative pressure also acts on the gas fuel passage 22 and the bleed air passage 34 via the gas discharge hole 44 of the inner cylinder 41 and the annular passage 43. The fuel and the air in the bleed air passage 34 are respectively sucked and mixed near the upstream side of the gas supply port 48. The mixture formed in the gas fuel passage 22 in this manner is hereinafter referred to as a premix.
[0040]
This premixed air is sucked into the intake passage 21 through the annular passage 43 and the gas discharge holes 44 by the intake negative pressure. When the premixed gas is sucked into the annular passage 43 from the gas supply port 48, the peripheral wall 46 c of the small diameter portion 46 of the inner cylinder 41 is located at a position facing the gas supply port 48, Since the negative pressure acts from the lateral direction (on both sides in the circumferential direction of the annular passage 43), the premixed gas flows in the annular passage 43 in the circumferential direction as indicated by arrows in FIG. It is sucked into the intake passage 21 from the discharge hole 44. The premixed air is supplied to the downstream side of the throttle valve 24 through the bypass passage 29 while forming the air / fuel mixture by mixing with the air flowing from the gas fuel control valve 25 side in the intake passage 21. You.
[0041]
When the opening of the throttle valve 24 increases and becomes larger than the idling opening, the intake air is supplied to the downstream side mainly through the gap formed between the throttle valve 24 and the valve housing 23. At this time, the gas fuel control valve 25 opens in a state where the opening degree is larger than that of the throttle valve 24. When the opening of the throttle valve 24 reaches 20 to 30%, the gas fuel control valve 25 is fully opened, and is kept at the fully open position even if the opening of the throttle valve 24 further increases.
[0042]
When the throttle valve 24 reaches the fully opened state, the intake negative pressure acts on the intake passage 21 in the gas mixer 1 substantially equally over the entire region. FIG. 7 shows the gas mixer 1 at this time. In this fully opened state, the intake negative pressure acts uniformly over substantially the entire area of the intake passage 21. For this reason, at this time, the intake negative pressure acts uniformly on all the gas discharge holes 44 of the inner cylinder 41, and the premixed air is supplied into the intake passage 21 in a state of being equally distributed from the annular passage 43. Become.
[0043]
Therefore, according to the gas mixer 1, the gas fuel can be sucked into the intake passage 21 by the negative pressure generated between the gas fuel control valve 25 and the throttle valve 24, and the venturi becomes unnecessary. The intake resistance can be reduced as compared with a gas fuel supply device having the same.
Further, the gas discharge holes 44 are formed in a plurality of portions where the flow of the intake air is not hindered by the valve shafts 24a and 25a of the throttle valve 24 and the gas fuel control valve 25, in other words, a portion where the intake air relatively flows. Therefore, the gas fuel is supplied to the intake passage 21 over a wide range and can be smoothly supplied to the downstream side.
[0044]
As a result, the amount of intake air at the time of high-speed operation can be increased, and gas fuel is evenly diffused in the intake passage 21. Therefore, the engine 2 equipped with the gas mixer 1 has the highest output. Could be improved. According to an experiment performed by the inventor, it was found that the output was improved as shown in FIG.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the shaft output of the engine and the number of revolutions. In the same figure, the two-dot chain line shows a case where a gas mixer for supplying gas fuel from one location into the intake passage is directly mounted on the cylinder head. The dashed line shows the case where a gas mixer for supplying gaseous fuel from one location into the intake passage is mounted on the cylinder head via a suction pipe of about 300 mm, and the solid line shows that the gas mixer according to this embodiment is directly mounted on the cylinder head. Shows the case where
[0045]
As can be seen from FIG. 8, when using a gas mixer that supplies gas fuel into the intake passage from one location, the gas fuel is evenly distributed in the intake passage by interposing an intake pipe between the gas mixer and the cylinder head. Since the power is diffused into minutes, the output of the engine can be increased. Further, it can be seen that the output of the engine 2 when the gas mixer 1 described in this embodiment is used is substantially equal to the output of the engine when the intake pipe is used. That is, by using the gas mixer 1 according to this embodiment, it is possible to increase the output of the engine while shortening the intake pipe and reducing the size of the engine.
[0046]
Further, in the gas mixer 1 according to this embodiment, since the peripheral wall 46 is provided so as to face the gas supply port 48, the gas fuel flowing into the annular passage 43 flows in the circumferential direction in the annular passage 43. become. Therefore, the gas fuel does not flow directly from the gas supply port 48 into the gas discharge holes 44, and the gas fuel can be guided in the circumferential direction of the annular passage 43 and pass through the four gas discharge holes 44. Gas fuel can be supplied into the passage 21 so as to be more easily diffused.
[0047]
Further, in the gas mixer 1 according to the present embodiment, the gas supply port 48 is located at an inner peripheral portion of the annular passage 43 facing the gas supply port 48 and the gas supply port 48 as viewed from the axial direction. Since the peripheral walls 46c and 46d are formed at symmetrical portions around the valve shafts 24a and 25a, the gas fuel supplied to one of the valve shafts 24a and 25a in the axial direction and the other The amount of gas fuel supplied can be balanced. For this reason, the gas fuel is not biased to one side in the intake passage 21, and the air-fuel ratio distribution in the combustion chamber becomes substantially uniform, so that good combustion is achieved.
[0048]
Furthermore, in the gas mixer 1 according to this embodiment, since the inner cylinder 41 for forming the annular passage 43 is assembled from the downstream side in the direction in which the intake air flows into the valve housing 23, the inner cylinder 41 A tool or a jig pressing the inner cylinder 41 when assembling the 41 comes into contact with the inner cylinder 41 from the downstream side of the intake flow. Therefore, when the pressed surface for assembly is formed on the inner cylinder 41, the pressed surface can be formed such that the flow of the intake air is not significantly disturbed downstream of the intake flow. . Further, even when the pressed surface is not formed, the contact mark of the tool or the jig is formed on the downstream side of the intake air flow, so that the intake air can flow smoothly as described above.
[0049]
The connection portion between the intake passage 21 and the gas fuel passage 22 can be formed as shown in FIG.
FIG. 9 is a sectional view showing a main part of the gas fuel supply device according to the invention described in claim 4, in which the same or equivalent members as those described with reference to FIGS. Reference numerals are used and detailed description is omitted as appropriate.
[0050]
The inner cylinder 41 shown in FIG. 9 is formed such that the axial length of the small-diameter portion 43 is longer than that of the above-described embodiment. A gas supply port 48 for supplying gaseous fuel to the annular passage 43 is formed at a position shifted in the axial direction of the intake passage 21 with respect to the gas discharge hole 44.
[0051]
With this configuration, the gas fuel flowing from the gas supply port 48 into the annular passage 43 flows through the annular passage 43 in the axial direction, and is then supplied from the gas discharge hole 44 into the intake passage 21. For this reason, since the gas fuel does not flow directly from the gas supply port 48 to the gas discharge hole 44, the gas fuel can be guided in the circumferential direction of the annular passage 43, and is more easily diffused in the intake passage 21. Can be supplied as
[0052]
Note that the gas discharge holes 44 formed in the inner cylinder 41 are not limited to the long holes as described in the above embodiment, and the opening shape, the number, and the positions where the gas discharge holes 44 are formed can be appropriately changed. For example, the gas discharge hole 44 can be formed by a long hole inclined with respect to the circumferential direction of the inner cylinder 41, or can be formed by a round hole. Further, the gas discharge holes 44 may be formed so as to extend inclining with respect to the radial direction of the inner cylinder 41. In the case of adopting this configuration, the small-diameter portion 46 of the inner cylinder 41 is formed thicker than that of the above-described embodiment, and the gas discharge hole 44 is gradually downstream of the intake air flow from the annular passage 43 toward the radial inside. It is formed to be inclined so as to be located on the side. By forming the gas discharge holes 44 obliquely in this manner, the premixed gas flows smoothly from the gas discharge holes 44 into the intake passage 21, and is more easily diffused in the intake passage 21.
[0053]
Further, the passage cross-sectional area of the gas discharge hole 44 can be changed between the gas discharge hole 44 closer to the gas supply port 48 and the other gas discharge holes 44. In this case, the passage cross-sectional area of the gas discharge hole 44 closer to the gas supply port 48 is formed to be smaller than the other gas discharge holes 44. Further, a throttle may be provided in the annular passage 43 so that the premixed gas flows substantially uniformly through all the gas discharge holes 44. By individually changing the passage cross-sectional area of the gas discharge hole 44 or providing a throttle in the annular passage 43 as described above, while adopting a configuration in which the gas supply port 48 is located at one position in the circumferential direction of the annular passage 43, The premixed gas can be supplied from all the gas discharge holes 44 almost uniformly.
In addition, the connecting portion between the intake passage 21 and the gas fuel passage 22 is configured such that the inner cylinder is formed by the valve housing 23 and the outer cylinder formed separately is mounted on the outer peripheral portion of the valve housing 23. Can be.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the fuel gas can be supplied from the gas discharge hole into the intake passage without using the venturi by the intake negative pressure in the intake passage. The intake resistance can be reduced as compared with the device. Further, a plurality of gas discharge holes are formed in a portion where the flow of the intake air is not hindered by the valve shaft of the throttle valve or the gas fuel control valve, in other words, in a portion where the intake air flows relatively more. For this reason, despite the fact that the flow of the intake air is greatly affected by the valve shaft by not using a venturi, the gas fuel is uniformly supplied over a wide range in the intake passage, and smoothly to the downstream side. Can be supplied.
[0055]
Therefore, the intake resistance can be reduced and the intake amount can be increased, and the gas fuel can be evenly diffused in the intake passage. Can be improved.
[0056]
According to the second aspect of the invention, the gas fuel flowing into the annular passage from the gas supply port is supplied into the intake passage from the gas discharge hole after flowing in the annular passage in the circumferential direction. Therefore, the gas fuel does not flow directly from the gas supply port into the gas discharge hole, and the gas fuel can be guided in the circumferential direction of the annular passage, so that the gas fuel is supplied so as to be more easily diffused into the intake passage. can do.
[0057]
According to the third aspect of the invention, the gas fuel flowing into the annular passage from the gas supply port flows through the annular passage in the axial direction, and is then supplied from the gas discharge hole into the intake passage. Therefore, the gas fuel does not flow directly from the gas supply port to the gas discharge hole, and the gas fuel can be guided in the circumferential direction of the annular passage, so that the gas fuel is supplied so as to be more easily diffused into the intake passage. be able to.
[0058]
According to the invention described in claim 4, a tool or a jig that pushes the inner cylinder when assembling the inner cylinder to the intake passage forming member comes into contact with the inner cylinder from the downstream side of the intake flow. Therefore, when the pressed surface for assembly is formed in the inner cylinder, the pressed surface can be formed so that the flow of the intake air is not disturbed downstream of the intake flow. Further, even when the pressed surface is not formed, the contact mark of the tool or the jig is formed on the downstream side of the intake air flow, so that the intake air can flow smoothly as described above. Therefore, while adopting a structure in which the inner cylinder is assembled to the intake passage, the intake resistance can be reduced, and the output of the engine can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an engine equipped with a gas fuel supply device according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a gas mixer.
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2;
FIG. 4 is a view showing an inner cylinder.
FIG. 5 is a perspective view of the gas mixer during an idling operation.
FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a main part of FIG. 5;
FIG. 7 is a perspective view of the gas mixer during a full-open operation.
FIG. 8 is a graph showing a relationship between an engine speed and an output.
FIG. 9 is a sectional view showing another example of the gas fuel supply device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... gas mixer, 2 ... engine, 21 ... intake passage, 22 ... gas fuel passage, 24 ... throttle valve, 25 ... gas fuel control valve, 41 ... inner cylinder, 42 ... outer cylinder, 43 ... annular passage, 44 ... gas Discharge holes, 48 ... gas supply ports.
