JP2005214011A

JP2005214011A - Ｌｐｇ用レギュレータ

Info

Publication number: JP2005214011A
Application number: JP2004017868A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Makabe; 和久真壁; Masahiko Toubo; 正彦当房
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】エンジン冷却水および電気ヒータを併用したＬＰＧ用レギュレータについて、低温時などの液体ＬＰＧの気化が不十分となりやすく完全に気化しない場合でも、液体ＬＰＧが吸気管路に送出されることを防止してエンジンの始動性を良好なものとする。
【解決手段】熱交換手段としての冷却水通路３５aおよび電気ヒータ３５ｂと気化ガス調圧手段としての調圧室３４aとを具え、液体ＬＰＧを加熱気化するとともに所定正圧に調整してＬＰＧエンジンの吸気管路に送出するレギュレータ３において、調圧室３４aの下流に気液分離室３１を具えた気液分離器３ｂを設け、調圧室３４aから導入された気化ＬＰＧを気液分離室３１に一旦滞留させて、これに含まれる液体ＬＰＧを気体ＬＰＧから分離し気体ＬＰＧのみを吸気管路に向けて送出するものとした。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体のＬＰＧ（液化石油ガス）を加熱気化するとともに所定正圧に調整して吸気管路に送出するＬＰＧ用レギュレータに関する。

ＬＰＧは従前より火花点火エンジンの燃料に用いられているが、レギュレータ（ベーパライザ）とミキサとを使用して大気圧程度に減圧した気化ガスとして吸気管路に吸引させてエンジンに供給する方式に代えて実開昭５９−４３６５９号公報などに記載されているように、液体のまま吸気管路に噴射させる方式も提案されているが、この方式は液体のＬＰＧが温度の影響を受けて容易に気化することで噴射量が不安定になるため、実用化が困難である。

これに対し、特開平６−１７７０９号公報などに記載されているようなＬＰＧを所定正圧の気化ガスに調整して吸気管路に噴射させる方式は、噴射量を不安定にしないため実用化に有利である。そして、液体のＬＰＧを加熱気化させるために特開平６−１９３５１３号公報などに記載されているようにエンジン冷却水を用いることが慣用されているが、このようなエンジン冷却水の熱を利用する加熱気化手段は、冷機時において液体ＬＰＧを充分に気化できない、という不都合がある。

そこで、例えば特開平５−２２３０１４号公報や特開平１１−３２４８１３号公報などに記載されているように、ＬＰＧを気化して減圧するレギュレータにおいてエンジン冷却水の熱を利用することに加えて、ＬＰＧ経路中にＰＴＣヒータなどの電気ヒータを配置し、冷却水が低温の場合でもＬＰＧを気化可能とする方式が提案されている。

ところが、自動車エンジンの場合、蓄電池や発電機由来の電力を利用する電気ヒータの加熱能力は冷却水に比べて著しく低い。従って、エンジン冷却水で加熱気化されるＬＰＧの同一経路中に電気ヒータを設置した前記手段では、低温始動直後に電気ヒータの気化能力を超えた流量のＬＰＧが液体のまま吸気管路に送出されて混合気過濃となりエンジンが停止して再始動が不能になる、という問題が生じる。

そこで、特開２００２−１８８５１８号公報に記載されているように、燃料供給通路に複数のレギュレータを直列に配置するとともに電気ヒータを下流側のレギュレータに配置してＬＰＧの気化を促進させようとするものがある。しかしながら、この方式においても前期の理由によってＬＰＧを完全に気化させることが困難な場合があり、加えて装置全体が大型化、複雑化することを避けられない。
実開昭５９−４３６５９号公報特開平６−１７７０９号公報特開平６−１９３５１３号広報特開平５−２２３０１４号公報特開平１１−３２４８１３号公報特開２００２−１８８５１８号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、エンジン冷却水および電気ヒータを併用したＬＰＧ用レギュレータについて、低温時などのＬＰＧの気化が不十分となりやすい場合に、ＬＰＧが完全に気化しなくても液体ＬＰＧが吸気管路に送出されることを防止して、エンジンの始動性を良好にすることを課題とする。

そこで本発明は、熱交換手段としてのエンジン冷却水通路および電気ヒータと気化ガス調圧手段としての調圧室とを具え、液体ＬＰＧを加熱気化するとともに所定正圧に調整してＬＰＧエンジンの吸気管路に送出するＬＰＧ用レギュレータにおいて、調圧室の下流に気液分離室を具えた気液分離器が設けられ、調圧室から導入された気化ＬＰＧを気液分離室に一旦滞留させてこれに含まれる液体ＬＰＧを分離し、気体ＬＰＧのみを吸気管路に向けて送出するものとした。

このことにより、調圧室から送出される気化ＬＰＧに液体ＬＰＧが含まれていても、これを気液分離室内に一時的に滞留させることで液体ＬＰＧと気体ＬＰＧとの比重の差により、或いは液体ＬＰＧの気液分離室内壁への付着により液相部分が除かれ、気体ＬＰＧだけが吸気管路に送出されるため、ＬＰＧエンジンの低温始動性を良好なものとするができる。

また、この気液分離室の高所に気化ＬＰＧが導入される入口が開口したものとするとともに、これよりも上方に吸気管路に向かう出口が開口し、下側に液体ＬＰＧを貯留する液貯留部が配置されたものとすれば、導入された気化ＬＰＧが入口からそのまま出口に流出しにくくなるとともに、比重が軽く上方向に向かう気体ＬＰＧが出口から送出されやすくなるため、液体ＬＰＧが吸気管路に送出される心配を確実に解消することができる。

さらに、液貯留部をエンジン冷却水通路や電気ヒータなどの熱交換手段に近接して配置し、熱伝導により貯留した液体ＬＰＧが緩徐に気化されるようにすれば、熱交換手段の熱源を利用して液体ＬＰＧが液貯留部に所定量以上溜まらないようにすることができるため、大量の液体ＬＰＧがたまって出口から流出するという不都合を防止できる。

本発明によると、エンジン冷却水および電気ヒータを併用したＬＰＧ用レギュレータについて、低温時などのＬＰＧが完全に気化しない状況でも液体ＬＰＧが吸気管路に送出されることを有効に防止して、エンジンの始動性を極めて良好なものとすることができるものである。

図１は本発明の熱交換器３が配置されたＬＰＧエンジンの燃料供給システムの配置図を示している。ボンベ５に液体の状態で貯留されたＬＰＧは、液体ＬＰＧ流路９Ａ，気体ＬＰＧ流路９Ｂを通ってエンジン４の吸気管路４ｂに設置した燃料噴射弁７に供給されるようになっているが、その経路中に遮断弁６および電気ヒータ３５ｂ，冷却水通路３５ａを具えたレギュレータ３が配置されている。また、エンジン４の冷却水ジャケット４ａからは冷却水送出路８ａ，冷却水戻し路８ｂがレギュレータ３の冷却水通路３５ａに接続されている。

そして、燃料噴射弁７からの燃料噴射および遮断弁６の開閉と電気ヒータ３５ｂへの通電は、電子式制御装置１０で制御されるようになっている。また、電子式制御装置１０はボンベ５に配置された温度センサ１１でＬＰＧ温度を検知するとともに、エンジン４の冷却水ジャケット４ａに配置された温度センサ１２でエンジン温度を検知するようになっている。

図１のレギュレータ３の拡大図である図２の（Ａ）およびそのＸ−Ｘ線に沿う断面図である図２の（Ｂ）を参照して、レギュレータ３の本体３ａは、液体ＬＰＧを加熱気化する熱交換手段としての電気ヒータ３５ｂおよび冷却水通路３５ａにより熱交換を行う熱交換室３５と、気化ＬＰＧを所定圧力に調整する調圧手段として調圧室３４ａを具えている。また、本体３ａの側方には内部に気液分離室３１を有する気液分離器３ｂが連結部３３を介して接続されている。そして、本体３ａの底部側には液体ＬＰＧ流路９Ａが接続され、気液分離室３１の上部側には気体ＬＰＧ流路９Ｂが接続されている。尚、冷却水送出路８ａ，冷却水戻し路８ｂおよび電子式制御装置１０から電気ヒータ３５ａに接続する配線は図示を省略している。

図２の（Ｂ）を参照して、熱交換室３５は調圧室３４ａと互いに区画した隔壁３６の調圧室３４ａ側に密着配置された冷却水通路３５ａにより加熱されることに加えて、内部に配置された電気ヒータ３５ｂ（ＰＴＣヒータ）で、エンジン冷却水温度が低い場合でも流入した液体ＬＰＧを加熱することができるようになっている。

エンジン４に設けられた冷却水ジャケット４ａ内のエンジン冷却水は、冷却水送出路８ａを経由して前述の熱交換室３５に隣接した冷却水通路３５ａに送出される。そして、隔壁３６を介して熱交換室３５を加熱したエンジン冷却水は、冷却水戻し路８ｂを経由して冷却水ジャケット４ａに戻され循環するようになっている。

また、熱交換室３５に隣接して、ダイヤフラム３４ｃにより区画された調圧室３４ａおよび背室３４ｂが設けられているが、調圧室３４ａの圧力が設定圧力よりも低くなるとダイヤフラム３４ｂが入口弁３４ｄを開いて熱交換室３５で気化されたＬＰＧを調圧室３４ａに流入させ、設定圧力よりも高くなると入口弁３４ｄを閉じて調圧室３４ａへの流入を停止させることにより、調圧室３４ａに一定の正圧に減圧された気化ＬＰＧを保有させる、という従来のものと同様の動作を行う。

図２の（Ｂ）に示すＹ−Ｙ線に沿う断面図を示す図２の（Ｃ）を参照して、調圧室３４ａの一側方には気液分離室３１が壁からなる連結部３３により隣接して配置されており、調圧室３４ａと通路３７で連通されてその入口３１ａが気液分離室３１の高所に開口している。気液分離室３１は縦長の空間からなり、入口３１aの下側である下方部分は液貯留部３１ｃを形成し、入口３７の上側である頂壁には気体ＬＰＧ流路９Ｂへ繋がる出口３１ｂが開口している。

このような構造にすることにより、入口３１aから導入された気化ＬＰＧは一旦気液分離室３１内に保有され、その間にこれに含まれる比重の大きい液体ＬＰＧが分離落下し、または内壁に付着流下して液貯留部３１ｃに溜まり、これより比重の小さい完全に気化した気体ＬＰＧのみが入口３１aの上方に開口した出口３１ｂから気体ＬＰＧ流路９Ｂに送出されるようになる。

一方、液貯留部３１ｃの連結部３３である側壁外側には冷却水通路３５ａが密着配置されており、エンジン冷却水温度の熱がこの壁を介して液貯留部３１ｃ内側に容易に伝導されるようになっている。これにより、エンジン４始動直後のＬＰＧの気化が充分でない間に液貯留部３１ｃの貯留液体ＬＰＧが増加しても、エンジン温度の上昇に伴って液貯留部３１ｃの壁面温度が上昇し、これを緩徐に気化させるようになり、液体ＬＰＧが過剰に溜まって気体ＬＰＧ流路９Ｂに流入することを回避できる。

以上述べたように、調圧室３４ａで調圧された気化ＬＰＧを気体ＬＰＧ流路９Ｂに送出される前に気液分離室３１に一旦保持することで、含有する液体ＬＰＧが下側の液貯留部３１ｃに溜められて、気体ＬＰＧだけを上方の出口３１ｂから送出できるようになるため、液体ＬＰＧが吸気管路４ｂに送出されることを有効に回避することができ、ＬＰＧエンジンの低温始動性を良好にすることができるものである。また、液貯留部３１ｃに隣接して熱交換手段である冷却水通路３５ａを配置したことで、液体ＬＰＧが過剰に溜まって吸気管路４ｂに流入することを確実に防ぐことができる。

尚、極低温時の始動に備えて図１の実施の形態では燃料ポンプ１５と一次レギュレータ１６とをボンベ５に内蔵設置している。燃料ポンプ１５で加圧した液体ＬＰＧを一次レギュレータ１６で所定圧力に調整してレギュレータ３の熱交換室３５に送入することにより、電気ヒータ３５ｂの気化能力を大幅に越えた量の液体ＬＰＧが熱交換室３５に送られ液体のまま吸気管路４ｂに流入する、という不都合を解消して極低温時の始動を確実に行うことができる。

本実施の形態のＬＰＧ用レギュレータが配置された燃料供給システムの配置図。（Ａ）は図１におけるレギュレータの拡大図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＹ―Ｙ線に沿う断面図。

符号の説明

３レギュレータ、３ａ本体、３ｂ気液分離器、４エンジン、４ｂ吸気管路、９Ａ液体ＬＰＧ流路、９Ｂ気体ＬＰＧ流路、３１気液分離室、３１ａ入口、３１ｂ出口、３１ｃ液貯留部、３４ａ調圧室、３５熱交換室、３５ａ冷却水通路、３５ｂ電気ヒータ

Claims

熱交換手段としてのエンジン冷却水通路および電気ヒータと気化ガス調圧手段としての調圧室とを具え、液体ＬＰＧを加熱気化するとともに所定正圧に調整してＬＰＧエンジンの吸気管路に送出するＬＰＧ用レギュレータにおいて、
前記調圧室の下流に気液分離室を具えた気液分離器が設けられ、前記調圧室から導入された気化ＬＰＧを前記気液分離室に一旦滞留させて当該気化ＬＰＧに含まれる液体ＬＰＧを分離し、気体ＬＰＧを吸気管路に向けて送出するものとされている、
ことを特徴とするＬＰＧ用レギュレータ。
前記気液分離室の高所に前記気化ＬＰＧが導入される入口が開口しているとともに、前記入口よりも上方に吸気管路に向かう出口が開口し、前記入口よりも下側に液体ＬＰＧを貯留する液貯留部が配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載したＬＰＧエンジンの熱交換器。
前記液貯留部は前記熱交換手段に隣接して配置され、熱伝導により貯留した液体ＬＰＧが緩徐に気化されるものとされている、請求項２に記載したＬＰＧエンジンの熱交換器。