JP2007205276A - エンジンのガス燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンのガス燃料供給装置において，エンジンの始動後，ガス燃料噴射弁の弁座及び弁体の摺動部を早期に昇温させて，それらへの付着オイルの粘度を低下させ，ガス燃料噴射弁を早期に適正に作動させ得るようにする。
【解決手段】一端にガス燃料タンク９に連なる燃料入口孔７６を有する弁ハウジング４２と，この弁ハウジング４２の他端部に設けられ，弁座５３及びこの弁座５３の中心部を貫通するノズル孔５４を有するノズル部材５１と，弁ハウジング４２の案内孔４９に摺動自在に嵌装され，一端面に弁座５３と協働してノズル孔５４を開閉する弁体５５とを有するガス燃料噴射弁１０を備える，エンジンのガス燃料供給装置において，弁ハウジング４２周りに，弁座５３及び案内孔４９の周辺を加熱する加熱室１５を配設し，この加熱室１５に，その熱源としてエンジンＥの冷却水を通すようにした。
【選択図】 図５

Description

本発明は，ＬＰＧやＣＮＧ等のガスを燃料としてエンジンに供給する，エンジンのガス燃料供給装置に関し，特に，一端にガス燃料タンクに連なる燃料入口孔を有する弁ハウジングと，この弁ハウジングの他端部に設けられ，弁座及びこの弁座の中心部を貫通するノズル孔を有するノズル部材と，前記弁ハウジングの案内孔に摺動自在に嵌装され，一端面に弁座と協働してノズル孔を開閉する弁体と，前記弁ハウジングに支持されるコイルと，前記弁ハウジングに連結されると共に，前記コイルの内側に配置されて前記弁体の他端面に対向する固定コアと，この固定コア及び弁体間に縮設されて弁体を前記弁座側に付勢する戻しばねとからなり，前記コイルの励起時，固定コアが弁体を吸引して弁座から離座させて前記ノズル孔からエンジンにガス燃料を供給するようにしたガス燃料噴射弁を備える，エンジンのガス燃料供給装置の改良に関する。

かゝるエンジンのガス燃料供給装置は，下記特許文献１に開示されるように既に知られている。
実開平５−７８９５６号公報

従来，かゝるエンジンのガス燃料供給装置におけるガス燃料タンクに充填されるガス燃料には，その充填に使用されるコンプレッサ内の潤滑用オイルが多少とも混入している。このため，ガス燃料タンクからガス燃料噴射弁に供給される燃料に，そのオイルが僅かながら混入しており，そのオイルがガス燃料噴射弁の弁座や弁体の摺動面等に付着することがある。その付着オイルは，特にオイルの粘度が上昇する冷間時に，弁体の動きを鈍らせ，エンジンの作動に支障を来すことになる。

一般的なガス燃料供給装置では，エンジンの冷間時にガソリン燃料を用いてエンジンを始動し，ベーパーライザでエンジンの冷却水を利用してガス燃料を加熱し，そのガス燃料を気化可能とする温度まで上記冷却水が昇温してからガス燃料に切り換えてエンジンを運転するようにしている。しかしながら，ガス燃料噴射弁が高温にならない限り，前記付着オイルの高粘度により弁体の作動に支障が生じてしまう。

そこで，付着オイルの粘度が低下して弁体の作動に支障がなくなる熱間状態になるまでガソリン燃料でエンジンを運転することが考えられるが，そのような熱間状態になるまでには，かなりの時間がかゝるので，ガソリン燃料の消費量が増加することになる。

尚，特許文献１に開示されるエンジンのガス燃料供給装置では，ガス燃料タンクを出た燃料をエンジンの冷却水を利用して加熱気化させるエバポレータが設けられているが，このエバポレータで燃料が加熱されても，ガス燃料噴射弁が高温にならない限り，ガス燃料噴射弁内の付着オイルは温度が降下して粘度が高い状態に置かれるので，弁体の作動に支障を来すことになる。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，エンジンの始動後，ガス燃料噴射弁の弁座及び弁体の摺動部を早期に昇温させて，それらへの付着オイルの粘度を低下させ，ガス燃料噴射弁を早期に適正に作動させ得るようにした前記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。

上記目的を達成するために，本発明は，一端にガス燃料タンクに連なる燃料入口孔を有する弁ハウジングと，この弁ハウジングの他端部に設けられ，弁座及びこの弁座の中心部を貫通するノズル孔を有するノズル部材と，前記弁ハウジングの案内孔に摺動自在に嵌装され，一端面に弁座と協働してノズル孔を開閉する弁体と，前記弁ハウジングに支持されるコイルと，前記弁ハウジングに連結されると共に，前記コイルの内側に配置されて前記弁体の他端面に対向する固定コアと，この固定コア及び弁体間に縮設されて弁体を前記弁座側に付勢する戻しばねとからなり，前記コイルの励起時，固定コアが弁体を吸引して弁座から離座させて前記ノズル孔からエンジンにガス燃料を供給するようにしたガス燃料噴射弁を備える，エンジンのガス燃料供給装置において，前記弁ハウジング周りに，前記弁座及び前記案内孔の周辺を加熱する加熱室を配設し，この加熱室に，その熱源として前記エンジンの冷却水を通すようにしたことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記ガス燃料噴射弁を保持すべく，前記弁座及び前記案内孔の周辺部で前記弁ハウジングの外周に嵌合する噴射弁ホルダを設け，この弁ホルダに前記加熱室を形成したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第２の特徴に加えて，前記噴射弁ホルダを，これにより複数の前記ガス燃料噴射弁を保持し得るように構成すると共に，この弁ホルダに，複数の前記ガス燃料噴射弁に共通する一連の前記加熱室を形成したことを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，エンジンの冷却水が通る加熱室により，ガス燃料噴射弁の案内孔の内周面，弁体の外周面及び弁座の周辺部を効果的に加熱することができ，したがって，それらに付着したオイルも加熱されることで，その粘度は低下し，したがって付着オイルによるガス燃料噴射弁の作動不良を防ぐことができる。

本発明の第２の特徴によれば，ガス燃料噴射弁を支持する弁ホルダに加熱室を形成したので，加熱室を特別に持つ専用の加熱部材を設ける必要がないのみならず，ガス燃料噴射弁の弁座及び前記案内孔の周辺部を効果的に加熱して，付着オイルによるガス燃料噴射弁の作動不良を確実に防ぐことができる。

本発明の第３の特徴によれば，複数のガス燃料噴射弁を支持する共通の弁ホルダに設けた一連の加熱室により，複数のガス燃料噴射弁の弁座及び前記案内孔の周辺部を一挙に加熱することができ，その加熱構造の簡素化，延いてはそのコスト低減に寄与し得る。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の実施例に係るエンジンの燃料供給システム系統図，図２は同システムにおけるガス燃料噴射弁周辺部斜視図，図３は図２の３矢視図，図４は図３の４−４線断面図，図５は図４の５−５線拡大断面図である。

先ず，図１において，多気筒エンジンＥのシリンダヘッドの側面に，その気筒数に対応した複数の吸気管Ｅａ，Ｅａ…（図１にはそのうちの一本のみを示す。）が接続されており，これら吸気管Ｅａ，Ｅａ…には対応する気筒に向けてガソリン燃料を噴射し得るガソリン燃料噴射弁１，１…と，同じく対応する気筒に向けてガスを燃料として噴射するガス燃料噴射筒２，２…とが取り付けられる。ガソリン燃料噴射弁１，１…には，公知のガソリン燃料供給装置３が接続され，ガス燃料噴射筒２には，ＬＰＧやＣＮＧ等のガスを燃料として供給する本発明のガス燃料供給装置４が接続される。

このガス燃料供給装置４は，ガス燃料タンク９（図示例では，ＬＰＧの液化ガスが充填される。）と，このガス燃料タンク９の燃料出口に第１燃料通路５を介して接続されるベーパーライザ６と，このベーパーライザ６の燃料出口に第２燃料通路７を介して接続される燃料分配管８と，この燃料分配管８の複数の分配口筒８ａ，８ａ…に接続される，前記燃料噴射筒２，２…と同数のガス燃料噴射弁１０，１０…とを備えており，これらガス燃料噴射弁１０，１０…の燃料出口は，複数の導管１１，１１…を介して前記燃料噴射筒２，２…に接続される。前記ベーパーライザ６はガス燃料タンク９から送出される高圧の液化燃料を減圧すると共に，加熱気化させるもので，その加熱を行う第１加熱室１２を備えている。

また複数のガス燃料噴射弁１０，１０…は，エンジンＥの適所に支持されるブラケット１４ａを持った共通の弁ホルダ１４に一列にして支持されるもので，この弁ホルダ１４には，全てのガス燃料噴射弁１０，１０…の後述する所定部位を加熱する共通の第２加熱室１５（図４参照）を備えており，上記第１及び第２加熱室１２，１５と，エンジンＥの冷却用ウォータジャケット１３との間には，そのウォータジャケット１３で吸熱した温水を循環させる温水通路が形成される。この温水通路は，ウォータジャケット１３から延出してベーパーライザ６の温水入口筒１２ａに接続される第１温水通路１６と，ベーパーライザ６の温水出口筒１２ｂから延出して弁ホルダ１４の温水入口筒１５ａに接続される第２温水通路１７と，弁ホルダ１４の温水出口筒１５ｂから延出してウォータジャケット１３に達する第３温水通路１８とで構成される。

第１燃料通路５には燃料遮断弁３１が設けられ，また第３温水通路１８には温水遮断弁３２が設けられる。前記ガソリン燃料噴射弁１，１…やガス燃料噴射弁１０，１０…，燃料遮断弁３１，温水遮断弁３２等の作動を制御する電子制御ユニット２０には，エンジン温度，即ちエンジンＥのウォータジャケット１３内の水温Ｔｅを検知するエンジン温度センサ２１，やエンジンＥのスロットル弁開度Ｔｈを検知するスロットルセンサ２２，エンジン回転数Ｎｅを検知するエンジン回転数センサ２３等の出力信号が入力される。

次に図５により，ガス燃料噴射弁１０について詳細に説明する。このガス燃料噴射弁１０は，円筒状の第１ハウジング部４３と，この第１ハウジング部４３の後端のフランジ４３ａに前端部がかしめ結合される，第１ハウジング部４３より大径の円筒状の第２ハウジング部４４と，この第２ハウジング部４４の後端壁４４ａに一体に連設される，第２ハウジング部４４より小径の円筒状の第３ハウジング部４５とからなる弁ハウジング４２を備えており，第１〜第３ハウジング部３〜５は何れも磁性材で構成される。

第１ハウジング部４３は，その前端に開口する取り付け孔４８と，その後端に開口する，取り付け孔４８より小径で且つ長い案内孔４９とが同軸状に形成されており，取り付け孔４８には，環状シム５０と円板状のノズル部材５１とが順次嵌合されると共に，第１ハウジング部４３の前端縁の内方へのかしめにより固着される。その際，ノズル部材５１の外周には，取り付け孔４８の内周面に密接する環状のシール部材５２が装着される。環状シム５０は，その厚みの選定によりノズル部材５１の嵌合位置を調整するものである。

一方，前記案内孔４９には弁体５５が摺動可能に収容，保持される。この弁体５５は前端側からフランジ部５６，短軸部５７₁ ，第１ジャーナル部５８₁ ，長軸部５７₂ 及び第２ジャーナル部５８₂ を同軸状に一体に連ねてなるプランジャ５９と，上記フランジ部５６の前端面に焼き付けて結合されるゴム製の着座部材６０とで構成され，この着座部材６０が前記弁座５３に着座したり離座することでノズル孔５４を開閉することができる。プランジャ５９は，可動コアを兼ねるべく磁性材製とされる。

上記プランジャ５９において，短軸部５７₁ 及び長軸部５７₂ は，第１及び第２ジャーナル部５８₁ ，５８₂ よりも充分小径に形成され，第１及び第２ジャーナル部５８₁ ，５８₂ は，共に案内孔４９に摺動自在に支承される。

第２ハウジング部４４にはコイル組立体６３が収容される。このコイル組立体６３は，ボビン６４と，このボビン６４の外周に巻装されるコイル６５と，このコイル６５をボビン６４に埋封する樹脂モールド部６６とからなっており，ボビン６４と前記第１ハウジング部４３のフランジ４３ａとの間には環状のシール部材６７が介装される。

第２ハウジング部４４の後端壁４４ａには，ボビン６４の内周面に嵌合する円筒状の固定コア６９が一体に形成されており，それらの嵌合部をシールするシール部材６８がボビン６４及び固定コア６９間に介装される。前記プランジャ５９は，その後端部をボビン６４内に突入させて，固定コア６９の前端面に対向させている。

プランジャ５９には，その後端面からフランジ部５６の手前で終わる縦孔７０と，この縦孔７０を，短軸部５７₁ の外周面に連通する複数の横孔７１，７１…とが設けられる。その際，縦孔７０の途中には，固定コア６９側を向いた環状のばね座７２が形成される。

一方，固定コア６９から第３ハウジング部４５の前半部に亙り，それらの中心部には，前記縦孔７０と連通する支持孔７５が形成され，また第３ハウジング部４５の後半部には，上記支持孔７５に連なる，それより大径の入口孔７６が設けられる。支持孔７５には，弁体５５を弁座５３側に付勢する戻しばね７３を前記ばね座７２との間で支持するパイプ状のリテーナ７７が挿入され，その挿入深さを加減して戻しばね７３のセット荷重を調整した後，リテーナ７７は，第３ハウジング部４５の外周からのかしめにより第３ハウジング部４５に固着される。符号７８は，そのかしめ部を示す。入口孔７６には，燃料フィルタ７９が装着される。

第２ハウジング部４４の後端部から第３ハウジング部４５の前半部に亙り，それらの外周面を覆うと共に，一側にカプラ８０を一体に備える樹脂モールド部８１が形成され，そのカプラ８０は，前記コイル６５に連なる通電用端子８２を保持する。

次に，各ガス燃料噴射弁１０及び燃料分配管８の弁ホルダ１４への取り付け構造を，図２〜図５を参照しながら説明する。

弁ホルダ１４には，複数のガス燃料噴射弁１０，１０…に対応して複数の取り付け孔２５，２５…が形成されており，各取り付け孔２５に対応するガス燃料噴射弁１０の第１ハウジング４３が嵌合され，その嵌合深さは，第２ハウジング４４の前端が弁ホルダ１４に当接することにより規制される。而して，上記取り付け孔２５の内周面は，案内孔４９及び弁座５３に近接した第１ハウジング４３の外周面に嵌合され，前記第２加熱室１５は，上記取り付け孔２５の内周面に極力近接するように弁ホルダ１４に形成されるものである。したがって，第２加熱室１５に導入された温水によって弁ホルダ１４が加熱されると，特に案内孔４９の内周面及び弁座５３の周辺部が効果的に加熱されるようになっている。

また第３ハウジング部４５の後端部は，前記燃料分配管８の対応する分配口筒８ａにシール部材８５を介して嵌装される。燃料分配管８には，隣接する分配口筒８ａ，８ａ…間に突出する一対の支持ボス２６，２６が形成されており，これら支持ボス２６，２６の端面にはスタッドボルト２７，２７が植設され，これらスタッドボルト２７，２７が，弁ホルダ１４を貫通するように配置されると共に，支持ボス２６，２６及び弁ホルダ１４間にディスタンスカラー２８，２８が介装され，スタッドボルト２７，２７の下端にナット２９，２９を螺合緊締することにより，燃料分配管８は弁ホルダ１４に締結される。

またノズル部材５１の前端面には，内部をノズル孔５４に連通させるジョイント管８３が一体に形成されており，このジョイント管８３が，対応する前記燃料噴射筒２に導管１１を介して接続されるのである。

次に，この実施例の作用について説明する。

エンジンＥの冷間時には，電子制御ユニット２０は，ガソリン燃料供給装置３を作動してガソリン燃料噴射弁１，１…から吸気管Ｅａ，Ｅａ…内に燃料を噴射することで，エンジンＥを始動し，暖機運転を行わせる。

エンジンＥの暖機運転中は，電子制御ユニット２０により燃料遮断弁３１は開弁状態に，温水遮断弁３２は開弁状態に制御される。したがって，エンジンＥの冷却水はウォータジャケット１３からベーパーライザ６の第１加熱室１２及び弁ホルダ１４の第２加熱室１５を経てウォータジャケット１３へと循環するので，エンジンＥの暖機運転が終了する頃になると，ウォータジャケット１３で吸熱した冷却水が高温となり，それによって弁ホルダ１４及びベーパーライザ６が所定温度に達する。

そこで，電子制御ユニット２０は，ガソリン燃料供給装置３の作動を停止すると共に，ガス燃料供給装置４の作動に切り換え，燃料遮断弁３１を開放して，ガス燃料噴射弁１０，１０…のコイル６５への通電を制御する。

而して，燃料遮断弁３１の開放により，ガス燃料タンク９から送出された液化ガス燃料はベーパーライザ６で加熱気化されて後，燃料分配管８に供給され，複数の分配口筒８ａ，８ａ…から複数のガス燃料噴射弁１０，１０…へと分配される。

ところで，各ガス燃料噴射弁１０において，コイル６５の消磁状態では，弁体５５は，戻しばね７３の付勢力により前方に押圧され，着座部材６０を弁座５３に着座させている。この状態では，分配口筒８ａに送られたガス燃料は，弁ハウジング４２の入口孔７６に流入して燃料フィルタ７９で濾過され，そしてパイプ状のリテーナ７７内部，弁体５５の縦孔７０及び横孔７１，７１…を通って案内孔４９内に待機する。

コイル６５が通電により励起すると，それにより生ずる磁束が固定コア６９，第２ハウジング部４４及びフランジ４３ａ，弁体５５を順次走り，その磁力により弁体５５は，戻しばね７３のセット荷重に抗して固定コア６９に吸引され，弁座５３から離座する。すると案内孔４９に待機していたガス燃料が弁座５３を通過し，ノズル孔５４及び導管１１…を経てガス燃料噴射筒２からエンジンＥの吸気管Ｅａに噴射され，その燃料噴射量は，弁体５５の開弁時間により制御される。

ところで，前述のように，ガス燃料タンク９からガス燃料噴射弁１０に供給される燃料には，多少ともオイルが混入しているので，ガス燃料が案内孔４９及び弁座５３を通過するとき，それに含まれるオイルが案内孔４９の内周面や弁体５５の外周面，弁座５３等に付着することがあるが，前述のように，ガス燃料噴射弁１０，１０…を支持する弁ホルダ１４はエンジンＥの冷却水により加熱されているので，弁ホルダ１４は，第２加熱室１５に近接した案内孔４９の内周面，弁体５５の外周面及び弁座５３の周辺部が効果的に加熱され，これらに付着したオイルをも加熱することになる。その結果，付着オイルの粘度は低下するので，その付着オイルによるガス燃料噴射弁１０の作動不良を防ぐことができる。

また上記のように，ガス燃料噴射弁１０を支持する弁ホルダ１４にガス燃料噴射弁１０を加熱する第２加熱室１５が形成されることは，加熱室を特別に持つ専用の加熱部材を設ける必要がないことを意味する。

しかも上記第２加熱室１５は，複数のガス燃料噴射弁１０，１０…の弁座５３及び前記案内孔４９の周辺部を一挙に加熱すべく，弁ホルダ１４に，複数のガス燃料噴射弁１０，１０…の配列方向に沿って形成されるので，その加熱構造の簡素化，延いてはそのコスト低減を図ることができる。

エンジン温度センサ２１からの出力信号にから，電子制御ユニット２０が，ウォータジャケット１３の水温が所定値以上になったと判定すると，電子制御ユニット２０は温水遮断弁３２を閉弁状態にして，第２加熱室１５の過度の昇温を抑え，ガス燃料噴射弁１０の過熱を防ぐことになる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

本発明の実施例に係るエンジンの燃料供給システム系統図である。 同システムにおけるガス燃料噴射弁周辺部斜視図である。 図２の３矢視図である。 図３の４−４断面図である。 図４の５−５線拡大断面図である。

符号の説明

Ｅ・・・・・エンジン
４・・・・・ガス燃料供給装置
９・・・・・ガス燃料タンク
１０・・・・ガス燃料噴射弁
１４・・・・弁ホルダ
１３・・・・ウォータジャケット
１５・・・・加熱室（第２加熱室）
４２・・・・弁ハウジング
４９・・・・案内孔
５１・・・・ノズル部材
５３・・・・弁座
５４・・・・ノズル孔
５５・・・・弁体
６５・・・・コイル
６９・・・・固定コア
７３・・・・戻しばね

Claims (3)

1. 一端にガス燃料タンク（９）に連なる燃料入口孔（７６）を有する弁ハウジング（４２）と，この弁ハウジング（４２）の他端部に設けられ，弁座（５３）及びこの弁座（５３）の中心部を貫通するノズル孔（５４）を有するノズル部材（５１）と，前記弁ハウジング（４２）の案内孔（４９）に摺動自在に嵌装され，一端面に弁座（５３）と協働してノズル孔（５４）を開閉する弁体（５５）と，前記弁ハウジング（４２）に支持されるコイル（６５）と，前記弁ハウジング（４２）に連結されると共に，前記コイル（６５）の内側に配置されて前記弁体（５５）の他端面に対向する固定コア（６９）と，この固定コア（６９）及び弁体（５５）間に縮設されて弁体（５５）を前記弁座（５３）側に付勢する戻しばね（７３）とからなり，前記コイル（６５）の励起時，固定コア（６９）が弁体（５５）を吸引して弁座（５３）から離座させて前記ノズル孔（５４）からエンジン（Ｅ）にガス燃料を供給するようにしたガス燃料噴射弁（１０）を備える，エンジンのガス燃料供給装置において，
   前記弁ハウジング（４２）周りに，前記弁座（５３）及び前記案内孔（４９）の周辺を加熱する加熱室（１５）を配設し，この加熱室（１５）に，その熱源として前記エンジン（Ｅ）の冷却水を通すようにしたことを特徴とする，エンジンのガス燃料供給装置。
2. 請求項１記載のエンジンのガス燃料供給装置において，
   前記ガス燃料噴射弁（１０）を保持すべく，前記弁座（５３）及び前記案内孔（４９）の周辺部で前記弁ハウジング（４２）の外周に嵌合する噴射弁ホルダ（１４）を設け，この弁ホルダ（１４）に前記加熱室（１５）を形成したことを特徴とする，エンジンのガス燃料供給装置。
3. 請求項２記載のエンジンのガス燃料供給装置において，
   前記噴射弁ホルダ（１４）を，これにより複数の前記ガス燃料噴射弁（１０）を保持し得るように構成すると共に，この弁ホルダ（１４）に，複数の前記ガス燃料噴射弁（１０）に共通する一連の前記加熱室（１５）を形成したことを特徴とする，エンジンのガス燃料供給装置。

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