JP2007278068A - ガスエンジンの燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスエンジンの燃料供給装置において、簡易な構成として製造コストの高騰を招かないものとしながら、低温時の良好なエンジン始動性を実現する。
【解決手段】燃料貯留容器に配管で接続されダイヤフラム３１で区画された圧力調整室３ａおよび背圧室３ｂを有し圧力調圧室３ａで導入したガス燃料を所定の圧力に調整して送出するレギュレータ３と、このレギュレータ３と吸気通路２のミキサ部２ａを接続する燃料送出配管７と、を備えたガスエンジンの燃料供給装置において、レギュレータ３の背圧室３ｂ側にエンジン１側からパルス圧を導入する脈圧導入配管８が接続され、少なくともエンジン始動時の所定時期にエンジン１由来のパルス圧でダイヤフラム３１の変位を補助して燃料の送出を促進する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスエンジンの燃料供給装置に関し、殊に、汎用のガスエンジンにおいて低温時の良好なエンジン始動性を実現する燃料供給装置に関するものである。

近年、汎用エンジンの分野においても、ＬＰＧやＬＮＧなどのガス燃料を用いたガスエンジンの需要が拡大している。そして、このような汎用ガスエンジンには、コスト面や搭載スペース面の観点から簡易な構成であることが要求されるのに加え、あらゆる環境条件を想定して低温性能も−２０℃〜−３０℃と厳しい温度が要求されている。

ところが、例えば−２０℃以下の低温ではクランキング回数が急激に下がるとともにエンジン性能の低下が顕著となりやすく、エンジンの始動性が損なわれやすい。また、供給するガス燃料の圧力を調整するレギュレータに内装したダイヤフラムが硬化してその変位幅が縮小することから、ガス燃料の供給が不充分となるため、始動性が一層悪化しやすくなるという問題点もある。

このような問題に対し、一般的なガスエンジンの分野においては、例えば特開平１０―９０６２号公報に記載されているもののように、冷却水ジャケットからベーパライザに接続する配管にヒータ装置を設けてスタータスイッチをＯＮにすることで、冷却水を加温して燃料の気化を促進するものや、特開２００１―２２７３８０号公報に記載されているもののように、圧力センサで吸気管圧力を検出しこれが予め設定したしきい値よりも低いときに、電子制御ユニットがスロットルバルブの開度を開側に補正するものとして、エンジン始動性を高めるようにした技術が知られている。

しかし、汎用ガスエンジンにおいては、簡易な構成およびコスト面の低廉さが要求されることから、上述のような複雑な構成や高価な電子制御ユニットを採用することが実際上困難である。また、上述のような構成を採用してもレギュレータのダイヤフラムが充分に作動しなければ、低温始動時における燃料供給不足は容易には解決しない。

さらに、例えばメカニカルガバナ方式を採用する発電機セットのような機種においては、ミキサのスロットルバルブが全開の状態でクランキングを行ってエンジンを始動させることから、クランキング時の吸入圧力がさらに小さくなってベンチュリ部のガス噴出口と連通したレギュレータ内圧力調整室のダイヤフラムに作用する圧力（吸引圧力）が一層小さくなって、更にエンジン始動性が悪化することになる。そのため、レギュレータ内のインレットバルブを開放するために必要なバルブストロークがさらに得られにくくなって、ガス燃料の供給が一層不充分となりやすい。

加えて、このような汎用ガスエンジンにおいては、エンジン出力を維持する目的でミキサの入口径、ベンチュリ径、スロットルボア径を大きめにしてあるため、クランキング時の吸入圧力の低下が顕著となりやすい。
特開平１０―９０６２号公報 特開２００１―２２７３８０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、ガスエンジンの燃料供給装置において、簡易な構成として製造コストの高騰を招かないものとしながら、低温時の良好な始動性を実現できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、燃料貯留容器に配管で接続されダイヤフラムで区画された圧力調整室と背圧室とを有し圧力調圧室で導入したガス燃料を所定の圧力に調整して送出するレギュレータと、このレギュレータと吸気通路のミキサ部とを接続する燃料送出管とを備えたガスエンジンの燃料供給装置において、レギュレータの背圧室側にエンジン側からパルス圧を導入する脈圧導入配管が接続され、少なくともエンジン始動時の所定時期にエンジン由来のパルス圧でダイヤフラムの変位を補助して燃料の送出を促進するものとした。

これにより、例えば低温始動時にレギュレータのダイヤフラムが硬化して必要な変位幅が得られにくい場合であっても、エンジン側から導入したパルス圧でその変位を補助することで充分なストロークが得られるものとして、低温始動時に不足しがちな燃料の供給を促進して良好なエンジン始動性を実現できる。

また、この脈圧導入配管は、背圧室とエンジンのクランク室またはエンジンヘッドカバー内とが連通するように配設されたものとすれば、充分なパルス圧を得ることが確実且つ容易となる。

さらに、上述した汎用ガスエンジンの燃料供給装置において、所定の内径を有して背圧室内の圧力変動を所定範囲内に調整するために大気側と連通させるエアベントが、背圧室から外部に延設されたものとすれば、ダイヤフラムの変位幅の適度な範囲での設定が容易なものとなる。

更にまた、上述した汎用ガスエンジンの燃料供給装置において、脈圧導入配管に電磁駆動式の遮断弁を設け、これがスタータモータ作動時だけ開弁するようにエンジンキイスイッチと電気的に接続されたものとすれば、レギュレータからの燃料送出において特に補助が必要なクランキング時のみ、背圧室にパルス圧を導入できる。

レギュレータの背圧室にエンジン側のパルス圧を導入しただけの簡易な構成の本発明によると、ガスエンジン、殊に汎用ガスエンジンの燃料供給装置において、製造コストの高騰や構成の複雑化を招くことなく低温時の良好なエンジン始動性を実現することができる。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明の好ましい実施の形態であるガスエンジンの燃料供給装置の配置図を示している。この燃料供給装置は、農工用、船舶用、レジャー機器用などいわゆる汎用のガスエンジンに用いるものであり、図示しない燃料貯留容器（ガスボンベ）からの図示しない燃料送出路が燃料導入孔３ｃ側に接続するレギュレータ３と、ミキサ部２ａのベンチュリ２０に配設された燃料噴射筒２２とを連通させる燃料送出配管７とを備えている。

レギュレータ３は、内部にゴム等の弾性収縮性に富む素材からなるダイヤフラム３１で区画された燃料圧力調整室３ａ及び背圧室３ｂを備えている。圧力調整室３ａには燃料導入孔３ｃが接続しその圧力調整室３ａ側の開口部を、バルブレバー３５で片持ちされバルブスプリング３３で閉弁方向に付勢された弁体３４が、往復変位するダイヤフラムの動作により開閉して、圧力調整室３ａ内を所定圧力に維持しながらガス燃料を送出する。

また、背圧室３ｂからは、内部と大気側とを連通させるための管状のエアベント３ｄが外部空間まで延設され、その内部には空気の出入り量を制限してレギュレータ３の送出圧を調整するためのオリフィス３２が配設されている。さらに、燃料圧力調整室３ａ内を吸気管２のミキサ部２ａまで接続する燃料送出配管７末端側には燃料の流量を調整するためのメインジェット２３が配設されている。

そして、レギュレータ３の背圧室３ｂ側が、エンジン１のエンジンヘッドカバー（ロッカーアームカバー）５内の空間に脈圧導入配管８で接続された構成となっており、この点が本発明の特徴部分となっている。即ち、エンジン１側のパルス圧（脈圧）が生じている空間と背圧室３ｂとを接続したことで、例えば低温始動時においてダイヤフラム３１が硬化して充分な変位が得られずにクランキング時の充分な燃料供給が確保されていない場合に、導入したパルス圧でダイヤフラム３１の変位を補助するものとして、燃料供給を促進させる。

そして、本実施の形態においては、エンジンヘッドカバー５内と背圧室３ｂとを接続する脈圧導入配管７の途中に電磁駆動式の遮断弁１０を配設し、これがエンジンキイスイッチ６のスタータモータ駆動時に通電されてクランキング時のみ開弁する。従って、ダイヤフラム３１の変位動作への補助が最も必要とされるクランキング時のみパルス圧を導入して、通常時には遮断弁１０が閉弁した状態となってエアベント３ｄによる調整される。

即ち、エンジン始動時において、ミキサ部２ａのスロットルバルブ２１は図１に示すように全開状態となり、その直上に設けたベンチュリ２０の燃料噴射筒２２開口部からメインジェット２３を経由したレギュレータ３で調圧されたガス燃料が、エンジン１のクランキング圧力により吸引されて吸気管２内に供給される。

ところが、低温始動時はクランキング回転速度が低下して吸入圧力が下がるのに加え、レギュレータ３のダイヤフラム３１が硬化して充分なストロークが得られずに始動性を著しく損ねていた問題があり、本発明は上述した構成を採用することでこれを解決したものである。 尚、脈圧導入配管８をエンジン１のクランク室に接続しても同様に実施できるが、圧力導入配管８内にオイル等の異物が混入しにくい位置で接続する必要がある。

次に、本実施の形態の動作および作用について、図２、図３のグラフを参照しながら実施例により説明する。

上述したように、クランキング時に遮断弁１０が開弁することで、脈圧動入配管８でエンジン１のパルス圧が背圧室３ｂに導入されるが、このパルス圧はエアベント３ｄに設けたオリフィス３２で適正な圧力に調整されながら、ダイヤフラム３１の変位を補助する。

そして、図２は本実施例におけるレギュレータ二次側圧力（送出圧力）、脈圧導入配管によるパルス圧力、クランキング回数を各々示したグラフであり、図３は対照例としての従来のガスエンジンの燃料供給装置におけるレギュレータ二次側圧力、クランキング回数を示したグラフである。尚、いずれも常温（２０℃）における試験であり、使用エンジンは６５０ｃｃ２気筒ＯＨＶ、ミキサは入口径４８ｍｍ、ベンチュリ径２７ｍｍ、スロットルボア径３２ｍｍ、チョークバルブ開度４０°、メインジェット径６．５ｍｍであり、レギュレータは、２ステージ、二次側弁径４．８ｍｍ、エアベント径４．０ｍｍ（対照例８．０ｍｍ）であった。クランキング回転数は双方とも５８０ｒｐｍであった。

図２のグラフと図３のグラフとを比較すると、エンジンのパルス圧を導入した本実施例のレギュレータ二次側圧力の上下幅Ｘは、対照例の上下幅Ｙの２倍となっており、しかも高いレベルのパルス圧力周期が密であった。このことより、ダイヤフラムの作動を充分に補助していたことがわかり、燃料供給の促進に有効であることが検証された。

また、目視観察による比較においても、ダイヤフラム作動の活性化における本実施例の優位性は顕著であった。尚、エンジンヘッドカバー内の状況を確認したところ、オイルやブローバイガス等の汚れは殆どなくドライな状況であり、クリーンなパルス圧が得られることが確認される。

以上、述べたように、比較的簡易な構成で製造コストの高騰を伴う心配のない本発明により、レギュレータのダイヤフラムの変位を充分に補助できることから、低温始動時にダイヤフラムが硬化した場合でも、充分な燃料供給が実現されて良好なエンジン始動性が期待できるものである。

本発明における実施の形態の燃料供給装置を示す配置図。 本発明の実施例による各波形を示すグラフ。 図２の実施例と比較するための対照例の各波形を示すグラフ。

符号の説明

１ エンジン、２ 吸気管、２ａ ミキサ部、３ レギュレータ、３ａ 圧力調整室、３ｂ 背圧室、３ｄ エアベント、５ エンジンヘッドカバー、６ エンジンキイスイッチ、７ 燃料送出配管、８ 脈圧導入配管、１０ 電磁弁、２１ スロットルバルブ、２３ 燃料ジェット、３２ オリフィス、３４ 弁体

Claims (4)

1. 燃料貯留容器に配管で接続されるとともに内部にダイヤフラムで区画された圧力調圧室および背圧室を有し前記圧力調整室で導入したガス燃料を所定の圧力に調整して送出するレギュレータと、このレギュレータと吸気通路のミキサ部を接続する燃料送出管とを備えたガスエンジンの燃料供給装置において、
   前記レギュレータの背圧室側にエンジン側からパルス圧を導入する脈圧導入配管が接続され、少なくともエンジン始動時の所定時期に前記エンジン由来のパルス圧で前記ダイヤフラムの変位を補助して燃料の送出を促進することを特徴とするガスエンジンの燃料供給装置。
2. 前記脈圧導入配管は、前記背圧室と前記エンジンのクランク室またはエンジンヘッドカバー内とが連通するように配設されている請求項１に記載したガスエンジンの燃料供給装置。
3. 所定の内径を有して前記背圧室内の圧力変動を所定範囲内に調整するために大気側と連通させるエアベントが、前記背圧室から外部に延設されている請求項１または２に記載したガスエンジンの燃料供給装置。
4. 前記脈圧導入配管は電磁駆動式の遮断弁が配設され、該遮断弁がスタータモータ作動時だけ開弁するようにエンジンキイスイッチと電気的に接続されている請求項１，２または３に記載したガスエンジンの燃料供給装置。
   

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