JP2008175160A

JP2008175160A - ガスエンジンのベーパライザ

Info

Publication number: JP2008175160A
Application number: JP2007009885A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Harada; 真一原田
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-07-31

Abstract

【課題】ガスエンジンのベーパライザにおいて、入口側の元圧や出口側の流量が変化しても制御圧力が変動しないようにする。
【解決手段】レギュレータ５に、バランスダイヤフラム４５ａで調圧室４１側と区画され連通路５３ｂを介して気体燃料通路５３側に接続したバランスダイヤフラム室４５ｂを有するとともに、バランスダイヤフラム４５ａの変位を入口弁５４の開弁圧力の変動を相殺する方向に連結手段で弁レバー８に作用させるバランス機構４５を有したベーパライザ４において、制御圧力を検出する圧力センサ８４及びその出力信号を検知する電子的制御ユニット１０を設け、且つバランスダイヤフラム室４５ｂと調圧室４１を電磁弁４５ｇを有するバイパス路５３ｃで接続し、電子的制御ユニット１０が制御圧力の変動に応じて電磁弁４５ｇを開閉することによりガス燃料の制御圧力を一定に維持するように制御するものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力容器から送出された高圧のガス燃料を所定圧力に減圧・気化してインジェクタに送出するためのガスエンジンのベーパライザに関するものである。

ガス燃料、一般には液化石油ガス（ＬＰＧ）をガスエンジンに供給する場合、圧力容器に充填した高圧で液状のガス燃料をベーパライザに導入し、内部でエンジン冷却水等で加熱気化させてからレギュレータで所定圧力に減圧調整してインジェクタに送り、吸気管路からガスエンジンに供給している。

このレギュレータによるガス燃料の調圧制御は、大気側に連通した背圧室側とダイヤフラムで区画された調圧室の入口弁を、背圧室側の制御圧セットバネで荷重されたダイヤフラムの往復変位動作を弁レバーで伝達して開閉させることにより行っている。

このような燃料供給システムでは、ガスエンジンに供給するガス燃料はインジェクタの開弁時間で流量を制御する方式を採用しているため、レギュレータによるガス燃料の制御圧力は常に一定であることが望ましい。ところが、ガスエンジンの出力変化で燃料流量が増加すると調圧室内の圧力が低下してレギュレータの入口弁が開弁方向にストロークし、この変化に伴って制御圧セットバネの荷重が変わるとともにダイヤフラムの有効面積も変わることになるため、ガス燃料の制御圧力の低下を招く結果となってしまう。

また、ベーパライザに燃料を供給する側の元圧（ボンベ圧）が変化すると、レギュレータの入口弁に作用する開弁圧力も変化するため、これも制御圧力の変化に繋がることになる。このように、ベーパライザのレギュレータにおいては入口側の元圧や出口側の流量が変化することで制御圧力の変動を招くことになるため、インジェクタの開弁時間を制御することにより正確な燃料流量を確保することが実際上困難となっている。

この問題に対し、例えば特開２００５−１８８２４４号公報に記載されているように、レギュレータの入口弁を開閉する弁レバーにバランスダイヤフラムで動作する押圧部材を接続してなるバランス機構を設け、元圧の変化による入口弁への開弁圧力の変動を相殺する技術が知られている。しかしながら、元圧の変化を原因とする制御圧力の変動を解消するだけでは、流量増加等の出口側の要因による制御圧力の変動に対し充分に対応することができない。
特開２００５−１８８２４４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、レギュレータを内装したガスエンジンのベーパライザにおいて、入口側の元圧や出口側の流量が変化しても制御圧力がしないようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、圧力容器から送られたガス燃料を、加熱・気化手段により減圧・気化させ気体燃料通路、入口弁を通りレギュレータの調圧室に導入しダイヤフラムの変位により弁レバーを介し入口弁を開閉させて所定の制御圧力に調整してガスエンジンに送出するベーパライザにおいて、そのレギュレータに、バランスダイヤフラムで調圧室側と区画され連通路を介して気体燃料通路側に接続したバランスダイヤフラム室を有するとともに、バランスダイヤフラムの変位を入口弁の開弁圧力の変動を相殺する方向で所定の連結手段により弁レバーに作用させるバランス機構を有しており、制御圧力を検出する圧力センサ及びその出力信号を検知する電子的制御手段を設け、且つ、バランスダイヤフラム室と調圧室とを電磁弁を有するバイパス路で接続し、電子的制御手段が制御圧力の変動に応じてこの電磁弁を開閉することによりガス燃料の制御圧力を一定に維持するように制御するものとした。

このように、調圧室内の制御圧力をモニタする電子的制御手段が入口弁をバイパスして調圧室にガス燃料を直接導入するバイパス路を開閉制御するようにしたことで、バランス機構で元圧側の変動に対応することに加え、燃料流量の変化による制御圧力の変動も有効に解消できる。

また、その連結手段を調圧バネとし、バランスダイヤフラム室底部側で連通路が開口する部分に、バランスダイヤフラムが所定位置以下に下降している間のみ開弁する逆弁を設け、調圧室側の圧力と気体燃料通路側の元圧との圧力バランスの変動に対しバランスダイヤフラム室内の圧力を所定範囲内に維持するものとすれば、バランス機構による相殺動作において緩衝作用が働いて制御圧力を良好に維持しやすくなるとともに、適度なバネ圧の調圧バネを使用することによりバランスダイヤフラムによる作用を最適に設定しやすいものとなる。

バランスダイヤフラム室と調圧室とをバイパス路で接続し、これを電子的制御手段で開閉制御するものとした本発明により、入口側の元圧変化や出口側の流量変化でガス燃料の制御圧力が変動しないものとすることができる。

以下に、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１の配置図において、圧力容器（燃料タンク）１は燃料供給管路３によってベーパライザ４のエンジン冷却水通路５２ａ，５２ｂに近接配置したプレヒータ室５２に接続されている。燃料供給管路３の途中には電磁駆動式の燃料遮断弁３１が設置されており、この燃料遮断弁３１は図示しないキイスイッチの動作に連動するものとされ、キイスイッチＯＮ時に開通し、ＯＦＦ時に閉鎖するようになっている。

プレヒータ室５２から気体燃料通路５３が延設されてレギュレータ５の調圧室４１に接続しており、調圧室４１の入口には弁レバー８に設けられた弁体６１で開閉動作する入口弁５４が設けられている。また、調圧室４１には背圧室４２側と区画するダイヤフラム６が配設され、調圧室４１内圧力と制御圧セットバネ８２のバネ荷重との圧力バランスの変動により変位して弁レバー８を介して入口弁５４を開閉することにより、プレヒータ室５２から送られる高圧のガス燃料を所定の制御圧力となるように減圧調整するようになっている。

調圧室４１で所定の制御圧力に調整されたガス燃料は、ガスエンジン２の吸気管路に開口したインジェクタ７に送られ、電子的制御手段である電子制御ユニット１０がインジェクタ７を開閉制御することにより、エンジン要求流量のガス燃料を供給するようになっている。以上の構成は、従来のガスエンジンの燃料供給システム及びそのベーパライザの構成とほぼ共通している。

そして、本発明において、ベーパライザ４のレギュレータ５に逆弁５５を付設したバランスダイヤフラム４５ａを有するバランス機構４５が設けられているとともに、そのバランスダイヤフラム室４５ｂが電磁弁４５ｇを配設したバイパス路５３ｃを介して調圧室４１と接続されている点が特徴となっている。

即ち、バランスダイヤフラム４５ａで調圧室４１側と区画されたバランスダイヤフラム室４５ｂは、連通路５３ｂでプレヒータ室５２から延設された気体燃料通路５３に接続されて連通しており、連通路５３ｂのバランスダイヤフラム室４５ｂ底壁側の開口部分には弁体５５ａの基端側にこれを閉弁方向に付勢する弁バネ５５ｂを配設した逆弁５５が設けられ、その先端側から延設した弁軸５５ａの先端が、バランスダイヤフラム４５ａが所定位置以下に変位している間にその底面側に当接することにより開弁して、バランスダイヤフラム室４５ｂ内部が気体燃料通路５３側（元圧側）に連通するようになっている。

バランス機構４５の拡大部分図を示す図２を参照して、バランスダイヤフラム４５ａ上面側には、調圧バネ８３が弁レバー８の支点を中心として入口弁５４の反対側に当接するように介装されており、逆弁５５と協働しながらバランスダイヤフラム室４５ｂ内の圧力を所定範囲内に調圧するようになっている。

また、バランスダイヤフラム室４５ｂからはバイパス路５３ｃが延設されて調圧室４１側まで接続されており、その途中に電子制御ユニット１０で開閉制御される電磁弁４５ｇが配設されている。さらに、調圧室４１には圧力センサ８４が配設され、検出した制御圧力のデータを電子制御ユニット１０に出力するようになっており、調圧室４１内の制御圧力をモニタしている電子制御ユニット１０がガスエンジン２に送出するガス燃料の圧力を一定に維持するように電磁弁４５ｄを開閉制御するものとされ、燃料流量が増加して調圧室４１内の制御圧力が低下した場合に、入口弁５４をバイパスして調圧室４１内にガス燃料を直接導入するものとなっている。

以下に、本実施の形態の作用について、図面を参照しながら詳細に説明する。

再度、図１を参照して、ＬＰＧ等の液化ガス燃料は、圧力容器１から燃料供給管路３を通って、ベーパライザ４のプレヒータ室５２に流入する。プレヒータ室５２は、エンジン冷却水通路５２ａ，５２ｂに導入されたエンジン冷却水を熱源として、高圧で液状のガス燃料を加熱・気化させる熱交換器として機能する。プレヒータ室５２で気化されたガス燃料は、気体燃料通路５３を通ってレギュレータ５の入口弁５４に流入する。

入口弁５４は、レギュレータ５の制御圧を感知するダイヤフラム６と弁レバー８を介して開閉作動を行い、レギュレータ５によるガス燃料の圧力を一定の制御圧力としている。例えば、制御圧力が低いとダイヤフラム６は制御圧セットバネ８２の荷重により弁レバー８を介して入口弁５４を開弁させ、元圧（ボンベ圧）が供給されて制御圧を上昇させるように作動する。

入口弁５４は、弁レバー８の支点を中心に気体燃料通路５３側からの元圧により開弁圧力（開弁方向のモーメント）が作用するが、バランスダイヤフラム４５ａにも逆弁５５を介して元圧が作用する。例えば、元圧が低い場合（例えば１００ｋＰ）は、逆弁５５が調圧バネ８３の荷重により閉弁方向のモーメントとして作用する。そして、元圧が上昇すると調圧バネ８３がバランスダイヤフラム４５ａにより圧縮され、開弁方向のモーメントは元圧に比例して大きくなり、そのため入口弁５４に作用する開弁方向のモーメントとバランスするため、元圧が変化しても制御圧が変わらないことになる。

元圧が更に上昇すると、バランスダイヤフラム４５ａが弁軸５５ｃから離れて逆弁５５は閉弁し、バランスダイヤフラム室４５ｂ内の圧力は一定圧に保持される。尚、逆弁５５が閉弁した状態から更に元圧が上昇した場合は、閉弁方向のモーメントは一定のままであるためバランスが崩れることになるが、このように元圧が高圧となる条件は実際には稀であり、制御において通常は問題とならない。

一方、ガスエンジン２側に送出する燃料流量が増加すると、通常は制御圧力の低下に伴いダイヤフラム６は下方に変位し、これにより弁レバー８が作動して入口弁５４を開弁させる。この場合、従来のものではダイヤフラム６が下方に変位することにより、ダイヤフラム６の有効重圧面積が減少し、更に制御圧セットバネ８２の荷重も低下するため、制御圧力の低下を招いていた。

これに対し、本実施の形態のレギュレータ５では、この制御圧力の低下を電子制御ユニット１０が圧力センサ８４で検知して、モニタした圧力データを基に電磁弁４５ｇを作動させ、気体燃料通路５３から連通路５３ｂ、バランスダイヤフラム室４５ｂ、バイパス路５３ｃを通って、ガス燃料を調圧室４１に直接導入する。

このように、入口弁５４をバイパスしてガス燃料を調圧室に導入することにより、バイパスした分のガス燃料が増加するとともに、バランスダイヤフラム室４５ｂ内圧力が低下することになるため、開弁方向のモーメントが減少して制御圧の低下を有効に回避することができる。尚、電子制御ユニット１０による電磁弁８４の開閉制御は、検知したレギュレータ５の制御圧を基に所定の算定方法により電磁弁８４の開弁時間を算定してＯＮ−ＯＦＦ作動させ、そのＯＮ―ＤＵＴＹ時間の大小によりバイパス燃料の量を制御するものとすればよい。

以上、述べたように、従来から使用されているバランス機構に逆弁を設けるとともに、電磁弁でガス燃料をバイパスして調圧室に導入するものとした本発明により、元圧や燃料流量の変化を原因とするガス燃料の制御圧の低下を有効に回避できるものである。

本発明における実施の形態のガス燃料供給システムを示す配置図。図１のベーパライザのバランス機構部分の拡大部分図。

符号の説明

１圧力容器、２ガスエンジン、３燃料供給管路、４ベーパライザ、５レギュレータ、６ダイヤフラム、７インジェクタ、８弁レバー、１０電子制御ユニット、３１燃料遮断弁、４１調圧室、４２背圧室、４５バランス機構、４５ａバランスダイヤフラム、４５ｂバランスダイヤフラム室、４５ｇ電磁弁、５２プレヒータ室、５２ａ，５２ｂエンジン冷却水通路、５３気体燃料通路、５３ｂ連通路、５３ｃバイパス路、５４入口弁、５５逆弁、５５ａ，６１弁体、５５ｂ弁バネ、５５ｃ弁軸、８２制御圧セットバネ、８３調圧バネ、８４圧力センサ

Claims

圧力容器から送られたガス燃料を、加熱・気化手段により減圧・気化させ気体燃料通路、入口弁を通りレギュレータの調圧室に導入しダイヤフラムの変位により弁レバーを介し前記入口弁を開閉させて所定の制御圧力に調整してガスエンジンに送出するためのベーパライザであって、前記レギュレータに、バランスダイヤフラムで前記調圧室側と区画され連通路を介して前記気体燃料通路側に接続したバランスダイヤフラム室を有するとともに、前記バランスダイヤフラムの変位を前記入口弁の開弁圧力の変動を相殺する方向で所定の連結手段により前記弁レバーに作用させるバランス機構を有し、前記制御圧力を検出する圧力センサ及び該圧力センサの出力信号を検知する電子的制御手段を備えており、且つ、前記バランスダイヤフラム室と前記調圧室とが電磁弁を有するバイパス路で接続され、前記電子的制御手段が前記制御圧力の変動に応じて前記電磁弁を開閉することにより前記制御圧力を一定に維持するように制御することを特徴とするガスエンジンのベーパライザ。
前記連結手段が調圧バネであり、前記バランスダイヤフラム室底部側で前記連通路が開口する部分に、前記バランスダイヤフラムが所定位置以下に下降している間のみ開弁する逆弁が設けられ、前記調圧室側の圧力と前記気体燃料通路側の元圧との圧力バランスの変動に対し前記バランスダイヤフラム室内の圧力を所定範囲内に維持することを特徴とする請求項１に記載したガスエンジンのベーパライザ。