JP2544041Y2 - 副燃焼室式エンジンのレギュレータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、副室に供給される燃料
ガス圧力を、主室の吸気圧をパイロット圧として制御す
る副燃焼室式エンジンのレギュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、副室に供給される燃料ガス圧力
を、主室の吸気圧をパイロット圧として制御する副燃焼
室式エンジンのレギュレータ１０１の従来例を示す。こ
のレギュレータ１０１は、吸気マニホールドに通じるパ
イロットポート１０２と、副室用燃料ガスの入口ポート
１０３と、副室に通じる燃料ガスの出口ポート１０４と
が形成されたハウジング１０５を備える。そのハウジン
グ１０５の内部に、その入口ポート１０３と出口ポート
１０４との間を開閉する開閉弁１０６が設けられてい
る。この開閉弁１０６はバネ１０７により上方に付勢さ
れることで、入口ポート１０３と出口ポート１０４との
連絡通路１０８を閉じる。そのパイロットポート１０２
と出口ポート１０４との間にダイヤフラム１０９が介在
する。そのダイヤフラム１０９は、ハウジングに上下動
可能に挿入されたロッド１１１を介し開閉弁１０６と連
動する。そのダイヤフラム１０９の上面にパイロットポ
ート圧力が作用することで開閉弁１０６は開き方向に付
勢され、そのダイヤフラム１０９の下面に出口ポート圧
力が通孔１１０を介し作用することで開閉弁１０６は閉
じ方向に付勢される。なお、そのダイヤフラム１０９に
はバネ１１２が当接し、このバネ１１２の弾性力により
開閉弁１０６は開き方向に付勢される。そのバネ１１２
の弾性力の調節部材１１３がハウジング１０５にねじ込
まれている。

【０００３】その入口ポート１０３における燃料ガス圧
力は例えば２．５ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の一定圧力とさ
れ、そのパイロットポート１０２における圧力は吸気圧
に対応し、例えば−０．５ｋｇ／ｃｍ² 〜２ｋｇ／ｃｍ
² 程度とされる。

【０００４】上記構成によれば、まずエンジンの始動に
より開閉弁１０６は開き方向（図中下方）に移動し、燃
料ガスは出口ポート１０４からエンジンの副室に供給さ
れる。

【０００５】次に、その出口ポート１０４の燃料ガス圧
力が通孔１１０を介しダイヤフラム１０９の下面に作用
することで、開閉弁１０６は閉じ方向に付勢される。一
方、そのダイヤフラム１０９の上面にはパイロットポー
ト圧力が作用することで開閉弁１０６を開き方向に付勢
する。よって、出口ポート１０４からエンジンの副室に
供給される燃料ガス圧力は、パイロットポートに作用す
る吸気圧力に応じて変化する。また、その副室に供給さ
れる燃料ガス圧力はバネ１１２の弾性力に応じて変化す
る。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】従来のレギュレータ１
０１によれば、副室に供給される燃料ガス圧力は、吸気
圧力が変化すると変化するが、吸気圧力に対する変化割
合は１対１の一定で異なる割合に設定することができな
かった。また、バネ１１２の弾性力を変化させることで
副室に供給される燃料ガス圧力の大きさを変化させるこ
とはできるが、吸気圧力に対する燃料ガス圧力の変化割
合を変化させることはできなかった。

【０００７】その副室に供給される燃料ガス圧力の吸気
圧力に対する変化割合は、ＮＯ_X の発生量、熱効率、プ
ラグの要求電圧等に影響し、しかも、その変化割合の最
適値は副室の形状や燃料の種類等により異なることが判
明している。

【０００８】しかし、その変化割合は従来のレギュレー
タ１０１の構造では異なる割合に設定できないため、エ
ンジン性能の向上に限界があった。そのため、ＮＯ_X の
低減、熱効率の向上、プラグの要求電圧の低減によるプ
ラグの耐久性向上等を図る上で、その副室に供給される
燃料ガス圧力の吸気圧力に対する変化割合を任意の最適
割合に設定することが要望されている。

【０００９】本考案は上記従来技術の課題を解決するこ
とのできる副燃焼室式エンジンのレギュレータを提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本考案の特徴とするとこ
ろは、副室に供給される燃料ガス圧力を、主室の吸気圧
をパイロット圧として制御する副燃焼室式エンジンのレ
ギュレータであって、パイロットポートと燃料ガス入口
ポートと燃料ガス出口ポートと大気圧ポートとが形成さ
れているハウジングと、その入口ポートと出口ポートと
の間を開閉する開閉弁と、その開閉弁を閉じ方向に付勢
するバネと、その出口ポートと大気圧ポートとの間に介
在すると共に開閉弁と連動する第１ダイヤフラムと、そ
のパイロットポートと大気圧ポートとの間に介在すると
共に開閉弁と連動する第２ダイヤフラムと、その第１ダ
イヤフラムの出口ポート側にあって出口ポート圧力と大
気圧力との差圧の作用により開閉弁を開き方向に付勢す
る第１受圧面と、その第１ダイヤフラムの大気圧ポート
側にあって出口ポート圧力と大気圧力との差圧の作用に
より開閉弁を閉じ方向に付勢する第２受圧面と、その第
２ダイヤフラムの大気圧ポート側にあってパイロット圧
力と大気圧力との差圧の作用により開閉弁を開き方向に
付勢する第３受圧面と、その第２ダイヤフラムのパイロ
ットポート側にあってパイロット圧力と大気圧力との差
圧の作用により開閉弁を閉じ方向に付勢する第４受圧面
とを備える点にある。

【００１１】

【作用】まず、エンジンの始動により開閉弁は開き方向
に移動し、燃料ガスは出口ポートからエンジンの副室に
供給される。

【００１２】その出口ポートの燃料ガス圧力が正圧で、
パイロットポート圧力が正圧の場合は、その出口ポート
圧力と大気圧力との差圧は第２受圧面に作用して開閉弁
は閉じ方向に付勢され、一方、そのパイロットポート圧
力と大気圧力との差圧は第３受圧面に作用して開閉弁は
開き方向に付勢される。この場合は、出口ポート圧力の
パイロットポート圧力に対する変化割合は、第２受圧面
の面積と第３受圧面の面積に応じて変化する。

【００１３】その出口ポートの燃料ガス圧力が正圧で、
パイロットポート圧力が大気圧力に等しい場合は、その
出口ポート圧力と大気圧力との差圧は第２受圧面に作用
して開閉弁は閉じ方向に付勢される。

【００１４】その出口ポートの燃料ガス圧力が正圧で、
パイロットポート圧力が負圧の場合は、その出口ポート
圧力と大気圧力との差圧は第２受圧面に作用して開閉弁
は閉じ方向に付勢され、一方、そのパイロットポート圧
力と大気圧力との差圧は第４受圧面に作用して開閉弁は
閉じ方向に付勢される。この場合は、出口ポート圧力の
パイロットポート圧力に対する変化割合は、第２受圧面
の面積と第４受圧面の面積に応じて変化する。

【００１５】その出口ポートの燃料ガス圧力が大気圧力
に等しく、パイロットポート圧力が負圧の場合は、その
パイロットポート圧力と大気圧力との差圧は第４受圧面
に作用して開閉弁は閉じ方向に付勢される。

【００１６】その出口ポートの燃料ガス圧力が負圧で、
パイロットポート圧力が負圧の場合は、その出口ポート
圧力と大気圧力との差圧は第１受圧面に作用して開閉弁
は開き方向に付勢され、一方、そのパイロットポート圧
力と大気圧力との差圧は第４受圧面に作用して開閉弁は
閉じ方向に付勢される。この場合は、出口ポート圧力の
パイロットポート圧力に対する変化割合は、第１受圧面
の面積と第４受圧面の面積に応じて変化する。

【００１７】すなわち本考案の構成によれば、出口ポー
ト圧力のパイロットポート圧力に対する変化割合、すな
わち副室に供給される燃料ガス圧力の吸気圧力に対する
変化割合は、第１受圧面、第２受圧面、第３受圧面およ
び第４受圧面の各面積に応じ変化することから、各受圧
面の面積の設定変更により任意の割合に設定することが
できる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本考案の実施例を説明
する。

【００１９】図３に示す副燃焼室式ガスエンジン１にお
いて、ガス供給管３から供給される燃料ガスと吸気供給
管４から供給される空気は、ミキサー５により混合され
て吸気管６から吸気弁７を介し主燃焼室２に供給され
る。その吸気管６にはガバナー装置１０に連動するスロ
ットル弁１１が配置されている。その主室２には排気弁
８を介し排気管９が接続されている。その主室２に通じ
る副室１２が設けられ、その副室１２に、副室燃料ガス
供給管１４から燃料ガスが、レギュレータ１３、安全弁
１８、チェック弁１７を介し供給される。その副室１２
に供給された燃料ガスを燃焼させるプラグ１５が設けら
れている。そのチェック弁１７は燃料ガスの副室からの
逆流を防止し、その安全弁１８はチェック弁１７が故障
した場合に燃料ガス圧力が増大するのを防止する。その
レギュレータ１３は副室１２に供給される燃料ガス圧力
を、主室２の吸気圧をパイロット圧として制御するもの
で、パイロットチューブ１６を介し吸気管６に接続され
ている。

【００２０】図１および図２に示すように、そのレギュ
レータ１３はハウジング１９を備えている。そのハウジ
ング１９は、ボルト３０により互いに連結される第１部
材１９ａと第２部材１９ｂと第３部材１９ｃとで主構成
されている。その第１部材１９ａは筒状で下端にフラン
ジを有し、その第２部材１９ｂはリング状で、その第３
部材１９ｃは筒状で上端にフランジを有し、その第３部
材１９ｃの底部にプラグ３１がねじ込まれている。その
第１部材１９ａに前記パイロットチューブ１６に連結さ
れるパイロットポート２０が形成されている。その第３
部材１９ｃに前記副室燃料ガス供給管１４に接続される
入口ポート２１と副室１２に接続される出口ポート２２
とが形成されている。その第２部材１９ｂの外周に雌ね
じ孔６０が設けられ、この雌ねじ孔６０にねじ込まれた
雄ねじ体６１に開口された貫通孔により大気圧ポート２
３が形成されている。

【００２１】そのハウジング１９の内部に、入口ポート
２１と出口ポート２２との間を開閉する開閉弁２４が設
けられている。その開閉弁２４に、ハウジング１９にシ
ール兼軸受部材３７を介し上下動可能に挿入されたロッ
ド２５の下端が連結されている。そのロッド２５を囲む
筒体２６がハウジング１９にねじ合わされ、そのロッド
２５の外周と筒体２６の内周との間が入口ポート２１と
出口ポート２２との連絡通路２７とされている。その開
閉弁２４とハウジング１９との間に介在される圧縮コイ
ルバネ２８の弾性力により開閉弁２４は上方に付勢され
て連絡通路２７を閉じる。

【００２２】その出口ポート２２とパイロットポート２
３との間に介在する第１ダイヤフラム３５が、ハウジン
グ１９の第２部材１９ｂと第３部材１９ｃとに挟み込ま
れている。この第１ダイヤフラム３５の下方空間は、ハ
ウジング１９の第３部材１９ｃに形成された通孔３６を
介し出口ポート２２に通じる。

【００２３】そのパイロットポート２０と大気圧ポート
２３との間に介在する第２ダイヤフラム３９が、ハウジ
ング１９の第１部材１９ａと第２部材１９ｂとの間に挟
み込まれている。

【００２４】その第１ダイヤフラム３５の下面側に第１
ディスク４１が配置され、上面側に第２ディスク４３が
配置されている。その第２ダイヤフラム３９の下面側に
第３ディスク４５が配置され、上面側に第４ディスク４
９が配置されている。その第１ディスク４１は、前記ロ
ッド２５の上端に形成された頭部２５ａに嵌め込まれ、
その第２ディスク４３と第３ディスク４５との間にリン
グ状のスペーサ４６が介在され、その第４ディスクを第
２ダイヤフラム３９に押し付ける圧縮コイルバネ５０が
ハウジング１９に内蔵されている。これにより、第１ダ
イヤフラム３５と第２ダイヤフラム３９は開閉弁２４と
連動する。

【００２５】そのバネ５０の上端はバネ受け５２に当接
し、そのバネ受け５２はハウジング１９にねじ込まれた
ねじ軸５１の下端に取り付けらている。これにより、そ
のバネ５０の弾性力はねじ軸５１のハウジング１９への
ねじ込み量の調節により調節される。

【００２６】その第１ディスク４１の上面が第１受圧面
４０とされ、その第２ディスク４３の下面が第２受圧面
４２とされ、その第３ディスク４５の上面が第３受圧面
４４とされ、その第４ディスク４９の下面が第４受圧面
４８とされている。

【００２７】その出口ポート圧力が負圧の場合、第１ダ
イヤフラム３５は第１ディスク４１の周囲部分がハウジ
ング１９の第３部材１９ｃの上面に密着し、その出口ポ
ート圧力と大気圧力との差圧は第１受圧面４０に作用
し、開閉弁２４は開き方向に付勢される。

【００２８】その出口ポート圧力が正圧の場合、第１ダ
イヤフラム３５は第２ディスク４３の周囲部分がハウジ
ング１９の第２部材１９ｂの下面に密着し、その出口ポ
ート圧力と大気圧力との差圧は第２受圧面４２に作用
し、開閉弁２４は閉じ方向に付勢される。

【００２９】そのパイロットポート圧力が正圧の場合、
第２ダイヤフラム３９は第３ディスク４５の周囲部分が
ハウジング１９の第２部材１９ｂの上面に密着し、その
パイロットポート圧力と大気圧力との差圧は第３受圧面
４４に作用し、開閉弁２４は開き方向に付勢される。

【００３０】そのパイロットポート圧力が負圧の場合、
第２ダイヤフラム３９は第３ディスク４５の周囲部分が
ハウジング１９の第１部材１９ａに挿入されたリング部
材４７の下面に密着し、そのパイロットポート圧力と大
気圧力との差圧は第４受圧面４８に作用し、開閉弁２４
は閉じ方向に付勢される。

【００３１】上記レギュレータ１３において、副室１２
に供給される燃料ガス圧力すなわち出口ポート圧力をＰ
ｇ、主室２の吸気圧力すなわちパイロットポート圧力を
Ｐａ、大気圧力をＰ、第１受圧面４０の面積をＡ₁ 、第
２受圧面４２の面積をＡ₂ 、第３受圧面４４の面積をＡ
₃ 、第４受圧面４８の面積をＡ₄ 、バネ５０の弾性力を
ｋａ、バネ２８の弾性力をｋｂとすると、パイロットポ
ート圧力Ｐａと出口ポート圧力Ｐｇとの関係は以下の様
になる。

【００３２】Ｐｇ＞Ｐ、Ｐａ＞Ｐの場合、以下の式
（１）が成立する。

【００３３】 （Ｐａ−Ｐ）×Ａ₃ ＋ｋａ＝（Ｐｇ−Ｐ）×Ａ₂ ＋ｋｂ・・・（１）

【００３４】すなわち、出口ポート圧力と大気圧力との
差圧は第２受圧面４２に作用して開閉弁２４は閉じ方向
に付勢されると共に、パイロットポート圧力と大気圧力
との差圧は第３受圧面４４に作用して開閉弁２４は開き
方向に付勢され、出口ポート圧力のパイロットポート圧
力に対する変化割合は第２受圧面４２の面積Ａ₂ と第３
受圧面４４の面積Ａ₃ に応じて変化する。

【００３５】Ｐｇ＞Ｐ、Ｐａ＝Ｐの場合、以下の式
（２）が成立する。

【００３６】 ｋａ＝（Ｐｇ−Ｐ）×Ａ₂ ＋ｋｂ・・・（２）

【００３７】すなわち、出口ポート圧力と大気圧力との
差圧は第２受圧面４２に作用して開閉弁２４は閉じ方向
に付勢される。

【００３８】Ｐｇ＞Ｐ、Ｐａ＜Ｐの場合、以下の式
（３）が成立する。

【００３９】 ｋａ＝（Ｐｇ−Ｐ）×Ａ₂ ＋（Ｐ−Ｐａ）×Ａ₄ ＋ｋｂ・・・（３）

【００４０】すなわち、出口ポート圧力と大気圧力との
差圧は第２受圧面４２に作用して開閉弁２４は閉じ方向
に付勢されると共に、パイロットポート圧力と大気圧力
との差圧は第４受圧面４４に作用して開閉弁２４は閉じ
方向に付勢され、出口ポート圧力のパイロットポート圧
力に対する変化割合は第２受圧面４２の面積Ａ₂ と第４
受圧面４８の面積Ａ₄ に応じて変化する。

【００４１】Ｐｇ＝Ｐ、Ｐａ＜Ｐの場合、以下の式
（４）が成立する。

【００４２】 ｋａ＝（Ｐ−Ｐａ）×Ａ４＋ｋｂ・・・（４）

【００４３】すなわち、パイロットポート圧力と大気圧
力との差圧は第４受圧面４４に作用して開閉弁２４は閉
じ方向に付勢される。

【００４４】Ｐｇ＜Ｐ、Ｐａ＜Ｐの場合、以下の式
（５）が成立する。

【００４５】 （Ｐ−Ｐｇ）×Ａ₁ ＋ｋａ＝（Ｐ−Ｐａ）×Ａ₄ ＋ｋｂ・・・（５）

【００４６】すなわち、出口ポート圧力と大気圧力との
差圧は第１受圧面４０に作用して開閉弁２４は開き方向
に付勢されると共に、パイロットポート圧力と大気圧力
との差圧は第４受圧面４４に作用して開閉弁２４は閉じ
方向に付勢され、出口ポート圧力のパイロットポート圧
力に対する変化割合は第１受圧面４０の面積Ａ₁ と第４
受圧面４８の面積Ａ₄ に応じて変化する。

【００４７】図４は、上記出口ポート圧力Ｐｇとパイロ
ットポート圧力Ｐａとの関係を直交座標に表したもの
で、縦軸はＰｇを表し、横軸はＰａを表し、上記式
（１）、（３）、（５）はそれぞれ直線で表され、その
直線と縦軸との交点により式（２）が表され、その直線
と横軸との交点により式（４）が表される。なお、図４
において実線で示すのはＰｇ／Ｐａ＝１である場合の一
例であり、１点鎖線で示すのはＰｇ／Ｐａ＜１である場
合の一例であり、２点鎖線で示すのはＰｇ／Ｐａ＞１で
ある場合の一例である。

【００４８】上記構成によれば、出口ポート圧力のパイ
ロットポート圧力に対する変化割合、すなわち副室１２
に供給される燃料ガス圧力の吸気圧力に対する変化割合
は、第１受圧面４０、第２受圧面４２、第３受圧面４４
および第４受圧面４８の各面積に応じ変化することか
ら、各受圧面４０、４２、４４、４８の面積の設定変更
により任意の割合に設定することができる。特に上記実
施例では、各受圧面４０、４２、４４、４８を各ダイヤ
フラム３５、４０に接する各ディスク４１、４３、４
５、４９に設けているので、各受圧面４０、４２、４
４、４８の面積を各ディスク４１、４３、４５、４９の
交換により容易に変更できる。

【００４９】また、上記実施例ではハウジング１９の第
２部材１９ｂにねじ込まれた雄ねじ体６１に大気圧ポー
ト２３が形成されているので、その雄ねじ体６１を交換
することで大気圧ポート２３の径を容易に変更できる。
これにより、エンジン回転数の制御特性を調整すること
ができる。すなわち、エンジン回転数はガバナー装置１
０によるスロットル弁１１の開閉制御により変動すると
共に、レギュレータ１３から副室１２に供給される燃料
ガスの圧力変動すなわち出口ポート圧力の変動によって
も変動する。その出口ポート圧力の変動速度は、第１ダ
イヤフラム３５と第２ダイヤフラム３９の変動速度に応
じ変動し、その第１ダイヤフラム３５と第２ダイヤフラ
ム３９の変動速度は大気圧ポート２３の径が大きくなれ
ば早くなり、小さくなれば遅くなる。よって、その大気
圧ポート２３の径を変更することで、負荷変動に対する
エンジン回転数の応答速度を調整することができる。な
お、大気圧ポートを例えばニードル弁により構成するこ
とで、その大気圧ポートの径を変更調節可能としてもよ
い。

【００５０】

【考案の効果】本考案の副燃焼室式エンジンのレギュレ
ータによれば、副室に供給される燃料ガス圧力の吸気圧
力に対する変化割合を任意の割合に設定できるので、Ｎ
Ｏ_X の低減、熱効率の向上、プラグ耐久性の向上等を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例のレギュレータの断面図

【図２】本考案の実施例のレギュレータの要部の分解状
態での斜視図

【図３】本考案の実施例の副燃焼室式エンジンの構成説
明図

【図４】パイロット圧力と出口ポート圧力との関係を示
す図

【図５】従来のレギュレータの断面図

【符号の説明】

２ 主室 １２ 副室 １３ レギュレータ １９ ハウジング ２０ パイロットポート ２１ 入口ポート ２２ 出口ポート ２３ 大気圧ポート ２４ 開閉弁 ２８ バネ ３５ 第１ダイヤフラム ３９ 第２ダイヤフラム ４０ 第１受圧面 ４２ 第２受圧面 ４４ 第３受圧面 ４８ 第４受圧面

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 副室に供給される燃料ガス圧力を、主室
   の吸気圧をパイロット圧として制御する副燃焼室式エン
   ジンのレギュレータであって、パイロットポートと燃料
   ガス入口ポートと燃料ガス出口ポートと大気圧ポートと
   が形成されているハウジングと、その入口ポートと出口
   ポートとの間を開閉する開閉弁と、その開閉弁を閉じ方
   向に付勢するバネと、その出口ポートと大気圧ポートと
   の間に介在すると共に開閉弁と連動する第１ダイヤフラ
   ムと、そのパイロットポートと大気圧ポートとの間に介
   在すると共に開閉弁と連動する第２ダイヤフラムと、そ
   の第１ダイヤフラムの出口ポート側にあって出口ポート
   圧力と大気圧力との差圧の作用により開閉弁を開き方向
   に付勢する第１受圧面と、その第１ダイヤフラムの大気
   圧ポート側にあって出口ポート圧力と大気圧力との差圧
   の作用により開閉弁を閉じ方向に付勢する第２受圧面
   と、その第２ダイヤフラムの大気圧ポート側にあってパ
   イロット圧力と大気圧力との差圧の作用により開閉弁を
   開き方向に付勢する第３受圧面と、その第２ダイヤフラ
   ムのパイロットポート側にあってパイロット圧力と大気
   圧力との差圧の作用により開閉弁を閉じ方向に付勢する
   第４受圧面とを備えることを特徴とする副燃焼室式エン
   ジンのレギュレータ。