JP3165726B2 - エンジンのガス燃料供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば液化石油ガス(L
PG)を燃料とするエンジンに用いられるガス燃料供給装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】LPGを燃料とするエンジンでは、燃料タ
ンクから取り出された燃料をベーパーライザに導き、こ
こで減圧、気化、調量してガス状のまま気化器に導いて
いる。この気化器では、導かれた燃料を空気と適当に混
合して空燃比を調整し、エンジンの吸気通路に供給して
いる。

【０００３】ところで、この種のエンジンの気化器とし
ては、固定ベンチュリー形式のものが用いられている。
この固定ベンチュリー気化器では、燃料自体がガス状で
あることから、体積効率の低下を防止し、しかも高負荷
運転域ので出力確保を目的として、そのベンチュリー径
が大きく設定されていることが多い。このため、吸入空
気量が少ない低負荷運転域や始動時において、ノズル内
の燃料を吸引するに足りる充分なベンチュリー負圧が得
られないので、従来の気化器は、低負荷専用の燃料供給
経路を備えている。

【０００４】この燃料供給経路としては、ガス燃料の圧
力を調整するベーパーライザの一次減圧室から、約０．
３kg/cm²に保たれたガス燃料を低速用燃料として取り出
し、このガス燃料を低速用燃料通路を介して気化器に強
制的に供給する、いわゆる一次スロー式と称するものが
知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の燃料供給経路によると、気化器には、エンジンの運
転状況に関係なく常に約０．３kg/cm²に加圧された燃料
が導かれているので、吸入空気量に対応した量の燃料を
気化器に供給することが困難となる。

【０００６】このため、特に吸入空気量が少ない低負荷
での運転状態において空燃比が濃くなり過ぎてしまい、
排気中に含まれる有害成分の排出量が増大し、排ガス対
策面でも好ましくないものとなる。

【０００７】本発明は、このような事情にもとづいてな
されたもので、吸入空気量が少ない運転域でも充分なベ
ンチュリー負圧を発生させることができ、ガス状の燃料
を強制的にベンチュリー通路に供給する経路が不要とな
るとともに、全運転域に亘って最適空燃比の混合気を得
ることができ、しかも、万一制御手段が故障したとして
も、燃料に付加される空気量をエンジン負荷に応じて自
動的に制御することができ、運転を継続できるととも
に、エンジン停止時にノズルからの燃料の漏洩やブリー
ド通路への燃料の混入を防止できるエンジンのガス燃料
供給装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るエンジンのガス燃料供給装置は、気化
器本体に設けられたベンチュリー通路と、このベンチュ
リー通路に開口され、ガス状の燃料をベンチュリー通路
に供給するノズルと、このノズルのベンチュリー通路へ
の開口端部に形成され、ベンチュリー通路に供給される
燃料を計量するとともに、上記ノズルの軸方向に沿う一
定の長さ範囲に亘って上記ノズルの上流端よりも小径
で、かつその通路径が一定に保たれたストレ−ト部を有
する絞り部と、上記ノズルの開口端部と対向して上記ベ
ンチュリー通路に設けられ、吸入空気量に応じてベンチ
ュリー通路の断面積を変化させるとともに、エンジン停
止時に上記ノズルの開口端部を閉塞する閉塞板を有する
負圧応動ピストンと、上記ストレート部を介して上記ノ
ズル内に挿入され、挿入先端に進むに従い先細り状をな
すとともに、上記負圧応動ピストンに追従して移動する
ことにより、上記ストレート部の内面との間で燃料の流
量を制御するニードルと、上記絞り部のストレート部に
開口され、このストレート部に空燃比を制御するための
空気を供給するとともに、エンジン停止時に上記ニード
ルの根元の径の太い部分と対向し合うブリード通路と、
このブリード通路から上記ストレート部に供給される空
気量を、エンジン運転状況に応じて制御するための制御
手段と、を備えていることを特徴としている。

【０００９】

【作用】このような構成によれば、ベンチュリー通路を
流れる吸入空気量に応じて負圧応動ピストンが移動し、
このベンチュリー通路の断面積が変化するので、エンジ
ン始動時やアイドリングを含む低負荷運転域のように、
ベンチュリー通路を流れる吸入空気量が少ない状況下に
おいても、ノズル内の燃料を吸い出すに充分なベンチュ
リー負圧を得ることができる。

【００１０】このため、高圧な燃料を取り出してベンチ
ュリー通路に強制的に押し込む必要はなく、低速用の燃
料経路が不要となる。それとともに、ベンチュリー通路
に供給される燃料の流量は、ストレート部とニードルと
の位置関係に応じて変化するので、特に吸入空気量が少
ない運転域において、空燃比が濃くなる側にシフトする
虞れもなく、燃料の消費を少なく抑えることができるの
は勿論のこと、低負荷から高負荷までの全ての運転域に
おいて予め設定された空燃比で運転することができる。

【００１１】しかも、ブリード通路をストレート部に開
口させたことにより、このブリード通路からストレート
部に供給される空気は、吸入負圧を受けて吸い出される
流速の速い燃料と混じり合うことになる。このため、空
気がストレート部とニードルとの間で攪拌されて燃料と
の混合が良好となり、所望の空燃比の混合気を得ること
ができる。

【００１２】また、ブリード通路の開口端がニードルと
対向し合うので、ブリード通路からストレート部に供給
される空気量をニードルの位置に応じて自由に調整でき
る。このことから、万一制御手段が故障する等して、そ
の時の運転に必要な空気量を上回る量の空気がブリード
通路からストレート部に供給されたとしても、上記ニー
ドルの存在によってストレート部に供給される空気が絞
られる。

【００１３】したがって、エンジンの運転状況に応じて
燃料と空燃比制御用の空気の量を制御することができ、
この空燃比制御用の空気の流量が最大および最小の時に
可燃限界となるように予め空燃比を設定しておけば、上
記制御手段が故障しても空燃比が可燃限界を外れること
はなく、そのまま運転を継続することができる。

【００１４】その上、エンジン停止時のようにベンチュ
リー通路に負圧が存在しない時は、ピストンがベンチュ
リー通路に向けて押し出され、その閉塞板がノズルの開
口端部を閉じるので、ノズルからベンチュリー通路への
ガス状燃料の漏洩を防止できる。それとともに、エンジ
ン停止時には、ニードルがノズル内に深く挿入され、そ
の根元の径の太い部分がストレート部に開口されたブリ
ード通路と向かい合う。このため、ブリード通路の開口
端とニードルとの間の隙間が最も狭くなり、ノズル内の
ガス状燃料がブリード通路に流入し難くなる。

【００１５】

【実施例】以下本発明を、図面に示す一実施例にもとづ
いて説明する。この実施例は、液化石油ガス(LPG)を燃
料とするエンジンの燃料供給装置を示しており、図中符
号１は気化器である。気化器１は、筒状の気化器本体２
を備えている。この気化器本体２の内部には、縦向きの
ベンチュリー通路３が形成されている。ベンチュリー通
路３の上流端は、エアクリーナ４に連なっているととも
に、下流端は、エンジンの吸気通路５に接続されてい
る。

【００１６】ベンチュリー通路３の下流端には、吸入空
気量を制御するスロットル弁７が設けられている。この
スロットル弁７は、図示しないアクセルペダルに連動さ
れており、運転者によって人為的に開閉操作される。

【００１７】気化器本体２の側面には、中空筒状のノズ
ル８が設けられている。ノズル８の上流端は、燃料通路
９を介して図示しないベーパーライザに連なっており、
このノズル８には、ベーパーライザで大気圧より僅かに
低い値（０〜−１０mmAg）に減圧調整されたガス状の燃
料が導かれるようになっている。そして、ノスル８の上
流端には、燃料を計量するためのメインジェット１０が
設けられている。

【００１８】ノズル８の下流端は、ベンチュリー通路３
の内面に開口されている。ノズル８の開口端は、スロッ
トル弁７の上流に位置されており、このノズル８の開口
端には、ベンチュリー通路３に供給される燃料を計量す
る絞り部としてのニードルジェット１１が形成されてい
る。ニードルジェット１１は、図２に拡大して示すよう
に、その軸方向に沿う一定の長さ範囲Ｌに亘っての通路
径が一定に保たれたストレ−ト部１２を備えている。こ
のストレート部１２の通路径は、ノズル８の上流端の通
路径よりも小さく定められている。

【００１９】気化器本体２には、チャンバーケース１５
が取り付けられている。チャンバーケース１５には、気
化器本体２との間に跨って負圧応動式のピストン１６が
支持されている。ピストン１６は、ベンチュリー通路３
の通路断面積を変化させるためのもので、その一端部が
ベンチュリー通路３内に導入されている。このピストン
１６の一端面は、ベンチュリー通路３の内面との間に狭
いベンチュリー部１７を構成しており、このベンチュリ
ー部１７に上記ノズル８が開口されている。そのため、
図１に見られるように、ピストン１６の一端面の中央部
は、ノズル８の開口端と向かい合っている。

【００２０】ピストン１６の他端部は、チャンバーケー
ス１５内に導入されている。このピストン１６の他端部
には、上記ベンチュリー部１７を構成するピストン１６
の一端部よりも大径なフランジ部１８が形成されてい
る。フランジ部１８を含むピストン１６は、チャンバー
ケース１５の内部を大気圧室１９と負圧室２０とに区画
している。大気圧室１９は、ピストン１６の外周を取り
囲んでおり、この大気圧室１９は、大気導入路２１を介
して大気中に開放されている。負圧室２０は、ピストン
１６の一端面に開口された導圧孔２２を介してベンチュ
リー部１７に連なっており、エンジン運転中にベンチュ
リー部１７に生じた負圧が導入されるようになってい
る。

【００２１】また、ピストン１６は、負圧室２０を貫通
するガイドロッド２４を備えている。ガイドロッド２４
は、チェンバーケース１５に形成したシリンダ２５内に
軸方向に摺動可能に嵌合されており、この嵌合により、
ピストン１６の往復動が案内されている。そして、この
ピストン１６は、ピストンスプリング２６によって常時
ベンチュリー部１７の間隔を狭める方向に付勢されてお
り、エンジン停止時のようにベンチュリー部１７に負圧
が存在しない場合に、ピストン１６の一端面がベンチュ
リー通路３の内面に接するようになっている。

【００２２】このことから、スロットル弁７が開かれ、
ベンチュリー部１７にエンジンの吸入負圧が作用する
と、この吸入負圧が負圧室２０に導入され、ピストン１
６の一端と他端との間に圧力差が生じる。このため、ピ
ストン１６がピストンスプリング２６の付勢力に抗して
ベンチュリー通路３から引き出され、ベンチュリー部１
７の断面積が大きく変化する。

【００２３】逆に、スロットル弁７の開度が小さくな
り、ベンチュリー部１７に作用する吸入負圧が減少する
と、ピストン１６がピストンスプリング２６の付勢力に
よってベンチュリー通路３内に突出し、ベンチュリー部
１７の断面積が小さく変化するようになっている。

【００２４】また、ベンチュリー部１７に臨むピストン
１６の一端面には、このピストン１６の一端面がベンチ
ュリー通路３の内面に接触した時に、ノズル８の開口端
を閉塞するための閉塞板２７が設けられている。

【００２５】ピストン１６の一端部には、ジェットニー
ドル３０が取り付けられている。ジェットニードル３０
は全長に亘って先細り状に尖っており、そのピストン１
６に連なる根元の部分の径が最も太くなっている。この
ジェットニードル３０は、ニードルジェット１１のスト
レート部１２を介してノズル８内に挿入されている。こ
のため、ピストン１６がベンチュリー部１７に生じる負
圧の大きさに応じて移動すると、ジェットニードル３０
とストレート部１２との間の隙間が変化するので、ベン
チュリー部１７の断面積に関連してニードルジェット１
１を通過する燃料流量が変化するようになっている。

【００２６】一方、気化器本体２には、空燃比を制御す
るためのブリード通路３３が形成されている。図２に示
すように、ブリード通路３３の下流端３３ａは、ニード
ルジェット１１のストレート部１２に開口されている。
ブリード通路３３の上流端は、空気通路３４を介してエ
アクリーナ４に接続されており、この空気通路３４の途
中には、ニードルジェット１１のストレート部１２に導
かれる空気量を制御する手段としての流量制御弁３５が
設けられている。この流量制御弁３５は、中央演算処理
装置３６からの指令により、弁開度が制御される。

【００２７】すなわち、中央演算処理装置３６には、エ
ンジン運転中、実際のエンジンの運転状況を示す各種の
信号、例えばエンジン回転数やエンジン負荷を示す信号
が入力されており、この中央演算処理装置３６は、入力
された各種の信号にもとづいて現在のエンジンの運転状
況を判断し、この判断結果にもとづいて流量制御弁３５
の開度を制御するようになっている。このため、ノズル
８のニードルジェット１１には、エンジン運転状況に最
適な量の空気が供給される。

【００２８】次に、上記構成の作用について説明する。
エンジンが始動し、このエンジンの吸入負圧がベンチュ
リー部１７に作用すると、このベンチュリー部１７の負
圧が導圧孔２２を介してチャンバーケース１５内の負圧
室２０に作用する。このため、ピストン１６の一端と他
端との間に圧力差が生じて、このピストン１６がエンジ
ンの吸入負圧（吸入空気量）に応じて往復動し、ベンチ
ュリー部１７の断面積が変化する。

【００２９】すなわち、吸入負圧が大きくなり、ピスト
ン１６がベンチュリー通路３から引き出されると、ベン
チュリー部１７の断面積が大きくなるとともに、ジェッ
トニードル３０がノズル８から引き出される。このた
め、ニードルジェット１１のストレート部１２とジェッ
トニードル３０との間の隙間が広くなり、このストレー
ト部１２からベンチュリー部１７に供給される燃料の量
が多くなる。

【００３０】また、吸入負圧が小さくなり、ピストン１
６がベンチュリー通路３内に突出されると、ベンチュリ
ー部１７の断面積が小さくなるとともに、ジェットニー
ドル３０がノズル８内に深く挿入される。このため、ニ
ードルジェット１１のストレート部１２とジェットニー
ドル３０との間の隙間が狭くなり、このストレート部１
２からベンチュリー部１７に供給される燃料の量が少な
くなる。

【００３１】したがって、このようなピストン１６の往
復動により、ジェットニードル３０とニードルジェット
１１との位置関係が変化するので、ベンチュリー部１７
の断面積に関連してニードルジェット１１を通過する燃
料流量が変化し、この燃料はベンチュリー部１７でベン
チュリー通路３を流れる吸入空気と混合された後、エン
ジンに吸入される。

【００３２】また、ニードルジェット１１のストレート
部１２には、エンジンの運転状況に応じた量の空燃比制
御用の空気が導入される。この空気は、ストレート部１
２で燃料と混合した後、ベンチュリー部１７に供給され
る。この際、ストレート部１２は、ベンチュリー部１７
に開口されて吸入負圧を直接受けるので、ここを流れる
燃料は、ストレート部１２で絞られることと合わせて流
速が速くなる。そのため、空気通路３４から導かれる空
燃比制御用の空気は、ストレート部１２から吸い出され
る流速の速い燃料と混じり合うことになる。したがっ
て、この空気がストレート部１２ジェットニードル３０
との間で攪拌されて燃料との混合が促進され、所望の空
燃比の混合気が得られる。

【００３３】このような気化器１においては、吸入空気
量に応じてベンチュリー部１７の断面積が変化するの
で、エンジン始動時やアイドリングを含む低負荷運転域
のように、ベンチュリー通路３を流れる吸入空気量が少
ない運転域でも、ノズル８内の燃料を吸い出すに充分な
ベンチュリー負圧を得ることができる。

【００３４】したがって、従来のようにベーパーライザ
の一次側の高圧な燃料をベンチュリー部１７に強制的に
導く必要はなく、高圧燃料の供給経路を不要とすること
ができる。

【００３５】しかも、ベンチュリー部１７に供給される
燃料流量は、ニードルジェット１１とジェットニードル
３０との位置関係に応じて変化するので、特に吸入空気
量が少ない運転域において、空燃比が濃い側にシフトす
る虞れもない。このため、ノズル８のニードルジェット
１１に、流量制御弁３５でエンジンの運転状況に応じた
量に制御された空気が供給されることと合わせて、低負
荷から高負荷までの全運転域において予め設定された空
燃比の混合気で運転することができる。

【００３６】よって、燃料の消費を少なく抑えることが
でき、経済的である。その上、エンジンの排気系に三元
触媒を設置して運転すれば、排気中に含まれる有害成分
を効率良く浄化することができ、排ガス対策上において
も好都合となる。

【００３７】また、この気化器１は、ベンチュリー部１
７の断面積が吸入空気量に応じて変化するので、エンジ
ンの運転状況がいずれの場合でも、燃料は一つのノズル
８からベンチュリー部１７に供給され、スロー系の燃料
系統とメイン系の燃料系統とが同一となる。そして、エ
ンジンが停止している時のように、ベンチュリー部１７
に負圧が存在しない時は、ピストン１６がピストンスプ
リング２６の付勢力によってベンチュリー通路３内に押
し出され、このピストン１６の閉塞板２７がノズル８の
開口端を閉塞するので、エンジン停止時にノズル８から
のガス状燃料の漏洩を防止することができる。

【００３８】それとともに、エンジン停止時には、ジェ
ットニードル３０がノズル８内に深く挿入され、このジ
ェットニードル３０の径の太い根元部分がストレート部
１２に開口されたブリード通路３３の下流端３３ａと向
かい合う。このため、ブリード通路３３の下流端３３ａ
とジェットニードル３０との間の隙間が最も狭くなり、
ノズル８内のガス状燃料がブリード通路３３に流入し難
くなる。

【００３９】よって、エンジン停止時における燃料の無
駄な流出が解消され、この点でも排ガス対策を推し進め
る上で有利な構成となる。

【００４０】一方、上記構成においては、空燃比調整用
の空気を供給するブリード通路３３を、ニードルジェッ
ト１１のストレート部１２に開口させてあるので、この
ブリード通路３３の開口端が絞り部１２内でジェットニ
ードル３０と対向し合い、ニードルジェット１１に供給
される空気量をジェットニードル３０の挿入位置に応じ
て自由に調整することができる。

【００４１】このため、エンジン運転中、流量制御弁３
５が故障し、その時の運転に必要な空気量を上回る量の
空気がブリード通路３３からニードルジェット１１に導
かれたとしても、上記ジェットニードル３０がノズル８
内に深く挿入されている程、ブリード通路３３とジェッ
トニードル３０との間の隙間が狭くなるので、このブリ
ード通路３３から噴出する空気が絞られる。

【００４２】よって、ブリード通路３３からストレート
部１２に導かれる空気量をエンジン負荷に応じて制御す
ることができ、この空燃比制御用の空気の流量が最大お
よび最小の時に可燃限界となるように気化器１の空燃比
を予め設定しておけば、流量制御弁３５が故障していて
も空燃比が可燃限界を外れることはなく、エンジンの運
転を継続することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、吸入空気
量が少ない運転域においても、ノズル内の燃料を吸い出
すに充分なベンチュリー負圧が得られるので、従来のよ
うに高圧な燃料を取り出してベンチュリー通路に強制的
に押し込む必要はない。このため、特に吸入空気量が少
ない運転域において、空燃比が濃い側に変動するのを防
止でき、燃料の消費を少なく抑えることができる。

【００４４】それとともに、ブリード通路からストレー
ト部に供給される空燃比制御用の空気は、吸入負圧を受
けて吸い出される流速の速い空気と混じり合うので、こ
の空気がストレート部とニードルとの間で攪拌されて燃
料との混合が促進され、所望の空燃比の混合気を得るこ
とができる。そのため、全運転域において予め設定され
た空燃比で運転することができ、有害成分の発生を少な
く抑えることができる。

【００４５】また、ストレート部に供給される空気量を
ニードルの挿入位置に応じて自由に調整できるので、エ
ンジン運転中、万一、空気流量を制御する手段が故障し
て、その時の運転に必要な空気量を上回る量の空気がブ
リード通路に導かれたとしても、このブリード通路から
ストレート部に噴出する空気が絞られる。よって、スト
レート部に導かれる空気量をエンジン負荷に応じて制御
することができ、この空燃比制御用の空気の流量が最大
および最小の時に可燃限界となるように空燃比を予め設
定しておけば、制御手段が故障したとしても空燃比が可
燃限界を外れることはなく、エンジンの運転を継続する
ことができる。

【００４６】加えて、エンジン停止時のようにベンチュ
リー通路に負圧が存在しない時は、ピストンの閉塞板が
ノズルの開口端部を閉じるので、ノズルからベンチュリ
ー通路へのガス状燃料の漏洩を防止できる。それととも
に、エンジン停止時には、ニードルがノズル内に深く挿
入され、その径の太い部分がストレート部に開口された
ブリード通路と向かい合うので、ブリード通路の開口端
とニードルとの間の隙間が最も狭くなり、ノズル内のガ
ス状燃料がブリード通路に流入し難くなる。よって、エ
ンジン停止時における燃料の無駄な流出を解消すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における燃料供給装置の断面
図。

【図２】ブリード通路の開口部分を拡大して示す断面
図。

【符号の説明】

２…気化器本体 ３…ベンチュリー通路 ８…ノズル １１…絞り部（ニードルジェット） １２…ストレート部 １６…負圧応動ピストン ２７…閉塞板 ３０…ニードル（ジェットニードル） ３３…ブリード通路 ３５…制御手段（流量制御弁）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 21/04 F02M 7/17

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気化器本体に設けられたベンチュリー通
   路と、このベンチュリー通路に開口され、ガス状の燃料をベン
   チュリー通路に供給するノズルと 、 このノズルのベンチュリー通路への開口端部に形成さ
   れ、ベンチュリー通路に供給される燃料を計量するとと
   もに、上記ノズルの軸方向に沿う一定の長さ範囲に亘っ
   て上記ノズルの上流端よりも小径で、かつその通路径が
   一定に保たれたストレ−ト部を有する絞り部と、上記ノズルの開口端部と対向して 上記ベンチュリー通路
   に設けられ、吸入空気量に応じてベンチュリー通路の断
   面積を変化させるとともに、エンジン停止時に上記ノズ
   ルの開口端部を閉塞する閉塞板を有する負圧応動ピスト
   ンと、 上記ストレート部を介して上記ノズル内に挿入され、挿
   入先端に進むに従い先細り状をなすとともに、上記負圧
   応動ピストンに追従して移動することにより、上記スト
   レート部の内面との間で燃料の流量を制御するニードル
   と、 上記絞り部のストレート部に開口され、このストレート
   部に空燃比を制御するための空気を供給するとともに、
   エンジン停止時に上記ニードルの根元の径の太い部分と
   対向し合うブリード通路と、 このブリード通路から上記ストレート部に供給される空
   気量を、エンジン運転状況に応じて制御するための制御
   手段と、 を具備したことを特徴とするエンジンのガス燃料供給装
   置。