JP3729541B2 - ガス混合器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスエンジンに供給する気体燃料を空気と混合するガス混合器、詳しくは燃料通路内に配置された燃料制御部品の一つである空燃比制御弁にタール分を付着堆積させない構造をもったガス混合器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＰＧ，ＣＮＧなどの気体燃料をガスエンジンに供給するために空気と混合するガス混合器は、周知のようにレギュレータで所定圧力に調整した気体燃料を吸気路のベンチュリ部に開口させた主ノズルから吸気空気量に応じて吸い出して空気と混合させる構成であり、燃料通路に流量を規制する調整弁に加えて空燃比フィードバック制御用の制御弁を具えたものが多い。
【０００３】
図４，図５は空燃比制御弁を具えたガス混合器の一例を示すものであって、レギュレータから延びるホースを接続した燃料入口パイプ５１より入口路５３，導通路５４，手動の調整弁５５が差し込まれた計量部５６，連通路５７からなりベンチュリ５８の環状室５９に至る主通路５２に加えて、導通路５４から分岐した分通路６１，燃料制御室６２，弁通路６３，出口通路６７からなり環状室５９に至るフィードバック通路６０を具えている。
【０００４】
空燃比制御用の制御弁６８は電磁駆動であり、円板状のばね板７０の中心に弁体６９と可動鉄心７１とを取付け、線輪７２への通電時にその中心の固定鉄心７３が可動鉄心７１を吸引して弁通路６３の入口から弁体６９を離間させるが、非通電時にばね板７０が弁通路６３の入口に弁体６９を押し付けることによりフィードバック通路６０を開閉する構成となっており、エンジンの運転状態に応じて電子式制御装置から送られる駆動信号により弁体６９が弁通路６３を開閉し、気体燃料の流量を調整して空燃比のフィードバック制御を行うものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、電磁駆動の制御弁６８はエンジンの運転状態に応じたデューティ比で開閉動作を繰返すものであるため、フィードバック通路６０を流れる気体燃料は制御弁６８の入口側で流速を低下し含有しているタール分を分離しやすくなる。また、図示のもののように、分通路６１と弁通路６３，出口通路６４とが並列に配置されて気体燃料が互いに反対方向へ流れ、弁通路６３および弁体６９が燃料制御室６２の中心上に置かれている構造の場合は、燃料制御室６２が必然的に大容量となっているためこの部分で気体燃料は流速を著しく低下してタール分が更に分離しやすい状態となる。
【０００６】
加えて、燃料制御室６２，弁体６９，弁通路６３は同一中心線上に配置されるので、燃料制御室６２は必然的に弁体６９よりも低い部分を有し、従って分離したタール分が溜まりやすい構造となっている。
【０００７】
タール分が燃料制御室６２に溜まって固化しながら堆積すると制御弁６８の作動不良を生じるので、頻繁に外して溜まったタール分の清掃除去を行い気体燃料の流量制御を正常に維持させる必要があり、また制御弁６８にタール分が付着して作動不良を生じるに至った場合はこれを交換しなければならない、など保守管理がきわめて厄介であり且つ整備経費が嵩むという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は燃料通路内に空燃比フードバック制御用の制御弁を具えたガス混合器がもっている、制御弁入口の燃料制御室に制御弁の作動不良を生じさせる原因となるタール分が溜まる、という現象を解消させ、従って気体燃料の流量制御が正常に行われるとともに、保守管理の簡単化と整備経費の低減とが計れるガス混合器とすることを目的として発明されたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は制御弁入口の燃料制御室の最低部位からフィードバック通路の制御弁下流個所または主通路に接続させてドレーン通路を設ける、という手段を採った。
【００１０】
即ち、燃料制御室で気体燃料から分離したタール分は最低部位に溜まろうとするが、ベンチュリ部に発生する負圧によってドレーン通路からフィードバック通路または主通路に吸い出され、これらを流れる気体燃料に連行されて主ノズルから吸気路に排出される。これにより、タール分が溜まって制御弁の作動不良を生じさせるという現象を解消し、気体燃料の流量制御を正常に行わせるとともに保守管理の簡単化と整備経費の低減とを計る、という目的が達成されることとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１，図２を参照して本発明の実施の形態を説明すると、ベンチュリ３と絞り弁４とが設けられた横向きの吸気路２を有する本体１の吸気路２よりも上方部分に燃料入口パイプ５が嵌込まれた入口路７およびこれに続く導通路８が横向きに延びて設けられ、導通路８の一端は手動の調整弁９が差込まれた計量部１０より下方へ延びる連通路１１を経てベンチュリ３を囲んだ環状室１２に連通している。
【００１２】
この入口路７，導通路８，計量部１０，連通路１１は主通路６を形成しており、図示しないレギュレータで所定圧力に調整した気体燃料は燃料入口パイプ５に接続したホースを通って主通路６に送入され、燃料組成に応じて調整弁９により流量を規制されて環状室１２からベンチュリ３の最狭部分に開口した主ノズル１３を通ってエンジン吸入空気量に応じて吸い出される。
【００１３】
一方、導通路８の中間部分から横向きに延びる分通路１６が分岐しており、この分通路１６は制御弁２１の入口の燃料制御室３０に接続されているとともに、更に分通路１６と並行に配置された弁通路２２，出口通路１７およびそれより下方へ延びる縦通路１８，ベンチュリ３の裾部を囲んだ環通路１９，吸気路２の下方部分に形成された連通路２０を経て環状室１２に連通している。
【００１４】
この分通路１６，燃料制御室３０，弁通路２２，出口通路１７，縦通路１８，環通路１９，連通路２０は空燃比制御のためのフィードバック通路１５を形成しており、エンジンの運転状態に応じて動作する制御弁２１によって導通路８から分流した気体燃料の流量を制御して環状室２１に送り、主通路６を通って環状室２１に送られる気体燃料の流量を補正するものである。
【００１５】
空燃比フィードバック制御用の制御弁２１は電磁駆動であり、短管からなる弁通路２２の基端の通孔付きフランジ２３と円板状のばね板２４と円板状の磁性端板２５とをそれらの外側周縁部を互いに重ねて環溝状のホルダ２６に嵌装保持させるとともに、ばね板２４の中心に弁体２７と可動鉄心２８とを固着し、本体１の分通路１６，出口通路１７が開口したくぼみ２９にホルダ２６を嵌め込むことによって形成されている。くぼみ２９のばね板２４で塞がれて分通路１６が連通している部分は燃料制御室３０を形成しており、その中心に配置されている弁体２７はばね板２４の弾性力によって弁通路１７の入口に押し付けられてフィードバック通路１５を閉止する。
【００１６】
この制御弁２１を動作させるアクチュエータであるソレノイド３１は、一端をホルダ２６に固定して本体１の外側方へ突出させたケース３２に線輪３３と固定鉄心３４とを同心に保持させ、可動鉄心２８と固定鉄心３４とは同一中心軸線上に小さい間隔で配列させた構成である。
【００１７】
エンジンの運転状態、主に排気中の酸素濃度に応じて電子式制御装置がソレノイド３１に駆動信号を送り、線輪３３への通電時に磁性端板２５と固定鉄心３４とが磁力線の経路となって磁性端板２５の中心に嵌装されている可動鉄心２８を固定鉄心３４に吸着することによって弁体２７が弁通路２２の入口から離間し、導通路８から分流して分通路１６より燃料制御室３０に入った気体燃料はフランジ２３の通孔３６を通って弁通路２２から出口通路１７，縦通路１８，環通路１９，連通路２０を経て環状室１２に送られるか、または縦通路１８から分岐して吸気路２の絞り弁４下流側に開口させたバイパス３７を通って吸気路２に直接送られる。非通電時にばね板２４の弾性力によって弁体２７は弁通路２２の入口に押し付けられるとともに可動鉄心２８は固定鉄心３４から離れる。
【００１８】
この動作を駆動信号のデューティ比に従って繰返すことにより、空燃比のフィードバック制御が行われることは従来のものと同じである。
【００１９】
気体燃料は前述のように燃料入口パイプ５から主通路６およびフィードバック通路１５の両方に流れ込んでおり、調整弁９については計量部１０を通過する流速が早いためタール分付着の心配がない。
【００２０】
一方、制御弁２１については開閉を繰返しているため入口側で気体燃料の流速が低下し、殊に図示の形態では燃料制御室３０が中心に弁通路２２を配置しその一側方に分通路１６を接続しているためかなり大容量となっていて流速が著しく低下しタール分を分離しやすいばかりか、気体燃料が連行してきた途中で発生したタール分もここで沈降する。これらのタール分は燃料制御室３０の低部に溜まることとなる。
【００２１】
この燃料制御室３０に溜まるタール分を絶えず排出させるため、燃料制御室３０の最低部位を環通路１９に斜め下方へ向かうドレーン通路３８によって接続させた。このドレーン通路３８は気体燃料が大量に流れて制御弁２１の制御幅を小さくすることがないように小径であって、タール分が詰まりを生じることがないように極力短かくすることが好ましい。
【００２２】
図示の形態では調整弁９へのタール分付着を避けるためにこれを高い位置に配置し、且つ吸気路２が横向きであるためその上方に横向き通路を設けて制御弁２１を設置することによってコンパクト化を計った構造とされており、フィードバック通路１５の制御弁２１よりも下流側部分が主通路６よりも燃料制御室３０に接近して配置され、殊に環通路１９が斜め下方で最も接近している個所を有しているので、ドレーン通路３８をこの個所に接続した。
【００２３】
これにより、ドレーン通路３８を短くすることができ、且つタール分は下方へ流れるためエンジン停止時でも燃料制御室３０に溜まるということがなく円滑に排出される。燃料制御室３０からベンチュリ３に発生する負圧またはバイパス３７からのエンジン吸入負圧により、或いは落差によりドレーン通路３８を通って環通路１９に排出され低位置に設けられた連通路２０に流下したタール分は気体燃料に連行されて環状室１２を通り主ノズル１３より吸気路２に吸い出されることとなる。
【００２４】
図３は制御弁４３をリニアステッピングモータ４１で駆動する方式のものに本発明を実施した形態を示すものであって、本体１の分通路１６，出口通路１７が開口したくぼみ４２をモータハウジングで塞いで燃料制御室４４を形成し、円錐形の弁体４５によって出口通路１７の入口部分に形成された弁通路４６の有効面積を無段階に変えて気体燃料の流量を制御するものである。
【００２５】
前記以外の構成は図１，図２のものと全く同じであり、中心に弁通路４６が開口しその一側方に分通路１６を接続している燃料制御室４４はかなり大容量となっていて、その最低部位と環通路１９とが斜め下方へ延びるドレーン通路３８によって接続されている。
【００２６】
この実施の形態においても、燃料制御室４４にタール分が溜まることなく絶えず排出されて制御弁４３に付着することがない。
【００２７】
尚、制御弁２１，４３の設置場所や主通路６，フィードバック通路１５の配置によってはドレーン通路３８を主通路６の殊に調整弁９よりも下流側に接続すること、或いはドレーン通路３８を横向きまたは斜め上向きに設けて落差によることなくベンチュリ負圧やエンジン吸入負圧のみで排出させることもある。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、制御弁入口の燃料制御室の最低部位をフィードバック通路の制御弁下流個所または主通路に接続するドレーン通路を設けた本発明によると、燃料制御室のタール分がベンチュリ負圧や通路構成によってはエンジン吸入負圧或いは落差で速やかに排出される。従って、タール分の付着による制御弁の作動不良という現象が解消されて気体燃料の流量制御を正常に行わせることができるとともに、保守管理の簡単化と整備経費の低減とを計ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図。
【図３】本発明の異なる実施の形態を示す図２と同じ断面図。
【図４】従来例を示す縦断面図。
【図５】図４のＹ−Ｙ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１ 本体， ２ 吸気路， ３ ベンチュリ， ６ 主通路， ９ 調整弁，１３ 主ノズル， １５ フィードバック通路， ２１，４３ 制御弁， ３０，４４ 燃料制御室， ３８ ドレーン通路

Claims (2)

1. 吸気路のベンチュリ部に開口させた主ノズルに至る燃料通路が流量規制用の調整弁を具えた主通路と空燃比フィードバック制御用の制御弁を具えたフィードバック通路とからなり、前記主ノズルから吸い出した気体燃料を空気と混合させてガスエンジンに供給するガス混合器において、前記制御弁入口の燃料制御室の最低部位から前記フィードバック通路の制御弁下流個所に接続されたドレーン通路が設けられていることを特徴とするガス混合器。
2. 請求項１に記載したガス混合器において、前記ドレーン通路がフィードバック通路に代えて前記主通路に接続されていることを特徴とするガス混合器。

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