JP4767458B2 - 内燃機関における燃料供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は内燃機関に向けて液化石油ガス（ＬＰＧ）、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等のガス燃料を供給する燃料供給装置に関し、そのうちガス燃料源内のガス燃料を減圧するとともに調圧し、この圧力制御されたガス燃料をミキサーボデーを介して機関に向けて供給する内燃機関における燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料供給装置について図４により説明する。
燃料供給装置は、ミキシングボデーＭとベーパライザＶによって構成される。
ミキシングボデーＭは内部を吸気路１０が貫通して穿設され、その吸気路１０の上流部にミキサーベンチュリー部１１が形成される。
又ミキシングボデーＭには、吸気路１０の下流部を開閉する絞り弁１３を支持する絞り弁軸１２が回転自在に支承される。一方ミキサーベンチュリー部１１には複数のメーンポート１４が開口して形成されるもので、このメーンポート１４は、ミキサーベンチュリー部１１を囲繞して形成された環状溝部１５、を介して２次圧燃料導入路１６に連絡される。
【０００３】
ベーパライザＶは以下よりなる。
２０は、筐体Ｂを１次調圧室２１と１次減圧室２２とに区分する１次ダイヤフラムであり、１次ダイヤフラム２０は１次調圧室２１内に縮設して配置される１次スプリング２３のバネ力によって１次減圧室２２側へ押圧される。
２４は１次減圧室２２内において回転自在に支承される第１次支持杆２５の一端に配置される１次弁であり、この１次弁２４は１次減圧室２２に開口する燃料流入路２６を開閉制御する。又前記第１支持杆２５の他端は前記１次ダイヤフラム２０に係止される。
２７は、１次減圧室２２から外部に向かって開口する１次燃料吐出路であり、該１次燃料吐出路は、スローロック弁２８によって開閉される。
２９は前記スローロック弁に対して開閉操作力を付与するスローロックダイヤフラムであり、スローロックダイヤフラム２９によって画成されるスローロック室３０内にはスローロックダイヤフラム２９を、図５において右方へ押圧するスローロックスプリング３１が縮設されるとともにミキシングボデーの吸気路１０に連なる負圧導入路３２が開口する。
（尚、スローロック弁２８とスローロックダイヤフラム２９とは連結杆によって連結される）
３３は１次燃料吐出路２７を流れるガス燃料量を調圧、制御する１次調整スクリューであり、先端にテーパー針弁部が形成される。
筐体Ｂは、更に２次ダイヤフラム３４によって２次調圧室３５と２次減圧室３６とに区分され、２次減圧室３６には１次減圧室２２に連なる２次燃料流入路３７と外部に向かう２次燃料吐出路３８とが開口する。
３９は２次減圧室３６内に回転自在に支承配置される第２支持杆であり、この第２支持杆３９の一端に２次燃料流入路３７を開閉する２次弁４０が配置されるとともにその他端は２次ダイヤフラム３４に係止される。
又、前記第２支持杆は２次スプリング４１のバネ力によって反時計方向へ付勢されるもので、これによって２次弁４０は２次燃料流入路３７を閉塞する側へ押圧される。
そして、ベーパーライザＶの燃料流入路２６には、ガス燃料としての液化石油ガス（ＬＰＧ）が供給される。
液化石油ガス（以下ＬＰＧという）を使用する際、ガス燃料源Ｔ１内の約５ｋｇ/ ｃｍ² の圧力を有するＬＰＧは、直接的に燃料導入路２６に供給される。
一方ＬＰＧに代えて圧縮天然ガス（以下ＣＮＧという）を使用することができるもので、このときガス燃料源Ｔ２内の約２００ｋｇ/ ｃｍ² の圧力を有するＣＮＧは、１次レギュレターＲによって約６ｋｇ/ ｃｍ² の圧力を減圧され、この減圧されたＣＮＧが燃料流入路２６へ供給される。
そして、上記ＬＰＧ又はＣＮＧの何れのガス燃料を使用するかは運転者によって決定される。
【０００４】
ベーパーライザＶにおいて、１次弁２４は、ガス燃料自身が有する燃料圧力（ＬＰＧにあっては約５ｋｇ／ｃｍ² の燃料圧力、ＣＮＧにあっては１次レギュレターＲによって減圧された約６ｋｇ/ ｃｍ² の燃料圧力）によって燃料流入路２６を開放し、前記ガス燃料が１次減圧室２２内へ供給される。
そして１次減圧室２２内の圧力が所定の圧力（例えば０. ３ｋｇ／ｃｍ² ）を超えて上昇すると、１次ダイヤフラム２０が１次スプリング２３のバネ力に抗して１次調圧室２１側へ移動し、これによって第１支持杆２５が反時計方向へ回転して１次弁２４が燃料流入路２６を閉塞し、もって１次減圧室２２内のガス燃料圧力を０．３ｋｇ／ｃｍ² に調圧できる。
一方、１次減圧室２２内のガス燃料圧力が０．３ｋｇ／ｃｍ² 以下の圧力に低下すると、１次スプリング２３は、１次ダイヤフラム２０を１次減圧室２２側へ押圧して移動させ、これによって第１支持杆２５は時計方向に回転して１次弁２４は燃料流入路２６を開放する。従って燃料流入路２６より高圧力状態のガス燃料が１次減圧室２２内へ供給され、これによって１次減圧室２２内のガス燃料圧力を再び所定の０．３ｋｇ／ｃｍ² に復帰させることができる。
以後、上記１次弁の動作がくり返し行なわれることによって、１次減圧室２２内には、１次圧としての所定の０．３ｋｇ／ｃｍ² の圧力を有するガス燃料が維持されるものである。
一方、２次減圧室３６にあっては、ガス燃料は大気圧まで減圧される。
前述の如く、１次減圧室２２内のガス燃料圧力は０．３ｋｇ／ｃｍ² に調圧されるもので、この０．３ｋｇ／ｃｍ² の圧力を有するガス燃料は２次燃料流入路３７を介して２次弁４０に作用し、２次弁４０は２次燃料流入路３７を開放し、２次減圧室３６内にガス燃料が供給される。
ここで、２次減圧室３６内のガス燃料圧力が大気圧以上に上昇すると、２次ダイヤフラム３４は２次調圧室３５側へ変位し、これによると第２支持杆３９は２次スプリング４１のバネ力によって反時計方向へ回転して２次弁４０は２次燃料流入路３７を閉塞し、これによって２次減圧室３６内のガス燃料圧力を大気圧に復帰させる。又、２次減圧室３６内のガス燃料圧力が大気圧以下に低下すると、２次ダイヤフラム３４は２次スプリング４１のバネ力に抗して２次減圧室３６側へ変位し、これによると第２支持杆３９は時計方向へ回転して２次弁４０は２次燃料流入路３７を開放し、これによって２次減圧室３６内のガス燃料圧力を大気圧に復帰させる。
以後、上記２次弁４０が前記動作をくり返し行なうことによって２次減圧室３６内のガス燃料圧力を２次圧としての大気圧に維持できる。
そして、絞り弁１２の中間開度、及び高開度運転は以下によって行なわれる。
すなわち、絞り弁１２が吸気路１０を中開度及び高開度に開放することによると、ミキサーベンチュリー部１１には絞り弁開度に応じた高い負圧が生起するもので、この負圧はメーンポート１４、環状溝部１５、２次圧燃料導入路１６、２次燃料吐出路３８を介して２次減圧室３６に作用し、２次減圧室３６内に維持される大気圧状態にあるガス燃料がメーンポート１４を介してミキサーベンチュリー部１１に吸出され、これによって絞り弁１３の中及び高開度運転が行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の燃料供給装置によると、第１には、吸気路１０内を流れる空気に対し、メーンポート１４から吸出されるガス燃料を均一に空気と混合することが困難である。
これは以下の理由による。
メーンポート１４はミキサーベンチュリー部１１の壁面に開口するもので、メーンポート１４から吸出されるガス燃料は、ミキサーベンチュリー部１１の壁面に沿って吸気路１０内に流れこみ易い。
これによるとミキサーベンチュリー部１１の中央部分を流れる空気とガス燃料との良好な混合が行なわれにくいもので、特に中央部分を流れる空気とガス燃料との混合状態が希薄化となる傾向がある。
第２には、メーンポート１４から吸出されるガス燃料の吸出応答性を速めることが困難であり、絞り弁１３が低開度から中、高開度へ移行する際、ガス燃料の息切れ現象が発生する恐れがある。
すなわち、メーンポート１４から吸出されるガス燃料は、大気圧状態にあるものでメーンポート１４に加わるミキサーベンチュリー部１１の負圧に依存する。
一方、ミキサーベンチュリー部１１の断面における負圧の分布状態を鑑案すると、負圧の最大値はミキサーベンチュリー部１１の壁面より中心方向に存在するもので、この高負圧状態のミキサーベンチュリー部１１にメーンポート１４が開口されていないことによる。
【０００６】
本発明になる内燃機関における燃料供給装置は、前記不具合に鑑み成されたもので、メーンポートから吸出されるガス燃料とミキサーベンチュリー部を流れる空気との均一な混合を図るとともにメーンポートから吸出されるガス燃料の吸出応答性を高め、もって機関の運転性を向上することにある。
【０００７】
【課題を達成する為の手段】
本発明は、前記目的を達成する為に、ガス燃料源のガス燃料を、１次減圧室にて所定の１次圧に減圧するとともに２次減圧室にて略大気圧状態の２次圧に減圧するベーパーライザと；内部を貫通する吸気路に設けられたミキサーベンチュリー部にメーンポートが開口するミキシングボデーと；このミキサーベンチュリー部より下流側の前記吸気路を開閉すべく前記ミキシングボデーに軸支される絞り弁とを備える燃料供給装置において、前記ミキサーベンチュリー部には、前記２次減圧室のガス燃料が導入されるパイプ状のメーンノズルが横断して配置されるとともにこのメーンノズルにはミキサーベンチュリー部内に臨んで開口する複数のメーンポートが穿設され、前記メーンポートを、メーンノズルの長手軸心線に直交する断面において、前記吸気路の長手軸心線に直交する線を基準に、機関側へ４５度、エアクリーナ側へ４５度の範囲にのみ開口し、前記絞り弁より下流側の前記吸気路に前記１次減圧室のガス燃料のみが導入されるアイドルポートを開口したことを第１の特徴とする。
【０００８】
又、本発明は、前記第１の特徴に加えて、前記ミキサーベンチュリー部の内方に、ミキサーベンチュリー部を囲繞する環状溝部を設け、この環状溝部内に、前記２次減圧室に連なる２次圧燃料導入路を開口するとともに前記メーンノズルの両端を開口配置したことを第２の特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明の第１の特徴によると、メーンポートがメーンノズルに穿設され、ミキサーベンチュリー部の壁面より離れた位置に開口するので、メーンポートから吸出されるガス燃料がミキサーベンチュリー部の壁面に沿って流れにくい。
又、メーンポートはミキサーベンチュリー部の略中央部分に開口されるのでベンチュリー負圧の高い部分へメーンポートを開口できる。
更に線Ｙ−Ｙを基準に、機関側へ４５度、エアクリーナ側へ４５度の範囲にのみメーンポートを開口させたことによると、メーンポートからミキサーベンチュリー部に吸出されるガス燃料が吸気路を流れる空気流によって乱されにくい。
【００１０】
又、本発明の第２の特徴によると、メーンノズルの内方の通路には、環状溝部を介してメーンノズルの両端からそれぞれガス燃料が供給されるので、ミキサーベンチュリー部には、より均一なガス燃料を吸出させることができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明になる内燃機関における燃料供給装置の一実施例について図により説明する。
図１は第１の実施例を示すミキシングボデーの縦断面図、図２はメーンノズルの長手軸心線Ｚ−Ｚに直交し、吸気路の長手軸心線Ｘ−Ｘを通る断面Ｗ−Ｗにおける要部横断面、である。
又、ベーパーライザＶは図４に示されるものが使用されるもので、省略された。尚、図４と同一構造部分については同一符号を使用し、説明を省略する。
１は内方に通路１Ａが貫通して穿設されるパイプ状をなすメーンノズルであり、メーンノズル１には内方から外方に向かってメーンポート２がメーンノズル１の長手軸心線Ｚ−Ｚに沿って複数段穿設される。
このメーンノズル１はミキサーベンチュリー部１１を横断して配置されるもので、メーンノズル１の両端はミキサーベンチュリー部１１に圧入等によって固定配置される。
そしてメーンノズル１の図１において上端部は２次圧燃料導入路１６に臨んで配置されるもので、これによってメーンノズル１の内方の通路１Ａに２次圧燃料導入路１６を介して２次圧を有するガス燃料が供給される。
ここでメーンノズル１に穿設される前記メーンポート２は以下の位置に形成される。
すなわち、メーンポート２は、メーンノズル１の長手軸心線Ｚ−Ｚに直交する断面Ｗ−Ｗにおいて、吸気路１０の長手軸心線Ｘ−Ｘに直交する線Ｙ−Ｙを基準にして、機関側（図において左方）へ４５度、エアクリーナ側（図において右方）へ４５度の範囲にのみ開口させた。
図１において機関側へ４５度の範囲はＥで示され、エアクリーナ側へ４５度の範囲はＡで示される。
尚、本実施例におけるメーンポート２はメーンノズル１の中心Ｃを通る線Ｙ−Ｙ上に穿設される。
【００１２】
かかるメーンノズル１を備えたミキシングボデーＭによると、従来と同様にベーパーライザーＶの２次減圧室３６内において略大気室状態に調圧されたガス燃料は、２次燃料吐出路３８、２次圧燃料導入路１６を介してメーンノズル１の通路１Ａ内に導入され、このガス燃料がメーンポート２を介してミキサーベンチュリー部１１内へ吸出されて、機関へ供給される。
１７は絞り弁１３より下流側の吸気路１０に開口するアイドルポートであり、このアイドルポート１７には、前記１次減圧室２２のガス燃料のみが、１次調整スクリュー３３によってその量が制御された後、１次燃料吐出路２７、１次圧燃料導入路１８を介して供給され、したがってアイドルポート１７を通して、絞り弁１３より下流側の吸気路１０に供給され、これによって機関の低絞り弁開度運転が行なわれる。
ここで、本発明になるミキシングボデーＭを用いたことによると、
メーンポート２からミキサーベンチュリー部１１に吸出されるガス燃料は、ミキサーベンチュリー部１１を流れる空気と均一にして且つ良好に混合される。
これは以下の理由による。
メーンポート２はミキサーベンチュリー部１１内に臨んで開口して形成されたことにより、メーンポート２をミキサーベンチュリー部１１の壁面より離して開口できたもので、これによってメーンポート２からミキサーベンチュリー部１１に吸出されるガス燃料がミキサーベンチュリー部１１の壁面に沿って流れることが抑止され、ミキサーベンチュリー部１１を流れる空気との混合性を向上できたことである。
又、メーンポート２がメーンノズル１の長手軸心方向Ｚ−Ｚに沿って複数穿設配置されたことにより、メーンポート２をミキサーベンチュリー部１１内に生起する負圧の高い領域に開口できる。
これによると、絞り弁１３が低開度から中、高開度へ開放される際において、ミキサーベンチュリー部１１に生起する高い負圧をメーンポート２に作用させることができたので、ミキサーベンチュリー部１１への、２次減圧室３６のガス燃料の吸出遅れが解消でき、これによって機関の運転性を向上できる。
更にメーンポート２を機関側へ４５度、エアクリーナ側へ４５度の範囲にのみ開口させたことによると、メーンポート２からミキサーベンチュリー部１１内へのガス燃料の吸出が阻害されることがなく、且つミキサーベンチュリー部１１内へ吸出されたガス燃料と空気との混合性を向上できる。
すなわち、メーンポート２をエアクリーナ側へ４５度の範囲に開口させたことによると、エアクリーナ側から機関側に向かう空気流れ、（図２において右方から左方に向かう空気流れ）がメーンポート２に直接的に衝突し、メーンポート２内へ進入してメーンポート２からミキサーベンチュリー部１１内への燃料の吸出を阻害することが減少される。
又、メーンポート２を機関側へ４５度の範囲に開口させたことによると、メーンポート２から吸出されたガス燃料がメーンノズルの機関側の背面に生ずる渦流に巻きこまれることが解消され、これによってミキサーベンチュリー部１１を流れる空気とガス燃料との混合性を向上できたものである。
【００１３】
次に図３により本発明の第２の実施例について説明する。
尚、図１と同一構造部分は同一符号を使用し説明を省略する。
４はミキサーベンチュリー部１１の内方にリング状に凹設された環状溝部で、図１に示されるメーンノズル１の上端１Ｂ及び下端１Ｃはミキサーベンチュリー部１１に圧入して固定配置されるとともに上端１Ｂの開口及び下端１Ｃの開口は環状溝部４内に臨んで開口する。
又、環状溝部４には２次圧燃料導入路１６が開口するもので、２次圧燃料導入路１６に供給される２次圧を有するガス燃料は、環状溝部４を介してメーンノズル１に供給される。
かかる構造を採用したことによると、ガス燃料のミキサーベンチュリー部１１内への吸出特性をより一層向上できる。
すなわち、ミキサーベンチュリー部１１における負圧の分布は、ベンチュリー部１１の壁面から中心方向部位においてもっとも高く、メーンポート２でみると壁面より中心方向にある上方のメーンポート２Ａ，下方のメーンポート２Ｂに大なる負圧を作用させることができる。
一方、前記上方のメーンポート２Ａには環状溝部４の上方４Ａよりガス燃料が供給され、下方のメーンポート２Ｂには環状溝部４の下方４Ｂよりガス燃料が供給される。
以上によると、特に下方のメーンポート２Ｂにあっては、環状溝部４の下方４Ｂの略大気圧状態にあるガス燃料をミキサーベンチュリー部１１内へ吸出できるのでガス燃料の吸出特性を向上できる。
従来のメーンノズル１の如く、メーンノズル１内へ上端１Ｂの開口からのみガス燃料の供給を行なうと、下方のメーンポート２Ｂには負圧状態にあるガス燃料が供給されることになり、メーンポート２Ｂに対する差圧が減少して吸出性が阻害される。
（下方のメーンポート２Ｂに負圧状態にあるガス燃料が供給されるのは、上方のメーンポート２Ａからメーンノズル１の通路１Ａ内に負圧が流入する為である。）
従って、高い負圧が作用する上方のメーンポート２Ａより大気圧状態にあるガス燃料を吸出できるとともに高い負圧が作用する下方のメーンポート２Ｂより大気圧状態にあるガス燃料を吸出できるので、ガス燃料の吸出特性を向上できたものである。
【００１４】
【発明の効果】
以上の如く、本発明になる内燃機関内における燃料供給装置によると、
ミキサーベンチュリー部にメーンノズルを横断して配置するとともに複数のメーンポートが穿設され、前記メーンポートを、メーンノズルの長手軸心線に直交する断面において、吸気路の長手軸心線に直交する線を基準に、機関側へ４５度、エアクリーナ側へ４５度の範囲にのみ開口したので、絞り弁が低開度から中、高開度へ開放される際において、ミキサーベンチュリー部に生起する高い負圧をメーンポートに作用させることができ、ミキサーベンチュリー部１１への、２次減圧室のガス燃料の吸出遅れが解消でき、これによって機関の運転性を向上でき、しかもミキサーベンチュリー部を流れる空気とメーンノズルから吸出されるガス燃料とを均一に且つ良好に混合できる。一方、アイドルポートには１次減圧室のガス燃料のみが供給され、これによって機関の低絞り弁開度運転が行なわれる。
【００１５】
又、ミキサーベンチュリー部の内方に、ミキサーベンチュリー部を囲繞する環状溝部を設け、前記環状溝部内に２次圧燃料導入路を開口するとともに前記メーンノズルの両端を開口配置したことによると、ガス燃料のミキサーベンチュリー部内への吸出特性を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明になる内燃機関における燃料供給装置の一実施例を示す縦断面図。
【図２】 図１のＷ−Ｗ線における横断面図。
【図３】 本発明になる内燃機関における燃料供給装置の他の実施例を示す縦断面図。
【図４】 従来の燃料供給装置を示す縦断面図。
【符号の説明】
１ メーンノズル
１Ｂ，１Ｃ メーンノズルの両端
２ メーンポート
４ 環状溝部
１０ 吸気路
１１ ミキサーベンチュリー部
１３ 絞り弁
１６ ２次圧燃料導入路
１７ アイドルポート
２２ １次減圧室
３６ ２次減圧室
Ｍ ミキシングボデー
Ｖ ベーパーライザ

Claims (2)

1. ガス燃料源（Ｔ１、Ｔ２）のガス燃料を、１次減圧室（２２）にて所定の１次圧に減圧するとともに２次減圧室（３６）にて略大気圧状態の２次圧に減圧するベーパーライザ（Ｖ）と；
   内部を貫通する吸気路（１０）に設けられたミキサーベンチュリー部（１１）にメーンポート（２）が開口するミキシングボデー（Ｍ）と；このミキサーベンチュリー部（１１）より下流側の前記吸気路（１０）を開閉すべく前記ミキシングボデー（Ｍ）に軸支される絞り弁（１３）とを備える燃料供給装置において、
   前記ミキサーベンチュリー部（１１）には、前記２次減圧室（３６）のガス燃料が導入されるパイプ状のメーンノズル（１）が横断して配置されるとともにこのメーンノズル（１）には前記ミキサーベンチュリー部（１１）内に臨んで開口する複数のメーンポート（２）が穿設され、
   前記メーンポート（２）を、メーンノズル（１）の長手軸心線（Ｚ−Ｚ）に直交する断面（Ｗ−Ｗ）において、前記吸気路（１０）の長手軸心線（Ｘ−Ｘ）に直交する線（Ｙ−Ｙ）を基準に、機関側へ４５度、エアクリーナ側へ４５度の範囲にのみ開口し、
   前記絞り弁（１３）より下流側の前記吸気路（１０）に前記１次減圧室（２２）のガス燃料のみが導入されるアイドルポート（１７）を開口したことを特徴とする内燃機関における燃料供給装置。
2. 前記ミキサーベンチュリー部（１１）の内方に、ミキサーベンチュリー部（１１）を囲繞する環状溝部（４）を設け、この環状溝部（４）内に、前記２次減圧室（３６）に連なる２次圧燃料導入路（１６）を開口するとともに前記メーンノズル（１）の両端（１Ｂ，１Ｃ）を開口配置したことを特徴とする請求項１記載の内燃機関における燃料供給装置。

Images