JP5063491B2

JP5063491B2 - ガスエンジンの燃料供給装置

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Publication number: JP5063491B2
Application number: JP2008147165A
Authority: JP
Inventors: 洋明小嶋; 正訓藤沼; 治男津坂
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2028-06-04
Also published as: CN101598082A; CN101598082B; JP2009293487A

Description

本発明は、ガスエンジンの燃料供給装置の改良に関するものである。

従来のガスエンジンの燃料供給装置として、ガスエンジンが停止したときに、ガスエンジンへの燃料の供給を遮断する遮断弁を１次レギュレータと２次レギュレータとの間に設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−３１２９０１公報

特許文献１の図１によれば、燃料供給装置Ｓの入口に、ブタンガスが充填されたカセット式の小型ボンベ１５が接続され、燃料供給装置Ｓの出口がミキサ３に取付けられた燃料ノズル６に接続され、ミキサ３がガスエンジンＥの吸気ポート１に接続されている。

燃料供給装置Ｓは、特許文献１の図２によれば、燃料の入口側から出口側に順にベーパーライザ１７、１次レギュレータ１８、遮断弁２０、２次レギュレータ２１を備え、ガスエンジンＥのクランク室や吸入ポート等の負圧発生部３５が遮断弁２０に接続されている。

ガスエンジンＥが停止した状態では、負圧発生部３５で負圧が発生しないため、遮断弁２０は閉じているが、ガスエンジンＥのピストンが作動して負圧発生部３５で負圧が発生すると、この負圧で遮断弁２０が開き、小型ボンベ１５内の燃料がベーパーライザ１７以降の燃料供給通路に流れる。

上記の特許文献１の燃料供給装置の作用を次に説明する。なお、符号は振り直した。
図６（ａ）〜（ｄ）は従来のガスエンジンの燃料供給装置の作用を示す作用図であり、図ではベーパーライザは省略してある。
（ａ）において、燃料供給通路１０１に設けられた手動コック１０２を開けると、燃料は、白抜き矢印で示すように、燃料ボンベ１０３から１次レギュレータ１０４、遮断弁１０６、２次レギュレータ１０７、ミキサー１０８を通ってガスエンジン１１１に至り、ガスエンジン１１１は運転状態になる。

（ｂ）はガスエンジンが停止した状態を示している。１次レギュレータ１０４の調圧弁１１２は閉じ、遮断弁１０６も閉じている。このとき、手動コック１０２が開いたままの状態であるとする。

（ｃ）において、例えば、夜間等に外気温が下がり、１次レギュレータ１０４の調圧弁１１２よりも下流側の圧力が低下すると、調圧弁１１２が開き、燃料ボンベ１０３から液化ガス燃料１１３が流出する。外気温が、例えば０℃以下では液化ガス燃料１１３が液状になり、１次レギュレータ１０４内、１次レギュレータ１０４と遮断弁１０６との間の燃料通路１１４に浸入する。

（ｄ）において、（ｃ）の状態から、昼間などに外気温が０℃を越えると、液化ガス燃料１１３はガス状になるため、１次レギュレータ１０４内及び燃料通路１１４内の圧力は高くなる。

この結果、調圧弁１１２や遮断弁１０６に高い圧力が作用して開きにくくなり、ガスエンジンの始動が困難になることがあり、調圧弁１１２や遮断弁１０６が開いても、ガスエンジンに供給される混合気が高濃度になり、やはり、ガスエンジンの始動性は改善しにくい。

また、ガス燃料を使用する汎用エンジンは、作業のために頻繁に移動して使用されることが多いため、小型・軽量であることが要求され、燃料供給装置も小型・コンパクトであることが望まれ、特に、小型の汎用エンジンではコストダウンも求められる。

本発明の目的は、小型・コンパクトで、コストダウンが図られ、更に、エンジンの始動性を向上させるガスエンジンの燃料供給装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、燃料供給源から供給された燃料をベーパーライザでガス状にし、このガス状燃料を１次レギュレータで減圧し、更に２次レギュレータで大気圧に近い圧力まで減圧し、ガス状燃料と空気とをミキサーで混合してガスエンジンに供給するまでの燃料供給通路に、ガスエンジンが停止状態にあるときに燃料の流れを遮断する遮断弁が設けられ、この遮断弁が、１次レギュレータに対して燃料の流れの上流側に配置されるとともに、１次レギュレータと一体的に設けられたガスエンジンの燃料供給装置において、遮断弁は、負圧で作動するダイヤフラムと、このダイヤフラムに連結されているロッドと、このロッドによって作動される弁体と、この弁体によって開閉される弁座とからなり、さらに、遮断弁は、隣接する２つのブロック部材に組込まれ、一方のブロック部材に、ダイヤフラムと、ロッドとが備えられ、他方のブロック部材に、弁体と、弁座とが備えられ、一方のブロック部材と他方のブロック部材との合わせ面に中央室が形成され、この中央室にベーパーライザが接続されていると共に、ロッドと弁体とが中央室に臨むよう対向して配置されていることを特徴とする。

ガスエンジンが停止しているときには、燃料供給源から流れ出た燃料は、１次レギュレータに対して燃料の流れの上流側に配置された遮断弁でその流れが遮断され、１次レギュレータ以降に流れない。従って、従来のように、１次レギュレータ以降に溜まった燃料が、例えば、０℃以下で液状になり、燃料供給通路内の圧力が低下して１次レギュレータの調圧弁や遮断弁が開きにくくなったり、これらの弁が開いてもガスエンジンに供給される混合気が高濃度になって、ガスエンジンの始動性が困難になることが本発明では防止される。

また、遮断弁が１次レギュレータと一体的に設けられるから、遮断弁と１次レギュレータとを接続する配管や、配管を接続する工数が不要になり、部品数、組付工数が削減される。

請求項２に係る発明は、燃料供給源から供給された燃料をベーパーライザでガス状にし、このガス状燃料を１次レギュレータで減圧し、更に２次レギュレータで大気圧に近い圧力まで減圧し、ガス状燃料と空気とをミキサーで混合してガスエンジンに供給するまでの燃料供給通路に、ガスエンジンが停止状態にあるときに燃料の流れを遮断する遮断弁が設けられ、この遮断弁が、１次レギュレータに対して燃料の流れの上流側に配置されるとともに、周辺温度を感知して周辺温度が設定温度よりも低くなったときに閉じる温度感知型弁であるガスエンジンの燃料供給装置において、遮断弁は、負圧で作動するダイヤフラムと、このダイヤフラムに連結されているロッドと、このロッドによって作動される弁体と、この弁体によって開閉される弁座とからなり、さらに、遮断弁は、隣接する２つのブロック部材に組込まれ、一方のブロック部材に、ダイヤフラムと、ロッドとが備えられ、他方のブロック部材に、弁体と、弁座とが備えられ、一方のブロック部材と他方のブロック部材との合わせ面に中央室が形成され、この中央室にベーパーライザが接続されていると共に、ロッドと弁体とが中央室に臨むよう対向して配置されていることを特徴とする。

ガスエンジンが停止した状態で、遮断弁の周辺温度が設定温度よりも低くなったときには、燃料供給源から流れ出た燃料は、１次レギュレータに対して燃料の流れの上流側に配置された遮断弁である温度感知型弁が閉じて燃料の流れが遮断され、１次レギュレータ以降に流れない。従って、従来のように、１次レギュレータ以降に溜まった燃料が、例えば、０℃以下で液状になり、燃料供給通路内の圧力が低下して１次レギュレータの調圧弁や遮断弁が開きにくくなったり、これらの弁が開いてもガスエンジンに供給される混合気が高濃度になって、ガスエンジンの始動性が困難になることが本発明では防止される。

請求項１に係る発明では、遮断弁が、１次レギュレータに対して燃料の流れの上流側に配置されるとともに、遮断弁が１次レギュレータと一体的に設けられるので、ガスエンジン停止時には、１次レギュレータの手前で燃料供給通路が遮断されて、１次レギュレータ以降に燃料が流入することを防止することができ、ガスエンジンの始動性を向上させることができる。

また、遮断弁を１次レギュレータと一体的に設けることで、遮断弁と１次レギュレータとを接続する配管や、配管を接続する工数が不要になり、部品数、組付工数を削減することができ、燃料供給装置の小型・コンパクト化を図ることができるとともにコストを削減することができる。

請求項２に係る発明では、遮断弁が、１次レギュレータに対して燃料の流れの上流側に配置されるとともに、周辺温度を感知して周辺温度が設定温度よりも低くなったときに閉じる温度感知型弁であるので、ガスエンジン停止時には、１次レギュレータの手前で燃料供給通路が遮断弁で遮断されて、１次レギュレータ以降に燃料が流入することを防止することができ、ガスエンジンの始動性を向上させることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るガスエンジンの燃料供給装置を示す系統図であり、燃料供給装置１０は、液化ガス燃料として、例えば液化ブタンが充填されてボンベケース１１に装着された小型ガスボンベ１２と、ボンベケース１１に一体的に設けられるとともに小型ガスボンベ１２からの液化ガス燃料の流出又は燃料の遮断を切り換える手動コック１３と、ガスエンジン１４で発生する熱を利用して液化ガス燃料（液化ブタン）をガス状燃料（ブタンガス）に気化させるベーパライザ１６と、このベーパライザ１６で気化されて出来たガス状燃料を、ガスエンジン運転中には流通させ、ガスエンジン停止中は遮断する遮断弁１７と、この遮断弁１７と一体構造にされてガス状燃料を所定圧力まで減圧する１次レギュレータ１８と、この１次レギュレータ１８で減圧されたガス状燃料を大気圧に近い圧力まで更に減圧する２次レギュレータ２１とからなる。

２次レギュレータ２１で減圧されたガス状燃料は、ミキサー２２に供給されて空気と混合され、混合気が生成されて、ガスエンジン１４の吸気ポート１４ａを介して燃焼室１４ｂに吸入される。

ここで、符号２５〜２７は燃料配管、２８はガスエンジン１４のクランクケース１４ｃと遮断弁１７とを接続する負圧配管であり、ガスエンジン運転中にクランクケース１４ｃ内で発生する負圧により遮断弁１７が開き、ガスエンジン停止中はクランクケース１４ｃ内に負圧が発生しないため、遮断弁１７は閉じる。
上記の遮断弁１７及び１次レギュレータ１８は、遮断弁一体型レギュレータ３０を構成するものである。

図２は本発明に係る遮断弁一体型レギュレータの断面図であり、遮断弁一体型レギュレータ３０は、隣接する２つのブロック部材３１，３２と、一方のブロック部材３１の側部開口を塞ぐカバー部材３３と、他方のブロック部材３２の側部開口を塞ぐキャップ部材３４と、ブロック部材３２の下部に取付けられたカップ部材３６とを備える。

遮断弁１７は、ブロック部材３１とカバー部材３３とで挟まれて固定された第１ダイヤフラム４１と、この第１ダイヤフラム４１の内面を支持する支持プレート４２と、この支持プレート４２の中央に取付けられたロッド４３と、これらの第１ダイヤフラム４１及支持プレート４２をカバー部材３３側に押し付けるコイルスプリング４４と、ブロック部材３１を移動自在に貫通したロッド４３の先端部に取付けられた第２ダイヤフラム４５と、ロッド４３の先端に臨むようにブロック部材３２に設けられた遮断弁本体部４６とからなる。

ブロック部材３１に形成された第１凹部３１ａと、第１ダイヤフラム４１とは負圧室４８を形成し、負圧室４８は、負圧配管２８（図１参照）を介してガスエンジンのクランクケース１４ｃ（図１参照）に連通する。なお、符号５１はカバー部材３３と第１ダイヤフラム４１との間の大気室５２を大気開放させるためにカバー部材３３に取付けられた大気連通管である。

遮断弁本体部４６は、ブロック部材３２に設けられた下部横通路３２ａに挿入された弁座５３及びこの弁座５３を支持する弁座支持部材５４と、これらの弁座５３及び弁座支持部材５４にそれぞれ開けられた貫通穴５３ａ，５４ａを貫通するように配置された弁体５６と、この弁体５６を閉じる方向に付勢するために弁座支持部材５４と弁体５６の一端部との間に設けられたスプリング５７とからなる。

弁体５６は、スプリング５７を取付けるために一端部に設けられたスプリング支持部５６ａと、他端部に設けられた弁体頭部５６ｂと、これらのスプリング支持部５６ａ及び弁体頭部５６ｂのそれぞれを連結する連結ロッド５６ｃとからなる。

弁体頭部５６ｂは、弁座５３にスプリング５７の弾性力によって押付けられた部分であり、図では弁体頭部５６ｂによって燃料通路６１が閉じられた状態にある、即ち、遮断弁１７が閉じた状態にある。

燃料通路６１は、ブロック部材３１，３２の合わせ面に形成されてベーパライザ１６（図１参照）に連通する中央室６３と、貫通穴５３ａ，５４ａと、弁体頭部５６ｂの一部が収納される下部横通路３２ａと、この下部横通路３２ａに一端が接続された縦通路３２ｄと、この縦通路３２ｄの他端に連通する上部横通路３２ｅとを備え、この上部横通路３２ｅは、１次レギュレータ１８に設けられる減圧室６４に図示せぬ通路を介して連通している。

１次レギュレータ１８は、ブロック部材３２とキャップ部材３４との間に挟まれて固定された第３ダイヤフラム６５と、この第３ダイヤフラム６５の外面に配置された押圧プレート６６と、第３ダイヤフラム６５をブロック部材３２に形成されたストッパ部３２ｇに押圧プレート６６を介して押し付けるスプリング６７と、カップ部材３６とを備える。
カップ部材３６は、減圧室６４内をガス燃料が通過する際にガス燃料と共に流れてきた液状のタールを溜める部分である。

上記したように、遮断弁１７と１次レギュレータ１８とを一体構造にすることで、遮断弁１７と１次レギュレータ１８とを接続するための配管が不要になり、部品数を減らすことができ、遮断弁一体型レギュレータ３０を小型・コンパクトに構成することができる。
更に、配管を接続する工数が不要になり、部品数の削減とも合わせてコストを低減することができる。

以上に述べた遮断弁１７の作用を次に説明する。
図３は本発明に係る遮断弁の作用を示す作用図である。
ガスエンジンが始動して遮断弁１７の負圧室４８の圧力が低下すると、第１タイヤフラム４１が撓んで第１タイヤフラム４１及び支持プレート４２が図の右方に移動するため、これに伴ってロッド４３も白抜き矢印で示すように図の右方へ移動する。

この結果、ロッド４３の先端が、第２ダイヤフラム４５を介して弁体５６の一端部を押圧するため、弁体５６もスプリング５７の弾性力に抗して図の右方へ移動し、弁体５６の弁体頭部５６ｂは弁座５３から離れ、燃料通路６１が開通する、即ち、遮断弁１７が開く。

これにより、ベーパライザ１６（図１参照）側から燃料通路６１、詳しくは、中央室６３に流入したガス状燃料は、貫通穴５３ａ，５４ａ、下部横通路３２ａ、縦通路３２ｄ、上部横通路３２ｅ及び図示せぬ通路を通って１次レギュレータ１８の減圧室６４に至る。

図４（ａ），（ｂ）は遮断弁の配置を比較する作用図である。
（ａ）は本実施形態（実施例）の遮断弁１７の配置の作用を示している。ただし、ベーパライザは省いてある。
遮断弁１７が１次レギュレータ１８の上流側に配置されていると、ガスエンジンが停止時には遮断弁１７は閉じているため、１次レギュレータ１８の上流側で燃料通路６１が遮断され、１次レギュレータ１８以降の燃料通路７１内の圧力が低下しても、１次レギュレータ１８内に液化ガス燃料７０が浸入することはなくなる。

（ｂ）は比較例の遮断弁１０６の配置の作用を示している。
遮断弁１０６が１次レギュレータ１０４の下流側に配置されていると、夜間等に外気温が下がって、１次レギュレータ１０４の調圧弁１１２より下流側の圧力が低下したときに、調圧弁１１２が開いて小型ボンベから液化ガス燃料７０が流出する。外気温が、例えば０℃以下になれば、液化ガス燃料７０は液状になり、１次レギュレータ１０４内、燃料通路１１４内に溜まる。
この結果、図６（ｄ）で説明したように、ガスエンジンの始動性が困難になる。

以上の図１、図２に示したように、燃料供給源としての小型ガスボンベ１２から供給された液化ガス燃料をベーパーライザ１６でガス状にし、このガス状燃料を１次レギュレータ１８で減圧し、更に２次レギュレータ２１で大気圧に近い圧力まで減圧し、ガス状燃料と空気とをミキサー２２で混合してガスエンジン１４に供給するまでの燃料供給通路に、ガスエンジン１４が停止状態にあるときに液化ガス燃料の流れを遮断する遮断弁１７が設けられたガスエンジン１４の燃料供給装置１０において、遮断弁１７が、１次レギュレータ１８に対して液化ガス燃料の流れの上流側に配置されるとともに、遮断弁１７が１次レギュレータ１８と一体的に設けられるので、ガスエンジン停止時には、１次レギュレータ１８の手前で燃料供給通路が遮断されて、１次レギュレータ１８以降に燃料が流入することを防止することができ、ガスエンジン１４の始動性を向上させることができる。

また、遮断弁１７を１次レギュレータ１８と一体的に設けることで、遮断弁１７と１次レギュレータ１８とを接続する配管や、配管を接続する工数が不要になり、部品数、組付工数を削減することができ、燃料供給装置１０、詳しくは、遮断弁一体型レギュレータ３０の小型・コンパクト化を図ることができるとともにコストを削減することができる。

図５は本発明に係る燃料供給装置の別実施形態を示す断面図であり、図１に示された第１実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
燃料供給装置８０は、手動コック１３の下流側に、順に温度感知型弁８１、遮断弁１７、１次レギュレータ１８が接続されたものである。

温度感知型弁８１は、外気温が設定温度になったときに燃料通路８２を開閉する弁であり、設定温度Ｔとしては、下限が、例えば、液化ガス燃料の成分であるブタンが液化する０℃、上限が、例えば、ガスエンジンの使用開始可能温度である１０℃とする（０＜Ｔ＜１０）。

ガスエンジンが停止し、手動コック１３が開いている状態で、例えば、外気温が設定温度Ｔよりも低くなると、温度感知型弁８１は閉じ、液化ガス燃料７０が温度感知型弁８１よりも下流側に流れるのを防止することができる。

また、外気温が設定温度Ｔよりも高い場合は、温度感知型弁８１は開き、遮断弁１７も開いてるときに、１次レギュレータ１８側に液化ガス燃料７０が供給される。

温度を検知して温度感知型弁８１を開閉させるための作動媒体としては、ワックス、バイメタル、形状記憶合金が好適であり、更に、電気デバイスが使用可能なガスエンジンでは、温度センサからの信号に基づいて作動する電磁弁を用いてもよい。

以上に示したように、遮断弁が、１次レギュレータ１８に対して液化ガス燃料の流れの上流側に配置されるとともに、周辺温度を感知して周辺温度が設定温度Ｔよりも低くなったときに閉じる温度感知型弁８１であるので、ガスエンジン停止時には、１次レギュレータ１８の手前で燃料供給通路が温度感知型弁８１で遮断されて、１次レギュレータ１８以降に燃料が流入することを防止することができ、ガスエンジン１４（図１参照）の始動性を向上させることができる。

尚、本実施形態では、図５に示したように、温度感知型弁８１を、遮断弁１７の上流側に配置したが、これに限らず、温度感知型弁１８を、遮断弁１７の下流側で且つ１次レギュレータ１８の上流側に配置してもよい。

本発明の燃料供給装置は、ガスエンジンに好適である。

本発明に係るガスエンジンの燃料供給装置を示す系統図である。本発明に係る遮断弁一体型レギュレータの断面図である。本発明に係る遮断弁の作用を示す作用図である。遮断弁の配置を比較する作用図である。本発明に係る燃料供給装置の別実施形態を示す断面図である。従来のガスエンジンの燃料供給装置の作用を示す作用図である。

符号の説明

１０，８０…燃料供給装置、１２…燃料供給源（小型ガスボンベ）、１４…ガスエンジン、１６…ベーパライザ、１７…遮断弁、１８…１次レギュレータ、２１…２次レギュレータ、２２…ミキサー、３１…一方のブロック部材、３２…他方のブロック部材、４１…第１ダイヤフラム（ダイヤフラム）、４３…ロッド、５３…弁座、５６…弁体、６３…中央室、８１…温度感知型弁、Ｔ…設定温度。

Claims

燃料供給源（１２）から供給された燃料をベーパーライザ（１６）でガス状にし、このガス状燃料を１次レギュレータ（１８）で減圧し、更に２次レギュレータ（２１）で大気圧に近い圧力まで減圧し、ガス状燃料と空気とをミキサー（２２）で混合してガスエンジン（１４）に供給するまでの燃料供給通路に、前記ガスエンジン（１４）が停止状態にあるときに燃料の流れを遮断する遮断弁（１７，８１）が設けられ、この遮断弁（１７，８１）が、前記１次レギュレータ（１８）に対して燃料の流れの上流側に配置されるとともに、１次レギュレータ（１８）と一体的に設けられたガスエンジンの燃料供給装置（１０，８０）において、
前記遮断弁（１７，８１）は、負圧で作動するダイヤフラム（４１）と、このダイヤフラム（４１）に連結されているロッド（４３）と、このロッド（４３）によって作動される弁体（５６）と、この弁体（５６）によって開閉される弁座（５３）とからなり、
さらに、前記遮断弁（１７，８１）は、隣接する２つのブロック部材（３１，３２）に組込まれ、
一方のブロック部材（３１）に、前記ダイヤフラム（４１）と、前記ロッド（４３）とが備えられ、
他方のブロック部材（３２）に、前記弁体（５６）と、前記弁座（５３）とが備えられ、
前記一方のブロック部材（３１）と前記他方のブロック部材（３２）との合わせ面に中央室（６３）が形成され、この中央室（６３）に前記ベーパーライザ（１６）が接続されていると共に、前記ロッド（４３）と前記弁体（５６）とが前記中央室（６３）に臨むよう対向して配置されていることを特徴とするガスエンジンの燃料供給装置。
燃料供給源（１２）から供給された燃料をベーパーライザ（１６）でガス状にし、このガス状燃料を１次レギュレータ（１８）で減圧し、更に２次レギュレータ（２１）で大気圧に近い圧力まで減圧し、ガス状燃料と空気とをミキサー（２２）で混合してガスエンジン（１４）に供給するまでの燃料供給通路に、前記ガスエンジン（１４）が停止状態にあるときに燃料の流れを遮断する遮断弁（８１）が設けられ、この遮断弁（８１）が、前記１次レギュレータ（１８）に対して燃料の流れの上流側に配置されるとともに、周辺温度を感知して周辺温度が設定温度よりも低くなったときに閉じる温度感知型弁であるガスエンジンの燃料供給装置（８０）において、
前記遮断弁（８１）は、負圧で作動するダイヤフラム（４１）と、このダイヤフラム（４１）に連結されているロッド（４３）と、このロッド（４３）によって作動される弁体（５６）と、この弁体（５６）によって開閉される弁座（５３）とからなり、
さらに、前記遮断弁（８１）は、隣接する２つのブロック部材（３１，３２）に組込まれ、
一方のブロック部材（３１）に、前記ダイヤフラム（４１）と、前記ロッド（４３）とが備えられ、
他方のブロック部材（３２）に、前記弁体（５６）と、前記弁座（５３）とが備えられ、
前記一方のブロック部材（３１）と前記他方のブロック部材（３２）との合わせ面に中央室（６３）が形成され、この中央室（６３）に前記ベーパーライザ（１６）が接続されていると共に、前記ロッド（４３）と前記弁体（５６）とが前記中央室（６３）に臨むよう対向して配置されていることを特徴とするガスエンジンの燃料供給装置。