JP6242715B2 - Gas engine intake structure - Google Patents

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Description

本発明は、例えばコージェネレーションシステムに好適なガスを燃料とするガスエンジンの吸気構造に関する。   The present invention relates to an intake structure for a gas engine using, for example, a gas suitable for a cogeneration system as a fuel.

従来、コージェネレーションシステムに用いるガスエンジンの吸気構造では、始動から定格負荷運転までの運転可能条件を満たす吸気特性が得られるように吸気通路の面積が設定されている。始動から定格負荷運転までの運転可能条件とは、始動時には始動が可能な程度に燃料リッチであり、かつ始動後には良好な燃費が得られる程度に燃料リーンとなる適正な空燃比(A/F)とすることであり、そのために燃料量および空気量を供給する必要がある。なお、空燃比の制御が行われないガスエンジンでは、始動しやすいように空燃比が低く設定されると燃費が悪化し、燃費を向上させるために空燃比が高く設定されると始動しにくい特性となる。   Conventionally, in the intake structure of a gas engine used in a cogeneration system, the area of the intake passage is set so that intake characteristics satisfying the operable condition from start to rated load operation can be obtained. The operable condition from the start to the rated load operation is an appropriate air-fuel ratio (A / F) that is fuel-rich to the extent that the start is possible at the start and that is fuel-lean to the extent that good fuel efficiency is obtained after the start. Therefore, it is necessary to supply the fuel amount and the air amount. In a gas engine in which air-fuel ratio control is not performed, the fuel efficiency deteriorates when the air-fuel ratio is set low so that it can be easily started, and the engine does not start easily when the air-fuel ratio is set high to improve fuel efficiency. It becomes.

このような始動時リッチ、定格負荷運転時リーンの空燃比を実現し得る空燃比制御装置として、ガスエンジンの吸気通路に配置したエアクリーナの外気取入口に流入空気量調整弁を配置し、流入空気量調整弁の開閉度合いを開弁量制御装置で制御するようにしたものが公知となっている(特許文献1)。特許文献1の空燃比制御装置によれば、開弁量制御装置が、センサで検出したエンジン回転数とエアクリーナ内の負圧力とに基づいてエンジンの始動状態を判別し、始動時には流入空気量調整弁を閉弁方向に作動させ、始動状態を脱したときには流入空気量調整弁を全開状態に作動させることにより、始動時リッチ、運転時リーンの空燃比を実現できる。   As an air-fuel ratio control device that can realize such a rich air-fuel ratio at start-up and lean at rated load operation, an inflow air amount adjustment valve is arranged at the outside air intake port of an air cleaner arranged in the intake passage of the gas engine. A valve that controls the degree of opening and closing of the amount adjusting valve with a valve opening amount control device is known (Patent Document 1). According to the air-fuel ratio control device of Patent Document 1, the valve opening amount control device discriminates the engine start state based on the engine speed detected by the sensor and the negative pressure in the air cleaner, and adjusts the inflow air amount at the start. When the valve is operated in the valve closing direction and the start-up state is released, the air-fuel ratio of the start-time rich and the operation-time lean air-fuel ratio can be realized by operating the inflow air amount adjusting valve to the fully-open state.

特開平6−264822号公報JP-A-6-264822

しかしながら、特許文献1の空燃比制御装置では、複数のセンサが必要になるうえ、流入空気量調整弁およびこれを制御する制御装置が必要になる。そのため、ガスエンジン全体としてのコストが上昇する。ここで、ガスエンジンの供給燃料量を増減させることで空燃比を制御することが考えられるが、ガスエンジンの燃料供給系で調整可能な圧力の上限となる燃料供給源の圧力が低い場合もあり、燃料供給系で調整するだけで始動時に必要な空燃比を確保することが困難な場合がある。また、流入空気量制御装置と同様な流入ガス量調整弁およびこれを制御する流入ガス量制御装置が必要となり、ガスエンジン全体としてのコストが増大することに変わりはない。更に、特許文献1の空燃比制御装置では、エアクリーナの上流側に流入空気量調整弁を設けるため、ガスエンジン全体が大型化する。   However, in the air-fuel ratio control device of Patent Document 1, a plurality of sensors are required, and an inflow air amount adjustment valve and a control device for controlling the same are required. As a result, the cost of the gas engine as a whole increases. Here, it is conceivable to control the air-fuel ratio by increasing or decreasing the amount of fuel supplied to the gas engine. However, the pressure of the fuel supply source, which is the upper limit of the pressure adjustable by the fuel supply system of the gas engine, may be low. In some cases, it is difficult to ensure the air-fuel ratio required at the start-up simply by adjusting the fuel supply system. Further, an inflow gas amount adjusting valve similar to the inflow air amount control device and an inflow gas amount control device for controlling the same are required, and the cost of the gas engine as a whole is still increased. Furthermore, in the air-fuel ratio control device of Patent Document 1, since the inflow air amount adjustment valve is provided on the upstream side of the air cleaner, the entire gas engine is increased in size.

本発明は、このような背景に鑑み、装置の大型化およびコスト上昇を抑制しつつ始動時リッチ、運転時リーンの空燃比を実現できるガスエンジンの吸気構造を提供することを第1の課題とする。   In view of such a background, a first object of the present invention is to provide an intake structure for a gas engine that can realize a rich air-fuel ratio at start-up and lean during operation while suppressing an increase in size and cost of the device. To do.

また、燃費を向上させ、低エミッション化を図るために、クランクケース内のブローバイガスをエアクリーナに還流させる場合があるが、ブローバイガス通路をエアクリーナに接続する構成を特許文献1のガスエンジンの吸気構造に適用すると、ブローバイガスがフィルタエレメントに付着し、吸気特性を悪化させる虞がある。そこで、ブローバイガスによる吸気特性の悪化を防止できるガスエンジンの吸気構造を提供することを第2の課題とする。   In order to improve fuel efficiency and reduce emissions, the blow-by gas in the crankcase may be recirculated to the air cleaner. The structure in which the blow-by gas passage is connected to the air cleaner is disclosed in Patent Document 1. When applied to, blow-by gas may adhere to the filter element and deteriorate intake characteristics. Accordingly, a second object is to provide an intake structure for a gas engine that can prevent deterioration of intake characteristics due to blow-by gas.

このような課題を解決するために、本発明は、燃焼室(2a)に接続する吸気通路(11)に設けられたエアクリーナ(12)と、前記吸気通路における前記エアクリーナよりも下流側に設けられ、供給された燃料ガスと吸気とを混合するガスミキサ(13)とを備えたガスエンジン(1)の吸気構造であって、前記エアクリーナが、吸気チャンバ(41)を画成するケース(21)と、当該ケース内に設置され、前記吸気チャンバを上流側チャンバ(42)と下流側チャンバ(43)とに区画するフィルタエレメント(22)と、吸気口(45a)が形成され、前記下流側チャンバを更に上流側空間(43U)と下流側空間(43L)とに区画する隔壁(45)と、前記隔壁の前記吸気口を開閉自在に設けられ、前記上流側空間から前記下流側空間への流体の流れを許容する一方、前記下流側空間から前記上流側空間への流体の流れを阻止する一方向弁(50)とを有する構成とする。   In order to solve such problems, the present invention is provided with an air cleaner (12) provided in an intake passage (11) connected to a combustion chamber (2a), and on the downstream side of the air cleaner in the intake passage. An intake structure of a gas engine (1) comprising a gas mixer (13) for mixing the supplied fuel gas and intake air, wherein the air cleaner defines an intake chamber (41); A filter element (22) that is installed in the case and divides the intake chamber into an upstream chamber (42) and a downstream chamber (43), and an intake port (45a) are formed. Furthermore, a partition wall (45) partitioned into an upstream space (43U) and a downstream space (43L) and the intake port of the partition wall are provided so as to be openable and closable. While allowing the flow of fluid to the side space, a structure having a one-way valve (50) to prevent the flow of fluid to the upstream space from the downstream space.

この構成によれば、始動時にはエンジン回転数が低いため、吸気負圧が小さく、一方向弁がその弾性率に応じて比較的小さく開いて燃料リッチ(低空燃比)になり、定格負荷運転には比較的大きな吸気負圧によって一方向弁が大きく開いて燃料リーン(高空燃比)になる。また、隔壁および一方向弁によって始動時リッチ、運転時リーンの空燃比を実現できるため、ガスエンジン全体のコスト増大を抑制できる。   According to this configuration, since the engine speed is low at the time of starting, the intake negative pressure is small, the one-way valve opens relatively small according to its elastic modulus and becomes fuel rich (low air-fuel ratio). The one-way valve is greatly opened by a relatively large intake negative pressure, resulting in a lean fuel (high air-fuel ratio). In addition, since the air-fuel ratio can be made rich at start-up and lean during operation by the partition wall and the one-way valve, it is possible to suppress an increase in the cost of the entire gas engine.

また、上記の発明において、前記一方向弁が、前記隔壁における前記下流側空間側に取り付けられたリードバルブ(50)である構成とすることができる。   In the invention described above, the one-way valve may be a reed valve (50) attached to the downstream space side of the partition wall.

この構成によれば、構成の簡単なリードバルブにより一方向弁を実現でき、コスト増大を抑制できる。また、負圧に対する開度の設定が容易であるため、ガスエンジンの状態に応じた所望の空燃比を設定することができる。   According to this configuration, a one-way valve can be realized by a reed valve having a simple configuration, and an increase in cost can be suppressed. Moreover, since it is easy to set the opening degree with respect to the negative pressure, a desired air-fuel ratio can be set according to the state of the gas engine.

また、上記の発明において、クランク室(5b)と前記エアクリーナの前記下流側空間とを接続し、前記クランク室内のブローバイガスを前記下流側空間に導くブローバイガス通路(15)を更に備えることができる。   In the above invention, the crank chamber (5b) may be further connected to the downstream space of the air cleaner, and further provided with a blow-by gas passage (15) for guiding blow-by gas in the crank chamber to the downstream space. .

この構成によれば、ブローバイガス通路の下流端が隔壁よりも下流側の下流側空間に連通し、下流側空間が負圧のとき以外は吸気口が一方向弁によって閉じられるため、ブローバイガスのフィルタエレメントへの付着が抑制され、吸気特性の悪化を防止できる。   According to this configuration, the downstream end of the blow-by gas passage communicates with the downstream space downstream of the partition wall, and the intake port is closed by the one-way valve except when the downstream space is negative pressure. Adhesion to the filter element is suppressed, and deterioration of the intake characteristics can be prevented.

このように本発明によれば、装置の大型化およびコスト上昇を抑制しつつ始動時リッチ、運転時リーンの空燃比を実現できるガスエンジンの吸気構造を提供するとともに、ブローバイガスによる吸気特性の悪化を防止できるガスエンジンの吸気構造を提供することができる。   As described above, according to the present invention, an intake structure for a gas engine capable of realizing a rich air-fuel ratio at start-up and lean during operation while suppressing an increase in size and cost of the apparatus is provided, and an intake characteristic is deteriorated by blow-by gas. It is possible to provide an intake structure for a gas engine that can prevent the above.

実施形態に係るガスエンジンの概略構成図Schematic configuration diagram of a gas engine according to an embodiment 図1に示すエアクリーナの断面図Cross section of the air cleaner shown in FIG. 図1に示す吸気構造による遮音特性を示すグラフThe graph which shows the sound insulation characteristic by the intake structure shown in FIG.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1に示すように、ガスエンジン1は、都市ガス(あるいはLPガスやLBガス。以下、単に「ガス」という。)を燃料とする4サイクル単気筒の火花点火式エンジンである。ガスエンジン1は、例えばコージェネレーション装置の電動機として用いることができる。ガスエンジン1をコージェネレーション装置の電動機として用いる場合、コージェネレーション装置は、ガスエンジン1の他、ガスエンジン1によって駆動されて発電する図示しない発電部、ガスエンジン1の余熱を熱源とする熱交換器などを備え、コージェネレーションケースに一体に収容される。   As shown in FIG. 1, the gas engine 1 is a four-cycle single-cylinder spark ignition engine that uses city gas (or LP gas or LB gas, hereinafter simply referred to as “gas”) as fuel. The gas engine 1 can be used, for example, as an electric motor for a cogeneration apparatus. When the gas engine 1 is used as an electric motor of a cogeneration apparatus, the cogeneration apparatus is not only the gas engine 1 but also a power generation unit (not shown) that generates power by being driven by the gas engine 1, and a heat exchanger that uses residual heat of the gas engine 1 as a heat source. Etc. and is housed in a cogeneration case.

ガスエンジン1は、機関本体2と、機関本体2に燃料ガスと空気との混合気を供給する吸気系3と、機関本体2から排出される排出ガスを導く排気系4とを有している。機関本体2は、シリンダ5aおよびクランク室5bを画成し、シリンダ軸線を水平にして配置されるエンジンブロック5と、エンジンブロック5のシリンダ5a側の一端に接合されるシリンダヘッド6と、シリンダヘッド6のエンジンブロック5と相反する側の端部に接合されるシリンダヘッドカバー7とを備えている。図示例では、エンジンブロック5が、クランクシャフト8を水平方向に延在させる向きに配置されているが、クランクシャフト8を鉛直方向に延在させる向きに配置されてもよい。   The gas engine 1 includes an engine body 2, an intake system 3 that supplies a mixture of fuel gas and air to the engine body 2, and an exhaust system 4 that guides exhaust gas discharged from the engine body 2. . The engine body 2 defines a cylinder 5a and a crank chamber 5b, an engine block 5 arranged with the cylinder axis line horizontal, a cylinder head 6 joined to one end of the engine block 5 on the cylinder 5a side, and a cylinder head And a cylinder head cover 7 joined to an end of the engine block 5 opposite to the engine block 5. In the illustrated example, the engine block 5 is arranged in a direction in which the crankshaft 8 extends in the horizontal direction, but may be arranged in a direction in which the crankshaft 8 extends in the vertical direction.

吸気系3は、大気に開放される上流端11aおよび機関本体2の燃焼室2aに接続される下流端11bを有する吸気通路11と、吸気通路11に設けられたエアクリーナ12と、吸気通路11におけるエアクリーナ12よりも下流側に設けられたガスミキサ13と、図示外の燃料供給源に接続される上流端およびガスミキサ13に接続される下流端14bを有する燃料供給路14とを有している。ガスミキサ13は、吸気通路11から供給される新気と燃料供給路14から供給される燃料ガスとを混合する。また、吸気系3は、クランク室5bに連通する上流端15aおよび吸気通路11に連通する下流端15bを有し、クランク室5b内のブローバイガスを吸気通路11に還流させるブローバイガス通路15を含んでいる。   The intake system 3 includes an intake passage 11 having an upstream end 11a opened to the atmosphere and a downstream end 11b connected to the combustion chamber 2a of the engine body 2, an air cleaner 12 provided in the intake passage 11, and an intake passage 11 A gas mixer 13 provided on the downstream side of the air cleaner 12 and a fuel supply path 14 having an upstream end connected to a fuel supply source (not shown) and a downstream end 14b connected to the gas mixer 13 are provided. The gas mixer 13 mixes fresh air supplied from the intake passage 11 and fuel gas supplied from the fuel supply passage 14. The intake system 3 includes an upstream end 15 a that communicates with the crank chamber 5 b and a downstream end 15 b that communicates with the intake passage 11, and includes a blow-by gas passage 15 that recirculates the blow-by gas in the crank chamber 5 b to the intake passage 11. It is out.

エアクリーナ12は、箱状に形成されたケース21と、ケース21の内部に設置されたフィルタエレメント22とを有する。ケース21は、フィルタエレメント22を保持するケース本体23と、ケース本体23に着脱可能に取り付けられるカバー部材24とにより構成される。カバー部材24が着脱可能に取り付けられることにより、フィルタエレメント22のメンテナンスが可能になっている。   The air cleaner 12 has a case 21 formed in a box shape and a filter element 22 installed inside the case 21. The case 21 includes a case main body 23 that holds the filter element 22 and a cover member 24 that is detachably attached to the case main body 23. Since the cover member 24 is detachably attached, the filter element 22 can be maintained.

カバー部材24の上面には、上方に延出した後湾曲して略水平に延在する吸気管25が一体形成されており、吸気管25の先端に開口する吸気入口が吸気通路11の上流端11aを構成している。ケース本体23は、吸気の流れ方向に2分割された2つのケース部材26、27によって構成されている。以下、2つのケース部材26,27を上流側から順に第1ケース部材26および第2ケース部材27とする。エアクリーナ12は、吸気入口から吸入した空気を浄化し、浄化された空気をガスミキサ13に送る。エアクリーナ12の詳細については後述する。   The upper surface of the cover member 24 is integrally formed with an intake pipe 25 that extends upward and then curves and extends substantially horizontally. An intake inlet that opens at the tip of the intake pipe 25 is an upstream end of the intake passage 11. 11a. The case body 23 includes two case members 26 and 27 that are divided into two in the intake air flow direction. Hereinafter, the two case members 26 and 27 are referred to as a first case member 26 and a second case member 27 in order from the upstream side. The air cleaner 12 purifies the air taken from the intake inlet and sends the purified air to the gas mixer 13. Details of the air cleaner 12 will be described later.

燃料供給路14には比例弁ユニット31が設けられている。比例弁ユニット31は、電磁弁32と電磁弁32よりも下流側に設けられた比例弁33とを有している。電磁弁32は、常時閉型の開閉弁であり、図示しない電源から供給される電力によって開駆動される。電磁弁32は、ガスエンジン1の停止時には閉弁して燃料ガスが機関本体2に供給されるのを禁止し、ガスエンジン1の駆動時には開弁して燃料ガスを機関本体2に供給する。比例弁33は、供給される燃料ガスの圧力に依存することなく通電電流の大きさに応じて燃料ガスの供給圧力を制御することで、燃料供給路14を通過する燃料ガス流量を制御する電磁比例弁である。比例弁33が燃料ガスの供給圧力を略一定に保持できることにより、従来のような調圧器を省略することができ、装置のコンパクト化が図られている。なお、このような比例弁33は、例えば特開平8−42400号公報に記載されるような公知の構成であってよいため、ここでは詳細な説明は省略する。   A proportional valve unit 31 is provided in the fuel supply path 14. The proportional valve unit 31 includes an electromagnetic valve 32 and a proportional valve 33 provided on the downstream side of the electromagnetic valve 32. The electromagnetic valve 32 is a normally closed on-off valve, and is opened by electric power supplied from a power source (not shown). The electromagnetic valve 32 is closed when the gas engine 1 is stopped and prohibits the fuel gas from being supplied to the engine body 2, and is opened when the gas engine 1 is driven to supply the fuel gas to the engine body 2. The proportional valve 33 is an electromagnetic that controls the flow rate of the fuel gas passing through the fuel supply path 14 by controlling the supply pressure of the fuel gas according to the magnitude of the energization current without depending on the pressure of the supplied fuel gas. It is a proportional valve. Since the proportional valve 33 can keep the supply pressure of the fuel gas substantially constant, a conventional pressure regulator can be omitted, and the apparatus can be made compact. Note that such a proportional valve 33 may have a known configuration as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-42400, and a detailed description thereof will be omitted here.

ガスミキサ13は、燃料供給路14の下流端14bに設けられるガスノズル(図示せず)、スロットルバルブ(図示せず)およびスロットルバルブを開閉駆動するスロットルモータ34を有しており、ガスノズルから吸気負圧に応じて噴出された量の燃料ガスを吸気に混合して混合ガスを生成する。生成された混合ガスは、吸気通路11を通って機関本体2の燃焼室2aに送られる。   The gas mixer 13 has a gas nozzle (not shown) provided at the downstream end 14b of the fuel supply passage 14, a throttle valve (not shown), and a throttle motor 34 that opens and closes the throttle valve, and intake negative pressure from the gas nozzle. In response to this, the amount of fuel gas ejected is mixed with the intake air to generate a mixed gas. The generated mixed gas is sent to the combustion chamber 2 a of the engine body 2 through the intake passage 11.

シリンダヘッド6には、燃焼室2aに電極を臨ませるように点火プラグ(図示せず)が設けられている。点火プラグは、図示しない電源からの電力がイグニッションコイルを含む点火装置を介して供給されることにより、所定のタイミングで火花放電を生じ、混合気に着火して燃料ガスを燃焼させる。   The cylinder head 6 is provided with a spark plug (not shown) so that the electrode faces the combustion chamber 2a. The spark plug is supplied with electric power from a power source (not shown) via an ignition device including an ignition coil, thereby generating a spark discharge at a predetermined timing and igniting the air-fuel mixture to burn the fuel gas.

また、燃料ガスの燃焼時には、燃焼室2a内で高圧になったガスがピストンとシリンダ5aの周壁面との隙間からクランク室5bに漏れる。クランク室5bに漏れたブローバイガスは、未燃焼の混合気やオイルを含んでおり、そのまま大気放出すると大気汚染の原因になることから、吸気系3の負圧を利用して吸引し、ブローバイガス通路15を介して吸気通路11に還流される。   Further, at the time of combustion of the fuel gas, the gas having a high pressure in the combustion chamber 2a leaks into the crank chamber 5b through a gap between the piston and the peripheral wall surface of the cylinder 5a. The blow-by gas leaked into the crank chamber 5b contains unburned air-fuel mixture and oil. If it is released into the atmosphere as it is, it causes air pollution. It is returned to the intake passage 11 through the passage 15.

排気系4は、燃焼室2aで発生した既燃焼ガスを大気に導く排気通路36を有している。排気通路36にはマフラー37が設けられている。   The exhaust system 4 has an exhaust passage 36 that guides the already burned gas generated in the combustion chamber 2a to the atmosphere. A muffler 37 is provided in the exhaust passage 36.

図2に示すように、エアクリーナ12のケース21は、内部に吸気チャンバ41を画成している。フィルタエレメント22は、ケース本体23のカバー部材24側の端部開口に着脱可能に取り付けられている。これにより、吸気チャンバ41は、フィルタエレメント22によってダスト室となる上流側チャンバ42と浄化した吸気を流通させる下流側チャンバ43とに区画される。   As shown in FIG. 2, the case 21 of the air cleaner 12 defines an intake chamber 41 therein. The filter element 22 is detachably attached to the end opening on the cover member 24 side of the case body 23. Thus, the intake chamber 41 is partitioned into an upstream chamber 42 that becomes a dust chamber by the filter element 22 and a downstream chamber 43 through which the purified intake air flows.

エアクリーナ12の第1ケース部材26は、フィルタエレメント22を保持する角筒状の周壁44と、周壁44のフィルタエレメント22と相反する側に周壁44の開口を塞ぐように設けられた隔壁45とを有している。一方、第2ケース部材27には、左側面の下部から側方に延出してエアクリーナ12の下流端をなす吸気接続管46が一体形成されている。これにより、下流側チャンバ43は、隔壁45によって更に上流側空間43Uと下流側空間43Lとに区画される。隔壁45の略中央には吸気口45aが穿設されている。   The first case member 26 of the air cleaner 12 includes a rectangular cylindrical peripheral wall 44 that holds the filter element 22, and a partition wall 45 that is provided on the side opposite to the filter element 22 of the peripheral wall 44 so as to close the opening of the peripheral wall 44. Have. On the other hand, the second case member 27 is integrally formed with an intake connection pipe 46 that extends laterally from the lower portion of the left side surface and forms the downstream end of the air cleaner 12. Thereby, the downstream chamber 43 is further divided into the upstream space 43U and the downstream space 43L by the partition wall 45. An intake port 45 a is formed in the approximate center of the partition wall 45.

また第2ケース部材27には、下面から下方に延出してブローバイガス通路15の下流端15bをなすブローバイガス接続管47が一体形成されている。これにより、ブローバイガス通路15の下流端15bは、エアクリーナ12における隔壁45よりも下流側の下流側空間43Lに連通している。   The second case member 27 is integrally formed with a blow-by gas connection pipe 47 that extends downward from the lower surface and forms the downstream end 15 b of the blow-by gas passage 15. Thereby, the downstream end 15 b of the blow-by gas passage 15 communicates with the downstream space 43 </ b> L downstream of the partition wall 45 in the air cleaner 12.

隔壁45の下流側空間43L側の面には、吸気口45aを開閉自在にリードバルブ50が設けられている。リードバルブ50は、弾性を有する平板からなり、一端側をボルト・ナット51によって隔壁45に固定されている。リードバルブ50は、下流側空間43Lの圧力と上流側空間43Uの圧力とが均衡しているときには、隔壁45に当接して吸気口45aを閉塞し、吸気通路11に吸気負圧が発生して下流側空間43Lの圧力が上流側空間43Uの圧力よりも低くなると、想像線で示すように隔壁45から離反する向きに弾性変形して吸気口45aを開放する。これにより、上流側空間43Uから下流側空間43Lへの流体の流れが許容される一方、下流側空間43Lから上流側空間43Uへの流体の流れが阻止される。リードバルブ50は、吸気負圧(圧力差)が大きいほど大きく弾性変形し、吸気口45aを通過する吸気流量を増大させる。リードバルブ50の隔壁45と相反する側には、ボルト・ナット51によってリードバルブ50と共に隔壁45に固定され、リードバルブ50の開方向への移動を規制するストッパ52が設けられている。これにより、リードバルブ50の変形量が制限される。   A reed valve 50 is provided on the surface of the partition wall 45 on the downstream space 43L side so as to open and close the intake port 45a. The reed valve 50 is made of a flat plate having elasticity, and one end side is fixed to the partition wall 45 by a bolt / nut 51. When the pressure in the downstream space 43L and the pressure in the upstream space 43U are balanced, the reed valve 50 abuts against the partition wall 45 to close the intake port 45a, and intake negative pressure is generated in the intake passage 11. When the pressure in the downstream space 43L becomes lower than the pressure in the upstream space 43U, the inlet 45a is opened by elastic deformation in a direction away from the partition wall 45 as indicated by an imaginary line. Thereby, the flow of fluid from the upstream space 43U to the downstream space 43L is allowed, while the flow of fluid from the downstream space 43L to the upstream space 43U is blocked. The reed valve 50 is more elastically deformed as the intake negative pressure (pressure difference) is larger, and the intake flow rate passing through the intake port 45a is increased. On the side opposite to the partition wall 45 of the reed valve 50, a stopper 52 is provided that is fixed to the partition wall 45 together with the reed valve 50 by bolts and nuts 51 and restricts movement of the reed valve 50 in the opening direction. Thereby, the deformation amount of the reed valve 50 is limited.

吸気構造がこのように構成されたガスエンジン1は、次のように作動する。まず、ガスエンジン1の始動時は、エンジン回転数(速度)が低いため、ガスミキサ13を介して吸気通路11に比較的小さな吸気負圧が発生することで、リードバルブ50が小さく弾性変形し、比較的少量の吸気がガスミキサ13に供給される。一方、燃料ガスは、比例弁33によって所定の圧力でガスミキサ13に供給される。そのため、燃料リッチの混合ガスがガスミキサ13で生成されて燃焼室2aに供給される。これにより、ガスエンジン1の始動性が良好になる。   The gas engine 1 having such an intake structure operates as follows. First, when the gas engine 1 is started, since the engine speed (speed) is low, a relatively small intake negative pressure is generated in the intake passage 11 via the gas mixer 13, so that the reed valve 50 is elastically deformed to a small extent, A relatively small amount of intake air is supplied to the gas mixer 13. On the other hand, the fuel gas is supplied to the gas mixer 13 at a predetermined pressure by the proportional valve 33. Therefore, a fuel-rich mixed gas is generated by the gas mixer 13 and supplied to the combustion chamber 2a. Thereby, the startability of the gas engine 1 becomes favorable.

一方、ガスエンジン1が定格負荷運転を行っているときには、エンジン回転数が始動時に比べて高くなるため、ガスミキサ13を介して吸気通路11に発生する吸気負圧が比較的大きくなる。そのため、リードバルブ50が大きく弾性変形し、比較的大量の吸気がガスミキサ13に供給される。一方、燃料ガスは、比例弁33によって所定の圧力でガスミキサ13に供給される。そのため、燃料リーンの混合ガスがガスミキサ13で生成されて燃焼室2aに供給される。これによりガスエンジン1の燃費性能が向上する。   On the other hand, when the gas engine 1 is performing the rated load operation, the engine speed is higher than that at the time of start-up, so the intake negative pressure generated in the intake passage 11 via the gas mixer 13 is relatively large. Therefore, the reed valve 50 is greatly elastically deformed, and a relatively large amount of intake air is supplied to the gas mixer 13. On the other hand, the fuel gas is supplied to the gas mixer 13 at a predetermined pressure by the proportional valve 33. Therefore, a fuel-lean mixed gas is generated by the gas mixer 13 and supplied to the combustion chamber 2a. Thereby, the fuel consumption performance of the gas engine 1 is improved.

また、吸気には脈動があり、機関本体2から吹き返し方向の音圧が吸気通路11を伝わって吸気管25の先端から漏れることで騒音となるが、実施形態に係るガスエンジン1では、吸気通路11に吹き返し方向の圧力が加わるとリードバルブ50が吸気口45aを閉じて脈動圧力を遮断する。図3は、本発明に係るガスエンジン1(リードバルブ50を設けている)が発生する騒音(音圧レベル)を実線で、比較例に係るガスエンジン(リードバルブ50を設けない)が発生する騒音を破線でそれぞれ示している。同図に示すように、本発明に係るガスエンジン1では、吹き返し方向の音圧が吸気通路11を伝わる際にリードバルブ50が吸気口45aを閉じることにより、発生する騒音の音圧レベルが比較例に比べて低下する。   In addition, there is a pulsation in the intake air, and the sound pressure in the blowback direction from the engine body 2 is transmitted through the intake passage 11 and leaks from the tip of the intake pipe 25. However, in the gas engine 1 according to the embodiment, the intake passage When pressure in the blowback direction is applied to 11, the reed valve 50 closes the intake port 45a and blocks the pulsating pressure. FIG. 3 shows the noise (sound pressure level) generated by the gas engine 1 (provided with the reed valve 50) according to the present invention with a solid line, and the gas engine according to the comparative example (without the reed valve 50) generates. Noise is indicated by broken lines. As shown in the figure, in the gas engine 1 according to the present invention, the sound pressure level of generated noise is compared when the reed valve 50 closes the intake port 45a when the sound pressure in the blowback direction is transmitted through the intake passage 11. Compared to the example.

以上説明したように、本実施形態では、エアクリーナ12が、吸気口45aが形成された隔壁45と吸気口45aを開閉するリードバルブ50とを有することにより、始動時にはリードバルブ50がその弾性率に応じて比較的小さく開いて燃料リッチ(低空燃比)になり、定格負荷運転には比較的大きな吸気負圧によってリードバルブ50が大きく開いて燃料リーン(高空燃比)になる。また、隔壁45およびリードバルブ50によって始動時リッチ、運転時リーンの空燃比が実現できるため、ガスエンジン1全体のコスト増大が抑制される。   As described above, in the present embodiment, the air cleaner 12 includes the partition wall 45 in which the intake port 45a is formed and the reed valve 50 that opens and closes the intake port 45a. Accordingly, it opens relatively small and becomes rich in fuel (low air-fuel ratio), and in rated load operation, the reed valve 50 is largely opened by a relatively large intake negative pressure to become fuel lean (high air-fuel ratio). In addition, since the air-fuel ratio of the start time rich and the lean time of operation can be realized by the partition wall 45 and the reed valve 50, the cost increase of the entire gas engine 1 is suppressed.

また、本実施形態では、上流側空間43Uから下流側空間43Lへの流体の流れを許容する一方、下流側空間43Lから上流側空間43Uへの流体の流れを阻止する一方向弁が下流側空間43Lに配置されて隔壁45に取り付けられたリードバルブ50により構成されているため、簡単な構成で一方向弁の実現が可能になり、コストの増大が抑制される。また、リードバルブ50は、負圧に対する開度の設定が容易であるため、ガスエンジン1の状態に応じて所望の空燃比を設定することが容易である。更に、リードバルブ50は、吸気通路11を画成する吸気管部材の断面積に比べて大きな面積を有する隔壁45に取り付けられるため、取り付けが容易であり、作業性がよい。   Further, in the present embodiment, a one-way valve that allows the flow of fluid from the upstream space 43U to the downstream space 43L while blocking the flow of fluid from the downstream space 43L to the upstream space 43U is a downstream space. Since the reed valve 50 is disposed at 43L and attached to the partition wall 45, a one-way valve can be realized with a simple configuration, and an increase in cost is suppressed. In addition, since the reed valve 50 can easily set the opening degree with respect to the negative pressure, it is easy to set a desired air-fuel ratio according to the state of the gas engine 1. Furthermore, since the reed valve 50 is attached to the partition wall 45 having a larger area than the cross-sectional area of the intake pipe member that defines the intake passage 11, the reed valve 50 is easily attached and has good workability.

本実施形態では、ブローバイガス通路15の下流端15bが下流側空間43Lに連通している。そのため、下流側空間43Lが負圧のとき以外は吸気口45aがリードバルブ50によって閉じられ、ブローバイガスがフィルタエレメント22に付着することがない。これにより、吸気特性の悪化が防止される。   In the present embodiment, the downstream end 15b of the blow-by gas passage 15 communicates with the downstream space 43L. Therefore, except when the downstream space 43L is under negative pressure, the intake port 45a is closed by the reed valve 50, and blow-by gas does not adhere to the filter element 22. Thereby, the deterioration of the intake characteristics is prevented.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、一例としてコージェネレーション装置用としてガスエンジン1の説明を行ったが、発電機や車両用駆動源としてガスエンジン1を用いてもよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、角度、素材など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜取捨選択してもよい。   Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, in the above-described embodiment, the gas engine 1 has been described as an example for a cogeneration apparatus, but the gas engine 1 may be used as a generator or a vehicle drive source. In addition, the specific configuration, arrangement, quantity, angle, material, and the like of each member and part can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. On the other hand, all the components shown in the above embodiment are not necessarily essential, and may be appropriately selected.

1 ガスエンジン
2a 燃焼室
5b クランク室
11 吸気通路
12 エアクリーナ
13 ガスミキサ
15 ブローバイガス通路
21 ケース
22 フィルタエレメント
41 吸気チャンバ
42 上流側チャンバ
43 下流側チャンバ
43L 下流側空間
43U 上流側空間
45 隔壁
45a 吸気口
50 リードバルブ(一方向弁)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas engine 2a Combustion chamber 5b Crank chamber 11 Intake passage 12 Air cleaner 13 Gas mixer 15 Blow-by gas passage 21 Case 22 Filter element 41 Intake chamber 42 Upstream chamber 43 Downstream chamber 43L Downstream space 43U Upstream space 45 Partition 45a Inlet port 50 Reed valve (one-way valve)

Claims (2)

燃焼室に接続する吸気通路に設けられたエアクリーナと、前記吸気通路における前記エアクリーナよりも下流側に設けられ、供給され燃料ガスと吸気とを混合するガスミキサと、燃料供給源と前記ガスミキサとを接続する燃料供給路に設けられ、通電電流の大きさに応じて燃料ガスの供給圧力を制御することで前記燃料供給路を通過する燃料ガス流量を制御する電磁比例弁とを備えたガスエンジンの吸気構造であって、
前記エアクリーナが、吸気チャンバを画成するケースと、当該ケース内に設置され、前記吸気チャンバを上流側チャンバと下流側チャンバとに区画するフィルタエレメントと、吸気口が形成され、前記下流側チャンバを更に上流側空間と下流側空間とに区画する隔壁と、前記隔壁における前記下流側空間側に前記吸気口を開閉自在に取り付けられ、前記上流側空間から前記下流側空間への流体の流れを許容する一方、前記下流側空間から前記上流側空間への流体の流れを阻止するリードバルブとを有し、
前記リードバルブは吸気負圧が大きいほど大きく弾性変形し、前記吸気負圧に対する前記リードバルブの開度が、エンジン始動時に燃料リッチになり且つ定格負荷運転に燃料リーンになるように前記燃料供給源の圧力に応じて設定されていることを特徴とするガスエンジンの吸気構造。
An air cleaner provided in the intake passage to be connected to the combustion chamber, wherein provided on the downstream side of the air cleaner of the intake passage, a gas mixer for mixing the intake fuel gas that will be supplied, and a fuel supply source and the gas mixer A gas engine provided with a connected fuel supply path, and an electromagnetic proportional valve that controls a flow rate of the fuel gas passing through the fuel supply path by controlling a supply pressure of the fuel gas according to a magnitude of an energization current . An intake structure,
The air cleaner includes a case that defines an intake chamber, a filter element that is installed in the case and divides the intake chamber into an upstream chamber and a downstream chamber, an intake port is formed, and the downstream chamber is Further, a partition wall that is divided into an upstream space and a downstream space, and the intake port is openably and closably attached to the downstream space side of the partition wall , allowing fluid flow from the upstream space to the downstream space. to one, it has a lead valve for preventing the flow of fluid to the upstream space from the downstream space,
The reed valve is more elastically deformed as the intake negative pressure is larger, and the fuel supply source is configured such that the opening degree of the reed valve with respect to the intake negative pressure becomes fuel rich at engine start and fuel lean at rated load operation. An intake structure for a gas engine, which is set according to the pressure of the engine.
クランク室と前記エアクリーナの前記下流側空間とを接続し、前記クランク室内のブローバイガスを前記下流側空間に導くブローバイガス通路を更に備えることを特徴とする請求項に記載のガスエンジンの吸気構造。 The intake structure for a gas engine according to claim 1 , further comprising a blow-by gas passage that connects the crank chamber and the downstream space of the air cleaner and guides the blow-by gas in the crank chamber to the downstream space. .
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