JPH04179849A - 気体燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明はＬＰＧ、ＣＮＧなどの気体燃料を正圧でエンジ
ンに供給する噴射装置に関するものである。 ［従来の技術］ ＬＰＧのような液化ガス燃料やＣＮＧのような気体燃料
はガソリンに比べて安価に入手できるとともに排気中の
二酸化炭素量が少ないなど有利な面をもっており、エン
ジンの燃料として将来性が大きい。 そこで、火花点火式のエンジンに液化ガス燃料を供給す
るシステムとして、ガス化したものを大気圧に近い負圧
に調整し吸入空気流に吸引させてエンジンに供給すると
いう現在実用化されているシステムのほかに、液体のま
ま圧力および流量を制御して吸気路に連続噴射しエンジ
ンに供給すること（特開昭５９−８２５５６号公報）や
、液体のまま圧力を制御して噴射弁により吸気路に不連
続噴射しエンジンに供給すること（特開昭５９−１０８
８５５号公報、特開昭６３−１６１６０号公報）が考え
られている。 一般に、エンジンの全運転域に亘る空気流量に対応して
燃料流量を制御するためには、吸気路への燃料出口の開
口面積を一定に保持して燃料圧力を制御する方法と、燃
料圧力を一定に保持して開口面積を制御する方法とがあ
ることはよく知られている所である。燃料がガソリンの
ような液体燃料の場合は、前者の制御方法ではエンジン
低速域で燃料圧力を著しく低くしなければならないため
燃料の微粒化やエンジン気筒への分配性が悪化して実用
に不向きであるので、エンジン低速域でも開口面積をか
なり精度よく制御することができるディジタル制御方式
を採用した後者の制御方法が実用化されている。これに
対し、燃料が液化ガス燃料をガス化しほぼゼロ圧とした
気体燃料の場合は、いずれの制御方法を用いても液体燃
料に比べ同一空気流量において理論空燃比を得るための
燃料体積が著しく大きいので燃料出口の開口面積や燃料
圧力制御手段の通路面積をかなり大きくする必要があり
、このような大口径の開口や通路を高速度でオン・オフ
制御できる実用可能なアクチュエータが提供されない現
在ではディジタル制御方式を採用することができない。 一方、液化ガス燃料を液体のまま吸気路に連続または不
連続噴射しようとする前記の考えでは、燃料が温度の影
響を受けて容易に気化し圧力を極度に変動するので、自
動車のように大気−とエンジン周辺との温度差がきわめ
て大きい場所や雰囲気温度の変化が激しい場所では安定
した燃料供給がきわめて困難で、実用化には多くの問題
がある。 そこで、気体燃料をほぼゼロ圧に調整して吸入空気流に
吸引させる代りに、正圧で吸入空気流に噴射させること
によってエンジンに供給することが考えられる。このシ
ステムは液化ガス燃料を液体のまま噴射させるという前
記の考えに比べ温度変化による圧力変動が軽減されるが
、依然として液体燃料に比べ同一空気流量において理論
空燃比を得るための燃料体積がかなり大きいので、実用
可能なアクチュエータを使用したディジタル制御方式に
より適正な燃料供給を行なわせることはできない。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明が解決しようとする課題は、気体燃料を正圧で噴
射してエンジンに供給しようと計っても、適正な燃料供
給が可能な制御方式がないため実用化されるに至ってい
ない、といつ点である。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は、エンジンの全運転域に亘る空気流量に対応し
て正圧の気体燃料を適正に制御することができない、と
いう前記課題を解決するため、噴口の有効面積な液圧に
より無段階に可変としエンジンの運転状態に応じて噴口
で計量された気体燃料を連続噴射させることとした。 即ち、所定の正圧力に調整された気体燃料な噴射する噴
口とその有効面積を無段階に可変とする計量部材および
計量部材を噴口に対して直線往復動させる作動圧液が導
入される圧液室とを有する噴射弁と、エンジンの回転に
より発生させた作動圧液を圧液室に導入排出する圧液管
路と、その排出配管に設置されエンジンの運転状態に応
じて開閉する制御弁と、所定デユーティ比のパルスから
なる開閉信号を制御弁に与える電子式制御器とを具えた
。 作動圧液はエンジンにより駆動されるポンプを含む循環
系を専用に設けて発生させてもよいが、エンジンの潤滑
油を利用するのが好適である。 これにより、ＬＰＧやＬＮＧのように液体で入手した燃
料をガス化して使用するほかに、ＣＮＧや都市ガスのよ
うに気体で入手した燃料をそのまま使用し、正圧の気体
燃料をエンジンの全運転域に亘り適正に制御してエンジ
ンに供給する、という目的が達成される。

【　作　　用　　】

所定の正圧力に調整した気体燃料を有効面積が計量部材
によって調整された噴口で計量して噴射しエンジンに供
給する。圧液室の圧力は制御弁によって制御され、それ
により計量部材が噴口の有効面積をエンジンの運転状態
に応じて無段階に変え噴射量を制御する。圧液は非圧縮
性であり、また計量部材のストロークを大きくできるの
でエンジンの全運転域に亘る適正な制御が可能となる。

【実施例］ 図面を参照して本発明の詳細な説明する。 図面は燃料にＬＰＧを使用し作動圧液にエンジンの潤滑
油を使用した場合の一例であって、１はＬＰＧを充填し
た耐圧容器、２はエンジンの運転時に開弁し停止時に閉
弁する遮断弁、３は電気抵抗熱またはエンジン冷却水を
利用してＬＰＧを加熱ガス化する気化装置、４は気体燃
料を所定の一定正圧力に調整する圧力調整器、６は噴射
弁、５は耐圧容器１から遮断弁２、気化装置３、圧力調
整器４を経て噴射弁６に接続された燃料通路である。 噴射弁６は燃料通路５が接続された弁室６１の気体燃料
を吸気路７に噴射する噴口６２と、この噴口６２の有効
面積を調整するため弁室６１に装入された針状乃至円錐
状の調整部材６３と、作動圧液が導入排出される圧液室
６４と、調整部材６３を固結して弁室６１と圧液室６４
とを仕切ったダイヤフラムからなる作動部材６５と、弁
室６１および圧液室６４に装入されて作動部材６５に作
用させた圧縮コイルばねからなる戻しばね６６およびバ
ランスばね６７とを具えた構成である。 気体燃料および作動圧液が導入されていないとき、或い
はこれらの作動部材６５に働く圧力が等しいとき、作動
部材６５は中立位置に置かれ調整部材６３は噴口６２を
成る有効面積としている。圧液室６４の作動圧液を高圧
にすると作動部材６５が液圧により弁室６１の方へ変位
して調整部材６３が噴口６２の有効面積を小さくし噴射
量を減少させ、作動圧液を低圧にすると作動部材６５が
戻しばね６６のばね力により圧液室６４の方へ変位して
噴射量を増大させる。従って、圧液室６４に導入されて
作動部材６５に作用する作動圧液の圧力をエンジンの運
転状態に応じて制御することにより、噴射量を無段階に
制御することができる。 作動圧液はエンジンの潤滑油が使用されている。即ち、
オイルパン１１からポンプ１２により加圧されてクラン
ク軸受などへ送られる潤滑油の給油管１３から分岐させ
た圧液管路８によって潤滑油を作動圧液として圧液室６
４に導入するものである。 圧液管路８は給油管１３から逆止弁８１．タンク８２、
絞り８３を経て圧液室６４に接続された供給配管８４と
、絞り８３の下流で供給配管８１から分岐し電磁駆動の
制御弁９を経てオイルパン１１に開放された排出配管８
５とがらなり、逆止弁８１はタンク８２へ向がって開く
とともに絞り８３は作動圧液の最大流量を規制する。 制御弁９は電子式制御器１０により与えられるエンジン
の運転状態に応じたデユーティ比のパルスからなる駆動
信号によって開閉するものであって、エンジンの吸入空
気量、吸入圧力、回転速度、絞り弁の開度、排気の酸素
濃度、更に気体燃料の圧力、温度を電子式制御器１０に
入力し適切な駆動信号を出力させる。 エンジンで駆動されるポンプ１２から供給配管８５に送
られる作動圧液はタンク８２に一時的に貯留され、ポン
プ１２の脈動や噴射弁６の急な動作による圧力変動を吸
収する。無負荷および低負荷域では要求燃料流量が少量
であるので、制御弁９のデユーティ比を小さくして排出
配管８５により排出される作動圧液を少量とすることに
より圧液室６４の圧力を高くし、噴口６２の有効面積を
小さくして気体燃料の噴射量を減少させる。負荷が増大
するに伴って制御弁９のデユーティ比を大きくして作動
圧液の排出量を増すことにより圧液室６４の圧力を低く
し、噴口６２の有効面積を大きくして気体燃料の噴射量
を増加させ、全負荷高速時に最大とする。尚、加速およ
び減速時には制御弁９のデユーティ比を急激に変化させ
て要求燃料流量の急な変化に対応させる。また、エンジ
ン停止時は制御弁９を閉弁状態に保持することにより、
逆止弁８１と協働してタンク８２および圧液室６４に作
動圧液を封入し、エンジン始動と同時に噴射弁６を正常
に動作させることができ−る。 尚、噴射弁６の作動部材６５はダイヤフラムに限らず、
ベローズ、ピストン、プランジャで構成することができ
、またＣＮＧや都市ガスのように気体で入手される燃料
はそのまま或いは所定の正圧力に再調整して噴射弁６に
送ることは言うまでもない。 【　発明の効果　】 本発明によると、非圧縮性流体である作動圧液によって
エンジンの運転状態に応じ噴口の有効面積を無段階に変
えるものであるから、正圧の気体燃料を作動圧液が対抗
して応答よ＜　ＩＩＩＩ制御できるものであり、且つ計
量部材のストロークを大きくして噴口の有効面積を広範
囲で無段階に可変とできるためエンジンの全運転域に亘
り適正な燃料供給が可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す配置図である。 ４・・・圧力調整器、６・・・噴射弁、８・・・圧液管
路、９・・・制御弁、１０・・・電子式制御器、１２・
・・ポンプ、６２・・・噴口、６３・・・調整部材、６
４・・・圧液室、８４・・・供給配管、８５・・・排出
配管１、ρ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の正圧力に調整された気体燃料を噴射する噴口
   とその有効面積を無段階に可変とする計量部材および前
   記計量部材を前記噴口に対して直線往復動させる作動圧
   液が導入される圧液室とを有する噴射弁と、エンジンの
   回転により発生させた作動圧液を前記圧液室に導入排出
   する圧液管路と、前記圧液管路の排出配管に設置されエ
   ンジンの運転状態に応じて開閉する制御弁と、所定デュ
   ーティ比のパルスからなる開閉信号を前記制御弁に与え
   る電子式制御器とを具えたことを特徴とする気体燃料噴
   射装置。 ２、作動圧液がエンジンの潤滑油である請求項１記載の
   気体燃料噴射装置。