JP2009047036A - Gas fuel supply device of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力容器に充填されたLPG(液化天然ガス)等のガス燃料をレギュレータで大気圧程度の圧力に減圧・気化し、調圧されたガス燃料をミキサから吸気通路に送出してエンジンに供給するガス燃料供給装置に関する。 In the present invention, a gas fuel such as LPG (liquefied natural gas) filled in a pressure vessel is decompressed and vaporized to a pressure of about atmospheric pressure by a regulator, and the regulated gas fuel is sent from a mixer to an intake passage. The present invention relates to a gas fuel supply device to be supplied to the vehicle.
ガス燃料、一般には液化石油ガス(LPG)または圧縮天然ガス(CNG)をエンジンに供給する装置として、圧力容器に充填した高圧・液状のガス燃料をレギュレータで大気圧程度の圧力に減圧調整し、これをミキサを通過する吸入空気流により生じる負圧で吸引させて吸気通路に送り、エンジンに供給する装置が汎用されている。 As a device for supplying gas fuel, generally liquefied petroleum gas (LPG) or compressed natural gas (CNG) to the engine, the pressure of the high pressure / liquid gas fuel filled in the pressure vessel is reduced to a pressure of about atmospheric pressure with a regulator, A device is widely used in which this is sucked with a negative pressure generated by an intake air flow passing through a mixer, sent to an intake passage, and supplied to an engine.
このような装置のうち、高圧のガス燃料を適度な圧力に減圧・調整するためのレギュレータが、調圧室とダイヤフラムで仕切られた背圧室に大気孔を有するアウターベント式のものである場合、エアクリーナが目詰まりを起こした場合に背圧室にかかる負圧が増大してガス流量が過剰に増加するため、リッチエンストに陥るトラブルに陥ることになる。 Among these devices, when the regulator for depressurizing and adjusting the high-pressure gas fuel to an appropriate pressure is of the outer vent type having an air hole in the back pressure chamber partitioned by the pressure regulating chamber and the diaphragm When the air cleaner is clogged, the negative pressure applied to the back pressure chamber increases and the gas flow rate increases excessively, resulting in a trouble that causes a rich engine.
この対策として、図4の縦断面図に示すガス燃料供給装置のように、吸気通路2のエアクリーナ5下流側部分を配管7でレギュレータ3の背圧室31に接続して、エアクリーナ5が目詰まりしたときに吸気通路2の吸気負圧を背圧室31に導入することにより、調圧室30に作用する負圧で燃料が過剰に流入することを回避して、オーバーリッチを防止するようにしたインナーベント式のものが知られている(例えば特開平9−250401号公報参照)。
As a countermeasure, the
ところが、前記インナーベント式のガス燃料供給装置においては、エンジン高負荷運転時にレギュレータ3の背圧室31にかかる負圧が増大すると、ダイヤフラム32が弁体33を閉弁方向に動作させるために調圧室30から送出される燃料流量が過剰に減少し、今度は逆にリーンとなってエンストが発生しやすくなるという問題がある。
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、レギュレータでガス燃料を所定圧力に減圧・気化してミキサから吸気通路に送出するガス燃料供給装置について、あらゆる状況に対応して空燃比の安定性を確保してエンジン運転状態を良好に維持できるようにすることを課題とする。 The present invention is intended to solve the above-described problems. A gas fuel supply apparatus that depressurizes and vaporizes gas fuel to a predetermined pressure with a regulator and sends the gas fuel to the intake passage from the mixer. It is an object of the present invention to ensure the stability of the air-fuel ratio and maintain the engine operating state satisfactorily.
そこで、本発明は、圧力容器に充填されたガス燃料を所定の圧力に減圧・気化させるレギュレータ及び前記レギュレータにて調圧後のガス燃料をエンジンにおけるエアクリーナの下流に設けた吸気通路に送出するミキサを備え、前記吸気通路と前記レギュレータの背圧室とが配管で接続されたインナーベント式のガス燃料供給装置において、前記レギュレータの背圧室に大気導入バルブ手段が接続されており、この大気導入バルブ手段は大気孔を有して該大気孔への連通路に設けたバルブを吸気負圧が増大するに従って大きく開放して前記背圧室側に大気を導入することにより、エンジン運転の負荷状態に応じて前記背圧室側に導入する大気量を調整することにより前記背圧室にかかる負圧の過剰分を縮小させることを特徴とする。 Accordingly, the present invention provides a regulator that depressurizes and vaporizes gas fuel filled in a pressure vessel to a predetermined pressure, and a mixer that sends the gas fuel adjusted by the regulator to an intake passage provided downstream of an air cleaner in the engine. An air vent valve means is connected to the back pressure chamber of the regulator, and the air introduction valve means is connected to the back pressure chamber of the regulator. The valve means has an air hole, and the valve provided in the communication path to the air hole is largely opened as the intake negative pressure increases, and the air is introduced into the back pressure chamber side. Accordingly, the amount of the negative pressure applied to the back pressure chamber is reduced by adjusting the amount of air introduced into the back pressure chamber.
レギュレータの背圧室を吸気通路に接続したことでエアクリーナ目詰まり時のオーバーリッチ化を軽減できるが、これに加え、このようにエンジン運転が高負荷状態になるに従って多くの大気を背圧室側に導入して送出燃料の空燃比変動幅を縮小させる方向にコントロールすることで、高負荷運転時にリーン状態に陥ることを有効に回避する。 By connecting the back pressure chamber of the regulator to the intake passage, it is possible to reduce over-richness when the air cleaner is clogged, but in addition to this, as the engine operation becomes high load, more air is drawn to the back pressure chamber side. In this way, the air-fuel ratio fluctuation range of the delivered fuel is controlled to be reduced, so that the lean state can be effectively avoided during high-load operation.
また、その大気導入バルブ手段はダイヤフラムで区画された負圧導入室を有し、この負圧導入室がエアクリーナ下流の吸気通路に配管で接続され、この負圧導入室に吸気負圧を導入しダイヤフラムを変位させることでバルブを開閉させて大気導入量をコントロールするものとすれば、エンジンの運転の低負荷状態から高負荷状態への変動により的確に対応しやすいものとなる。 The air introduction valve means has a negative pressure introduction chamber partitioned by a diaphragm, and this negative pressure introduction chamber is connected to an intake passage downstream of the air cleaner by a pipe, and introduces intake negative pressure into the negative pressure introduction chamber. If the amount of air introduced is controlled by opening and closing the valve by displacing the diaphragm, it becomes easier to respond accurately due to the fluctuation of the engine operation from the low load state to the high load state.
この場合、そのレギュレータの背圧室と吸気通路とを接続する配管の途中に、大気導入バルブ手段の負圧導入室と吸気通路とを接続するための配管が接続されているとともに、その接続位置の上流側に大気圧導入バルブ手段からレギュレータの背圧室に大気を導入させるための配管が接続されている場合には、既存のインナーベント式ガス燃料供給装置を使用して容易に製造することができる。 In this case, a pipe for connecting the negative pressure introduction chamber of the air introduction valve means and the intake passage is connected in the middle of the pipe connecting the back pressure chamber of the regulator and the intake passage, and the connection position thereof. When the piping for introducing the atmosphere from the atmospheric pressure introduction valve means to the back pressure chamber of the regulator is connected upstream of the valve, it should be easily manufactured using the existing inner vent type gas fuel supply device Can do.
インナーベント式ガス燃料供給装置のレギュレータ背圧室側にエンジンの負荷状態に応じた適当量の大気を導入するという本発明によると、エアクリーナ目詰まり時からエンジン高負荷運転時等、あらゆる状況に対応して空燃比の安定性を確保し、エンジン運転状態を良好に維持することができる。 According to the present invention of introducing an appropriate amount of air according to the engine load condition into the regulator back pressure chamber side of the inner vent type gas fuel supply device, it can handle all situations such as clogged air cleaner to high engine load operation Thus, the stability of the air-fuel ratio can be ensured, and the engine operating state can be maintained well.
以下に、図面を参照しながら本発明における最良の実施の形態を説明する。 The best mode of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明における実施の形態のエンジンのガス燃料供給装置を配設した燃料供給システムの一部を示す配置図であり、この燃料供給システムは、LPGなどのガス燃料をレギュレータ3で所定圧力の気体にして吸気通路2の負圧で吸引させ、図示しないガスエンジンに供給するものである。吸気通路2の基端側にはエアクリーナ5が配設され、その下流側にはベンチュリ41及び燃料ノズル40を有するミキサ4が配設されており、レギュレータ3から延設された燃料供給配管9が燃料ノズル40に接続され、調圧されたガス燃料を吸気通路2内に噴出させるようになっている。
FIG. 1 is a layout diagram showing a part of a fuel supply system in which a gas fuel supply device for an engine according to an embodiment of the present invention is provided. This fuel supply system uses a
レギュレータ3は、内部にダイヤフラム32で区画された調圧室30及び背圧室31を有しており、調圧室30は図示しない圧力容器から送出された高圧のガス燃料を導入する燃料導入孔34を有しており、調圧室30内部を所定圧力に保つように動作するダイヤフラム32の変位により燃料導入孔34部分に設けた弁体33を開閉操作して、高圧のガス燃料を減圧気化させながら所望の圧力に調整する。
The
また、上述したようにエアクリーナ5の目詰まり時に対応するために、吸気通路2のエアクリーナ5下流側でミキサ4上流側部分が配管7で背圧室31に接続されており、過剰な吸気負圧の影響によるオーバーリッチ化を回避するインナーベント方式を採用している。
Further, as described above, in order to cope with the clogging of the
そして、本実施の形態のガス燃料供給装置において、特に、レギュレータ3の背圧室31に大気導入バルブ手段としてのバルブ機構6を接続したことで、エンジン高負荷運転時に背圧室31側に適当量の大気を導入して吸気負圧の過剰分を減少させ、空燃比の安定性を確保することができる。
In the gas fuel supply apparatus according to the present embodiment, the
このバルブ機構6は、ほぼレギュレータに近似した構成を有しており、内部にダイヤフラム62で仕切られた大気室60と負圧導入室61とを備えており、この大気室60には大気側と連通させる大気孔60aが設けられ、所定のフィルタを介して大気室60内に大気を導入する。
The
そして、この大気室60は出口孔63c部分から延設された配管8aがレギュレータ3の背圧室31と吸気通路2とを接続している配管7の途中に連結されたことで背圧室31に接続されており、バルブ機構6の開弁動作に伴って背圧室31側に大気を導入する。
The
一方、負圧導入室61にも、大気室60からの配管8a接続部の下流側で配管7に接続しており、配管7を介して吸気通路2の吸気負圧を導入するようになっている。また、ダイヤフラム62の大気室60側の面からは先端に弁体63aを有するニードルバルブ(弁ロッド)63が大気室60内を貫通するように突設され、大気室60の出口孔63cに設けた弁座63bと弁体63aとで構成されるバルブ(弁)を、負圧導入室61に吸気負圧の変動を導入してダイヤフラム62を往復変位させることにより開閉制御する。
On the other hand, the negative
即ち、エンジン高負荷運転時に吸気通路2の吸気負圧が増大することにより、調圧バネ64の付勢力に抗して吸気導入室61の体積が減少し、ダイヤフラム62が変位してバルブ機構6が開弁し、これにより大気孔60aを介してレギュレータ3の背圧室31側に大気を導入するものである。尚、図のように弁体63aの先端側にリーク孔63dを設けておくことによりスムースな動作及び作用を確保しやすくなる。また、背圧室31側に大気を導入することには、背圧室31内に実際に大気を導入することのほか、背圧室31に吸気負圧を作用させる配管7に大気を導入してその負圧を減少させることも含んでいる。
That is, the intake negative pressure in the
次に、本実施の形態のガス燃料供給装置による作用及び効果について、以下に詳細に説明する。 Next, the operation and effect of the gas fuel supply device of the present embodiment will be described in detail below.
エアクリーナ5の目詰まり時には、吸気通路2及び配管7の負圧が増大するが、これらの負圧が配管8bを介してバルブ機構6の負圧導入室61に導入され、クリーナ5の目詰まりによる吸気負圧レベルに応じてバルブが開き、適当量の大気が配管8aを介しレギュレータ3の背圧室31側に導入される。これにより、吸気負圧の背圧室31への影響を適宜調整しながら適正な燃料流量に修正することができ、オーバーリッチ化を有効に回避することができる。
When the
エンジン運転のアイドル時〜軽負荷時にはバルブ機構6は閉弁しているが、中負荷時〜高負荷時にかけては吸気通路2の負圧が増大して配管7から分岐した配管8bを介して負圧導入室61に吸気負圧が作用して、バルブ機構6のダイヤフラム62が調圧バネ64の付勢力に抗して変位し、ニードルバルブ63が牽引されることで開弁して出口孔63cが開く。すると、調量された大気が配管8aから配管7を介して導入されるため、レギュレータ3の背圧室31に作用する過剰な吸気負圧を適度なレベルに減少させ、これにより適正な燃料流量を確保して供給燃料のリーン化を回避する。
The
図2及び図3は、本実施の形態のガス燃料供給装置の作用を確認するための実験結果を示したものである。図2に示した図表の横軸はモード運転ナンバーを示しており、1はアイドル、2は3060rpm10%負荷、3は25%負荷、4は50%負荷、5は75%負荷、6は100%負荷、7は8600rpm100%負荷を示している。また、縦軸の上から順に大気導入用バルブの開口面積(径換算)、CO濃度、エアクリーナ下流負圧、ベンチュリ負圧を示している。また、バラメータのパワーダウンレシオは、目詰まりの度合いを出力比で表したものである。
2 and 3 show experimental results for confirming the operation of the gas fuel supply apparatus of the present embodiment. The horizontal axis of the chart shown in FIG. 2 indicates the mode operation number, where 1 is idle, 2 is 3060
この図表から、大気導入バルブ手段であるバルブ機構6を備えた本実施の形態のガス燃料供給装置は、パワーダウンレシオ−20%の目詰まり時においても、CO濃度がほぼ一定を維持しており、空燃比が大きく変動していないことが分かる。また、エンジン運転の中・高負荷時においても同様であり、総ての条件において比較的良好なエンジン運転状態を維持可能であることが分かる。
From this chart, the gas fuel supply device of the present embodiment having the
これに対し、図3は同じ装置においてバルブ機構6の大気導入用バルブの開度をφ2.5の一定に固定して運転した場合の試験結果を示した図表であり、モード1〜3がリッチであり、モード5〜6がリーンであり、モード7がリーン運転負荷であった。この図表から、吸気負圧の変動に応じて大気導入用バルブの開度を調整した図2の場合と比べて、空燃比の安定性が充分に確保されていないことが分かる。
On the other hand, FIG. 3 is a chart showing test results when the opening of the air introduction valve of the
以上、述べたように、レギュレータでガス燃料を大気圧程度の圧力に減圧・気化しミキサから吸気管路に送出するガス燃料供給装置について、本発明により、あらゆる状況に対応して供給燃料の過剰な空燃比変動を回避し、エンジン運転状態を良好に維持できるようになった。 As described above, the gas fuel supply device that depressurizes and vaporizes the gas fuel to a pressure of about atmospheric pressure by the regulator and sends the gas fuel to the intake pipe from the mixer. The air-fuel ratio fluctuation can be avoided and the engine operating condition can be maintained well.
2 吸気通路、 3 レギュレータ、 4 ミキサ、 5 エアクリーナ、 6 バルブ機構、 7,8a,8b 配管、 30 調圧室、 31 背圧室、 32,62 ダイヤフラム、 40 燃料ノズル、 41 ベンチュリ、 60 大気室、 60a 大気孔、 61 負圧導入室、 63 ニードルバルブ、 63a 弁体、 63b 弁シート、 63c 出口孔、 64 調圧バネ
2 intake passage, 3 regulator, 4 mixer, 5 air cleaner, 6 valve mechanism, 7, 8a, 8b piping, 30 pressure regulating chamber, 31 back pressure chamber, 32, 62 diaphragm, 40 fuel nozzle, 41 venturi, 60 atmospheric chamber, 60a air hole, 61 negative pressure introducing chamber, 63 needle valve, 63a valve body, 63b valve seat, 63c outlet hole, 64 pressure regulating spring
Claims (3)
A pipe for connecting the negative pressure introduction chamber of the air introduction valve means and the intake passage is connected to the middle of the pipe connecting the back pressure chamber and the intake passage, and the upstream side of the connection position. 3. A gas fuel supply device for an engine according to claim 2, wherein a pipe for introducing air from said atmospheric pressure introduction valve means to said back pressure chamber is connected.
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JP2007212609A JP2009047036A (en) | 2007-08-17 | 2007-08-17 | Gas fuel supply device of engine |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103133186A (en) * | 2011-11-29 | 2013-06-05 | 本田技研工业株式会社 | Fuel supply system for gas engine |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS59123651U (en) * | 1983-02-07 | 1984-08-20 | 株式会社日本気化器製作所 | vaporizer |
JPS62117244U (en) * | 1986-01-17 | 1987-07-25 |
-
2007
- 2007-08-17 JP JP2007212609A patent/JP2009047036A/en active Pending
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