JPH062619A - エンジンの気体燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気体燃料の適正量をエンジンの過渡運転時に
応答よく吸気路に導入し、加速性能の向上、排気状態の
劣化防止を計る。 【構成】 気体燃料の圧力レギュレータ５の二次弁１３
をアクチュエータ２１で開度無段階的に調節する。アク
チュエータ２１はエンジン９の吸入空気量が加速のため
急増したとき、二次弁１３を強制的に開いてその出口側
の気体燃料圧力を高めることにより流量を吸入空気量に
応じて増加させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＬＰＧ、ＣＮＧなどの気
体燃料を火花点火式のエンジンに供給する装置、殊にエ
ンジンの過渡運転時における燃料供給応答性にすぐれた
装置に関するものである。

【０００２】ＬＰＧやＣＮＧなどの気体燃料は液体燃料
であるガソリンに比べ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が多く、殊にＬＰ
Ｇが営業車の燃料に使用されていることは周知の通りで
ある。

【０００３】現在の営業車においては、周知のようにポ
ンベに充填した高圧ＬＰＧを圧力レギュレータ（ベーパ
ライザ）によってほぼ大気圧程度の圧力に減圧調整し、
これをエンジン吸気流に吸引させることによって吸気路
に導入する、というシステムでＬＰＧをエンジンに供給
している。

【０００４】一方、この広く実用化されているシステム
のほかに、特開昭５９−８２５５６号公報に開示されて
いるように高圧ＬＰＧを圧力レギュレータ（圧力制御
弁）によって大気圧よりもかなり高い一定の正圧に調整
し、これを噴射弁によって吸気路に導入しエンジンに供
給する、というシステムが提案され、更に気体燃料をガ
ス化することなく或いはガス化して正圧状態で吸気路に
導入するシステムの実用化を計るため実開昭６１−１３
８８６０号公報、特開昭６３−１６１６０号公報などに
見られるように種々の改良案が提案されていることも周
知である。

【０００５】これらの気体燃料を一定の圧力に調整する
圧力レギュレータの殆んどは大気圧を基準圧力として燃
料圧力を制御する構成であり、エンジンの部分負荷域で
の定常運転時において燃料経済性、排気対策、エンジン
運転性を良好とする最適空燃比を維持させるように制御
することが可能である。

【０００６】しかしながら、加速などの過渡運転時や高
負荷時には定常運転時よりも高濃度の混合気が必要とさ
れ、そのために気体燃料をほぼ大気圧に調整するシステ
ムにおいて、ベーパライザの二次弁に閉弁ばねと開弁ば
ねとを作用させ開弁ばねのばね力を定常運転時に吸気マ
ニホルド負圧によって低下させ加速時や高負荷時に大気
圧によって増大させることが特公昭６１−１２１０６号
公報に提案されている。

【０００７】ところが、この技術によると加速時や高負
荷時に開弁ばねのばね力が大気圧によって画一的に増大
し二次弁開きを一定とするので、加速の度合いや高負荷
の状態に応じて気体燃料を適正量だけ増量する、という
ことができず常に最大量の増量が行なわれて排気の状態
を悪化することが多い、という不都合がある。

【０００８】一方、気体燃料を一定の正圧に調整するシ
ステムにおける加速時や高負荷時の気体燃料増量は、前
記特開昭５９−８２５５６号公報に提示された技術のよ
うに圧力レギュレータから下流にエンジン運転状態に応
じた電気信号に基いて動作する調整弁を具えた補助通路
を分岐させたときはこの調整弁の開きを大きくすること
により、また前記実開昭６１−１３８８６０号公報およ
び特開昭６３−１６１６０号公報に提示されている技術
のようにエンジン運転状態に応じた電気信号に基いて開
閉する燃料噴射弁を具えたときはこの燃料噴射弁の開き
を大きくすることにより、対応が可能である。

【０００９】

【従来の技術】ところが、この技術では一定の正圧に調
整された気体燃料の流量を増加させようとするので大流
量域での増量を予定通りに行なうのが困難で応答遅れを
生じやすく、そのために加速性能の低下や排気状態の劣
化を招きやすい、という不都合がある。

【００１０】

【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、エンジンの過渡運転時に運転状態に応じた
適正量の気体燃料を応答よく吸気路に導入することがで
きるシステムがなかった、という点である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明はエンジンの吸気路に導入する気体燃料を一
定圧力に調整する制御弁を具えた圧力レギュレータに制
御弁の開度を調節するアクチュエータを設け、このアク
チュエータはエンジンの吸入空気量に応じて吸気路に導
入する気体燃料の圧力を調整するように制御弁の開度を
無段階に調節する構成とし、これにより気体燃料を一定
の圧力に調整して吸気路に吸引または噴射により導入す
るいずれのシステムにおいてもエンジンの過渡運転時に
運転状態に応じた適正量の気体燃料を応答よく吸気路に
導入するという目的を達成させ、更に高出力時において
も適正量の気体燃料を応答よく吸気路に導入することを
可能ならしめた。

【００１２】

【作用】エンジンの部分負荷域での定常運転時において
アクチュエータは制御弁に対して働かず、圧力レギュレ
ータは気体燃料を一定の圧力に調整して吸気路に導入す
る。加速時にエンジンの吸入空気量の急な増加に応じて
アクチュエータが制御弁の開度を調節し、気体燃料の圧
力を高めて吸気路に導入する気体燃料の流量を増加させ
る。高出力時においても吸気空気量に応じた気体燃料の
増加が行なわれる。

【００１３】

【実施例１】気体燃料をほぼ大気圧に調整して吸気路に
導入するシステムに本発明を実施した一例を図１に基い
て説明すると、気体燃料であるＬＰＧを液状で充填した
ボンベ２からエンジン９の吸気路８に設置した混合器７
に至る燃料通路１に手動の開閉弁３、エンジン運転時に
開弁し停止時に閉弁する電磁駆動の遮断弁４、圧力レギ
ュレータ５、燃料流量を組成に応じて変化させる電磁駆
動の調節弁６が順に設けられている。

【００１４】圧力レギュレータ５はボンベ１の高圧気体
燃料を大気圧よりも少し高い圧力に減圧ガス化する一次
弁１１および一次室１２と更にこれを大気圧とほぼ等し
い圧力に減圧する二次弁１３および二次室１４とを具え
ており、吸気路８に空気が流れて混合器７のベンチュリ
２３に負圧が発生すると二次室１４の気体燃料を吸引す
るとともに二次ダイヤフラム１５が二次室１４の方へ変
位してレバー１６を回動し二次弁１３を開弁させる構成
であって、通常のベーパライザにほかならない。

【００１５】この圧力レギュレータ５の二次ダイヤフラ
ム１５を挟んで二次室１４に対向した大気室１８には、
ばね受１９に片持ち式に支持したコイルばねからなる開
弁ばね２０が装入されており、ステッピングモータ２１
の出力軸２２の先端にばね受１９が取付けられている。

【００１６】ステッピングモータ２１は本発明の制御弁
の実施例である二次弁１３を閉弁ばね１７のばね力に対
抗して開かせるアクチュエータであり、その回転数に比
例したストロークで直線動し且つ回転方向に応じて前進
後退する出力軸２２が開弁ばね２０を二次ダイヤフラム
１５に作用させて二次弁１３を強制的に開かせ、或いは
二次ダイヤフラム１５から離して二次弁１３に通常の開
閉動作を行なわせる。

【００１７】即ち、エンジン９の部分負荷域での定常運
転時においては出力軸２２は開弁ばね２０が二次ダイヤ
フラム１５から離れた位置に後退しており、吸入空気量
に比例した流量の気体燃料を吸気路８に導入している。
吸入空気量が急に増加する加速時には出力軸２２が前進
し開弁ばね２０を二次ダイヤフラム１５に押付けて二次
室１４の方へ強制的に変位させ、吸入空気量に応じた開
度に二次弁１３を開弁させて一次室１２の気体燃料を二
次室１４に流入させることにより二次室１４の気体燃料
圧力を高くする。このため、吸気路８に大量の気体燃料
が導入されて急増する吸入空気に遅れなく対応すること
ができる。

【００１８】エンジン９の運転状態は混合器７の絞り弁
２４の開度センサ２５、吸気路８の負圧センサ２６、エ
ンジン９の回転速度センサ２７、排気路１０の酸素セン
サ２８が発する電気信号を電子式制御装置３０で処理す
ることによって判断され、加速運転と判断したとき吸入
空気量に応じて二次弁１３を開かせるようにステッピン
グモータ２１に駆動信号を送る。このシステムを利用し
て高出力時の燃料増量も吸入空気量に応じて可能であ
り、また吸入空気量はエアフローメータなどの流量計に
よって検知させてもよい。

【００１９】

【実施例２】次に、気体燃料を一定の正圧に調整して吸
気路に導入するシステムに本発明を実施した一例を図２
に基いて説明すると、気体燃料であるＬＰＧを液状で充
填したボンベ３２からエンジン３９の吸気路３８に設置
した電磁駆動の噴射弁３７に至る燃料通路３１に手動の
開閉弁３３、エンジン運転時に開弁し停止時に閉弁する
電磁駆動の遮断弁３４、エンジン運転時にのみ駆動され
る燃料ポンプ３５、燃料溜め３６が順に設けられてい
る。

【００２０】一方、燃料通路３１の燃料溜め３６と噴射
弁３７との間からボンベ３２に至る戻し通路４１を具え
ており、この戻し通路４１にダイヤフラム式の圧力レギ
ュレータ４２、電磁駆動の閉止弁４３が順に設けられて
いる。

【００２１】圧力レギュレータ４２はダイヤフラム４４
によって仕切られた二つの室の内で燃料室４５に戻し通
路４１が接続されその出口４６の開度を調整する放出弁
４７がダイヤフラム４４に取付けられているとともに、
大気室４８にダイヤフラム４４を押す閉弁ばね４９が装
入されている。燃料ポンプ３５の吐出圧力、従って燃料
室４５における気体燃料の圧力が高くなるとダイヤフラ
ム４４が大気室４８の方へ変位して出口４６の開度を大
きくし気体燃料のボンベ３２への戻り量を増大すること
によって圧力を低下し、また気体燃料の圧力が低下する
とダイヤフラム４４が燃料室４５の方へ変位して出口４
６の開度を小さくすることによって圧力を上昇させる。
これにより、一定の正圧に調整された気体燃料が吸気路
３８に導入されることとなる。

【００２２】この圧力レギュレータ４２の閉弁ばね４９
をダイヤフラム４４と協働して挟んだばね受５０はステ
ッピングモータ５１の出力軸５２の先端に取付けられて
いる。このステッピングモータ５１は本発明の制御弁の
実施例である放出弁４７の閉弁ばね４９のばね力を調節
するアクチュエータであり、その回転数に比例したスト
ロークで直線動し且つ回転方向に応じて前進後退する出
力軸５２が閉弁ばね４９のばね力を調節して放出弁４７
による出口４６の開度を変化させる。

【００２３】即ち、エンジン３９の部分負荷域での定常
運転時においては出力軸５２はばね受５０をダイヤフラ
ム４４から所定間隔に保持させて出口４６を適正開度と
し、吸入空気量に比例した流量の気体燃料を吸気路３８
に導入させている。吸入空気量が急に増加する加速時に
は出力軸５２が前進し閉弁ばね４９のばね力を増大させ
て出口４６の開度を強制的に小さくし、気体燃料のボン
ベ３２への戻り量を減少させることによって噴射弁３７
に送られる気体燃料の圧力を高くする。このため、吸気
路３８に大量の気体燃料が導入されて急増する吸入空気
に遅れることなく対応することができる。

【００２４】エンジン３９の運転状態は先の実施例と同
様に絞り弁５３の開度センサ２５、吸気路３８の負圧セ
ンサ２６、エンジン３９の回転速度センサ２７、排気路
４０の酸素センサ２８が発する電気信号を電子式制御装
置５４で処理することによって判断され、加速運転と判
断したとき吸入空気量に応じて放出弁４７を閉弁方向へ
動かすようにステッピングモータ５１に駆動信号を送
る。このシステムを利用して高出力時の燃料増量を吸入
空気量に応じて行なわせることが可能であり、また吸入
空気量をエアフローメータなどの流量計によって検知さ
せてもよいことは先の実施例と同じである。

【００２５】尚、二つの実施例で二次弁１３、放出弁４
７の開度を調節するアクチュエータとして出力軸２２、
５２が直線往復動するステッピングモータ２１、５１を
用いたが、出力軸が回転するステッピングモータを用い
てその回転をカム、リンクなどで直線動に変換する構成
としてもよく、またアクチュエータとして比例ソレノイ
ドなどを用いることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明はエンジンの吸気路に導入する気
体燃料の圧力を圧力レギュレータの制御弁開度によりエ
ンジン吸入空気量に応じた値に無段階に調整する構成で
あるから、加速時にその度合いに応じて気体燃料の圧力
を高くしその適正量を応答よく且つ大流量域においても
適確に吸気路に導入することができ、すぐれた加速性能
を発揮させられるとともに排気状態を劣化させないもの
である。

【００２７】また、このシステムを利用して高出力時に
おいても吸入空気量に応じた適正量の気体燃料を応答よ
く供給させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の配置図。

【図２】本発明の第二実施例の配置図。

【符号の説明】

１、３１ 燃料通路、２、３２ ボンベ、５、４２ 圧
力レギュレータ、８、３８ 吸気路、９、３９ エンジ
ン、１３ 二次弁、２１、５１ ステッピングモータ、
３０、５４ 電子式制御装置、４７ 放出弁、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの吸気路に導入する気体燃料を
   一定圧力に調整する制御弁を具えた圧力レギュレータに
   前記制御弁の開度を調節するアクチュエータが設けら
   れ、前記アクチュエータはエンジンの吸入空気量に応じ
   て吸気路に導入する気体燃料の圧力を調整するように前
   記制御弁の開度を無段階に調節する構成であることを特
   徴とするエンジンの気体燃料供給装置。