JPH0652064B2 - 過給機付エンジンの気体燃料供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は気体燃料をエンジンの吸気通路に供給すると共
に過給を行うようにした過給機付エンジンの気体燃料供
給装置に関するものである。

（従来技術） ＬＰＧ（液化プロパンガス）、ＬＮＧ（液化天然ガス）
等の液体燃料、特にＬＰＧを使用するエンジンは、タク
シー等の業務用として広く使用されており、このような
液体燃料は、高圧ボンベ内に貯留されて、ベーパライザ
によって減圧、気化された後、気化燃料としてエンジン
の吸気通路に供給されるのが一般的である。

このベーパライザは、一般に、１次室と２次室とを備
え、上記高圧ボンベ内の液体燃料を１次室内で大気圧よ
りも若干高い圧力にまで減圧、膨張（気化）させ、この
１次室内で減圧された気体燃料を２次室でさらにほぼ大
気圧にまで減圧させた後、吸気通路へ供給するようにし
ている。そして、この２次室の圧力を所定のものとする
ため、２次室を画成する２次ダイヤフラムの背面すなわ
ち２次ダイヤフラム室に大気圧を導入して、この２次室
と２次ダイヤフラム室との間の圧力差による２次ダイヤ
フラムの変位に応じて、１次室と２次室との連通口に設
けた２次バルブの開度を調整することにより、当該２次
室内の圧力が所定のものになるように制御している。

これに加えて、ベーパライザは、一般に、エンジン停止
時には燃料洩れを防止すべく上記２次バルブを強制的に
閉じておくためのロックオフ機構を備えているものが多
く、このロックオフ機構は、通常、２次バルブに連係さ
れたロックオフダイヤフラムと該ロックオフダイヤフラ
ムにより画成されたロックオフ室と、ロックオフダイヤ
フラムを２次バルブが閉じる方向へ付勢するスプリング
と、を有して、ロックオフ室がスロットル弁下流の吸気
通路と常時連通されたものとなっている。これによりエ
ンジン停止時には、スロットル弁下流の吸気通路内が大
気圧すなわち２次室とロックオフ室とが共に大気圧とな
ってその差圧が零になるため、上記スプリングによって
ロックオフダイヤフラムを強制的に一方向へ変位され
て、２次バルブが閉じた状態に保持すなわちロックされ
る。一方、るロックオフ室が、スタータモータによって
エンジンが回転されたときに生じるスロットル弁下流の
吸気通路内に発生する負圧を受けたとき、すなわち２次
室よりもロックオフ室の圧力が小さくなったときには、
上記ロックが解除される（ロックオフ）ようになってい
る。

ところで、近時は、上述のような気体燃料を用いるエン
ジンの高出力化が望まれており、このため過給を行うこ
とが考えられている。そして、この過給を行うことに伴
う気体燃料の供給を調整するため、ベーパライザの２次
ダイヤフラム室に対して過給圧を供給するようにしたも
のが提案されている（実開昭５６−１７３７５２号公報
参照）。すなわち、エンジンの吸気通路に過給機および
該過給機の下流においてスロットル弁が配設され、上記
過給機とスロットル弁との間の吸気通路にベーパライザ
からの気体燃料を供給する一方、該ベーパライザの２次
ダイヤフラム室に、上記過給機とスロットル弁との間の
過給圧を供給するようにして、過給に伴う吸入空気量の
増大に対処して、２次室からの吐出燃料量を増大させる
ようにしている（２次ダイヤフラム室の圧力が２次室の
圧力よりも高くなるほど２次室内の燃圧が高まる）。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、ベーパライザの２次ダイヤフラム室に過
給圧を供給した場合、過給を行っている時からスロット
ル弁を全閉あるいはほぼ全閉とする急減速時にあって
は、過給機の慣性等により過給圧はスロットル弁の閉作
動に追従してすみやかに低下せず、むしろ一時的に上昇
する傾向すらある。このため、減速時であるにも拘らず
２次ダイヤフラム室には依然としてかなり多きな過給圧
が作用して、２次室の燃圧が大きくなったままとされ、
減速後に再びスロットル弁を開いたときに、多量の燃料
が一度にエンジンに供給されて、空燃比が一時的にオー
バリッチになってしまう、という問題を生じる。

したがって、本発明の目的は、気体燃料を使用しかつ過
給を行うことに伴ってベーパライザの２次ダイヤフラム
室に過給圧を供給するようにしたものにおいて、減速後
に再びスロットル弁を開いた直後におけるオーバリッチ
を防止し得るようにした過給機付エンジンの気体燃料供
給装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段、作用） 前述の目的を達成するため、本発明にあっては、前述し
たベーパライザのロックオフ機構を利用して、減速時に
はこのロックオフ機構のロックオフ室に対しても過給圧
を供給することによって、２次室に対する燃料の流入そ
のものを規制、すなわちロックオフ室の圧力を２次室
（２次ダイヤフラム室）の圧力と等しくして、ロックオ
フ機構をロック状態とするようにしてある。具体的に
は、 エンジンの吸気通路に過給機および該過給機の下流にお
いてスロットル弁が配設され、上記過給機とスロットル
弁との間の吸気通路にベーパライザの２次室からの気体
燃料を供給する一方、該ベーパライザの２次ダイヤフラ
ム室に、上記過給機とスロットル弁との間の過給圧を供
給するようにした過給機付エンジンの気体燃料供給装置
において、 前記ベーパライザのロックオフ機構におけるロックオフ
室を、前記スロットル弁下流の吸気通路に連通させる第
１連通路と、該スロットル弁と前記過給機との間の吸気
通路に連通させる第２連通路とが設けられ、 前記両連通路のいずれか一方を開いたときに他方を閉じ
ると共に、減速時には前記第２連通路を開く切換手段が
設けられている、 ような構成としてある。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
る。

図において、エンジン１は、往復動されるピストン２に
よって画成された燃焼室３を有し、該燃焼室３に対し
て、吸気ポート４および排気ポート５が開口されてい
る。この吸気ポート４は吸気弁６により、また排気ポー
ト５は排気弁７により、図示を略すエンジン出力軸と同
期して周知のタイミングで開閉される。

上記吸気ポート４に連なる吸気通路８には、その上流側
より順次、エアクリーナ９、過給機（実施例ではターボ
チャージャ）１０のコンプレッサホイール１０ａ、ベン
チュリ１１、スロットル弁１２、サージタンク１３が配
設されている。また、前記排気ポート５に連なる排気通
路１４には、上記過給機１０のタービンホイール１０ｂ
が配設され、このタービンホイール１０ｂと上記コンプ
レッサホイール１０ａとがシャフト１０ｃにより連結さ
れている。これにより、排気エネルギによってタービン
ホイール１０ｂが回転されると、コンプレッサホイール
１０ａも回転されて、過給が行われることになる。

図中２１はベーパライザで、これは、第２図にも示すよ
うに、仕切壁２２ａを有する本体ケーシング２２を備
え、仕切壁２２ａの一方側において、該仕切壁２２ａと
１次ダイヤフラム２３とによって１次室２４が画成され
ている。この１次室２４には、液体燃料としてのＬＰＧ
を貯留した高圧ボンベ（図示略）に連なる燃料入口２５
が開口され、この燃料入口２５の開度が、１次バルブ２
６によって調整される。すなわち、１次バルブ２６は、
支点２７を中心に揺動される１次バルブレバー２８の一
端部に保持される一方、１次バルブレバー２８の他端部
は、フック２９を介して１次ダイヤフラム２３に連係さ
れている。これにより、１次室２４内の圧力に応じた１
次ダイヤフラム２３の変位によって、１次バルブ２６に
よる燃料入口２５の開度が調整されて、１次室２４内は
常に所定の圧力に保持される。

一方、仕切壁２２ａの他方側においては、２次ダイヤフ
ラム３０によって２次室３１が画成され、この２次室３
１と前記１次室２４とが、連通口３２によって連通され
ている。この連通口３２の開度は２次バルブ３３によっ
て調整される。すなわち、２次バルブ３３は、支点３４
中心に揺動される２次バルブレバー３５の一端部に保持
される一方、２次バルブレバー３５の他端部は２次ダイ
ヤフラム３０に連結されている。これにより、２次ダイ
ヤフラム３０が２次室３１側へ膨出変形したときに、２
次バルブ３３による連通口３２の開度が大きく、すなわ
ち２次室３１内の燃圧が高くされる。

ベーパライザ２１は、さらに、２次バルブ３３（連通口
３２）を強制的に閉とするためのロックオフ機構Ａを備
えている。このロックオフ機構Ａは、従来同様、２次ダ
イヤフラム３０に対向するロックオフダイヤフラム３７
と、このロックオフダイヤフラム３７と仕切壁２２ａと
の間に画成されたロックオフ室３８と、ロックオフダイ
ヤフラム３７を２次ダイヤフラム３０側に向けて付勢す
るスプリング３９と、を備えている。このロックオフダ
イヤフラム３７は、図中左方側へ変位したときは、これ
に取付けた押圧体４０を介して２次バルブレバー３５の
他端部を強制的に押圧することにより、２次バルブ３３
すなわち連通口３２を強制的に閉じ、逆に、ロックオフ
ダイヤフラム３７が反転して図中右方側へ向けて変位し
たときは、２次ダイヤフラム３０の変位に応じて２次バ
ルブ３３（連通口３２）の開度が調整されるようになっ
ている。

上述のようなロックオフ機構Ａにより、ロックオフ室３
８の圧力が２次室３１（２次ダイヤフラム室３６）の圧
力よりも小さいときにのみ２次バルブ３３がロックオフ
（ロック解除）され、このロックオフされた状態で、当
該２次バルブ３３の開度は、２次ダイヤフラム３０に変
位に応じて調整される。

なお、このようなベーパライザ２１そのものの構造自体
は従来と同じなので、これ以上詳細な説明は省略する。

前記ベーパライザ２１の２次室３１と吸気通路８のベン
チュリ１１とが、燃料通路（いわゆる低圧燃料通路）４
１を介して接続されている。また、ベーパライザ２１に
おける２次ダイヤフラム３０の背面側、すなわち２次ダ
イヤフラム室３６が、配管４２を介して、コンプレッサ
ホイール１０ａとベンチュリ１１との間の吸気通路８に
対して接続されている。さらに、ベーパライザ２１のる
ロックオフ室３８が、共通配管４３を介して電磁式の三
方切換弁４４に接続されている。そして、この切換弁４
４には、第１連通路としての第１配管４５を介して、ス
ロットル弁１２下流の吸気通路８に接続されると共に、
第２連通路としての第２配管４６を介して、コンプレッ
サホイール１０ａとスロットル弁１２との間の吸気通路
８に接続されている。

上記切換弁４４は、減速を検知したとき、例えばスロッ
トル弁１２が全閉でかつエンジン回転数が所定値（通常
はアイドル回転数よりも若干高い回転数）以上となった
ときに、配管４３（ロックオフ室３８）を第２配管４６
に連通させる。そして、減速以外のときは、配管４３を
第１配管４５と連通させるようになっている。

次に上記構成の作用について説明する。先ず、エンジン
停止時には、切換弁４４は、共通配管４３（ロックオフ
室３８）を第１配管４５（スロットル弁１２下流の吸気
通路８）に連通させており、２次室３１とロックオフ室
３８とは共に大気圧下にあって等しい圧力とされる。し
たがって、２次バルブ３３はロック状態となって、２次
室３１への１次室２４からの燃料の流入が阻止される。

上記ロック状態からエンジンを始動すると、切換弁４４
は上記の場合と同様にロックオフ室３８をスロットル弁
１２下流の吸気通路８内に連通させている一方、吸気通
路８内の圧力は、スロットル弁１２下流側の方が上流側
よりも低いので、ロックオフ室３８の圧力は２次室３１
（２次ダイヤフラム室３６）の圧力よりも低くなる。こ
の結果、２次バルブ３３のロックが解除されて、吸気通
路８への気体燃料の供給が行なわれる。勿論、このエン
ジン始動後、すなわち引き続くエンジンの運転時にも、
後述する減速時を除いて２次バルブ３３のロックは解除
されている。そして、過給時には、過給圧が２次ダイヤ
フラム室３６に作用しているので、２次室３１の燃圧は
この過給圧に応じた高いものとなる。したがって、過給
運転時には、２次室３１から過給圧に応じた十分な量の
燃料が、吸気通路８へ供給される。

上記過給運転状態からスロットル弁１２が全閉となった
減速時には、切換弁４４が作動して、共通配管４３を第
２配管４６に連通、すなわちロックオフ室３８がコンプ
レッサホイール１０ａとスロットル弁１２との間の吸気
通路８に連通される。この減速時においても、過給機１
０の慣性等によって、コンプレッサホイール１０ａ下流
の吸気通路８内は過給圧が作用しているので、２次ダイ
ヤフラム室３６はこの過給圧下に維持されたままとな
る。しかしながら、上記吸気通路８内の過給圧は、上記
したようにロックオフ室３８にも供給されるので、当該
ロックオフ室３８と２次室３１との圧力は共に等しくな
り、２次バルブ３３はロックオフ機構Ａによってロック
される。すなわち、減速時における２次室３１の燃圧上
昇が規制される。この結果、再びスロットル弁１２を開
いた直後にあっても、２次室３１の燃圧上昇が抑制され
ているので、オーバリッチとなることが防止される。

以上実施例では、過給機１０として排気ターボチャージ
ャを用いた場合を示したが、エンジン出力軸により機械
的に駆動されるいわゆるスーパチャージャ式のものにあ
っても同様に適用し得るものである。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、減速後に
再びスロットル弁を開いたときのオーバリッチを防止す
ることができる。

特に、上記オーバリッチの防止は、減速時にベーパライ
ザのロックオフ室に対して過給圧を供給するだけでよい
ので、極めて簡単な構成ですみ、安価かつ容易に実施化
し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第２図はベーパライザの一例を詳細に示す断面図。 Ａ：ロックオフ機構 １：エンジン ８：吸気通路 １０：過給機 １１：ベンチュリ １２：スロットル弁 １４：排気通路 ２１：ベーパライザ ２４：１次室 ２５：燃料入口 ３０：２次ダイヤフラム ３１：２次室 ３２：連通口 ３３：２次バルブ ３６：２次ダイヤフラム室 ３７：ロックオフダイヤフラム ３８：ロックオフ室 ４１：燃料通路 ４２：配管（過給圧供給用） ４３：共通配管 ４４：切換弁 ４５：第１配管（第１連通路） ４６：第２配管（第２連通路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 隆 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (56)参考文献 実開 昭55−146563（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸気通路に過給機および該過給
   機の下流においてスロットル弁が配設され、上記過給機
   とスロットル弁との間の吸気通路にベーパライザの２次
   室からの気体燃料を供給する一方、該ベーパライザの２
   次ダイヤフラム室に、上記過給機とスロットル弁との間
   の過給圧を供給するようにした過給機付エンジンの気体
   燃料供給装置において、 前記ベーパライザのロックオフ機構におけるロックオフ
   室を、前記スロットル弁下流の吸気通路に連通させる第
   １連通路と、該スロットル弁と前記過給機との間の吸気
   通路に連通させる第２連通路とが設けられ、 前記両連通路のいずれか一方を開いたときに他方を閉じ
   ると共に、減速時には前記第２連通路を開く切換手段が
   設けられている、 ことを特徴とする過給機付エンジンの気体燃料供給装
   置。