JPS60230528A - 燃料制御装置及びその改良 - Google Patents

燃料制御装置及びその改良

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JPS60230528A
JPS60230528A JP59282053A JP28205384A JPS60230528A JP S60230528 A JPS60230528 A JP S60230528A JP 59282053 A JP59282053 A JP 59282053A JP 28205384 A JP28205384 A JP 28205384A JP S60230528 A JPS60230528 A JP S60230528A
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valve
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コリン ジー ヤング
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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〕 本発明は内燃機関用燃料制御装置、特にガス燃料駆動エ
ンジン用の燃料制御装置及びその改良に関する。
〔従来の技術〕 乃 内燃機関に送り込まれるガス燃料の供給をエン 9ンジ
ンが効率よ(作動するように制御しようとすると相当な
困難を経験する。しかしながら、今日内燃機関に送り込
まれるガス燃料の供給をエンジン作動時のあらゆる負荷
状態に対して最高となるようにすると高効率の燃料制御
装置はまだ開発されていない。
内燃機関に送り込まれるガス燃料は正圧で送るのが好ま
しいが、加圧したガス燃料の送りをエンジンのいろいろ
な負荷状態に対して最適となるように制御しようとする
とやはり相当な困難に遭遇する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のか\る装置は、プロパンやメタンあるいま種々の
熱量値を有するガスを使用するには適当Cないという重
大な制約が存在した。
前述のガス燃料を供給するキャブレター装置を二つの燃
料を用いる用途に使用するときは、エンジンで走行する
エンジンの効率は阻害され、その古来排気性能の改良及
び矯正が必要となる。これ上変換装置(キャブレター)
から燃料を引き出すのに装置内に負の信号を発生させる
制約を置く必要があり、この制約のためエンジン効率が
減少するという事実に起因している。
種々のサイズのエンジンを公知の装置内に収納するため
キャブレターのサイズは複数のものが準備されているの
が一般的である。このことは部品製造業者もしくはその
サービス工場で保持されねばならないストック部品の多
様化につながる。
加えて、従来の(液・ガス)変換装置では種々のエンジ
ン40ツトル装置もしくは吸入マニホールドと連通させ
るために用いられるアダプターが使用され、また広範囲
のアダプターが必要とされている。
従来のガス燃料供給装置では本来のエアークリアランス
に戻す必要が生じたり、また元のエンジンのデザインの
美観を損ねるようなエンジンフード(蓋い)の汚れとい
う問題を経験することがしばしばあり、そのためアダプ
ターの使用が必要となる。加うるに、ガソリン用キャブ
レターをこれにスペーサを加えることによって改良した
り、チョークのロッド等をガス燃料を使用して作動を可
能とするために強化する必要がしばしばある。
従来の装置では、正確な空気と燃料の計量特性を得る場
合にも困難が伴なう。
さらに、従来のガス燃料供給装置では、最大流量もしく
は最大出力の調整はエンジンに対して最大速度で動力計
と広く拡開したスロットルとを作動させて行なうことが
できるにすぎない。
冷い気候条件ではガス燃料供給のエンジンを始動する際
に゛もかなりの困難を経験するが、これはか\る条件の
もとて変換装置から正確な量の燃料を引き出す能力に欠
けているからである。
従来のガス燃料供給装置はディーゼルエンジンの燃料供
給を補充するという用途には応用することができない。
さらに、エンジンの各シリンダーに燃料を均等に分配す
る際にも困難を経験する。
そこで、本発明の目的は上述した従来技術に伴う困難を
克服し、ガス燃料をエンジンに供給する際にエンジンの
負荷状態に応じて燃料の供給を調節するのに用いられる
燃料制御装置を提供するにある。
さらに本発明のもう1つの目的はディーゼルエンジンに
ガス燃料を供給するにあり、その場合燃料を爆発を起し
ている1つのシリンダーに対して点火類でその次にある
シリンダーの空気入口に送り込む。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため、本発明は空気とガス燃料を
内燃機関へ送る際にこれらが通過する空気・燃料の取入
口とエンジンの負荷状態を表わす手段とを有する内燃機
関へガス燃料をその高圧源から供給するのに用いられる
燃料制御装置において、該装置は加圧ガス燃料を該高圧
源から受ける入口とガス燃料排出用の出口とを有する圧
力調整器を備え、該圧力調整器は流量の如何に拘らず所
定のエンジン速度を与えるため排出燃料に一定圧力を保
持しかつエンジン速度の増減に応じて排出ガス燃料の圧
力を増減するように設けられ、該圧力調整器の出口と連
通している入口と該エンジンの空気・燃料取入口と連通
している出口を有し、しかもエンジン速度の如何に拘ら
ずエンジンの負荷状態に応じて該出口からガス燃料流量
を制御するよう作動自在であるようにエンジンの負荷状
態を表わす手段と連通する弁アクチユエータ部材を有す
る流量制御弁と、エンジン速度を測定し、エンジン速度
を表わす第一信号を発生させるため該エンジンと連結し
ている制御手段と、流量制御弁に対する燃料供給圧を測
定するため圧力調整器からの出口と連結し、しかも該第
−信号を受けるよう制御手段と連結し、測定した圧力を
測定した速度と比較しかつ所望より低い圧力を表わす第
三信号もしくは所望より高い圧力を表わす第四信号を発
生させ、該第三もしくは第四信号を制御手段に送り込む
変調器手段と、該第三もしくは第四信号を受取るとこれ
に応じてガス燃料出口の圧力を増減するため該圧力調整
器と連通ずる圧力制御手段とを備えたことを特徴とする
燃料制御装置である。
さらに本願のもう1つの発明は、複数のシリンダーを有
し、各シリンダーがこれと達されたディ−ゼル燃料供給
ラインと導入空気の新鮮なチャージを行なう空気入口と
を有し、燃料ポンプが所要の点火順序で各ディーゼル燃
料供給ラインに対して加圧燃料を順次供給するための各
ディーゼル燃料供給ラインと連通しているディーゼルエ
ンジンにおいて高圧源から各空気入口へ時期調整したガ
ス燃料の供給をする際に用いる燃料制御装置において、
各空気入口と連結され、開になると流量制御手段と連通
された空気入口と連通しかつ閉になると空気入口との連
通を遮断するように設けられた流量制御手段と、各流量
制御弁に加圧ガス燃料を送る手段と、ディーゼル燃料が
各シリンダーに注入されているのを測定しかつ制御信号
を発生させ、燃料の注入が起り連通されると制御信号は
該流量制御弁を解放して次の点火順序にあるシリンダー
の入口側空気に対してガス燃料を受け入れさせるべく作
用するようにディーゼル燃料を受け入れ、るシリンダー
に対して次の□点火順序にあるシリンダーと連結された
燃料制御装置該制御信号を表わす手段とを備えたことを
特徴とする燃料制御装置の改良である。
〔実施例」 以下本発明の実施例について添付図面を参照して詳述す
る。
第1図について説明すると、参照番号10はガス燃料を
高圧源12から内燃機関であるエンジン14に送る際に
用いられる燃料制御装置の全体を示している。
高圧源12は高圧ガス貯蔵用の燃料タンクとし、燃料は
プロパン、液体天然ガ忍(LNG)等で、これをガス相
の状態でエンジンに送り込む。
エンジン14は従来からのどんなガス爆発式エンジンで
もよく、空気取入口16を備えるものとし、これによっ
て空気をエアーフィルターのハウジング18に送り込む
。スロットル20は空気と燃料の混合気を吸入マニホー
ルド22へ送るのを制御する。駆動軸24は矢印Aの方
向に回転するように取り付けられている。
燃料制御装置10は圧力調整器26、流量制御弁28、
電子制御装置30、圧力・速度変調器兇及び圧力制御装
置3・4から成る。
圧力調整器26は導管38により高圧源12と連通する
入口36を有する。この圧力調整器26は出口40を有
し、この出口は導管42を介して流量制御弁28の入口
44と連通する。流量制御弁28は出口46を有し、こ
の出口は導管50を介してエアー・燃料の取入口である
エアーフィルタのハウジング18の入口48と連通する
圧力・速度変調器32は入口52を有し、この入口は導
管54を介して導管42に接続されている。またこの圧
力・速度変調器32は出口56を有し、この出口はエア
ーフィルター取入口のハウジング18のフィルタ一部材
に導管58を介して接続されている。
圧力制御装置34は入口60を有し、この入口は導管6
4を介して圧力調整器26の出口62に接続されている
。第2図に示すように、この圧力制御装置34は内部に
チャンバー112が形成されたハウジング110から成
る。参照番号114で全体を示した電磁弁がこのチャン
バー112内に取り付けられ、118で接地されている
。この電磁弁114はアクチュエータ116を備え、こ
のアクチュエータはその一端120が入口60に着座し
、反対側の端122が出ロア2に着座するように設けら
れている。コイル状のスプリング124は通常アクチュ
エータ116をその端120が入口60に着座して入口
60を閉じる位置に押圧している。
流量制限孔108が導管70.74に備えられている。
電磁弁114のリード線8Bは前に示したように電子制
御装置30に通じている。
圧力・速度変調器32については第2図及び第3図を参
照して説明する。第2図に示されている通り、この変調
器32は参照番号126で全体を示した変調器ハウジン
グから成る。このハウジング126は2つの部分から成
るハウジングであって、下部ハウジング128と上部ハ
ウジング130を含む。
下部ハウジング128はダイアフラム132を支持して
おり、このダイアフラムによって下部ハウジング128
は下部チャンバー134と上部チャンバー136とに区
画されている。下部チャンバー134は導管54と八日
52を介して導管42と連通している。出口56は上部
チャンバー136からの出口である。軸138はその下
端がダイアフラム132に固定され、軸受142と14
6に摺動自在に取り付けられている。圧縮ばね148は
軸138の上端に固定されている端板150とハウジン
グ126の上端に形成された貫通孔156に螺合せる調
節自在な支持軸154に取り付けられた端板152との
間に圧縮されている。圧縮ばね148は通常軸138を
下方に押圧し、これが順次ダイアフラム132を下部ハ
ウジング128の下部チャンバー134の容積が最小と
なる状態に押圧している。止めねじ158は下部ハウジ
ング128の底壁に形成されている貫通孔160に螺看
されている。止めねじ158の上端はダイアフラム13
2の下向きの移動を制限する支持部を形成している。
ブレード162は軸138と共に移動するようこの軸に
取り付けられている。ブレード162には貫通孔164
′が形成されていて、ピン164により軸138に固定
されている。このブl/ −)′I R2は後で説明す
るように適当な形状に形成されている上縁部166を有
する。ブレード162は不透明材料から成る。一対の壁
板168が上部ハウジング126内に取り付けられ、一
定距離を置いて平行な関係でブレード162の両側にそ
れぞれ伸びている。この壁板168はその間に暗室17
2を形成するべく上部ハウジング126と協働する。光
を発する複数のダイオード(LED)174が一方の壁
168に取り付けられ、複数の光ダイオード(PD)1
76がもう一方の壁に取り付けられている。一方のダイ
オード(LED)174がもう一方の光ダイオード(P
D)176と直接向い合って一組の速度指示器を形成す
るように配設されている。第2図に示す通り、光ダイオ
ード(PD)176はそれぞれ近接した位置関係に並べ
て設けられている。ブレード162がその最も低い位置
に来ると上縁部166を全ダイオード(LED)のレベ
ル以下に位置せしめるに十分低くなる。
エンジン速度ガバナーは該変調器に組み込むのが好都合
であろう。このようなガバナーを参照番号178でその
全体を図示しており、ハウジング126の上端に形成さ
れた貫通孔182に摺動自在に取り付けられたねじピン
18oを備えている。金属ナツト184がこのねじピン
18oに取り付けである。
点火ワイヤー186はガバナー178内に伸びており、
先端は自由端188となっている。接地用ワイヤー19
0はガバナーのハウジング178内に伸びており、先端
は自由端192となっている。ねじピン18oはナツト
184が点火ワイヤー186と接地用ワイヤー190の
自由端188と192から一定距扉に来る下方、位置と
の間を摺動自在である。エンジン速度が増すと、ブレー
ド162は後で説明するように押し上げられ、ピン18
0に係合当接するまで増大する速度と共に上昇し続け、
ナツト184が自由端188と192に接触し点火装置
が接地されそれによってエンジン速度がそれ以上増大し
ないような点までピン180を押し上げる。
流量制御弁28は第4図を参照して以下説明する。この
流量制御弁28はハウジング192の内部を第一のチャ
ンバーである196と198に分割しているダイアフラ
ム194を支持するハウジング192から成る。第一の
チャンバー196は弁路206が形成されている区画壁
204によって第一と第二の小室200と202に分割
されている。参照番号208で全体を示した弁アクチユ
エータはダイアフラム194に取り付けられた軸210
から成る。側断面された計量用バルブヘッド212が軸
210の一端に取り付けられ、弁路206が開口されて
いる第4図に示した位置とこのバルブヘッドが弁路20
6内でこの弁路206を閉じるように右室する位置との
間を移動できる。この流量制御弁28の八日44は第一
の小室200と連通し、出口46が第二の小室202と
連通している。導管74は導管5oから前に説明したよ
うに圧力制御装置34へ伸びている。
圧縮ばね214はハウジング192の上端とダイアフラ
ム194とに当接し、通常はバルブヘッド212を開放
位置に押圧している。止めねじ216はハウジング19
2の土壁に取り付けられ、止めねじ218はハウジング
192の底壁に取り付けられていてアクチュエータ20
8の秒動を制限するためその限界を与える役目をする。
電子制御装置30はマイクロプロセッサ−形式のもので
あり、このマイクロプロセッサ−は結線82を介して速
度信号を受け、適当なダイオード(LED)を作動させ
るため結線84を介して信号を発するようにプログラム
されている。能動化されたダイオード(LED)と向い
合う光ダイオード(PD)に光が当る位置に上縁部を有
するブレード162がくると、その信号は結線86を介
して電子制御装置30の方へ戻され、電子制御装置30
(ま電磁弁114を励磁させる信号を結線88を介して
発する。電子制御装置30は種々の他のエンジン機能を
も監視(モニター)、し、空気温度、水温、スロットル
位置、点火時期、排ガス成分及び/又は大気圧、その他
その瞬間に必要とされる燃料流量の量定を修正するのに
用いることのできる全てのパラメータを表わす信号を受
ける。
以下に本発明の装置の作動について説明する。
エンジンが休止すると、エンジンへの燃料供給は変調器
である圧力調整器26の弁92が閉位置になるため阻止
される。エンジン14の点火装置が作動すると、電子制
御装置30は結線84を介して第一のダイオード(LE
D)に信号を発するように作動する。導管42の圧力が
大気圧であるため、圧力・速度変調装置32の上縁を有
するブレード162が下方位置となり、そのためこのブ
レードは第一のダイオード(LED)からこれと連動す
る光ダイオード(IPD)への光路を遮断しなくなる。
光ダイオード(PD)によって光を受けると、これが結
線86を介して電子制御装置30へ伝達され、該電子制
御装置は結線88を介して電磁弁114へ信号を発する
。電磁弁114が作動すると、アクチュエータ116は
端120が入口60から離れもう一方の端122が出ロ
ア2を塞ぐ位置に移動する。これによって圧力調整器2
6の第一段90にあるガスは出口62を通って導管64
へ及び出口60を介して圧力制御装置34のチャンバー
112へと流れる。するとこの高圧ガスは出口66.導
管70及び入口68を通りチャンバー104へ流れる。
チャンバー104の圧力が増大するにつれてダイアフラ
ム100がたわみ、このたわみが弁92のレバーアーム
94を弁92を開放する位置に移動せしめ、これによっ
て燃料が第一段90から出口40を通って導管42へ流
れ込むように流路96を開放する。すると燃料は通常開
放位置にある流量制御弁28を通ってエアーフィルター
のハウジング18に入り、そこで空気と混合し、さらに
吸入マニホールド22に引き出され、その後エンジン内
での爆発のために使用される。
点火した後運転者がアクセルから足を離すと、電子制御
装置30はエンジンのアイドル速度に対応してダイオー
ド(LED)を作動せしめるのに必要な適当な速度制御
信号を発生させる作用をし、燃料供給ライン42の圧力
が、変調室である下部チャンバー134をある程度圧縮
し能動化されたダイオード(LF、D)からこれと連動
する光ダイオード(PD)への光路を塞ぐに充分な高さ
まで盲板であるブレード162を押し上げるに充分なほ
ど増大するまでエンジン速度は増加する。ダイオード(
LED)からこれと連動する光ダイオード(PD)への
光路を遮断すると結線86を介して光のない信号が電子
制御装置30へ伝達せしめられ、この制御装置はこの無
光信号を受けると電磁弁114を不作動にし、これによ
って入口60を閉止し出ロア2を開放する。入口60を
閉止し出ロア2を開放した結果加圧された燃料は圧力調
整器26のチャンバー104からエアー・燃料取入口で
あるエアーフィルターのハウジング18へ流出し、そこ
に生じた圧力ドロップのためダイアフラム100は弁9
2を流路96の口径を減少させる位置に移動せしめ、こ
れによって圧力調整器26から燃料流量を減少せしめる
。燃料流量が減少するとエンジン速度が減少し、圧力・
速度変調器32が順次光を受けた信号を結線86を介し
て電子制御装置30に発する光ダイオード(FD)を光
路より遮断されたダイオード(LED)から光を受ける
高さまで充分ブレード162を移動せしめるほどその圧
力が減少するまでエンジン速度は減少する。次に電子制
御装置30は電価弁114を結線88を介して励磁して
入口60をもう一度開放させ、チャンバー112内に加
圧燃料を入れるとこのチャンバー112が再度圧力調整
器のチャンバー104を加圧し弁国をさらに開いた状態
に移行させる。このようにすると、エンジン速度が最高
アイドル速度の狭い範囲内で制御されることは明らかで
ある。エンジン速度を増加せしめる必要があるときは、
運転者はスロットル20の開放作用をするアクセルペダ
ルを作動させて燃料チャージを大量にエンジンに与える
。スロットルの開放は又流量制御弁28の小室198内
の圧力を順次増大させるマニホルド真空圧を低下させ、
これにより弁部材212を座206がら遠ざけるようl
ζ移動させてエンジンへの燃料供給を増加せしめる。燃
料供給が増大すると、エンジン速度が増加し、電子制御
装置3oはエンジン速度の増加の各増分に対して種々の
ダイオード(LED)が働らくように作動自在である。
第2図に示した実施例では、ダイオード(LED) は
右から左に連続的に照射されており、そのためダイオー
ド(LED)の列の左側のダイオード(LED)はより
高速となり、ブレード162の移動長ざの大部分にわた
って光を受けたま\となるようにプレー)’162ノ上
縁166から太き(離れている。エンジン速度が増加す
るにつれて、電子制御装置3oは圧力制御弁34を入口
60が開で出ロア2がチャンバー104を加圧するため
閉止される位置に保持し、これによって弁92を開放し
て圧力調整器によって排出される燃料の圧力は、変調器
のブレード162がダイオード(LED)からこれに対
応する光ダイオード(FD)への光路を遮断するよう押
し上げられるまで増大し続ける。だから、上述した流量
制御弁は燃料の流量がどんな瞬間のエンジン速度にも必
らず適合するようにエンジンへ加圧ガス燃料を送るよう
に作動することが分る。
もしもエンジン速度が所定の最大エンジン速度を超える
と、ガバナー178はエンジンの過速を防止するため点
火装置を遮断するように作動する。
プレー・ド162の上縁166の形状が加圧燃料を特定
のエンジン速度に対して圧力調祭器がら排出する際の圧
力を決めるということは明らかであろう。
加うるに、流量制御弁28のバルブヘッド212の形状
がマニホルドの特定の真空圧゛に対して流量制御弁28
からエンジン14への流量を決めることも明らかである
ブレード162の上縁166の形状とバルブヘッド21
2の形状を決める基本的な方法は次の通りである。燃料
制御装置と連動して使用されるエンジンは動力吐で速度
とマニホルド真空圧(及び空気温度その他の所望の変数
値)を種々に組合せて走行する。空気取入流量は各作動
状態において必要な空気と燃料の比率を与えるのに要求
される燃料流量と共に各状態毎に記録される。手動操作
される流量弁、圧力調整器及び流速計を弁開放面積と流
量弁の横断方向の圧力差との複数の組合せに燃料流量を
関連付けるグラフを作成するのに用いる。
これらのデータが与えられると、種々の調整自在な止め
部、ばね、オリフィス及び流体の流路内で(ピトー管に
よる〕動圧を例えば非線型の関係を与えるのに用いるこ
とができるような各種ポートの位置によって与えられる
所望外部形状及びこれらを利用して調整加工する方法を
用いて側方形状ヲ決メルコトカできる。同じ電子制伽枯
晋J−宙柘の形状を広く種々の形式及び大きさのエンジ
ンに用いることができるということが分ったが、ボア〔
直径〕とストロークの比、燃焼室のデザイン、弁の開閉
タイミング、あるいは弁の吸入効率は大きく変更する必
要がある。
最大燃料流量はエンジンの排気量及び燃料の熱量値に関
連してばね148の特性もしくは電子制御装置30のゲ
イン(利得)を変えることによって簡単に設定し得る。
エンジン速度の信号は点火装置、電磁装置あるいはエン
ジンの回転部に置かれた類似装置から得られることは明
らかである。後者の場合、こ5に説明した流量制御弁は
ガス燃料を補充して圧縮点火エンジンに使用することが
でき、この場合流量制御弁は消費されているディーゼル
燃料等の量をその位置で表わす注入器制卸ロッドのよう
な構成部によって調整される。
本発明による流量制御弁のディーゼルエンジンへの代表
的な応用例を第5図に示す。
第5図について説明すると、ディーゼルエンジン300
はシリン々”−1’)’2易バAf−1m−一・−一こ
とが分る。以下のことを論するため、エンジンの点火順
序は1.2.3.4であると仮定する。ディーゼル燃料
はディーゼルポンプ304と燃料供給ライン306.3
08.310及び312によって燃料タンク302から
ディーゼルエンジン300へ送られる。ディーゼル燃料
を燃料供給ライン306,308,310及び312へ
送る際のディーゼルポンプ304の作動は往復動軸31
4を備えた注入制御機構によって制御される。圧力感知
装置316,318,320及び322は燃料供給ライ
ン306.308.310及び312とそれぞれ連結さ
れている。ディーゼル燃料は注入ノズル324,326
,328 及び330を介してシリンダー1.2.3及
び4にそれぞれ注入される。導入新鮮空気は空気導入路
、搬送路もしくはエンジンのシリンダーのいずれかに閉
じ込められるが、これはディーゼルエンジンの排気弁も
しくは排気ポートを閉じた後であって、封入空間はシリ
ンダー1.2,3及び4とそれぞれ連動する332.3
34.336及び338で略図表示されている。流量制
御弁28aは複数の入口461を有し、これらの入口は
導管50a、 50b、 50C及び50dを介して電
磁弁342.344.346及び348に接続されてい
る。圧力感知装置316、320.318及び322が
電磁弁346.344.348及び342とそれぞれ接
続されている。
ガス燃料はその燃料タンク12aから圧力調整器26a
を介して送られ、圧力速度変調器によって変調され、第
1図に図示した装置について説明したような方法で電子
制御装置30aにより制御される。
使用する際にディーゼル燃料の供給ライン306中の圧
力がディーゼル燃料の噴射圧に対して増大すると、圧力
感知装置316が電磁弁346を開放せしめる信号を送
るために励磁され、その結果導管50Cからのガス燃料
が新鮮なチャージ貯蔵部336に受け入れられる。この
過程が各シリンダー毎に点火順に繰り返され、その結果
ガス燃料は爆発が生じているシリンダーの次のシリンダ
ーの新鮮空気のチャージ源に受け入れられる。電価弁3
42゜344、346及び348の開弁時期、はガス燃
料を受け入れるべきシリンダーから排気ガスのほとんど
全てが排出されるまでガス燃料を受け入れないように制
御される。これは排気サイクル中に燃料を空気と共に燃
焼室内に受け入れることがない限り常に生じるような燃
料の労費を除去することによって燃料効率を増大せしめ
るのに役立つ。
第6図に図示した実施例では、゛電磁弁342.344
゜く旧及び箕は点火時期調整装置400から時期調整信
号を受けかつ電価弁342.344.346及びy旧を
所要の順序でしかも′電子制御装置が受ける時期調整信
号に従って所要の時間間隔で再励磁する゛嘔子制御装置
30bによって励磁される。
第5図及び第6図に図示した両実施例において、噴射制
御ロッド314の位置はディーゼル燃料の流量に対して
ガス燃料の流量を制御するようにライン362を介して
流量制御弁28aに送られる制御信号を発生させるよう
に適当な制御装置360により監視することができる。
第5図及び第6図から明らかなように、ディーゼルエン
ジン等への燃料の供給は燃焼のためエンジン内にガス燃
料を取り入れることのできる時間間隔でのみガス燃料を
正価に送り込むような動産的な方法でガス燃料を送るこ
とによって補充することができる。火花点火装置につい
て前に述べたと同様な方法でガバナーを、もし所望の最
大エンジン速度を越えた場合に燃料供給ラインを電磁式
で締切りするのに用いることができる。
内燃機関の作動に酸素感知制御装置を用いるための要求
が増大しており、本発明の燃料制御装置は酸素感知側−
をするために容易に用いることができる。第7図に示す
通り、電磁弁450が流量制御弁28のチャンバー19
8に開口している通気ライン75に置かれている。電磁
弁450は、排気中の酸素成分を測定しこの酸素成分が
所望よりも低いときは電磁弁450に電気信号を送るよ
うに配設された従来型酸素感知装置452と連絡してい
る。
この電気信号を受けると、電価弁450はアクチュエー
タ454がポート456を閉じる位置に移動しこれによ
ってチャンバー198への通気を阻止するように励磁さ
れる。チャンバー198への通気が阻止されると、マニ
ホールドの完全真空圧がへロアロを介してチャンバー1
98に加えられ、このチャンバーが一定形状のバルブヘ
ッド212(第4図)を出口の弁路206に対して閉止
位置の方へ移動させるためダイアフラム194を移動さ
せ、これによって流量制御弁を介して燃料の流量を魔少
せしめかつ燃焼混合気を有効に減少させる。
第8図はもう1つの実施例を図示しており、酸素感知器
452aにより発せられる信号は電子制御装置30を圧
力制御装置34に接続する結線80のスイッチ460に
送られる。使用の際極端に低い酸素成分が検知されると
、感知器452aは結線田を遮断するようにスイッチ4
60を作動させ、これによって圧力調整器(第2図)の
小室90からダイアフラム室104への高圧ガスの供給
を遮断するように圧力制御装置34を非作動にし、これ
によって弁92を出口導管42のガス圧力を減圧する閉
止位置の方へ移動せしめるとともにエンジンに対するガ
スの供給を減少せしめ混合気の生成を減少せしめる。ガ
ス燃料が送り込まれるエンジンはガソリン等の供給源へ
の従来型接続部を有し、この場合適当な ”締切”装置
がガス状及び液状燃料供給ライン中に一方の燃料からも
う一方の燃料に切り換えて使用するための適当な切り換
え機構と共に備えられている。一方から他方の燃料への
切り換えは、ガソリンのキャブレター装置がガス燃料を
受け入れるのに修正する必要がなく空気と燃料の供給ラ
インもしくは空気と燃料の供給マニホールドには何らの
制約も置く必要がないということから容易に行なうこと
ができるということは明らかである。自動“締切”は南
ル源12とこのエンジンへのガス燃料の流れを阻止する
ためエンジンが停止したときに閉じる圧力調整器26と
の間に設けられることも明らかであろう。
〔効果〕
種々の熱量値を有する燃料を使用するキャブレター装置
を採用する際にこれまで経験したような困難は、燃料供
給の圧力が種々の燃料に対して変化するその割合を調節
するように電子装置の利得もしくはばね負荷を変化させ
ることができる本発明の装置によって簡単に克服するこ
とができる。
正の圧力で作動する装置を使用することにょって、装置
に圧力についての制約を置く必要がなくなり、そのため
ガソリンのキャブレターの作動はこれを本発明の燃料制
御装置に接続することによって不利に転することなく行
なわれる。
本発明によって、操作する者は燃料の出口圧力を変える
ことができるから、単一サイズの燃料制御装置がエンジ
ンのサイズの如何に拘らず必要な全てである。
同様に、本発明の装置は現在使用されている従来のガソ
リンエンジンに広く用いることのできるからアダプター
の使用を必要としない。
本発明によるキャブレター装置は既存の、例えばエアー
クリーナーもしくはキャブレターのような設備を動かし
たり、取り替えたりすることなく、またどんなアダプタ
ーを追加することなく設けることができ、その結果光の
エンジンのデザインの゛美観は変化せず、ガソリンの蒸
気も変化しない。
本発明のキャブレター装置はエンジン負荷及びエンジン
速度を感知し空気と燃料の混合を負荷のメナ存しに広1
−’て百国箭ナス 本発明のキャブレター装置は、燃料タンク中のガス燃料
の温度のような作動条件が変化するかどうかに関係なく
一定の必要出口圧力を与えるフィードバックシステムを
も提供する。
このキャブレター装置のもう1つの特、徴は、最新式コ
ンピュータ制御の排出装置と両立して使用し得るもので
あり、ガス燃料供給装置と共にガソリンに置に使用した
場合には同様に機能する。
本発明のキャブレター装置により最大出力の調整はエン
ジンが駆動していないときに圧力・速度変調器の設定を
調整することによって行なうことができる。特定のエン
ジンに必要な燃料流量は図表もしくはその他以前に作成
されたリストから決定することができ、従って出力の調
節は動力計あるいは負荷試験を必要とすることなく行な
うことができる。このキャブレター装置は、燃料が正の
圧力で送られ従って本装置を使用することによって何ら
の出力ロスも生じないから、空気入口に何ら制限を置く
必要ではない。
コノキャブレター装置はエンジン速摩の加atと拘らず
正確な燃量流量を送り、その結果冷い気候で始動する際
に以前であれば経験したような困難が克服された。
このキャブレター装置はガス燃料をディーゼルエンジン
に送るに当ってスロットルがない場合でも使用に適して
いる。
このキャブレター装置を取り付けたエンジンのエアーフ
ィルター内で空気とガス燃料を混合することによって、
空気と燃料の混合は以前に利用できた以上に大きな残留
時間を有し、これはエンジンの色々なシリンダーを介し
てより均一な燃料の分配を与えるのに役立つ。
本発明の種々な変形が当業者であれば本発明の範囲・か
ら逸脱することなく行なえることは明らかであろう。電
子制御の現在の技術状況では電子制御装置に対して多く
の変形や付加が可能であり、そのため例えば時期調整し
た始動器、遠隔式のダイオード(LED)タコメータ表
示器もしくはダイオード(LED)時期進角表示器1回
転数変化表示−器もしくはデトーネーション(爆発)感
知器等が備えられている。速度表示器のその他の形式の
ものはダイオード(LED)及び別のダイオード(P 
D)で代えることができることも明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
・ 第1図は本発明の実施例による燃料流量制御装置を
図示するブロックダイアグラム、第2図は圧力調整器、
圧力制御弁及び圧力・速度変調器を断面で示した図、第
3図はこの変調器の一部を断面でかつ電子制御装置への
接続部を示す図、第4図は流量制御弁の縦断面を示す図
、第5図はディーゼルエンジンに設けた燃料制御装置を
示す図、第6図は本発明の別の実施例によるディーゼル
エンジンに設けた燃料制御装置を示す図、第7図は酸素
感知制御によってオ薄混合の要求が検知されると混合気
を希薄にするように作用する流量制碓井に対する変形例
を示す図、第8図は圧力制御変調器に設けられた混合気
希薄装置を・示す図である。 10・・・・・・・・・燃料制御装置 12曲曲・高圧
源14・・・・・・・・・エンジン 16曲曲・空気取
入口20・・・・・・・・・ スロットル 22曲曲・
 吸入マニホールド26・・・・・・・・・圧力調整器
 28・・・・・・・・・流量制御弁30・・・・・・
・・・電子制御装置 32・・・・・・・・・圧力・速
度変調器34・・・・・・・・・圧力制御装置 特許出願人 エムコ ホイートンインターナショナル 
リミテッド同代理人 鎌 1) 文 二

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)空気とガス燃料を内燃機関へ送る際にこれらが通
    過する空気・燃料の取入口とエンジンの負荷状態を表わ
    す手段とを有する内燃機関へガス燃料をその高圧源から
    供給するのに用いられる燃料制御装置において、該装置
    はa)加圧ガス燃料を該高圧源から受ける入口とガス燃
    料排出用の出口とを有する圧力調整器を備え、該圧力調
    整器は流量の如何に拘らず所定のエンジン速度を与える
    ため排、出燃料に一定圧力を保持しかつエンジン速度の
    増減に応じて排出ガス燃料の圧力を増減するように設け
    られ、 b)該圧力調整器の出口と連通する入口と該エンジンの
    空気燃料取入口に連通ずる出口とを有し、しかもエンジ
    ン速度の如何に拘らずエンジンの負荷状態に応じて該出
    口からガス燃料流量を制御するよう作動自在であるよう
    にエンジンの負荷状態を表わす手段と連通ずる弁アクチ
    ユエータ部材を有する流量制御弁と、 C)エンジン速度を測定し、エンジン速度を表わす第一
    信号を発生させるための該エンジンと連結している制御
    手段と、 d)流量制御弁に対する燃料供給圧を測定するため圧力
    調整器の出口と連結し、かつ該第−信号を受け取るよう
    制御手段と連結し、測定した圧力を測定した速度と比較
    しかつ所望より低い圧力を表わす第三信号もしくは所望
    より高い圧力を表わす第四信号を発生させ、該第三信号
    もしくは第四信号を制御手段に送り込む変調器手段と、 e)該第三信号もしくは第四信号を受けるとこれに応じ
    てガス燃料出口の圧力を増減するため該圧力調整器と連
    通する圧力制御手段 とを備えたことを特徴とする燃料制御装置。 (2) 圧力調整器と連通し、この圧力調整器のガス燃
    料出口の圧力を増加せしめるように圧力調整器に作用す
    る第一位置と圧力調整器のガス燃料出口の圧力を減少せ
    しめるように圧力調整器に作用する第二位置との間を移
    動自在なアクチュエータを有する圧力制御手段を備え、
    該圧力制御手段は前記第三信号及び第四信号を受けて該
    アクチュエータを第三信号を受けるとそれに応じて第一
    位置へ移動せしめ、第四信号を受けるとそれに応じて第
    二位置へ移動せしめ、これによって燃料供給圧力、エン
    ジン負荷及びエンジン速度を常に監視し、燃料供給圧及
    び燃料流量を監視しているエンジンの作動状態に対して
    燃料供給を最大に調節するように調整することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の燃料制御装置。 (3)前記圧力調整器が、 1)前記高圧源から加圧ガス燃料を受ける入口と連通す
    る第一段の圧力室と、 11)ガス燃料流量を第一段から前記出口を介して制御
    するため該出口に設けられ、第一ダイアフラム室を有す
    るダイアフラム作動弁とを備え、 前記圧力制御手段が、 1)該第一段の圧力室を該第−ダイアフラム室に接続す
    る第一導管と、 11)該第−導管にあって、該第−ダイアフラム室を通
    気することのできる通気路を有する圧力制御弁手段と、 111)該第−導管を開放し該通気路を閉鎖する第一位
    置と該第−導管を閉鎖し該通気路を開放してガス燃料通
    路を前記第一段から該第−ダイアフラム室へ通じさせた
    りもしくは閉鎖せしめる第二位置との間を移動自在な圧
    力制御弁内にあって、該第三信号及び第四信号を受けて
    該アクチュエータを該第−位置及び第二位置に移動せし
    める該圧力制御手段と連通ずるアクチュエータとを備え
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    燃料制御装置。 (4)前記圧力変調器手段が、 a)第二ダイアフラム室の可動壁を形成する第二ダイア
    フラムをその内部に支持している変調器ハウジングと、 b)前記圧力調整器の出口と該第二ダイアフラム室との
    間の連通をなす導管手段と、C)該第二ダイアフラムの
    務動に応じて往復動せしめるため第二ダイアプラムに取
    り付けられ、第一面内に伸びる経路に沿って前後に移動
    し、該経路を横方向に伸びている一定形状の端を有する
    不透明ブレードと、d)該変調器ハウジングに取り付け
    られ、それぞれがダイオード(LED)と該平面の反対
    側で互いに反対向きに設けられた光受信器とから成る複
    数組の速度表示器とを備え、各ダイオード(t、hTh
    )はエンジン速度がこれに振り向けられたエンジン速度
    に一致すると光を発するよう該制御手段により作動せし
    められ、該光受信器は光受信信号もしくは無光受信信号
    を該制御手段に送るよう制御手段と導通′し、これによ
    って圧力調整器の出口圧力は第二ダイアフラム室に加え
    られかつ順次不透明ブレードを変位せしめて第二ダイア
    フラムを変位させるから不透明ブレードの一定形状端の
    位置は圧力調整器の出口圧によって決定され、不透明ブ
    レードは光路を能動化されたダイオード(LED、)か
    らこれと連動する受光器に対して遮断したりあるいは導
    通させて受光器にエンジン速度が測定された圧力調整器
    の出口圧力において最高速度より小か大かによって光信
    号もしくは無光信号を発信せしめ、光信号もしくは無光
    信号は制御手段が光受信信号を受けると第三信号を、無
    光信号を受けると第四信号を発生させる制御手段に送ら
    れることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の燃
    料制御装置。 (5)前記流量制御弁がハウジングを第−室と第二室に
    分割しているダイアフラムを内蔵したハウジングから成
    り、該第−室は第一小室及び第二小室とに分割されてい
    て、これらはその間に弁路を有し、前記弁アクチユエー
    タは該弁路を開放する第一位置とこれを閉鎖する第二位
    置との間を移動するため該ダイアフラムに取り付けられ
    、該流量制御弁の入口は該第−小室と連通しまたその出
    口は該第二小室と連通していることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の燃料制御装置。 (6)弁路は弁座を形成し、弁アクチユエータはこの弁
    座の方へまたこれから陥れる方に6動するように取り付
    けられて次第に弁座に対して一定形状の測定用弁の移動
    に応答して弁路の部分を増加又は減少させる測定用バル
    ブヘッドを備えていることを特徴とする特許請求の範囲
    第5項に記載の燃料制御装置。 (7) エンジンの排気ガス中の酸素成分を測定する酸
    素感知手段とエンジンに対する燃料流量を減じて所望よ
    り低い酸素成分が排気ガス中に検知されると空気と燃料
    の混合気を希薄にする希薄化手段とを備えたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載の燃料制御装置。 (8)前記流量制御弁の第二室が大気圧に開放された空
    気噴射路とこの噴射路を開放したり閉じたりするため該
    噴射路に設けた噴射制御弁と、エンジンの排気ガス中の
    酸素成分を測定する酸素感知手段とを有し、該酸素感知
    手段は噴射制御弁をその開位置に位置せしめて酸素成分
    が満足すべきものであれば第二室の通気を可能とし、ま
    た噴射制御弁を閉じて第二室内圧力を減少せしめ弁路を
    制限するようにアクチュエータを移動させ、これによっ
    て空気・燃料の混合気を希薄にするよう燃料流量を減少
    させることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の
    燃料制御装置。 (9)前記圧力制御弁が、電源供給ラインと電磁弁への
    電源供給を遮断する開放位置ならびにこれを可能にする
    閉鎖位置との間で移動自在な電源供給ライン中に設けた
    スイッチ手段と、エンジンの排気ガス中の酸素成分を測
    定する酸素感知手段とを有する電気的に操作される電磁
    弁から成り、該酸素感知手段はスイッチを開の位置に置
    いて圧力制御弁が第一ダイアフラム室内の圧力を最小と
    するように前記第一導管を閉鎖せしめるのに酸素成分が
    満足なものとなると該圧力制御弁の操作を可能とする閉
    鎖位置にスイッチを置くようにスイッチと導通し、これ
    によって該ダイアフラム作動弁を閉鎖位置の方へ移動せ
    しめて第一段から燃料流量を減少させ、これによって空
    気・燃料混合気を希薄にすることを特徴とする特許請求
    の範囲第3項に記載の燃料制御装置。 tlO) エンジンの負荷状態を表わし流量制御弁が連
    通する前記圧力制御手段が吸入マニホールドであり、こ
    れによって流量制御弁の出口からのガス燃料流量をエン
    ジン速度の如何に拘らずマニホールド圧に応じて制御す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の燃料
    側(財)装置。 aD 前記圧力変調器手段がさらに前記不透明ブレード
    により保合自在でかつブレードが所望より高いエンジン
    速度を表わす高さまで上昇するとエンジンの点火装置を
    遮断するように作動自在のガバナーを備えていることを
    特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の燃料制御装置
    。 Q2+ 複数のシリンダーを有し、各シリンダーがこれ
    と連結されたディーゼル燃料供給ラインと導入空気の新
    鮮なチャージを行なう空気入口とを有し、燃料ポンプが
    所要の点火順序で各ディーゼル燃料供給ラインに対して
    加圧燃料を順次供給するための各ディーゼル燃料供給ラ
    インと連通しているディーゼルエンジンにおいて高圧源
    から各空気入口へ時期調整したガス燃料の供給をする際
    に用いる燃料制御“装置において、 a)各空気入口と連結され、開になると流量制御手段と
    連通された空気入口と連通しかつ閉になると空気入口と
    の連通を遮断するように設けられた流量制御手段と、 b)各流量制御弁に加圧ガス燃料を送る手段と、 C)ディーゼル燃料が各シリンタ゛−に注入されている
    のを測定しかつ制卸信号を発生させ、燃料の注入が起り
    連通されると制卸信号は該流量制御弁を解放して次の点
    火順序にあるシリンダーの入口側空気に対してガス燃料
    を受け入れさせるべく作用するようにディーゼル燃料を
    受け入れるシリンダーに対して次の点火順序にあるシリ
    ンダーと連結された燃料制御弁に該制御信号を表わす手
    段とを備えたことを特徴とする燃料制御装置の改良。 (13) ディーゼル燃料が各シリンダーに注入されて
    いるのを測定する手段が前記制両信号を発生させるため
    各ディーゼル燃料入口側ラインと連結された圧力感知手
    段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第12
    項に記載の燃料制御装置の改良。 圓 ディーゼル燃料が注入されているのを測定する手段
    がエンジンのクランク軸の位置とエンジンの回転速度を
    測定する手段から成ることを特徴とする特許請求の範囲
    第12項に記載の燃料制御装置の改良。 (151前記流量制御手段が、 a)高圧源から加圧ガス燃料を受け入れる入口とガス燃
    料を排出する出口とを有し、流量の如何にかかわらず所
    定のエンジン速度に対して燃料を排出する際に一定圧力
    を保持すると共にエンジン速度の増加もしくは減少に応
    答して排出するガス燃料の圧力を増加もしくは減少せし
    めるように設けられた圧力調整器と、 b)該圧力調整器の出口と連通ずる入口と複数の出口と
    を有する第−流量制卸弁と、C)各新鮮空気入口の1つ
    と連結され該第−流量制御弁と連通し、それぞれがエン
    ジン速度の如何に拘らずエンジンの負荷状態に応じてそ
    の出口からガス燃料流量を制御するべく作動し得るよう
    にエンジンの負荷状態を表わす前記手段と連通ずるバル
    ブアクチュエータ部材を有する第二流量制卸弁と、d)
     エンジン速度を測定しかつエンジン速度を表わす第一
    信号を発生させるためエンジンと連通する制御手段と、 e)流量制御弁に対する燃料供給圧を測定するよう圧力
    調整器の出口と連通し、該第−信号を受けるため制御手
    段と連通し、測定した圧力を測定した速度と比較すると
    共に所望より低い圧力を表わす第三信号もしくは好まし
    くない高圧を表わす第四信号を発生させるように設けら
    れている変調器手段とを備えたことを特徴とする特許請
    求の範囲第12項に記載の燃料制御装置の改良。 06)前記圧力制御手段が、前記圧力調整器と連通しか
    つ該圧力調整器に作用して圧力調整器のガス燃料出口の
    圧力を増大させる第一位置と該圧力調整器に作用して圧
    力調整器のガス燃料出口の圧力を減少させる第二位置と
    の間を秒動自在なアクチュエータを有し、前記第三信号
    を受けるとこれに応答して該第−位置へかつ前記第四信
    号を受けるとこれに応答じて該第二位置へ該アクチュエ
    ータを移動させるため第三信号又は第四信号を受ける圧
    力制御手段を備えていることを特徴とする特許請求の範
    囲第12項に記載の燃料制御装置の改良。 0η 前記圧力調整器が、 (1)前記高圧源から加圧ガス燃料を受ける前記入口と
    連通ずる第一段圧力室と、 (11)該第一段からのガス燃料流量を前記出口を介し
    て制御するため該第一段によって、第一ダイアフラム室
    を有するダイアフラム作動弁とを備え、 さらに前記圧力制御手段が、 (1)該第一段圧力室を該第−ダイアフラム室に接続す
    る第一導管と、 (11) 該第−導管に設けた圧力感知手段と、皿 該
    第−導管を開放する第一位置と該第−導管を閉じて加圧
    ガス燃料通路を前記第一段から該第−ダイアフラム室に
    導通もしくは閉止する第二位置との間を移動自在で、前
    記第三信号及び第四信号それぞれを受けるとこれに応答
    して該第−位置及び第二位置へ移動させるように第三信
    号及び第四信号を受けるため該圧力制御手段と連通する
    アクチュエータとを備えたことを特徴とする特許請求の
    範囲第12項に記載の燃料制御装置の改良。 08) 前記圧力調整器手段が、 a)第二ダイアフラム室の可動壁を形成する第二ダイア
    フラムをその内部に支持している変調器ハウジングと、 b)該圧力調整器の出力と該第二ダイアフラム室との間
    を連通する導管手段と、 C)該第二ダイアフラム室の移動に応答して往復動する
    ため第二ダイアフラムに取り付けられ、第一平面内に伸
    びる経路に沿って前後に6動し、該経路の横方向に伸び
    る一定形状の縁部を有する不透明ブレードと、d)該変
    調器ハウジングに取り付けられ、それぞれがダイオード
    (L 、E D )と該平面の向い合う側に互いに反対
    向きに配設された受光器とから成る速度表示器の複数組
    とを備え、各ダイオード(LED)はエンジン速度がそ
    のダイオードに振り向けられるエンジン速度に一致する
    と光を発するよう前記圧力制御手段によって作動せしめ
    られ、該受光器は光受信信号もしくは無光信号を該制御
    手段に送るよう該制御手段と連通しこれによって圧力調
    整器の出口圧力は第二ダイアフラム室に加えられ、かつ
    不透明ブレードの型縁部の位置を圧力調整器の出口圧力
    によって検知するようにして順次不透明ブレードを変位
    させる第二ダイアフラムを変位させ、さらに不透明ブレ
    ードは受光器が圧力調整器の測定された出口圧力におけ
    る最大速度よりエンジン速度の方が小さいかもしくは大
    きければ光信号もしくは無光信号を発するように、作動
    しているダイオード(LED)からの光路をこれと運動
    する受光器に対して遮断もしくは導通させ、光信号ある
    いは無光信号は光受信信号を受けると第三信号を、無光
    信号を受けると第四信号を発生する制御手段に送られる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第12項に記載の燃料
    制御装置の改良。 Q9) 前記圧力調整器手段がさらに前記不透明ブレー
    ドによって係合自在で、かつブレードが所望より高いエ
    ンジン速度を表わす高さにまで上昇するとエンジン点火
    装置を遮断するように駆動自在なガバナ一手段を備えた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第18項に記載の燃料
    制御装置の改良。
JP59282053A 1984-04-30 1984-12-26 燃料制御装置及びその改良 Pending JPS60230528A (ja)

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