(57)【要約】【課題】ガス燃料を吸気通路内に均分に拡散させてエンジンの出力向上を図る。【解決手段】吸気通路２１にスロットルバルブ２４とガス燃料コントロールバルブ２５とを弁軸が互いに平行になるとともにスロットルバルブ２４がガス燃料コントロールバルブ２５より下流側に位置するように設ける。これらのバルブどうしの間の吸気通路２１の周囲に、ガス燃料が供給される環状通路４３を形成する。この環状通路４３と吸気通路２１とを、これら両通路の間に形成されたガス吐出孔４４によって連通させる。このガス吐出孔４４は、吸気通路１２を軸線方向から見て前記両バルブの弁軸と重なる部位を除く部位であって、前記弁軸を中心として対称となる位置に形成されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路にバタフライバルブ型のスロットルバルブとガス燃料コントロールバルブとを弁軸が互いに平行になるとともにスロットルバルブがガス燃料コントロールバルブより吸気流の下流側に位置するように設け、これらのバルブどうしの間の吸気通路の周囲に、ガス燃料が供給される環状通路を形成し、この環状通路と前記吸気通路とを、これら両通路の間に形成されたガス吐出孔によって連通させてなり、このガス吐出孔は、前記吸気通路を軸線方向から見て前記両バルブの弁軸と重なる部位を除く部位であって、前記弁軸を中心として対称となる位置に形成されていることを特徴とするエンジンのガス燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンのガス燃料供給装置において、環状通路にガス燃料を供給するガス供給口は、ガス吐出孔を避ける位置に開口されているエンジンのガス燃料供給装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンジンのガス燃料供給装置において、環状通路にガス燃料を供給するガス供給口は、ガス吐出孔に対して吸気通路の軸線方向にずれる位置に形成されているエンジンのガス燃料供給装置。
【請求項４】
請求項１記載のエンジンのガス燃料供給装置において、吸気通路を形成する通路形成用部材の内部に内筒を嵌合させ、これら両部材の間に環状通路を形成してなり、前記内筒は、吸気が流れる方向の下流側から前記吸気通路形成用部材に組付けられているガス燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに液化石油ガス（ＬＰＧ）や圧縮天然ガス（ＣＮＧ）などのガス燃料を供給するエンジンのガス燃料供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のガス燃料供給装置としては、例えば実開昭６３−１４６１５２号公報に開示されているものがある。この公報に示されたガス燃料供給装置は、スロットルバルブの上流側に設けられたベンチュリ部からガス燃料が吸気通路中に吸引される構成が採られている。
【０００３】
前記ベンチュリ部は、吸気通路を囲む環状を呈する燃料通路が内部に形成されるとともに、この環状のガス燃料通路から径方向の内側に延びてガス燃料通路と吸気通路とを連通するスリットが形成されている。このスリットは、吸気通路の周方向に沿って、吸気通路の全周にわたって途切れることなく一連に延びるように形成されている。
【０００４】
また、前記環状のガス燃料通路にガス燃料を供給するガス供給口は、吸気通路を軸線方向（吸気の流れる方向）から見てスロットルバルブの弁軸に対して垂直位置となる側部に形成されている。
なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６３−１４６１５２号公報（第１図〜第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように構成された従来のガス燃料供給装置は、エンジンの小型化を図るためにシリンダヘッドに接近させて取付けると、エンジンの出力が低下してしまうという問題が生じる。このことは、特にスロットルバルブの開度が大きくなる高速運転時に顕著である。このようにエンジンの出力が低下してしまうのは、ガス燃料が均分に拡散されることがない状態でエンジンに供給されることが原因であると考えられる。
【０００７】
すなわち、ガス燃料は、前記ガス供給口から環状のガス燃料通路内に流入した後に前記スリットにおけるガス供給口の近傍に位置する一箇所から相対的に多く吸気通路内に吸入される。このため、ガス燃料は、吸気通路中を層状になって下流側へ流され、吸気通路内で均分に拡散されることなく燃焼室内に吸入されてしまう。
【０００８】
この結果、燃焼室内の空燃比分布に偏りが生じ、燃焼室内に混合気の相対的に濃い部分と希薄な部分とが形成されるようになるために、燃焼条件が悪化して排ガス中のＮＯＸ    やＨＣが増加してしまう。なお、吸気通路の形状を変えたり、吸気の流れる方向を変える部材を設けたりして相対的に濃い混合気が点火プラグの近傍に集まるように構成することは、ガス燃料はガソリンに較べて比重が著しく小さいために困難である。
【０００９】
また、従来のガス燃料供給装置によって生成された混合気を多気筒エンジンの各気筒に分配する場合には、上述したように吸気通路中を混合気が濃度の異なる層状になって流れることから、混合気の空燃比が気筒毎に異なってしまうことがある。このため、多気筒エンジンに従来のガス燃料供給装置によってガス燃料を供給する場合には、気筒毎の燃焼状態が異なるようになり、エンジンの出力が低下してしまうという問題が生じる。
【００１０】
さらに、従来のガス燃料供給装置は、ベンチュリ効果によってガス燃料を吸気通路内に供給するために、吸気抵抗を低減してエンジンの出力向上を図るにも限界があった。このような不具合は、ベンチュリ効果を用いることなくガス燃料を吸気通路の供給することによってある程度は解消することができる。しかし、吸気通路にベンチュリを設けないようにすると、吸気は、吸気通路中を横切るように設けられたスロットル弁の弁軸の影響を大きく受けるようになり、吸気通路中に吸気が流れ難い部位と流れ易い部位とが形成されるようになる。すなわち、燃料ガスを供給する構成如何によっては、吸気通路中のガス燃料の分布に偏りが生じるおそれがある。前記吸気が流れ難い部位とは、スロットル弁の弁軸の下流側のことであり、前記吸気が流れ易い部位とは、前記弁軸を避けるような部位のことである。
【００１１】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、ガス燃料を吸気通路内に均分に拡散させてエンジンの出力を増大させることができるエンジンのガス燃料供給装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係るエンジンのガス燃料供給装置は、吸気通路にバタフライバルブ型のスロットルバルブとガス燃料コントロールバルブとを弁軸が互いに平行になるとともにスロットルバルブがガス燃料コントロールバルブより吸気流の下流側に位置するように設け、これらのバルブどうしの間の吸気通路の周囲に、ガス燃料が供給される環状通路を形成し、この環状通路と前記吸気通路とを、これら両通路の間に形成されたガス吐出孔によって連通させてなり、このガス吐出孔は、前記吸気通路を軸線方向から見て前記両バルブの弁軸と重なる部位を除く部位であって、前記弁軸を中心として対称となる位置に形成されているものである。
【００１３】
本発明によれば、燃料ガスを吸気通路内の吸気負圧によってベンチュリを用いることなくガス吐出孔から吸気通路内に供給することができる。また、ガス吐出孔は、スロットルバルブやガス燃料コントロールバルブの弁軸によって吸気の流れが妨げられることがない部位、言い換えれば吸気が相対的に多く流れる部位に複数形成される。このため、ベンチュリを用いていないことによって吸気の流れが前記弁軸の影響を大きく受けるようになるにもかかわらず、ガス燃料を吸気通路内に広範囲にわたって均分に供給し、円滑に下流側へ供給することができる。
【００１４】
請求項２に記載した発明に係るエンジンのガス燃料供給装置は、請求項１に記載した発明に係るエンジンのガス燃料供給装置において、環状通路にガス燃料を供給するガス供給口は、ガス吐出孔を避ける位置に開口されているものである。この発明によれば、ガス供給口から環状通路に流入したガス燃料は、環状通路を周方向へ流れた後にガス吐出孔から吸気通路内に供給される。
【００１５】
請求項３に記載した発明に係るエンジンのガス燃料供給装置は、請求項１に記載した発明に係るエンジンのガス燃料供給装置において、環状通路にガス燃料を供給するガス供給口は、ガス吐出孔に対して吸気通路の軸線方向にずれる位置に形成されているものである。
この発明によれば、ガス供給口から環状通路に流入したガス燃料は、環状通路内を前記軸線方向へ流れた後にガス吐出孔から吸気通路内に供給される。
【００１６】
請求項４に記載した発明に係るエンジンのガス燃料供給装置は、請求項１に記載した発明に係るエンジンのガス燃料供給装置において、吸気通路を形成する通路形成用部材の内部に内筒を嵌合させ、これら両部材の間に環状通路を形成してなり、前記内筒は、吸気が流れる方向の下流側から前記吸気通路形成用部材に組付けられているものである。
この発明によれば、吸気通路形成用部材に内筒を組付けるときに内筒を押す工具や治具は、内筒における吸気流の下流側から接触する。このため、内筒に組付用の被押圧面を形成する場合にはこの被押圧面を吸気流の下流側に吸気の流れが大きく乱されることがないように形成することができる。また、前記被押圧面を形成しない場合であっても、工具や治具の接触痕は吸気流の下流側に形成されるから、上記同様に吸気を円滑に流すことができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るエンジンのガス燃料供給装置の一実施の形態を図１ないし図８によって詳細に説明する。
図１は本発明に係るガス燃料供給装置を装備したエンジンの構成を示す図、図２はガスミキサーの縦断面図、図３は図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図４は内筒を示す図で、同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は（ａ）図におけるＢ−Ｂ線断面図である。図５はアイドリング運転時のガスミキサーの斜視図、図６は図５の要部を拡大して示す斜視図、図７は全開運転時のガスミキサーの斜視図で、これらの図はスロットルボディを破断した状態で描いてある。図８はエンジンの回転数と出力との関係を示すグラフである。
【００１８】
これらの図において、符号１で示すものは、本発明に係るガス燃料供給装置としてのガスミキサーである。このガスミキサー１は、エンジン２のシリンダヘッドに取付けられ、例えば液化石油ガス（ＬＰＧ）や圧縮天然ガス（ＣＮＧ）などのガス燃料と空気とを混合させてエンジン２に供給するものである。
【００１９】
前記エンジン２は、コントロールユニット４によって制御される電子制御式の４サイクルエンジンで、吸気系に前記ガスミキサー１とエアクリーナ５とを備え、排気系に触媒６とマフラー７とを備えている。また、このエンジン２の点火プラグ８には、ディストリビュータ９とイグニッションコイル１０とを有する点火装置１１が接続されている。
【００２０】
前記コントロールユニット４は、従来からよく知られているように、エンジン２の各部に設けられたセンサの検出データに基づいて後述する各バルブなどを駆動するように構成されている。前記センサとしては、エンジン２に取付けられた冷却水温センサ１２およびクランク角センサ１３と、排気管１４に取付けられたＯ２  センサ１５と、前記触媒６に取付けられた排気温度センサ１６と、ガスミキサー１に設けられたスロットル角センサ１７と、エンジン２の吸気系の負圧導出用パイプ１８に取付けられた吸気負圧センサ１９などである。
【００２１】
前記ガスミキサー１は、図１〜図３および図５に示すように、吸気通路２１とガス燃料通路２２とが形成されたバルブハウジング２３にバタフライバルブ型のスロットルバルブ２４およびガス燃料コントロールバルブ２５と、エアブリードバルブ２６と、アイドルスピードコントロールバルブ２７とを組付けることによって形成されている。
【００２２】
前記スロットルバルブ２４は、バルブハウジング２３内の吸気通路２１の下流側端部に設けられ、前記ガス燃料コントロールバルブ２５は、前記吸気通路２１の上流側端部に設けられている。また、これら両バルブ２４，２５は、弁軸２４ａ，２５ａの軸線方向が互いに平行になるようにバルブハウジング２３に回動自在に取付けられている。
前記スロットルバルブ２４は、図示していないアクセル操作子にワイヤなどを介して接続されており、アクセル操作子が人為的に操作されることによって開閉する。また、前記スロットルバルブ２４と前記ガス燃料コントロールバルブ２５とは、リンク機構２８（図１参照）を介して互いに連結されている。
【００２３】
このリンク機構２８は、スロットルバルブ２４の開度が初期開度と例えば２０〜３０％の間にあるときにガス燃料コントロールバルブ２５が初期開度位置と全開位置との間で回動し、スロットルバルブ２４の開度が前記２０〜３０％を越えている状態では、ガス燃料コントロールバルブ２５が全開状態に維持されるように構成されている。すなわち、スロットルバルブ２４が初期状態から開く場合は、ガス燃料コントロールバルブ２５は、スロットルバルブ２４とともに開動作を開始し、スロットルバルブ２４の開度が２０〜３０％に達したときに全開となり、その後は全開位置に保持される。また、スロットルバルブ２４が全開状態から閉じる場合には、ガス燃料コントロールバルブ２５は、スロットルバルブ２４が閉動作を開始しても全開状態に保たれ、スロットルバルブ２４の開度が２０〜３０％まで低下してから閉動作を開始し、スロットルバルブ２４とともに初期状態になる。
【００２４】
スロットルバルブ２４を全閉としたときの状態（アイドリング状態）を図２に示す。この状態では、スロットルバルブ２４は、弁体２４ｂが略全周にわたって吸気通路２１の壁面に接触し、ガス燃料コントロールバルブ２５は、弁体２５ｂと吸気通路２１の壁面との間に隙間が形成されるように設定されている。
このアイドリング運転時には、スロットルバルブ２４を迂回するようにバルブハウジング２３に形成されたバイパス通路２９（図１および図２参照）を吸気が流れ、このバイパス通路２９に設けられた前記アイドルスピードコントロールバルブ２７が通路断面積を増減させることによって吸気量が制御される。このアイドルスピードコントロールバルブ２７の開度は、前記コントロールユニット４が制御する。
【００２５】
前記バルブハウジング２３に形成されたガス燃料通路２２は、図１に示すように、前記吸気通路２１における前記スロットルバルブ２４と前記ガス燃料コントロールバルブ２５との間となる部位に接続され、ガス燃料遮断バルブ３１とレギュレータ３２とを介してガス燃料タンク３３に接続されている。また、このガス燃料通路２２は、吸気通路２１との接続部分の近傍に前記エアブリードバルブ２６を介してブリードエア通路３４が接続されている。
【００２６】
前記ガス燃料遮断バルブ３１は、例えば減速時などでガス燃料通路２２を閉じるためのもので、ダイヤフラム式アクチュエータ３１ａを備えており、このアクチュエータ３１ａにエンジン２の負圧導出用パイプ１８から吸気負圧が導入されることによって閉じ、それ以外のときに開くように構成されている。前記吸気負圧の導入・停止の切換は、コントロールユニット４が駆動するソレノイドバルブ３５によって実施される。
【００２７】
前記レギュレータ３２は、従来のガス燃料エンジンに用いられるレギュレータと同等の構造のもので、ガス燃料タンク３３から供給されたガス燃料を複数の減圧室（図示せず）に通すことによって減圧させるものである。このレギュレータ３２は、ガス燃料の供給を停止するためのバルブ３６が設けられている。このバルブ３６も前記コントロールユニット４によって駆動される。
【００２８】
前記エアブリードバルブ２６は、ガスミキサー１に吸込まれるガス燃料の量を制御するためのもので、ブリードエア通路３４の通路断面積を増減させるように構成されている。このブリードエア通路３４は、上流側端部がエアクリーナ３７を介して大気中に連通されており、エアブリードバルブ２６が開いてガス燃料通路２２側から吸気負圧が作用することによって、大気をガス燃料通路２２内に供給する。
【００２９】
すなわち、エアブリードバルブ２６の開度を増減させてブリードエア通路３４からガス燃料通路２２へ吸入される空気の量を変えることにより、ガス燃料通路２２を通って吸気通路２１へ吸込まれるガス燃料の量を調整することができる。例えば、エアブリードバルブ２６の開度を増大させることにより、前記ブリードエア通路３４からガス燃料通路２２に吸入される空気の量が増大し、その分、ガス燃料通路２２を流れるガス燃料の量は減少する。このエアブリードバルブ２６の開度は、排ガス中のＯ２  濃度に基づいて所定の空燃比が得られるように、前記コントロールユニット４によりフィードバック制御によって制御される。
【００３０】
前記ガスミキサー１における前記吸気通路２１と前記ガス燃料通路２２との接続部分は、図２および図３に示すように、吸気通路２１の壁の一部を構成する内筒４１と、この内筒４１の外周部を覆うバルブハウジング２３からなる外筒４２とによって形成された環状通路４３と、前記内筒４１に形成されたガス吐出口４４とを介してガス燃料がガス燃料通路２２から吸気通路２１内に供給されるように構成されている。
【００３１】
前記内筒４１は、図２および図４に示すように、バルブハウジング２３に嵌合する大径部４５と、この大径部４５から吸気流の上流側｛図２，図４（ａ）においては右側｝へ延びる小径部４６とが一体に形成されており、バルブハウジング２３内に吸気流の下流側（図２においては左側）から組付けられている。前記大径部４５の外周面は、軸線方向の全域にわたって外径が一定になるとともに、バルブハウジング２３に周方向の全域にわたって嵌合するように形成されており、この実施の形態では、バルブハウジング２３に接着剤（図示せず）によって接着されている。
【００３２】
この内筒４１のバルブハウジング２３への固定は、上述したように接着剤を使用する他に、圧入によって行ったり、圧入とかしめとによって行うことができる。なお、これらの組付け方法を採る場合であっても、シール性を向上させるために接着剤を使用することができる。
また、前記大径部４５の内周部分の下流側の端部には、下流側に向かうにしたがって次第に内径が大きくなるようにテーパ面４５ａが形成されている。
【００３３】
前記小径部４６は、軸線方向の全域にわたって内径と外径とがそれぞれ一定になるように形成されている。この小径部４６の内径は、前記大径部４５の上流側端部の内径と等しくなるように形成されている。また、この小径部４６の上流側端部は、バルブハウジング２３に形成されたテーパ部４７（図２参照）の下流側の端面に全周にわたって気密になるように接触している。この接触部分は、前記小径部４６の内周面と前記テーパ部４７の内周面との間に段差が生じることがないように形成されている。この小径部４６の上流端が前記テーパ部４７に接触するように内筒４１をバルブハウジング２３に取付けることによって、図３に示すように、小径部４６とバルブハウジング２３（外筒４２）との間に前記環状通路４３が形成される。
【００３４】
この実施の形態によるガスミキサー１は、図３に示すように、前記小径部４６と対向する外筒４３の内周面に、ガス燃料通路２２から環状通路４３内へガス燃料を供給するためのガス供給口４８が形成されている。この実施の形態では、前記ガス供給口４８にオリフィス２２ａが介装されている。前記ガス燃料通路２２とガス供給口４８とが形成される位置は、図２に示すように、バルブハウジング２３におけるスロットルバルブ２４とガス燃料コントロールバルブ２５との間であって、これら両バルブ２４，２５の閉側となる一側部に位置付けられている。ここでいう両バルブの閉側とは、両バルブ２４，２５の開度が小さいときに吸気が主に流れる部位のことで、図２に示す側面視において左下がりに傾斜する状態で両バルブ２４，２５が閉じ、かつ吸気の流れる方向が同図の左方向である場合には、図２において吸気通路２１の下端部のことをいう。また、この実施の形態では、図３に示すように、ガス供給口４８は、中心線が吸気通路２１の中心Ｃを指向するように形成されている。
【００３５】
前記内筒４１の小径部４６には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、小径部４６の周方向に長くなる長穴状を呈するガス吐出孔４４が前記環状通路４３と吸気通路２１内とを連通するように形成されている。このガス吐出孔４４は、図３に示すように、吸気通路２１を軸線方向から見て前記両バルブ２４，２５の弁軸２４ａ，２５ａと重なる部位（周壁４６ａ，４６ｂ）を除く部位に、前記弁軸２４ａ，２５ａを中心として対称となるように四箇所に形成されている。この実施の形態では、ガス吐出孔４４は、吸気通路２１を軸線方向から見て前記ガス供給口４８の中心線と交差する部位（周壁４６ｃ，４６ｄ）をも除く部位に形成されている。言い換えれば、前記ガス供給口４８は、ガス吐出孔４４を避ける位置に開口され、このガス供給口４８に対して前記軸線方向視で弁軸２４ａ，２５ａを中心として対称となる部位（周壁４６ｄ）を避ける部位にガス吐出孔４４が形成されている。
【００３６】
また、この実施の形態による各ガス吐出孔４４の長手方向（内筒４１の周方向）の長さは、図３に示すように、吸気通路２１の中心Ｃとガス吐出孔４４の一端とを結ぶ第１の仮想線Ｌ１と、前記中心Ｃとガス吐出孔４４の他端とを結ぶ第２の仮想線Ｌ２とのなす角度αが４５°となるように形成されている。
【００３７】
このように形成された内筒４１がバルブハウジング２３に取付けられることによって、ガスミキサー１内の吸気通路２１の内径は、図２に示すように、内筒４１が位置する中央部が両端部より小さくなる。この中央部の内径は、この中央部での通路断面積が両端部の実質的な通路断面積と略等しくなるように設定されている。前記両端部の実質的な通路断面積とは、スロットルバルブ２４やガス燃料コントロールバルブ２５の投影面積（両バルブを全開状態として吸気流の上流側から見たときのバルブの断面積）を真の通路断面積（吸気通路２１にバルブが存在しない場合の通路断面積）から差し引いた面積のことである。すなわち、このガスミキサー１は、前記内筒４１の内方を吸気が通るときに吸気の流速が上昇するようなことがないように構成されている。
【００３８】
上述したように構成されたガスミキサー１は、アイドリング運転時にはスロットルバルブ２４が初期位置（吸気通路２１が略閉塞される位置）に位置付けられるとともに、ガス燃料コントロールバルブ２５が微小開度位置に位置付けられる。また、バイパス通路２９のアイドルスピードコントロールバルブ２７はアイドリング開度に位置付けられ、エアブリードバルブ２６は所定の開度に位置付けられる。このアイドリング状態を図５および図６に示す。
【００３９】
このときには、ガス燃料コントロールバルブ２５の下流側に吸気負圧が生じ、空気がガス燃料コントロールバルブ２５とバルブハウジング２３との間の隙間を通ってガスミキサー１内に吸入される。また、吸気負圧は、前記内筒４１のガス吐出孔４４と前記環状通路４３とを介してガス燃料通路２２およびブリードエア通路３４にも作用するから、このときには、ガス燃料通路２２内のガス燃料と、ブリードエア通路３４内の空気とがそれぞれ吸引され、ガス供給口４８の上流側近傍で混合する。このようにガス燃料通路２２内で形成される混合気を以下においては予混合気という。
【００４０】
この予混合気は、吸気負圧によって前記環状通路４３およびガス吐出孔４４を通って吸気通路２１内に吸込まれる。予混合気がガス供給口４８から環状通路４３内に吸込まれるときには、ガス供給口４８と対向する部位に内筒４１の小径部４６の周壁４６ｃが位置しており、ガス供給口４８に吸気負圧が横方向（環状通路４３の周方向の両側）から作用するために、予混合気は、図３中に矢印で示すように、環状通路４３内を周方向に流れ、四箇所のガス吐出孔４４から吸気通路２１内に吸入される。そして、この予混合気は、ガス燃料コントロールバルブ２５側から流れてきた空気と吸気通路２１内で混合して混合気を形成しながら、バイパス通路２９を通ってスロットルバルブ２４の下流側へ供給される。
【００４１】
スロットルバルブ２４の開度が増大してアイドリング開度より大きくなると、吸気は、スロットルバルブ２４とバルブハウジング２３との間に形成される隙間を主に通って下流側へ供給されるようになる。このときには、ガス燃料コントロールバルブ２５はスロットルバルブ２４より開度が大きくなる状態で開く。そして、スロットルバルブ２４の開度が２０〜３０％に達すると、ガス燃料コントロールバルブ２５は全開となり、さらにスロットルバルブ２４の開度が増大しても全開位置に保持される。
【００４２】
スロットルバルブ２４が全開状態に達すると、ガスミキサー１内の吸気通路２１には全域にわたって略等しく吸気負圧が作用するようになる。このときのガスミキサー１を図７に示す。この全開状態では、吸気負圧は、吸気通路２１内の略全域にわたって均等に作用する。このため、このときには、内筒４１の全てのガス吐出孔４４に吸気負圧が均等に作用し、予混合気が環状通路４３から均分された状態で吸気通路２１内に供給されることになる。
【００４３】
したがって、このガスミキサー１によれば、ガス燃料コントロールバルブ２５とスロットルバルブ２４との間に生じる負圧によってガス燃料を吸気通路２１内に吸引することができ、ベンチュリが不要になるから、ベンチュリを有するガス燃料供給装置に較べて吸気抵抗を低減することができる。
また、前記ガス吐出孔４４は、スロットルバルブ２４やガス燃料コントロールバルブ２５の弁軸２４ａ，２５ａによって吸気の流れが妨げられることがない部位、言い換えれば吸気が相対的に多く流れる部位に複数形成されているから、ガス燃料が吸気通路２１内に広範囲にわたって供給され、円滑に下流側へ供給することができる。
【００４４】
この結果、高速運転時の吸気量を増大させることができるとともに、ガス燃料が吸気通路２１中で均分に拡散されるようになるから、このガスミキサー１を装備したエンジン２は、最高出力を向上させることができた。発明者が行った実験によれば、図８に示すように出力が向上することが分かった。
図８はエンジンの軸出力と回転数との関係を示すグラフで、同図において、二点鎖線はガス燃料を一箇所から吸気通路内に供給するガスミキサーをシリンダヘッドに直接取付けた場合を示し、破線はガス燃料を一箇所から吸気通路内に供給するガスミキサーをシリンダヘッドに約３００ｍｍの吸気管を介して取付けた場合を示し、実線はこの実施の形態によるガスミキサーをシリンダヘッドに直接取付けた場合を示している。
【００４５】
図８から分かるように、ガス燃料を一箇所から吸気通路内に供給するガスミキサーを使用する場合は、シリンダヘッドとの間に吸気管を介装することによって、ガス燃料が吸気通路内で均分に拡散されるようになることから、エンジンの出力を増大させることができる。また、この実施の形態で示したガスミキサー１を用いた場合のエンジン２の出力は、前記吸気管を使用した場合のエンジンの出力と略等しくなることが分かる。すなわち、この実施の形態によるガスミキサー１を使用することによって、吸気管を短縮してエンジンの小型化を図りながら、エンジンの出力を増大させることができる。
【００４６】
また、この実施の形態によるガスミキサー１においては、ガス供給口４８と対向するように周壁４６が設けられているから、環状通路４３に流入したガス燃料は、環状通路４３で周方向へ流れるようになる。このため、ガス燃料がガス供給口４８からガス吐出孔４４に直接流入することはなく、ガス燃料を環状通路４３の周方向へ導いて四箇所のガス吐出孔４４を通すことができるから、吸気通路２１内にガス燃料をより一層拡散し易いように供給することができる。
【００４７】
さらに、この実施の形態によるガスミキサー１においては、環状通路４３の内周部分であって、ガス供給口４８と対向する部位と、吸気通路２１を軸線方向から見て前記ガス供給口４８に対して弁軸２４ａ，２５ａを中心として対称となる部位とに周壁４６ｃ，４６ｄが形成されているから、前記弁軸２４ａ，２５ａに対して軸線方向視において一方に供給されるガス燃料と、他方に供給されるガス燃料の量を釣り合わせることができる。このため、ガス燃料が吸気通路２１内の一方に偏るようなことがなく、燃焼室内の空燃比分布が略均一になって燃焼が良好になされるようになる。
【００４８】
さらにまた、この実施の形態によるガスミキサー１は、環状通路４３を形成するための内筒４１がバルブハウジング２３に吸気が流れる方向の下流側から組付けられているから、バルブハウジング２３に内筒４１を組付けるときに内筒４１を押す工具や治具は、内筒４１における吸気流の下流側から接触するようになる。このため、内筒４１に組付用の被押圧面を形成する場合には、この被押圧面を吸気流の下流側に吸気の流れが大きく乱されることがないように形成することができる。また、前記被押圧面を形成しない場合であっても、工具や治具の接触痕は吸気流の下流側に形成されるから、上記同様に吸気を円滑に流すことができるようになる。
【００４９】
吸気通路２１とガス燃料通路２２との接続部分は、図９に示すように形成することができる。
図９は請求項４に記載された発明に係るガス燃料供給装置の要部を示す断面図で、同図において、前記図１〜図７によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
【００５０】
図９に示す内筒４１は、小径部４３の軸線方向の長さが上述した実施の形態のものより長くなるように形成されている。また、環状通路４３にガス燃料を供給するガス供給口４８は、ガス吐出孔４４に対して吸気通路２１の軸線方向にずらした位置に形成されている。
【００５１】
この構成を採ることにより、ガス供給口４８から環状通路４３に流入したガス燃料は、環状通路４３内を前記軸線方向へ流れた後にガス吐出孔４４から吸気通路２１内に供給される。このため、ガス燃料がガス供給口４８からガス吐出孔４４に直接流れることはないから、ガス燃料を環状通路４３の周方向へ導くことができるようになり、吸気通路２１内により一層拡散し易いように供給することができる。
【００５２】
なお、内筒４１に形成するガス吐出孔４４は、上記実施の形態で示したような長孔に限定されることはなく、その開口形状、数量および形成する位置は適宜変更することができる。例えば、ガス吐出孔４４を内筒４１の周方向に対して傾斜する長孔によって形成したり、丸穴によって形成することができる。また、ガス吐出孔４４は、内筒４１の径方向に対して傾斜して延びるように形成することもできる。この構成を採る場合には、内筒４１の小径部４６を上述した実施の形態のものより厚く形成し、ガス吐出孔４４を環状通路４３から径方向の内側に向かうにしたがって次第に吸気流の下流側に位置するように傾斜させて形成する。このように斜めにガス吐出孔４４を形成することによって、予混合気がガス吐出孔４４から吸気通路２１内に円滑に流入するようになり、吸気通路２１内でより一層拡散し易くなる。
【００５３】
さらに、ガス吐出孔４４の通路断面積は、ガス供給口４８に近い方のガス吐出孔４４と他のガス吐出孔４４とで変えることができる。この場合には、前記ガス供給口４８に近い方のガス吐出孔４４の通路断面積を他のガス吐出孔４４より小さくなるように形成する。さらにまた、環状通路４３内には、全てのガス吐出孔４４に略均等に予混合気が流れるように絞りを設けることもできる。このようにガス吐出孔４４の通路断面積を個々に変えたり、環状通路４３内に絞りを設けることにより、ガス供給口４８が環状通路４３の周方向の一箇所に位置する構成を採りながら、全てのガス吐出孔４４から略均等に予混合気を供給することができるようになる。
加えて、吸気通路２１とガス燃料通路２２との接続部分は、内筒をバルブハウジング２３によって形成し、このバルブハウジング２３の外周部に別体に形成された外筒を装着する構成を採ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、燃料ガスを吸気通路内の吸気負圧によってベンチュリを用いることなくガス吐出孔から吸気通路内に供給することができるから、ベンチュリを有する従来のガス燃料供給装置に較べると吸気抵抗を低減することができる。また、ガス吐出孔は、スロットルバルブやガス燃料コントロールバルブの弁軸によって吸気の流れが妨げられることがない部位、言い換えれば吸気が相対的に多く流れる部位に複数形成される。このため、ベンチュリを用いていないことによって吸気の流れが前記弁軸の影響を大きく受けるようになるにもかかわらず、ガス燃料を吸気通路内に広範囲にわたって均分に供給し、円滑に下流側へ供給することができる。
【００５５】
したがって、吸気抵抗が小さくなって吸気量を増大させることができるとともに、ガス燃料を吸気通路中で均分に拡散させることができるから、このガス燃料供給装置を装備することによって、エンジンの最高出力を向上させることができる。
【００５６】
請求項２記載の発明によれば、ガス供給口から環状通路に流入したガス燃料は、環状通路を周方向へ流れた後にガス吐出孔から吸気通路内に供給される。このため、ガス燃料がガス供給口からガス吐出孔に直接流入することはなく、ガス燃料を環状通路の周方向へ導くことができるようになるから、吸気通路内により一層拡散し易いように供給することができる。
【００５７】
請求項３記載の発明によれば、ガス供給口から環状通路に流入したガス燃料は、環状通路内を前記軸線方向へ流れた後にガス吐出孔から吸気通路内に供給される。このため、ガス燃料がガス供給口からガス吐出孔に直接流れることはなく、ガス燃料を環状通路の周方向へ導くことができるようになるから、吸気通路内により一層拡散し易いように供給することができる。
【００５８】
請求項４記載の発明によれば、吸気通路形成用部材に内筒を組付けるときに内筒を押す工具や治具は、内筒における吸気流の下流側から接触する。このため、内筒に組付用の被押圧面を形成する場合には、この被押圧面を吸気流の下流側に吸気の流れが乱されることがないように形成することができる。また、前記被押圧面を形成しない場合であっても、工具や治具の接触痕は吸気流の下流側に形成されるから、上記同様に吸気を円滑に流すことができるようになる。したがって、内筒を吸気通路に組付ける構造を採りながら、吸気抵抗を低減することができ、エンジンの高出力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス燃料供給装置を装備したエンジンの構成を示す図である。
【図２】ガスミキサーの縦断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】内筒を示す図である。
【図５】アイドリング運転時のガスミキサーの斜視図である。
【図６】図５の要部を拡大して示す斜視図である。
【図７】全開運転時のガスミキサーの斜視図である。
【図８】エンジンの回転数と出力との関係を示すグラフである。
【図９】ガス燃料供給装置の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ガスミキサー、２…エンジン、２１…吸気通路、２２…ガス燃料通路、２４…スロットルバルブ、２５…ガス燃料コントロールバルブ、４１…内筒、４２…外筒、４３…環状通路、４４…ガス吐出孔、４８…ガス供給口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004232554.tif 000009
【図８】
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【図９】
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