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JP4105835B2 - ガス機関用インジェクター - Google Patents

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solenoid
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研介 村上
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、シリンダ内へガス燃料を供給する通路の途中に、ガス燃料を供給するガス機関用インジェクターに関する。
【0002】
【従来の技術】
ガス機関においてシリンダ内にガス燃料を供給する手段として、1つには、ガス供給通路の途中にボール式(又はプレート式)のチェックバルブを2段式に設けた構造のものがあり、その他には、特開平4−171256号公報に記載されているように、ガス供給通路の途中にポペット形弁体を有するチェックバルブを備え、ばねによりガス供給圧力に抗して弁体を閉弁方向へ付勢した構造のものがある。いずれのチェックバルブも、シリンダ内圧力(主に吸気負圧)とガス供給圧力の差圧を利用して、バルブを開閉するようになっている。
【0003】
このように、シリンダ内圧力とガス供給圧力との差圧を利用して開閉するバルブは、ガス燃料供給時期及び供給量を正確に制御することはできないため、その適用範囲が、主燃焼室と副室とを備えたガス機関であって、副室内へガス燃料を供給する構造に限定されている。すなわち、副室を有するガス機関では、ガス燃料供給時期及び供給量の制御は、主として燃焼室内で行なわれるため、副室内へのガス燃料供給時期等について厳格にその精度を要求されないからである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前者のボール式のチェックバルブでは、長さ方向に沿って2段にチェックバルブを配置していることにより、動作の安定性を図り、かつ、ガス燃料の逆流を防ぐようにしているが、シリンダ内圧力とガス供給圧力の差は小さいために、その圧力差を利用する構造では、使用している間に粘着物質がボール等に付着すると、ボールが動かなくなり、作動不良に陥り易い。
【0005】
また、過給機を備えることにより高出力化を図ったガス機関では、吸気行程の場合でもシリンダ内圧力が排気行程と同じ程度の圧力となることもあり、主に吸気負圧を利用してチェックバルブを開く構造であると、シリンダ内圧力等の変動により、チェックバルブの作動が不安定になり易い。
【0006】
後者のポペット形弁体を用いたチェックバルブも、原理的には、上記ボール式のチェックバルブと同様であるので、同様が不具合が生じるのは避けられない。
【0007】
【発明の目的】
本願発明の目的は、ガス機関において、ガス燃料供給通路内にポペット形弁体を有するインジェクターを配置し、ポペット形弁体をソレノイドによる強制駆動方式とすることにより、弁体の開閉作動を安定させ、ガス供給時期等を精度良く制御できるようにすることである。また、ソレノイド自体の作動を安定させることも目的の1つとしている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願請求項1記載の発明は、シリンダ内へガス燃料を供給する通路の途中に、ポペット形弁体を開閉自在に有するバルブボディを配置し、ポペット形弁体をガス供給圧力に抗してばねで付勢することによりバルブボディの弁座に着座させ、上記ポペット形弁体の弁軸に連動するロッドを有するソレノイドを、バルブボディの端部に連結し、ソレノイドを通電した時にロッドを介してポペット形弁体を開くようにし、弁体及び弁軸を収納するバルブ収納室と、ソレノイドを収納するソレノイド収納部とを、隔壁により隔離し、ソレノイド収納部内の空間部分を大気に連通し、ソレノイド収納部とバルブ収納室との間に、繊維素材よりなるフィルターを配置していることを特徴とするガス機関用インジェクターである。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は副室式ガス機関の概略説明図であり、ガス機関1はシリンダ1a内の主燃焼室2と、シリンダ1aの上側に形成された副室3とを備えており、副室3には点火栓4が取り付けられると共に本願発明にかかるインジェクター8が取り付けられており、該インジェクター8はガス管5、ポンプ6及び開閉弁7を介してガス供給源に接続し、副室3にガス燃料を供給するようになっている。主燃焼室2には、吸気弁9と排気弁10が設けられている。
【0013】
図2はシリンダヘッド11の縦断面部分図であり、副室3を内部に形成してなる副室本体3aは、シリンダヘッド11にパッキン12を介して螺合しており、下端出口孔3bが主燃料室2に臨み、上端がスリーブ13の下端に溶接されている。
【0014】
スリーブ13は上下のOリング22,23を介してシリンダヘッド11のスリーブ取付孔14に嵌着されており、スリーブ13内に形成された各取付孔26,27には前記点火栓4とインジェクター8がそれぞれ螺着されている。スリーブ13の外周面には、上記上下のOリング22,23の間に、前記ガス管5のガス供給通路15に連通する環状通路16が形成されると共に、該環状通路16から(下側)副室側へと延びてインジェクター外周の環状室24に至るガス通路17が形成されており、前記環状室24はインジェクター8のガス入口孔25に連通している。スリーブ13の下端部には、インジェクター8の下端弁孔から副室3に至るガス噴出通路18が形成されている。環状室24の上側部分は、Oリング19を介してスリーブ13の取付孔26に嵌着している。
【0015】
図3はインジェクター8の拡大縦断面図であり、インジェクター8の外殻は、細長い円筒状のバルブボディ31と、該バルブボディ31の上端おねじ部にOリング33を介して螺着された細長い円筒状の中間カバー34と、該中間カバー34の上端めねじ部にOリング35を介して螺着されたソレノイドケース36と、ソレノイドケース36の上端おねじ部にOリング37を介して螺着された有底筒形のキャップ38とから構成されており、上記バルブボディ31、中間カバー34、ソレノイドケース36及びキャップ38は同一軸芯上に揃えられている。
【0016】
バルブボディ31内には、下端にポペット形弁体41を一体に有する弁軸42がバルブボディ軸芯方向(上下方向)に移動可能に挿入されており、バルブボディ31の下端にはポペット形弁体41が下方から着座する弁座43が形成されている。また弁座43の上側のバルブボディ内周面には、周方向に間隔をおいて複数の条突起43aが形成されており、ガス燃料を整流して副室3内へと導くようになっている。バルブボディ31の上端部と上下方向の中間部の各内面には、軸方向寸法が短いオイル含浸メタル44,45がそれぞれ取り付けられ、極めて小さいクリアランス(たとえば5/100mm程度のクリアランス)でもって、弁軸42を摺動自在に保持している。このオイル含浸メタル44,45には、たとえばオイル含浸銅メタルが使用されており、たとえばタフトライド加工された耐熱鋼製の弁軸42を外部からのオイル補強なしに潤滑性を保って保持するのである。
【0017】
弁軸42は中間カバー34内のバルブ収納室34aへと突出し、上端部にはナット46によりばね受け47が固定されており、該ばね受け47とバルブボディ31の上端部との間にばね48を縮設し、弁軸42を上方に付勢することにより、ガス供給圧力に抗して弁体41を弁座43に着座させている。
【0018】
ばね受け47の上方には隔壁50が形成され、該隔壁50より上方の中間カバー34部分と、ソレノイドケース36と、キャップ38により、ソレノイド収納部39を構成し、そして該ソレノイド収納部39は、前記隔壁50により中間カバー34のバルブ収納室34aから隔離している。前記隔壁50の中央部にはロッド挿通孔51が形成され、ソレノイドケース36の移動ロッド(鉄心)54が上記挿通孔51を通ってバルブ収納室34aへと突出し、弁軸42の上端に当接(あるいは結合)している。
【0019】
隔壁50の上面には、テフロン繊維あるいはカーボンファイバー等の繊維素材からなるリング状のフィルター40が配置され、ロッド54の外周に嵌合しており、また、前記下端室36a内には、ソレノイドケース36の下方への差込み量(螺挿量)を規制するスペーサ56が配置されている。
【0020】
ソレノイドケース36内には前記ロッド54を取り囲むソレノイド53が配置されており、リード線60を介して制御機構に接続し、ソレノイド53が通電(励磁)すると移動ロッド54を下方へと移動し、それにより弁軸42を下方、すなわち開弁方向へと押すように構成されている。移動ロッド54の上端部はキャップ38内の上端空間部38a内に望んでおり、該空間部分38aはブリーザ孔58を介して大気に連通し、常時大気圧となっている。
【0021】
【作用】
ソレノイド53は、ガス機関の特性に合わせ、吸気弁9の開弁期間内の適当な時期に所定期間通電し、弁体41を開くように設定されている。
【0022】
図1の開閉弁7からポンプ6を介して図2のガス燃料供給通路15内に供給されるガス燃料は、環状通路16、ガス通路17及び環状室24へと流れ、ガス入口孔25から図3に示すバルブボディ31内の環状ガス通路61に入る。そして、ソレノイド53が通電して、移動ロッド54を介して弁体41を下方へと開くことにより弁孔から副室3へと供給される。
【0023】
副室3内からバルブボディ31内に侵入するカーボン等は、クリアランスを詰めたオイル含浸メタル44,45により、バルブボディ31の奥部への侵入が阻止され、さらに、隔壁50及びフィルター40により、ソレノイドケース36内への侵入も完璧に阻止される。
【0024】
また、キャップ38内の空間部分38aは、ブリーザ孔58により常時大気圧に保たれているので、移動ロッド54は常に安定作動する。
【0025】
【その他の実施の形態】
(1)前記実施の形態では、副室を有し、該副室にガス燃料を供給する構造のガス機関に適用したが、たとえばシリンダ(燃焼室)に直接ガス燃料を供給する、いわゆる直噴式のガス機関に適用することも可能であり、また副室を備えていないガス機関において、吸気通路の途中にガス燃料を供給する構造のガス機関にも適用できる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によると、
(1)シリンダ内へガス燃料を供給する通路の途中に、ポペット形弁体41を開閉自在に有するバルブボディ31を配置し、ポペット形弁体41をばね48により閉弁側に付勢してバルブボディ31の弁座43に着座させ、該バルブボディ31の端部に、上記ポペット形弁体41の弁軸42に連動するロッド54を有するソレノイド53を取り付け、ソレノイド53を通電した時にロッド54を介してポペット形弁体41を開くようにしているので、従来のように、シリンダ内圧力とガス供給圧力との差により開閉するチェックバルブあるいはポペット形弁体を有するチェックバルブに比べ、ガス供給圧力の変動あるいはシリンダ内圧力の変動にかかわらず、常に所定の時期に、所定の供給量だけ正確にガス燃料を供給することができる。
【0027】
(2)シリンダ内圧力が弁体41に対し閉弁方向に作用するようにポペット形弁体41を備え、ソレノイド53を通電した時に弁体41をリフトしてガス燃料を供給するようにしているので、ガス燃料の逆流を確実に防ぐことができると共に、ソレノイドとして大きな容量は必要なく、小型のものを使用することができ、インジェクター8を小型化することができる。
【0028】
(3)弁軸42等を収納するバルブ収納室34a,31aと、ソレノイド53を収納するソレノイド収納部39とを、隔壁50により隔離しているので、ソレノイド収納部39内へのカーボン等の侵入を防ぐことができ、ソレノイド53によるロッド54の作動不良を防止することができる。
【0029】
(4)ソレノイド収納部39の空間部分、特にロッド54が突退する空間部分38aを大気に連通しているので、ソレノイド53の移動ロッド54の作動を安定させることができる。
【0030】
(5)ソレノイド収納部39とバルブ収納室34aとの間に、繊維素材よりなるフィルター40を配置しているので、ソレノイド収納部39へのカーボン等の侵入を一層確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 副室を有するガス機関の概略説明図である。
【図2】 本願発明を適用したガス機関用インジェクターを備えたガス機関のシリンダヘッド部分の縦断面部分図である。
【図3】 本願発明を適用したガス機関用インジェクター単体の縦断面拡大図である。
【符号の説明】
1 ガス機関
2 主燃焼室
3 副室
8 インジェクター
11 シリンダヘッド
15 ガス燃料通路
16 環状通路
17 ガス通路
18 ガス噴出通路
31 バルブボディ
31a,34a バルブ収納室
34 中間カバー
36 ソレノイドケース
38a ソレノイド収納部の空間部分
39 ソレノイド収納部
40 フィルター
41 ポペット形弁体
42 弁軸
43 弁座
48 ばね
50 隔壁
53 ソレノイド
54 移動ロッド

Claims (1)

  1. シリンダ内へガス燃料を供給する通路の途中に、ポペット形弁体を開閉自在に有するバルブボディを配置し、
    ポペット形弁体をガス供給圧力に抗してばねで付勢することによりバルブボディの弁座に着座させ、
    上記ポペット形弁体の弁軸に連動するロッドを有するソレノイドを、バルブボディの端部に連結し、ソレノイドを通電した時にロッドを介してポペット形弁体を開くようにし、 弁体及び弁軸を収納するバルブ収納室と、ソレノイドを収納するソレノイド収納部とを、隔壁により隔離し、
    ソレノイド収納部内の空間部分を大気に連通し、
    ソレノイド収納部とバルブ収納室との間に、繊維素材よりなるフィルターを配置していることを特徴とするガス機関用インジェクター。
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