JP2007107442A - Gas fuel supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はLPG(液化石油ガス)やLNG(液化天然ガス)などの液化ガス燃料を減圧気化させて得た気体燃料をエンジンに供給する装置に関し、殊に、大気圧の変化により燃料噴射圧が変動するような状況であっても、良好な空燃比を得ることのできるガス燃料供給装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for supplying a gaseous fuel obtained by vaporizing a liquefied gas fuel such as LPG (liquefied petroleum gas) or LNG (liquefied natural gas) under reduced pressure to the engine. The present invention relates to a gas fuel supply apparatus that can obtain a good air-fuel ratio even in a fluctuating situation.
LPGやLNGなどの液化ガス燃料は、従前より火花点火エンジンの燃料に用いられており、レギュレータ(ベーパライザ)とミキサとを使用して大気圧程度に減圧させた気化ガスとして吸気管路に吸引させてエンジンに供給する方式が広く採用されているが、例えば特開平6−17709号公報に記載されているように所定正圧の気化ガスに調整してエンジンの吸気管路に噴射させる方式が広く用いられている。 Liquefied gas fuels such as LPG and LNG have been used for spark ignition engines, and have been sucked into the intake pipe as vaporized gas that has been reduced to atmospheric pressure using a regulator (vaporizer) and mixer. However, for example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-17709, a method of adjusting to a predetermined positive pressure of vaporized gas and injecting it into the intake pipe of the engine is widely used. It is used.
この所定正圧の気化ガスに調整する方式においては、液化ガス燃料を加熱気化させる手段としてエンジン冷却水の熱を利用することが慣用されている。即ち、ガス燃料供給装置1Dが配設された図4のエンジンの燃料供給システムの配置図に示すように、燃料タンク10から液体の状態で取り出されたガス燃料は、燃料タンク10近傍およびエンジンルーム内に配置された遮断弁5a,5bを通過し、ベーパライザ6へと導かれる。ベーパライザ6はエンジン冷却水を循環させることで導入し液化ガス燃料との間で熱交換を行い、これを蒸発・気化させるようになっている。
In the method of adjusting the vaporized gas to a predetermined positive pressure, it is customary to use the heat of engine cooling water as means for heating and vaporizing the liquefied gas fuel. That is, as shown in the layout diagram of the engine fuel supply system of FIG. 4 in which the gas
また、ベーパライザ6は調圧機能を有しており、インジェクタ8に気化ガスを送出する吐出圧力は大気圧との圧力差をほぼ一定に調整されている。そして、インジェクタ8はエンジン点火系や噴射系の制御を行う電子制御ユニット11D(ECU)から出力される開弁信号により所定時間開弁してエンジン2に気体の状態としたガス燃料を噴射供給する。
Further, the
しかし、このような従来のガス燃料供給装置1Dにおいて、ベーパライザ6内で調圧される噴射圧はダイヤフラム背圧側を大気圧としていることから、大気圧との差圧としてのゲージ圧は一定であるものの、標高の変動などによる大気圧の上下によりその絶対圧が変動してしまう、という現象が起きやすい。
However, in such a conventional gas
即ち、一般的にインジェクタ8から噴射される気体燃料の流量は、圧縮性流体として以下に示す数式1で表されるが、この式から噴射圧(絶対圧)が変化すると密度も変化するため、開口面積が同じでも流量が変化することになる。これを実際のエンジン2に搭載した場合を考えてみると、車両が高地に行って気圧が低下することで燃料噴射圧が低下するため、インジェクタ8の駆動パルス幅が同じでも燃料流量が低下することになる。
That is, generally, the flow rate of the gaseous fuel injected from the
一方、吸入空気量はエアフローメータ12で質量流量として計測されるので、電子制御ユニット11Dからインジェクタ8に出力される開弁時間の信号は平地の場合と変わらない。従って、噴射圧(絶対圧)の低下により流量が低下する分だけ空燃比にズレが生じて高地では空燃比がリーンになってしまう、という問題が発生する。
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、液化ガス燃料を減圧気化させて得た気体燃料をエンジンに供給する装置について、高度変化などにより大気圧が変化して燃料噴射圧が変動する状況であっても、良好な空燃比が得られるようにすることを課題とする。 The present invention is intended to solve the above-described problems. An apparatus for supplying gaseous fuel obtained by vaporizing liquefied gas fuel under reduced pressure to an engine changes its atmospheric pressure due to altitude change or the like. An object is to obtain a good air-fuel ratio even when the injection pressure varies.
そこで、本発明は、燃料タンクに貯留した液化ガス燃料をベーパライザに送り該ベーパライザ内部の気化室で気化させるとともに大気圧を背圧としたダイヤフラムで区画された調圧室で所定正圧の気化ガスに調整してエンジンの吸気管路に送るとともに所定の検出手段で検出したデータを基に電子制御ユニットにより前記吸気管路に配置したインジェクタの開弁制御を実行して前記エンジンにガス燃料を供給するガス燃料供給装置において、前記検出手段としてベーパライザと前記インジェクタとの間の燃料供給管路に気化したガス燃料の圧力を検出する燃料噴射圧検出手段が配設され、前記燃料噴射圧検出装置により検出した燃料噴射圧と予め記憶した規準燃料噴射圧との差に応じて前記電子制御ユニットがインジェクタの開弁時間を補正することにより、燃料噴射圧の変化に伴う空燃比のズレを解消する方向に制御するものとした。 Accordingly, the present invention provides a vaporization gas having a predetermined positive pressure in a pressure-regulating chamber partitioned by a diaphragm that sends liquefied gas fuel stored in a fuel tank to a vaporizer and vaporizes it in a vaporization chamber inside the vaporizer and uses atmospheric pressure as a back pressure. To the engine intake pipe, and based on the data detected by the predetermined detection means, the electronic control unit executes the valve opening control of the injector arranged in the intake pipe to supply gas fuel to the engine. In the gas fuel supply apparatus to be supplied, a fuel injection pressure detecting means for detecting the pressure of vaporized gas fuel is disposed in the fuel supply pipe line between the vaporizer and the injector as the detecting means, and the fuel injection pressure detecting apparatus The electronic control unit corrects the valve opening time of the injector according to the difference between the fuel injection pressure detected by the above and the pre-stored reference fuel injection pressure The Rukoto was assumed that control in a direction to eliminate the deviation of the air-fuel ratio accompanying the change in fuel injection pressure.
このような構成とすることで、ベーパライザに内装したダイヤフラム背圧側の大気圧が変化する等して燃料噴射圧が変動する場合であっても、この変動量に対応してインジェクタの開弁時間を補正して空燃比のズレを最小限とすることができ、空燃比を良好に維持しやすい燃料噴射制御とすることができる。 By adopting such a configuration, even when the fuel injection pressure fluctuates due to a change in the atmospheric pressure on the diaphragm back pressure side built in the vaporizer, the valve opening time of the injector is reduced in accordance with the fluctuation amount. Correction can minimize the deviation of the air-fuel ratio, and the fuel injection control can easily maintain the air-fuel ratio satisfactorily.
また、このガス燃料供給装置において、大気圧検出手段が併設され、検出した大気圧データおよび燃料噴射圧データの両方を用いて、電子制御ユニットがインジェクタの開弁時間を補正するものとすれば、実際の大気圧変動に応じて補正量に調整を加えることにより一層適切な燃料噴射制御を実現しやすいものとなる。 Further, in this gas fuel supply device, if an atmospheric pressure detection means is provided, and the electronic control unit corrects the valve opening time of the injector using both the detected atmospheric pressure data and fuel injection pressure data, By adjusting the correction amount in accordance with the actual atmospheric pressure fluctuation, it becomes easier to realize more appropriate fuel injection control.
さらに、この大気圧検出手段を備えたガス燃料供給装置において、燃料噴射圧検出手段が燃料噴射圧を大気圧との差圧としてのゲージ圧で検出するものとし、電子制御ユニットが絶対圧で検出した大気圧データを用いて、検出した燃料噴射圧をゲージ圧から絶対圧に換算するものとすれば、燃料噴射圧を直接絶対圧で検出する場合と比べ、低コストで良好な空燃比を維持しやすいものとなる。 Further, in the gas fuel supply apparatus equipped with the atmospheric pressure detecting means, the fuel injection pressure detecting means detects the fuel injection pressure with a gauge pressure as a differential pressure from the atmospheric pressure, and the electronic control unit detects with the absolute pressure. If the detected fuel injection pressure is converted from gauge pressure to absolute pressure using the measured atmospheric pressure data, a good air-fuel ratio is maintained at a lower cost than when the fuel injection pressure is directly detected as absolute pressure. It will be easy to do.
さらにまた、上述したガス燃料供給装置において、燃料噴射圧検出手段は燃料噴射圧を絶対圧で検出するものとすれば、大気圧との差圧としてのゲージ圧で検出するものと異なり、車両の運転状況に標高の変化を伴う場合であっても燃料噴射圧を正確に検出しやすいものとなる。 Furthermore, in the gas fuel supply apparatus described above, if the fuel injection pressure detecting means detects the fuel injection pressure as an absolute pressure, it differs from that detected by a gauge pressure as a differential pressure from the atmospheric pressure. Even when the operating situation is accompanied by a change in altitude, the fuel injection pressure can be easily detected accurately.
一方、上述したガス燃料供給装置とは異なり、燃料タンクに貯留した液化ガス燃料をベーパライザに送りその内部の気化室で気化させるとともに大気圧を背圧としたダイヤフラムで区画された調圧室で所定正圧の気化ガスに調整してエンジンの吸気管路に配置したインジェクタに送りエンジンにガス燃料を供給するものであって、所定の検出手段で検知したデータを基に電子制御ユニットがインジェクタの開弁制御を実行するガス燃料供給装置において、大気圧検出手段が配設され、電子制御ユニットが、検出した大気圧データを基に燃料噴射圧を予測し、予測した燃料噴射圧と予め記憶した規準燃料噴射圧との差に応じて、インジェクタの開弁時間を補正して燃料噴射圧の変化に伴う空燃比のズレを解消する方向に制御するものとすれば、空気量補正のために予め大気圧検出手段を備えている場合等において、燃料噴射圧検出手段を不要として一層低コストで良好な空燃比を得ることができる。 On the other hand, unlike the gas fuel supply device described above, the liquefied gas fuel stored in the fuel tank is sent to the vaporizer and vaporized in the vaporizer chamber, and the pressure is regulated in a pressure regulating chamber partitioned by a diaphragm whose back pressure is atmospheric pressure. The fuel gas is fed to an injector arranged in the intake pipe of the engine after being adjusted to a positive pressure vaporized gas, and gas fuel is supplied to the engine. The electronic control unit opens the injector based on data detected by a predetermined detection means. In a gas fuel supply apparatus that executes valve control, an atmospheric pressure detection means is provided, and an electronic control unit predicts a fuel injection pressure based on the detected atmospheric pressure data, and stores the predicted fuel injection pressure and a pre-stored standard. According to the difference with the fuel injection pressure, if the valve opening time of the injector is corrected and controlled in a direction to eliminate the deviation of the air-fuel ratio accompanying the change in the fuel injection pressure, When such is provided with a pre-atmospheric pressure detecting means for gas amount correction, it is possible to obtain a good air-fuel ratio at a much lower cost of the fuel injection pressure detecting means as needed.
そして、このガス燃料供給装置において、大気圧検出手段は大気圧を絶対圧で検出するとともに電子制御ユニットが予測する燃料噴射圧力も絶対圧とすれば、相対圧としてのゲージ圧によるものと比べて、大気圧の変化による影響を最小限として精度の高い燃料噴射制御を実現しやすいものとなる。 In this gas fuel supply apparatus, if the atmospheric pressure detecting means detects the atmospheric pressure with an absolute pressure and the fuel injection pressure predicted by the electronic control unit is also an absolute pressure, it is compared with a gauge pressure as a relative pressure. Therefore, it becomes easy to realize highly accurate fuel injection control while minimizing the influence of changes in atmospheric pressure.
本発明により、気圧の変化等による燃料噴射圧の変動に的確に対応して、良好な空燃比を得る燃料噴射制御を実現できるものである。 According to the present invention, it is possible to realize fuel injection control that obtains a good air-fuel ratio in an appropriate manner in response to fluctuations in fuel injection pressure due to changes in atmospheric pressure or the like.
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、本実施の形態のガス燃料供給装置1Aを配設したエンジンの燃料供給システムの配置図を示す図1を参照して、燃料タンク10にはLPGなどのガス燃料が液体の状態で貯留されており、燃料タンク10から延びた燃料供給管路9Aがベーパライザ6に接続している。また、燃料供給管路9Aには燃料タンク10出口寄りに第一遮断弁5aが配設され、ベーパライザ6入口寄りに第二遮断弁5bが配設されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Referring to FIG. 1 showing a layout diagram of an engine fuel supply system in which a gas fuel supply device 1A of the present embodiment is provided, a
ベーパライザ6は、ガス燃料を液体の状態から減圧・気化して所定正圧の気化ガスに調整して送出するものであり、内部上流側にエンジン冷却水を熱源に用いた加熱室を備え、その下流側には大気圧を背圧とするとともに調圧バネを有するダイヤフラムで区画された調圧室を備えている。また、ベーパライザ6から延びる燃料供給管路9Bは、エンジン2の吸気管路52に開口する複数のインジェクタ8に燃料レール7を介して接続されている。
The
本実施の形態において、ベーパライザ6からインジェクタ8に接続する燃料供給管路9Bに、気化の状態となったガス燃料の噴射圧力を検出する燃料噴射圧検出手段として圧力センサ15が配設されている点を特徴としている。また、インジェクタ8は電子制御ユニット11Aに接続されており、吸気管路52にはエアフローメータ12が配置されエンジン2の吸入空気量を検出して電子制御ユニット11Aに入力する点は従来のものと同様である。尚、圧力センサ15で検出する燃料噴射圧は絶対圧となっており、大気圧の変動により影響を受けにくいようになっている。
In the present embodiment, a
一方、電子制御ユニット11Aは、内装した記憶手段に所定のエンジン制御プログラムがインストールされ、エアフローメータ12等によるエンジンの状態を示す種々の検出データを基にインジェクタ8の開弁時間を算出して、良好な空燃比を得るために燃料噴射制御を実行する制御装置である点も従来のものと同様である。そして、本発明においては通常の燃料噴射制御機能に加え、圧力センサ15を用いて検知した燃料噴射圧を基にインジェクタ8の開弁時間を補正する機能を有している点に特徴がある。
On the other hand, the
即ち、前述したように、ガス燃料供給装置には通常ベーパライザ内に大気圧を背圧とするダイヤフラムで区画された調圧室を備えており、標高が大きく変化するような車両の運転状態においては、大気圧の変化に伴い燃料噴射の絶対圧が変動することで燃料噴射量も変動するため、空燃比を適切にコントロールすることが困難であった。そのため、本発明において圧力センサ15で燃料噴射圧を常にモニタし、検知した燃料噴射圧に応じてインジェクタ8の開弁時間を補正するようにして、大気圧の変化で生じる空燃比の誤差をなくす方向に制御を行うようにしたものである。
That is, as described above, the gas fuel supply apparatus is usually provided with a pressure regulating chamber partitioned by a diaphragm whose back pressure is atmospheric pressure in the vaporizer, and in a vehicle operating state in which the altitude changes greatly. Since the fuel injection amount also fluctuates because the absolute pressure of fuel injection fluctuates with changes in atmospheric pressure, it is difficult to control the air-fuel ratio appropriately. Therefore, in the present invention, the fuel injection pressure is constantly monitored by the
この制御についてさらに詳細に説明すると、電子制御ユニット11Aには規準値となる燃料噴射圧(絶対圧)が記憶されており、この値と検知した燃料噴射圧の値とを比較し、インジェクタ8に出力する開弁信号の補正量を計算するようになっている。例えば、背圧としての大気圧が低下することにより燃料噴射圧が規準値よりも低くなる場合は燃料噴射量を増量するように補正し、逆に規準値よりも高くなる場合には燃料噴射量を減量するように補正して、的確な空燃比が得られる燃料噴射時間となるように制御するものである。
This control will be described in more detail. The fuel injection pressure (absolute pressure) serving as a reference value is stored in the
このことにより、エンジンを搭載した車両の走行に伴い標高が変化する場合、例えば高地に行って大気圧が低下し燃料噴射圧(絶対圧)が低下するような状況であっても、安定的に良好な空燃比を維持できるようになる。尚、本実施の形態において、圧力センサ15は燃料噴射圧を絶対圧で検出するようになっており、検出値が大気圧の変動に影響されないことからより的確な燃料噴射制御を実行しやすいものとなっている。
As a result, when the altitude changes as the vehicle equipped with the engine travels, even if the altitude is lowered and the fuel injection pressure (absolute pressure) is lowered, for example, when the altitude is lowered, the fuel injection pressure (absolute pressure) is reduced stably. A good air-fuel ratio can be maintained. In the present embodiment, the
図2は、本発明における第二の実施の形態であるガス燃料供給装置1Bを備えたエンジンの燃料供給システムの配置図である。本実施の形態も基本的構成は前述のガス燃料供給装置1Aとほぼ同様であるが、燃料噴射圧を絶対圧で検出する圧力センサ15の代わりに、燃料噴射圧をゲージ圧で検出する圧力センサ16が配設されているとともに、吸気管路52に大気圧(絶対圧)を測定する圧力センサ14を追加して配設した点が異なる。
FIG. 2 is a layout diagram of an engine fuel supply system including a gas
そして、電子制御ユニット11Bは、ゲージ圧で検出した燃料噴射圧と圧力センサ14で検出した大気圧との関係から所定の計算方法を用いて絶対圧の燃料噴射圧に換算するようになっている。例えば、ゲージ圧の燃料噴射圧にそのときの大気圧に応じて予め設定された所定の係数を掛ける等して、上述のガス燃料供給装置1Aと同様に燃料噴射時間を補正するものとして、的確な燃料噴射制御を実行できるようになっている。尚、本実施の形態は、エンジンの燃料供給システムに当初から大気圧検出手段が配設されている場合において比較的低コストで上述の効果を得られる点で有利なものとなる。
The
図3は、発明における第三の実施の形態であるガス燃料供給装置1Cを備えたエンジンの燃料供給システムの配置図を示している。本実施の形態は、図2のガス燃料供給装置1Bにおける圧力センサ16を取り外したものであり、圧力センサ14で検出した大気圧(絶対圧)から所定の導出方法によりベーパライザで気化された燃料の噴射圧を絶対圧で求めて予測するようになっている。そして、上述の二つの実施の形態と同様、電子制御ユニット11Cがインジェクタ8の開弁時間を補正する制御を実行するものである。
FIG. 3 shows a layout of an engine fuel supply system including a gas fuel supply device 1C according to the third embodiment of the invention. In this embodiment, the
本実施の形態おいては、ベーパライザ6の吐出圧(燃料噴射圧)が殆ど変動しない場合や、大気圧の変動に応じたベーパライザ6の吐出圧特性を電子制御ユニット11Cが記憶している場合に適用する意義が大きいものである。例えば、電子制御ユニット11Cの記憶手段に、大気圧(絶対圧)の値とそのときの燃料噴射圧(絶対圧)の値を実験等で連続的に求めた数値を吐出圧特性としてグラフ化または関数化したものを記憶させておき、これを用いて電子制御ユニット11Cが検知した大気圧(絶対圧)から絶対圧の燃料噴射圧を算出することができる。
In the present embodiment, when the discharge pressure (fuel injection pressure) of the
これにより、大気圧から燃料噴射圧を絶対圧で予測することができ、燃料噴射圧検出手段を不要として構成が簡易化され、気圧が変化し燃料噴射圧が変動するような車両の運転状況であっても、一層低コストで良好な空燃比が得られる燃料噴射制御を実行できるものである。 As a result, the fuel injection pressure can be predicted from the atmospheric pressure as an absolute pressure, the fuel injection pressure detecting means is not required, the configuration is simplified, and the vehicle operating conditions in which the air pressure changes and the fuel injection pressure fluctuates. Even in this case, it is possible to execute the fuel injection control that can obtain a good air-fuel ratio at a lower cost.
1A,1B,1C ガス燃料供給装置、 2 エンジン、 6 ベーパライザ、 8 インジェクタ、 9A,9B 燃料供給管路、 10 燃料タンク、 11A,11B,11C 電子制御ユニット、 12 エアフローメータ、14,15,16 圧力センサ、 52 吸気管路
1A, 1B, 1C Gas fuel supply device, 2 Engine, 6 Vaporizer, 8 Injector, 9A, 9B Fuel supply line, 10 Fuel tank, 11A, 11B, 11C Electronic control unit, 12 Air flow meter, 14, 15, 16 Pressure Sensor, 52 Intake pipe
Claims (6)
6. The gas fuel supply apparatus according to claim 5, wherein the atmospheric pressure detecting means detects the atmospheric pressure with an absolute pressure, and the fuel injection pressure predicted by the electronic control unit is also an absolute pressure.
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