JP2008274894A - Ｌｐｇ燃料供給方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＰＧ燃料のエンジンへの供給について、コストの高騰を伴うことなく低温始動時における液状ＬＰＧ燃料のエンジン供給燃料への混入を回避して、良好なエンジン始動性・安定性を実現する。
【解決手段】燃料タンク１に貯留した液状のＬＰＧ燃料をエンジン冷却水の熱を利用し加熱・気化してインジェクタ５からエンジンの吸気管路に噴射し、低温始動時にベーパライザ３Ａ上流側に設けた遮断弁２ｂの開閉制御を行ってＬＰＧ燃料のベーパライザ３Ａへの導入量を制限することにより、液状のＬＰＧ燃料がエンジン供給燃料に混入することを回避するＬＰＧ燃料供給方法において、そのＬＰＧ燃料の導入量の制限がインジェクタ流量に対応する量のＬＰＧ燃料を導入することとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＰＧ（液化石油ガス）燃料供給方法及びその装置に関し、殊に、燃料タンクに貯留した液状のＬＰＧ燃料の加熱気化手段としてエンジン冷却水の熱を利用する燃料供給システムにおいて、低温時のエンジン始動性・安定性を良好にするための機能を備えたＬＰＧ燃料供給制方法及びその装置に関する。

ＬＰＧ燃料を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燃料供給方式は、例えば特開平６−１７７０９号公報に記載されているように周知である。そして、この方式においてＬＰＧ燃料を加熱気化させる手段として、暖機したエンジンの冷却水の熱を利用することが慣用されている。

ところで、このようにエンジン冷却水の熱を利用してＬＰＧ燃料を気化させる場合、例えば低温始動時のようにエンジンが冷機している時はエンジン冷却水が低温であることからＬＰＧ燃料が充分に気化しない場合があり、その結果、ＬＰＧ燃料が液状のまま供給燃料に混入して混合気過濃となって、エンジンの始動性、始動後のエンジン運転の安定性を損なうという問題がある。

この問題に対し、ベーパライザのＬＰＧ燃料の経路中に電気ヒータを配置して加熱・気化させる手段が知られているが、電気ヒータを配設することは製造コストの高騰に繋がりやすいとともに、低温時に機能が低下しやすいバッテリに過大な負担をかける結果となってしまう。

また、エンジン冷却水は、ＬＰＧ燃料の気化に適した温度に達するまでに所定の時間を要することから、それまでにベーパライザのプレヒータ室がＬＰＧ燃料で満たされ、その後エンジン冷却水の温度上昇により内部に貯留したＬＰＧ燃料が急激に気化することで、ＬＰＧ燃料がベーパライザから一気に押し出されてインジェクタから噴出することがあり、低温時のエンジン始動性・安定性を一層悪化させる原因の一つとなっていた。

そこで、本願出願人らは、先に特開２００６−４６２１１号公報においてプレヒータ室内における液状のＬＰＧ燃料が気化する際に生じる液状燃料の噴出を回避する手段を提示した。この装置は図４に示すように、ベーパライザ３Ｂの燃料入口側に電子制御ユニット１０Ｂにより制御される第２遮断弁２ｂを配置し、低温始動初期に電気ヒータを有する電気加熱部３ｂを備えたベーパライザ３ＢへのＬＰＧ燃料の流入量を制限することで、プレヒータ室内における液状のＬＰＧ燃料が急激に気化することによる液状燃料の噴出を回避するものである。

このＬＰＧ燃料供給装置は、加熱気化手段としてエンジン冷却水の熱の他に電気ヒータの熱を用いることを前提としており、また燃料供給制御において燃料圧力を検知するための圧力センサ１１，１２を使用することを想定したものである。そのため、電気ヒータや圧力センサなどの部品を必要とすることから、コスト面で不利な場合が生じる。
特開平６−１７７０９号公報 特開２００６−４６２１１号公報

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、ＬＰＧ燃料のエンジンへの供給について、コストの高騰を伴うことなく低温始動時における液状ＬＰＧ燃料のエンジン供給燃料への混入を回避して、良好なエンジン始動性・安定性を実現することを課題とする。

そこで、本発明は、燃料タンクに貯留した液状のＬＰＧ燃料をエンジン冷却水の熱を利用してベーパライザ内で加熱・気化させてインジェクタからエンジンの吸気管路に噴射させるとともに、低温始動時に前記ベーパライザの上流側に設けた遮断弁の開閉制御を行ってエンジン冷却水温度が設定温度に到達するまでＬＰＧ燃料の前記ベーパライザへの導入量を制限することにより、液状のＬＰＧ燃料がエンジン供給燃料に混入することを回避するようにしたＬＰＧ燃料供給方法において、前記低温始動時において前記ＬＰＧ燃料のインジェクタ流量に対応する量のＬＰＧ燃料が前記ベーパライザへの導入量となるように前記ベーパライザの上流側に設けた遮断弁の開閉制御を行って前記ベーパライザへの導入量を制限することを特徴とする。

このように、インジェクタ流量に応じて遮断弁の開閉制御を行うことにより、ベーパライザ内に過剰な燃料が導入されないようにすることができ、比較的高価な電気ヒータや圧力センサ等の部品を用いることなく、エンジン冷却水温上昇に伴うベーパライザ内ＬＰＧ燃料の急激な気化による液状燃料の噴出を、有効に回避することができる。

また、この遮断弁の開閉制御は、エンジン冷却水温度が予め設定した温度に達するまで繰り返し実行することにし、その温度に達した後は開弁状態を維持するものとすれば、エンジンが暖機されエンジン冷却水がＬＰＧ燃料の気化に適する温度になるまでの期間を無駄なくカバーすることができる。

さらに、上述したエンジンのＬＰＧ燃料供給方法において、そのＬＰＧ燃料の導入量は、実際のインジェクタ開弁時間をモニタして算定された積算パルス幅が、予め設定され所定のインジェクタ流量となる設定パルス幅に達した時点から遮断弁を所定時間開弁させることにより実現されるものとすれば、的確な制御を実現しやすいものとなる。

この場合、その積算パルス幅は、基準値として予め定めた基準インジェクタ流量を、実際に搭載したインジェクタによる搭載インジェクタ流量で除した値を、所定の積算用設定値に乗じて求めるものとすれば、異なるエンジン設定においても対応が容易となる。

さらにまた、エンジン冷却水の熱を利用してＬＰＧ燃料を加熱・気化させる機能を有したベーパライザと、このベーパライザ上流の燃料供給管路に配設された遮断弁と、この遮断弁を開閉制御する電子制御ユニットとを備えており、上述したＬＰＧ燃料供給方法を実施するためのＬＰＧ燃料供給装置とすれば、上述した作用・効果を容易に実現できる。

エンジンの低温始動時において、インジェクタ流量に対応した量のＬＰＧ燃料をベーパライザ内に導入させるものとした本発明によると、ベーパライザ内のＬＰＧ燃料が液体のまま噴出することをコストの高騰を伴うことなく回避し、エンジン不調やエンジン停止等のトラブルを防止して、良好なエンジン始動性・安定性を実現することができる。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は本発明のＬＰＧ燃料供給方法を行うための実施の形態であり、ＬＰＧ燃料供給装置の配置図を示している。本実施の形態は、図示しないＬＰＧエンジンに燃料を供給するための燃料供給システムを構成しており、液状のＬＰＧ燃料を貯留する燃料タンク１から延設され前記ＬＰＧ燃料を搬送する燃料供給配管９Ａがベーパライザ３Ａに接続されており、ベーパライザ３Ａには気化したＬＰＧ燃料を搬送する燃料供給配管９Ｂがインジェクタ５，５，５，５に接続している。

ベーパライザ３Ａは、エンジン冷却水を導入することにより内部で液状のＬＰＧ燃料と熱交換を行わせて加熱・気化させるとともに、所定正圧の気化ガスに調圧して送出する機能を有している。そして、このベーパライザ３Ａに接続する燃料供給配管９Ａには、燃料タンク１側に緊急用の遮断弁２ａ、ベーパライザ３Ａ側に通常用の遮断弁２ｂが配設され、これらが電子制御ユニット１０Ａに電気的に接続されて、開閉制御されるようになっている。また、エンジン冷却水を搬送する配管には温度センサ１３が配設され、電子制御ユニット１０Ａはエンジン冷却水温度を検知するようになっている。

この電子制御ユニット１０Ａは、ハード的には一般的なガスエンジンの運転制御用の電子制御装置であるが、通常のエンジン制御機能に加えて後述するＬＰＧ燃料供給方法を実施するための制御プログラムが記憶手段に記憶されており、低温始動時に所定のタイミングで遮断弁２ｂを開閉制御することにより、エンジンの始動性・安定性を確保する機能を有している点を特徴としている。

次に、図２に示す遮断弁開弁信号の波形図を参照しながら、本発明のＬＰＧ燃料供給方法を実行するための電子制御ユニット１０Ａの制御内容について説明する。

電子制御ユニット１０Ａは、エンジンキーがＯＮになるとエンジン始動に最低限必要な量のＬＰＧ燃料をベーパライザ３Ａ内に導入するための開弁時間ｔ１だけ開弁信号が出力されて遮断弁２ｂが開弁する。そして、開弁時間ｔ１の経過後は遮断弁２ｂを閉弁させてベーパライザ３ＡへのＬＰＧ燃料の導入を閉止する。

このように、遮断弁２ｂが閉弁した状態でエンジンが始動してインジェクタ５も駆動するものであるが、電子制御ユニット１０Ａはこの時点からインジェクタ開弁時間（噴射時間）を積算カウントする。そして、所定の算定方法により積算パルス幅を算出し、この積算パルス幅が予め定めた基準である設定パルス幅に達した時点で遮断弁２ｂを再度開弁するようになっている。

また、この設定パルス幅に達するまでの期間ｐ１中のインジェクタ開弁時間に基づいて算出した積算パルス幅に対応して、エンジン運転を安定的に維持するために最低限必要な燃料導入量を確保する開弁時間ｔ２が予め定めておき、この開弁時間ｔ２経過後は再度遮断弁２ｂを閉弁するようになっている。

前記積算パルス幅を算出するための数式として、例えば、以下に示す式１のように予め定めた本制御の基準値となる基準インジェクタ流量、実際に車両に搭載したインジェクタによる搭載インジェクタ流量で除した値を、予め実験等で求めた所定の積算用設定値に乗じてその積算パルス幅を求めることにして、エンジン排気量・シリンダ配列等が異なるエンジン設定においても搭載インジェクタ流量のみを変更することにより容易に対応することができる。
積算パルス幅＝積算用設定値×基準インジェクタ流量／搭載インジェクタ流量
・・・（式１）

以上のエンジン始動後に行った電子制御ユニット１０Ａによる制御は、検知しているエンジン冷却水温度がＬＰＧ燃料の気化能力が所定レベル以上となって気化に適した状態となる予め設定した温度に達するまで繰り返し行うものとされ、その温度に達した後は、低温時制御を脱した通常時制御として遮断弁２ｂの開弁状態を維持するようになっている。

このような電子制御ユニット１０Ａの制御手順及びその作用について、図３のフローチャートを用いてさらに詳細に説明すると、エンジンキーがＯＮになると遮断弁２ｂを開弁し（Ａ１）、開弁後予め定めた開弁時間ｔ１を経過することにより遮断弁２ｂを閉弁する（Ａ２）。これにより、エンジン始動に最低限必要なＬＰＧ燃料がベーパライザ３Ａ内に導入される。

遮断弁２ｂが閉弁した後でエンジンが始動し、エンジン始動によりインジェクタ開弁時間（噴射時間）の積算カウントを開始する（Ａ３）。そこで、上述した式１等により算出した積算パルス幅が設定パルス幅に達したか否かを判定し（Ａ４）、達した時点で遮断弁２ｂを開弁させ（Ａ５）、その後、予め定めた開弁時間ｔ２が経過すると遮断弁２ｂが閉弁する（Ａ６）。

このような制御を行うことで、実際のインジェクタ流量に応じて必要最低限のＬＰＧ燃料をベーパライザ３Ａ内に導入することになり、エンジン運転の安定性を確保しながら過剰なＬＰＧ燃料が導入されないことで、急激な気化により液状のＬＰＧ燃料がインジェクタ５から噴出することを有効に回避することができる。

そして、閉弁状態となった後、温度センサ１３で連続的に検知しているエンジン冷却水温度が予め設定した水温に達したか否かを判定し（Ａ７）、達していなければ、上述したＡ３以下の制御を繰り返し、達していれば遮断弁２ｂを開弁し（Ａ８）、この開弁状態を維持しながら通常運転に入る。

このような制御とすることにより、エンジン冷却水温度が所定の温度に上昇するまでの間は、ベーパライザ３Ａ内に過剰な量のＬＰＧ燃料が存在した場合に大量のＬＰＧ燃料が気化することにより液状のまま噴出する心配がない。尚、上述した実施の形態において、インジェクタ開弁をモニタして実際のインジェクタ流量を推定することにより積算パルス幅を求め、これに対応する開弁時間ｔ２を実行するものとした。尚、前記実施の形態よりも制御精度が劣ることが考えられるが、インジェクタの噴射時間をモニタしないで、予め実施した実験値等から求めた開弁時間ｔ２を設定する場合も、実際のインジェクタ流量にほぼ対応した量のＬＰＧ燃料としてベーパライザ３Ａに導入することも可能である。

以上のように、本発明によれば、ＬＰＧ燃料のエンジンへの供給について、エンジンの低温始動時に液状のＬＰＧ燃料がエンジン供給燃料に混入することをコストの高騰を伴うことなく回避でき、良好なエンジン始動性・安定性を実現できる。

本発明の実施の形態を示す配置図。 図１の電子制御ユニットの制御内容を示す波形図。 図１の電子制御ユニットの制御手順を示すフローチャート。 従来例を示す配置図。

符号の説明

１ 燃料タンク、２ａ，２ｂ 遮断弁、３Ａ ベーパライザ、５ インジェクタ、９Ａ，９Ｂ 燃料送出配管、１０Ａ 電子制御ユニット

Claims (5)

1. 燃料タンクに貯留した液状のＬＰＧ燃料をエンジン冷却水の熱を利用しベーパライザ内で加熱・気化してインジェクタからエンジンの吸気管路に噴射するものであり、低温始動時に前記ベーパライザの上流側に設けた遮断弁の開閉制御を行ってＬＰＧ燃料の前記ベーパライザへの導入量を制限することにより、液状のＬＰＧ燃料がエンジン供給燃料に混入することを回避するＬＰＧ燃料供給方法において、前記導入量の制限はインジェクタ流量に対応する量のＬＰＧ燃料を導入することにより行われることを特徴とするエンジンのＬＰＧ燃料供給方法。
2. 前記遮断弁の開閉制御は、エンジン冷却水温度が予め設定した温度に達するまで繰り返し実行され、前記温度に達した後は開弁状態を維持することを特徴とする請求項１に記載したエンジンのＬＰＧ燃料供給方法。
3. 前記ＬＰＧ燃料の導入量は、実際のインジェクタ開弁時間をモニタして算定された積算パルス幅が、予め設定され所定のインジェクタ流量となる設定パルス幅に達した時点から前記遮断弁を所定時間開弁させることにより実現されることを特徴とする請求項１または２に記載したエンジンのＬＰＧ燃料供給方法。
4. 前記積算パルス幅は、基準値として予め定めた基準インジェクタ流量を、実際に搭載したインジェクタによる搭載インジェクタ流量で除した値を所定の積算用設定値に乗じて求めることを特徴とする請求項３に記載したエンジンのＬＰＧ燃料供給方法。
5. エンジン冷却水の熱を利用してＬＰＧ燃料を加熱・気化させる機能を有した前記ベーパライザと、該ベーパライザ上流の燃料供給管路に配設された前記遮断弁と、該遮断弁を開閉制御する電子制御ユニットとを備えており、請求項１，２，３または４に記載したＬＰＧ燃料供給方法を実施するためのＬＰＧ燃料供給装置。
   

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