JP3719033B2

JP3719033B2 - Gas fuel engine start system

Info

Publication number: JP3719033B2
Application number: JP05044999A
Authority: JP
Inventors: 保昭熊谷; 昭男加藤
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: JP2000248998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用ガス燃料エンジンの始動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とするガス燃料エンジンを用いた車両が開発され、実用化されている。このガス燃料エンジンを搭載した車両は、ＮＯ_ｘ、ＣＯ_２の排出量が少なく、特に低公害車として期待されている。
【０００３】
ところで、都市内を走るディーゼルエンジン搭載の路線バスでは、その燃料の７〜１０％が停車中のエンジンアイドリング時に消費されると言われている。そこで、最近では、バス停車時にエンジンを自動停止し、発進時に運転者がクラッチペダルを踏み込むことによりエンジンが再始動する、いわゆるアイドリングストップ・スタート（ＩＳＳ）システムの付加された車両が導入されるようになってきた。この種の車両の導入により、燃費及び排ガスの大幅な低減を図ることが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＮＧエンジン搭載の車両については、ＩＳＳシステムの導入が見送られている。これは、ＣＮＧエンジンでは、エンジン始動時に、長い始動時間を要するという難点があるからである。始動時間が長くなる理由としては、エンジンの構造上、ＣＮＧ供給用のスプレーバーから各シリンダまでの距離及び容積が大きいこと、あるいはアイドリングスピードコントロール（ＩＳＣ）制御によりエンジン始動を行っているため、ＣＮＧと空気の混合気の流量が少なく各シリンダに到達するまでに時間がかかること、などが挙げられる。
【０００５】
ＣＮＧエンジンの運転性を改善するものとしては、例えば特開平６−２６４８２１号公報に開示された技術がある。この技術は、ミキサーをバイパスして燃料と空気をスロットル弁下流の吸気管に導く通路を設け、このバイパス通路に設けた制御弁を特別の運転条件で開くことにより、運転性を向上しようとするものである。しかしながら、この技術では２つのバイパス通路を新設しなければならないという問題がある。しかも、各バイパス通路にそれぞれ設けた制御弁により、燃料及び空気を別々に制御するため、そのうちの一方でも制御が乱れると、燃料と空気の混合バランスが崩れ、燃費あるいは排ガスに悪影響を与えるおそれがある。また、燃料と空気との合流がベンチュリよりも下流、すなわちエンジンシリンダの直前で行われる為、燃料と空気との良好なミキシングができない可能性があり、排ガスが悪化するおそれがある。
【０００６】
従って本発明の目的は、上述のような問題点を解決し、排ガス、燃費に影響をおよぼす事なく短時間に始動可能なガス燃料エンジンの始動システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、ガス燃料エンジンの吸気管に配置されガス燃料を供給する燃料供給手段と、燃料供給手段よりも下流側で分岐した第１及び第２の吸気通路と、第１の吸気通路に配置されアクセルペダルの操作に連動して開閉駆動される第１の開閉弁と、第２の吸気通路に配置されアクセルペダルの操作とは無関係に開閉駆動される第２の開閉弁と、エンジン始動時に第２の開閉弁を開作動させる制御手段とを備えた始動システムにより、達成される。
【０００８】
この始動システムは、例えば、所定条件下で自動停止したエンジンの再始動時に用いることができる。特に、アイドリングストップ・スタート（ＩＳＳ）システムを付加したエンジンの始動時に有効である。
これにより本発明では、ＣＮＧエンジン等のガス燃料エンジンを短時間に始動させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るＣＮＧエンジンの始動システムの一実施例を示す図である。本実施例では、図のように、吸気管１にはガス燃料を供給する燃料供給手段（スプレーバー）２が配置され、スプレーバー２よりも下流側で吸気通路３及び４に分岐する。吸気通路３にはアクセルペダルの操作に連動して開閉駆動される開閉弁（メインスロットル）５が、吸気通路４にはアクセルペダルの操作とは無関係に開閉駆動される開閉弁（サブスロットル）６が設けられる。この分岐通路４及びサブスロットル６は、例えば、高速高負荷の運転時に、メイン通路３側から供給される燃料量では不足の場合に補助的に燃料を供給するために配置された既設の構成である。また、吸気通路３及び４には、開閉弁５、６をバイパスして連通するバイパス通路３０が設けられ、該バイパス通路にはそれぞれアイドリングスピードコントロール（ＩＳＣ）バルブ７が備えられている。このＩＳＣバルブ７は、ＥＣＵ８からの制御信号を受けてモータ駆動されることにより、該通路の流量を制御してアイドリングの回転数をコントロールするものである。サブスロットル６は、電子制御装置（ＥＣＵ）８からの信号で制御される制御弁９の開閉動作に応じてバキューム圧により作動するアクチュエータ３１を介して開閉制御される。また、メインスロットル５には、エンジンオーバラン等の非常時にスロットル５を閉じるために、バキューム圧駆動のアクチュエータ３２が連結されており、アクチュエータ３２を作動させる為の制御弁３３が、バキューム管１４’を介してバキューム管１４に接続されている。
【００１０】
吸気管１はエアクリーナー１０に接続され、吸気通路３及び４はエンジン本体１１に接続される。エンジン本体１１の排気側には、排気管１２及びマフラー一体型三元触媒１３が接続される。エンジン本体１１の近傍にはバキューム管１４と接続された負圧付与用のバキュームポンプ１６が設けられる。尚、図中２６は、ＣＮＧボンベ２１にＣＮＧを導入する為の充填口である。ＥＣＵ８には、ＩＳＳの作動切換スイッチ信号、エンジン回転、Ｔ／Ｍ位置信号、クラッチペダル信号、アクセル角度等の信号が入力され、これらの入力信号に基づいて各バルブに制御信号を出力する様になっている。
【００１１】
このように構成されたＣＮＧエンジンは、次のように作動する。ＣＮＧボンベ２１に蓄えられた高圧燃料ガスは、主止弁２２及びガスフィルター２３を介して送られ、減圧弁２４で減圧されたのち、ＥＣＵ８による電子制御により運転状況に応じてガスバルブ２５で適量にコントロールされ、スプレーバー２から吸気管１内に供給される。これにより、燃料ガスは空気とミキシングされ混合気を形成し、エンジン本体１１内に吸気される。吸気された混合気は図示しない点火プラグで火花点火され燃焼する。エンジン本体１１から排出された排気ガスは、マフラー一体型三元触媒１３で浄化され大気へ放出される。
【００１２】
本発明では、ＣＮＧエンジンの始動時に、ＥＣＵ８により制御弁９を制御し、サブスロットル６をＩＳＣバルブ７と共に開作動させる。これにより、エンジン本体１１の各シリンダに供給される混合気の流量を増加させることができ、エンジン始動時間を短縮することができる。サブスロットル６の開閉はエンジンに付加したバキュームにより行うので、エンジンまわりの構造を変更することなく、始動時間の短縮が実現可能となる。
【００１３】
次に、エンジン作動方法を、アイドリングストップ・スタート（ＩＳＳ）システムを付加したＣＮＧエンジンを例にとって説明する。ＩＳＳシステムでは、車両停車中はエンジンを自動的に停止させる。図２（ａ）に示すように、運転者が車両を停止すると（ステップ２０１）、エンジンはアイドリング状態となり（ステップ２０２）、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）位置はニュートラルとされる（ステップ２０３）。そして、運転者がクラッチペダルを離すと（ステップ２０４）、エンジンが自動的に停止する（ステップ２０５）。
【００１４】
一方、ＩＳＳシステムでは、所定の条件下でエンジンを再始動させる。図２（ｂ）に示すように、エンジン停止状態において（ステップ２１１）、Ｔ／Ｍ位置がニュートラルのとき（ステップ２１２）、運転者がクラッチペダルを踏み込むと（ステップ２１３）、これを条件としてエンジンが自動的に再始動する（ステップ２１４）。
【００１５】
図３は、エンジン始動時におけるＥＣＵ８の制御フロー図である。ＥＣＵ８では、まず、エンジンがＩＳＳモードか否かを判断する（ステップ３０１）。ＩＳＳモードにするかどうかは、運転者がマニュアルスイッチで選択することができる。ＩＳＳモードが選択された場合は、ＩＳＳエンジン始動条件が満たされているかどうかを判断する（ステップ３０２）。ここで、ＩＳＳエンジン始動条件とは、図２（ｂ）に示すように、エンジン停止状態、Ｔ／Ｍ位置ニュートラル、及びクラッチペダル踏込みの３つのアンド条件をいう。このエンジン始動条件が満たされていない場合は、このステップを繰り返す。エンジン始動条件が満たされている場合は、サブスロットル６を開作動させる（ステップ３０３）と共に、ＩＳＣバルブ７及びガスバルブ２５を開いて（ステップ３０４）、スタータをオンとする（ステップ３０５）。これでエンジンが再始動する。このように、サブスロットル６、ＩＳＣバルブ７及びガスバルブ２５を開くことにより、ガス燃料と空気の混合気のシリンダへの流量が増加し、エンジン本体１１への混合気の到達時間が短縮される。
【００１６】
一方、ＩＳＳモードが選択されない場合は、サブスロットル６を開き（ステップ３０３）、ＩＳＣバルブ７及びガスバルブ２５を開作動させ（ステップ３０４）、運転者のキー操作によりスタータをオンにして（ステップ３０５）、エンジンを始動する。
【００１７】
このように本発明では、ＣＮＧエンジン始動時に既設のサブスロットルを用いることにより、現状の構造のままで、エンジンの始動時間を短縮することができる。これにより、ＣＮＧエンジンのＩＳＳモード始動時間は、直接シリンダ内に燃料を噴射するディーゼルエンジンのＩＳＳシステムとほぼ同等となる。しかも、ＥＣＵ８の制御ロジックの変更のみで構造の変更を伴わずに達成できるので、コスト上昇もないという利点がある。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、排ガス、燃費に悪影響をおよぼす事なくガス燃料エンジンの始動を短時間で行うことが可能になると共に、ガス燃料エンジンにおいてもアイドリングストップ・スタートシステムを導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＣＮＧエンジンの始動システムの一実施例を示す図である。
【図２】（ａ）はエンジン停止条件を、（ｂ）はエンジン始動条件をそれぞれ示す図である。
【図３】エンジン始動時における電子制御装置の制御フロー図である。
【符号の説明】
１吸気管
２スプレーバー
３、４分岐吸気通路
５メインスロットル
６サブスロットル
７アイドリングスピードコントロール（ＩＳＣ）バルブ
８電子制御装置（ＥＣＵ）
９、３３制御弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a starting system for a vehicular gas fuel engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a vehicle using a gas fuel engine using compressed natural gas (CNG) as a fuel has been developed and put into practical use. A vehicle equipped with this gas fuel engine has low NO _x and CO ₂ emissions, and is particularly expected as a low-emission vehicle.
[0003]
By the way, it is said that 7 to 10% of the fuel is consumed during idling when the engine is idling in a route bus equipped with a diesel engine running in the city. Therefore, recently, a vehicle to which a so-called idling stop start (ISS) system is added, which automatically stops the engine when the bus stops and restarts the engine when the driver depresses the clutch pedal when starting, is introduced. It has become. By introducing this type of vehicle, it becomes possible to significantly reduce fuel consumption and exhaust gas.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the introduction of the ISS system has been postponed for vehicles equipped with CNG engines. This is because the CNG engine has a drawback that a long start time is required when starting the engine. The reason for the long start-up time is that due to the structure of the engine, the distance and volume from the spray bar for CNG supply to each cylinder is large, or because the engine is started by idling speed control (ISC) control, CNG And the flow rate of the air-fuel mixture is small and it takes time to reach each cylinder.
[0005]
As a technique for improving the operability of the CNG engine, for example, there is a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-264821. This technology attempts to improve operability by bypassing the mixer and providing a passage for guiding fuel and air to the intake pipe downstream of the throttle valve and opening the control valve provided in the bypass passage under special operating conditions. Is. However, this technique has a problem that two bypass passages must be newly provided. Moreover, since the fuel and air are controlled separately by the control valves provided in each bypass passage, if the control is disturbed in one of them, the mixing balance of the fuel and air may be lost, which may adversely affect fuel consumption or exhaust gas. is there. Further, since the merging of fuel and air is performed downstream of the venturi, that is, immediately before the engine cylinder, there is a possibility that good mixing of the fuel and air may not be possible, and the exhaust gas may be deteriorated.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a gas fuel engine starting system that can be started in a short time without affecting exhaust gas and fuel consumption.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The object is to provide fuel supply means for supplying gas fuel disposed in an intake pipe of a gas fuel engine, first and second intake passages branched downstream of the fuel supply means, and first intake passages. A first on-off valve that is driven to open and close in conjunction with the operation of the accelerator pedal, a second on-off valve that is disposed in the second intake passage and is driven to open and close independently of the operation of the accelerator pedal, and when the engine is started This is achieved by a starting system comprising control means for opening the second on-off valve.
[0008]
This starting system can be used, for example, when an engine that has been automatically stopped under a predetermined condition is restarted. This is particularly effective when starting an engine with an idling stop / start (ISS) system.
Thereby, in this invention, gas fuel engines, such as a CNG engine, can be started in a short time.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a start system for a CNG engine according to the present invention. In the present embodiment, as shown in the drawing, fuel supply means (spray bar) 2 for supplying gas fuel is arranged in the intake pipe 1 and branches to intake passages 3 and 4 on the downstream side of the spray bar 2. The intake passage 3 has an open / close valve (main throttle) 5 that is driven to open and close in conjunction with the operation of the accelerator pedal, and the intake passage 4 has an open / close valve (subthrottle) 6 that is driven to open and close independently of the operation of the accelerator pedal. Is provided. The branch passage 4 and the sub-throttle 6 are, for example, existing configurations arranged to supply fuel supplementarily when the amount of fuel supplied from the main passage 3 side is insufficient during high-speed and high-load operation. is there. The intake passages 3 and 4 are provided with a bypass passage 30 that bypasses and communicates with the on-off valves 5 and 6, and an idling speed control (ISC) valve 7 is provided in each bypass passage. The ISC valve 7 is driven by a motor in response to a control signal from the ECU 8, thereby controlling the flow rate of the passage to control the idling speed. The sub-throttle 6 is controlled to open and close via an actuator 31 that is operated by a vacuum pressure in accordance with the opening / closing operation of the control valve 9 controlled by a signal from an electronic control unit (ECU) 8. The main throttle 5 is connected to a vacuum pressure driven actuator 32 in order to close the throttle 5 in an emergency such as an engine overrun. A control valve 33 for operating the actuator 32 is connected to the vacuum pipe 14 '. To the vacuum pipe 14.
[0010]
The intake pipe 1 is connected to an air cleaner 10, and the intake passages 3 and 4 are connected to an engine body 11. An exhaust pipe 12 and a muffler integrated three-way catalyst 13 are connected to the exhaust side of the engine body 11. A vacuum pump 16 for applying a negative pressure connected to a vacuum pipe 14 is provided in the vicinity of the engine body 11. In the figure, reference numeral 26 denotes a filling port for introducing CNG into the CNG cylinder 21. The ECU 8 receives signals such as an ISS operation changeover switch signal, an engine rotation, a T / M position signal, a clutch pedal signal, an accelerator angle, and the like, and outputs a control signal to each valve based on these input signals. It has become.
[0011]
The CNG engine configured as described above operates as follows. The high-pressure fuel gas stored in the CNG cylinder 21 is sent through the main stop valve 22 and the gas filter 23, and after being depressurized by the pressure reducing valve 24, an appropriate amount is obtained by the gas valve 25 according to operating conditions by electronic control by the ECU 8. It is controlled and supplied from the spray bar 2 into the intake pipe 1. As a result, the fuel gas is mixed with air to form an air-fuel mixture and is taken into the engine body 11. The intake air-fuel mixture is ignited by a spark plug (not shown) and burned. The exhaust gas discharged from the engine body 11 is purified by the muffler integrated three-way catalyst 13 and released to the atmosphere.
[0012]
In the present invention, when the CNG engine is started, the control valve 9 is controlled by the ECU 8 to open the sub-throttle 6 together with the ISC valve 7. Thereby, the flow volume of the air-fuel mixture supplied to each cylinder of the engine body 11 can be increased, and the engine start time can be shortened. Since the sub-throttle 6 is opened and closed by a vacuum added to the engine, the start time can be shortened without changing the structure around the engine.
[0013]
Next, the engine operation method will be described by taking a CNG engine with an idling stop / start (ISS) system as an example. In the ISS system, the engine is automatically stopped while the vehicle is stopped. As shown in FIG. 2A, when the driver stops the vehicle (step 201), the engine is idling (step 202), and the transmission (T / M) position is set to neutral (step 203). When the driver releases the clutch pedal (step 204), the engine automatically stops (step 205).
[0014]
On the other hand, in the ISS system, the engine is restarted under predetermined conditions. As shown in FIG. 2B, when the engine is stopped (step 211) and the T / M position is neutral (step 212), when the driver depresses the clutch pedal (step 213), the engine is operated on this condition. Automatically restarts (step 214).
[0015]
FIG. 3 is a control flow diagram of the ECU 8 when the engine is started. The ECU 8 first determines whether or not the engine is in the ISS mode (step 301). The driver can select whether to set the ISS mode with a manual switch. If the ISS mode is selected, it is determined whether the ISS engine start condition is satisfied (step 302). Here, as shown in FIG. 2B, the ISS engine start condition refers to three AND conditions of an engine stop state, a T / M position neutral, and a clutch pedal depression. If this engine start condition is not satisfied, this step is repeated. When the engine start condition is satisfied, the sub-throttle 6 is opened (step 303), the ISC valve 7 and the gas valve 25 are opened (step 304), and the starter is turned on (step 305). This will restart the engine. As described above, by opening the sub-throttle 6, the ISC valve 7 and the gas valve 25, the flow rate of the mixture of gas fuel and air to the cylinder is increased, and the arrival time of the mixture to the engine body 11 is shortened.
[0016]
On the other hand, if the ISS mode is not selected, the sub-throttle 6 is opened (step 303), the ISC valve 7 and the gas valve 25 are opened (step 304), and the starter is turned on by the driver's key operation (step 305). Start the engine.
[0017]
As described above, in the present invention, by using the existing sub-throttle at the time of starting the CNG engine, the engine start time can be shortened with the current structure. As a result, the ISS mode start time of the CNG engine is substantially equivalent to that of the ISS system of the diesel engine that directly injects fuel into the cylinder. Moreover, since it can be achieved only by changing the control logic of the ECU 8 without changing the structure, there is an advantage that there is no cost increase.
[0018]
【The invention's effect】
According to the present invention, the gas fuel engine can be started in a short time without adversely affecting the exhaust gas and the fuel consumption, and the idling stop / start system can be introduced also in the gas fuel engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a CNG engine start system according to the present invention.
2A is a diagram illustrating an engine stop condition, and FIG. 2B is a diagram illustrating an engine start condition;
FIG. 3 is a control flow diagram of the electronic control unit at the time of engine start.
[Explanation of symbols]
1 Intake pipe 2 Spray bar 3, 4 Branch intake passage 5 Main throttle 6 Sub throttle 7 Idling speed control (ISC) valve 8 Electronic control unit (ECU)
9, 33 Control valve

Claims

ガス燃料エンジンの吸気管に配置されガス燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料供給手段よりも下流側で分岐した第１及び第２の吸気通路と、第１の吸気通路に配置されアクセルペダルの操作に連動して開閉駆動される第１の開閉弁と、第２の吸気通路に配置されアクセルペダルの操作とは無関係に開閉駆動される第２の開閉弁と、エンジン始動時に第２の開閉弁を開作動させる制御手段とを備えたことを特徴とするガス燃料エンジンの始動システム。A fuel supply unit that is disposed in an intake pipe of a gas fuel engine and supplies gas fuel, first and second intake passages that are branched downstream of the fuel supply unit, and an accelerator pedal that is disposed in the first intake passage A first on-off valve that is driven to open and close in conjunction with the operation of the engine, a second on-off valve that is disposed in the second intake passage and is driven to open and close independently of the operation of the accelerator pedal, and the second A gas fuel engine starting system comprising control means for opening the on-off valve.

前記エンジン始動時が、所定条件下でエンジンを自動停止し、運転者の発進意志操作に基づいてエンジンを再始動するアイドリングストップ・スタートシステムの自動再始動時であることを特徴とする請求項１記載のガス燃料エンジンの始動システム。2. The engine start time is an automatic restart of an idling stop / start system in which the engine is automatically stopped under a predetermined condition and the engine is restarted based on a driver's intention to start. A gas fuel engine starting system as described.