JP2000248998A - Starting system for gaseous fuel engine - Google Patents

Starting system for gaseous fuel engine

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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a starting system for vehicular gaseous fuel engine, capable of starting the engine in a short time. SOLUTION: With a starting system for gaseous fuel engine, intake passages 3, 4 are arranged and branched in the downstream from a spray bar 2 provided in an intake pipe 1. Then, a main throttle 5 is provided in the intake passage 3, a sub-throttle 6 is provided in the intake passage 4, and ISC valves 7 are provided in both the intake passage. When the engine starts, an ECU 8 controls a control valve 9 to operate the sub-throttle 6, along with the ISC valves 7 and a gas valve 25 to be opened. Thus, a mixture of gaseous fuel supplied from the spray bar 2 and air is passed through the respective intake passages while increasing its flow rate, and is supplied to respective cylinders of an engine body 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a starting system for a vehicle gas fuel engine.

【0002】[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、COの排出量が少なく、特に低公害車と
して期待されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, vehicles using a gas fuel engine using compressed natural gas (CNG) as a fuel have been developed and put into practical use. The gaseous fuel engine vehicle equipped with the can, NO x, emissions of CO 2 reduced and is of particular interest as a low-emission vehicles.

【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。
[0003] By the way, in the case of a route bus equipped with a diesel engine running in a city, it is said that 7 to 10% of the fuel is consumed when the engine is idling while the vehicle is stopped. Therefore, recently, a so-called idling stop / start (ISS) system has been introduced, in which the engine is automatically stopped when the bus stops and the engine is restarted when the driver depresses the clutch pedal when starting. It has become The introduction of this type of vehicle makes it possible to significantly reduce fuel consumption and exhaust gas.

【0004】[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。
SUMMARY OF THE INVENTION However, CNG
For vehicles with an engine, the introduction of the ISS system has been postponed. This is because the CNG engine has a disadvantage that it takes a long time to start the engine. The reason why the starting time is prolonged is that the distance between the spray bar for supplying CNG and each cylinder is large and the volume is large due to the structure of the engine, or the engine is started by the idling speed control (ISC) control. The flow rate of the mixture of air and air is small and it takes time to reach each cylinder.

【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。
As a technique for improving the operability of a CNG engine, there is a technique disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-264821. This technology seeks to improve operability by providing a passage that guides fuel and air to an intake pipe downstream of a throttle valve by bypassing a mixer, and opening a control valve provided in this bypass passage under special operating conditions. Things. However, this technique has a problem that two bypass passages must be newly provided. Moreover, since the fuel and the air are separately controlled by the control valves provided in the respective bypass passages, if one of them is disturbed, the mixing balance between the fuel and the air is disrupted, and the fuel efficiency or the exhaust gas may be adversely affected. is there. In addition, since the merge 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 fuel and air cannot be performed, and the exhaust gas may deteriorate.

【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。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a starting system of a gas fuel engine which can be started in a short time without affecting the exhaust gas and fuel consumption.

【0007】[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。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fuel supply device which is disposed in an intake pipe of a gas fuel engine and supplies gas fuel, and a first and a second intake passage branched downstream from the fuel supply device. A first on-off valve disposed in the first intake passage and driven to open and close in response to operation of an accelerator pedal; and a first on-off valve disposed in the second intake passage and driven to open and close independently of operation of the accelerator pedal. This is achieved by a starting system including a second on-off valve and control means for opening the second on-off valve when the engine is started.

【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。
This starting system can be used, for example, when restarting an engine that has been automatically stopped under predetermined conditions. Especially, idling stop / start (ISS)
It is effective when starting the engine with the system added. Thus, according to the present invention, a gas fuel engine such as a CNG engine can be started in a short time.

【0009】[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。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a starting system for a CNG engine according to the present invention. In the present embodiment, as shown in the figure, a fuel supply means (spray bar) 2 for supplying gaseous fuel is arranged in the intake pipe 1, and branches off into the intake passages 3 and 4 downstream of the spray bar 2. An opening / closing valve (main throttle) 5 that opens and closes in accordance with the operation of an accelerator pedal is provided in the intake passage 3, and an opening / closing valve (sub throttle) 6 that opens and closes regardless of the operation of the accelerator pedal is in the intake passage 4. Is provided. The branch passage 4 and the sub-throttle 6 have an existing configuration arranged to supply supplementary fuel when the amount of fuel supplied from the main passage 3 is insufficient during high-speed and high-load operation, for example. is there. In addition, on-off valves 5,
There is provided a bypass passage 30 which communicates by bypassing the valve 6, and each of the bypass passages is provided with an idling speed control (ISC) valve 7. The ISC valve 7 receives a control signal from the ECU 8 and is driven by a motor, thereby controlling the flow rate in the passage and controlling the idling speed.
The sub-throttle 6 is controlled to open and close via an actuator 31 operated by a vacuum pressure in accordance with an opening and closing operation of a control valve 9 controlled by a signal from an electronic control unit (ECU) 8. A vacuum pressure driven actuator 32 is connected to the main throttle 5 to close the throttle 5 in an emergency such as engine overrun, and a control valve 33 for operating the actuator 32.
Are connected to the vacuum tube 14 via a vacuum tube 14 '.

【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。
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 is connected to the vacuum pipe 14 near the engine body 11. Incidentally, 26 in the figure
Is a filling port for introducing CNG into the CNG cylinder 21. The ECU 8 has an ISS operation changeover switch signal,
Engine rotation, T / M position signal, clutch pedal signal,
A signal such as an accelerator angle is input, and a control signal is output to each valve based on these input signals.

【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。
[0011] The CNG engine thus configured is
It works 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 is depressurized by the pressure reducing valve 24. Controlled from spray bar 2 to intake pipe 1
Supplied within. As a result, the fuel gas is mixed with the air to form a mixture, and is taken into the engine body 11. The intake air-fuel mixture is spark-ignited by a spark plug (not shown) and burns. Exhaust gas discharged from the engine body 11 is purified by the muffler-integrated three-way catalyst 13 and released to the atmosphere.

【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。
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 rate 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 opening and closing of the sub-throttle 6 is performed by the vacuum added to the engine, the starting time can be reduced without changing the structure around the engine.

【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CN
G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)。
[0013] Next, the engine operation method will be described by using a CN with an idling stop / start (ISS) system.
A description will be given using the G engine as an example. In the ISS system, the engine is automatically stopped while the vehicle is stopped. FIG.
As shown in (a), 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). Then, when the driver releases the clutch pedal (step 204), the engine is automatically stopped (step 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)。
On the other hand, in the ISS system, the engine is restarted under predetermined conditions. As shown in FIG.
When the engine is stopped (step 211), T / M
When the position is neutral (step 212), when the driver depresses the clutch pedal (step 213), the engine is automatically restarted on condition of this (step 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、IS
S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30
5)。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。
FIG. 3 shows the ECU 8 when the engine is started.
FIG. 4 is a control flow chart of FIG. The ECU 8 first determines whether or not the engine is in the ISS mode (step 301).
The driver can select whether to switch to the ISS mode with a manual switch. If the ISS mode has been selected, it is determined whether the ISS engine start condition is satisfied (step 302). Where IS
As shown in FIG. 2B, the S engine start condition refers to three AND conditions of an engine stop state, a T / M position neutral, and a depression of a clutch pedal. If this engine start condition is not satisfied, this step is repeated. If the engine start conditions are met,
The sub-throttle 6 is opened (step 303), and the ISC valve 7 and the gas valve 25 are opened (step 304), and the starter is turned on (step 30).
5). This will restart the engine. By opening the sub-throttle 6, the ISC valve 7, and the gas valve 25 in this way, the flow rate of the mixture of gas fuel and air to the cylinder increases, and the time required for the mixture to reach the engine body 11 is reduced.

【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)、IS
C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。
On the other hand, if the ISS mode is not selected, the sub throttle 6 is opened (step 303) and the IS
The C valve 7 and the gas valve 25 are opened (step 304), the starter is turned on by a key operation of the driver (step 305), and the engine is started.

【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。
As described above, according to the present invention, by using the existing sub-throttle at the time of starting the CNG engine, it is possible to shorten the engine starting time with the current structure. Accordingly, the ISS mode start time of the CNG engine is substantially equal to that of the ISS system of a diesel engine that directly injects fuel into a 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】[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。
According to the present invention, the start of the gas fuel engine can be performed in a short time without adversely affecting the exhaust gas and the fuel consumption, and the idling stop / start system is also introduced in the gas fuel engine. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a view showing one embodiment of a starting system of a CNG engine according to the present invention.

【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。
2A is a diagram showing an engine stop condition, and FIG. 2B is a diagram showing an engine start condition.

【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。
FIG. 3 is a control flow chart of the electronic control unit when the engine is started.

【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
[Description of Signs] 1 Intake pipe 2 Spray bar 3, 4 Branch intake passage 5 Main throttle 6 Subthrottle 7 Idling speed control (ISC) valve 8 Electronic control unit (ECU) 9, 33 Control valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G065 AA04 AA11 CA00 DA02 DA05 DA06 EA01 GA10 GA32 GA46 HA03 JA04 KA03 3G092 AA01 AA05 AB06 AC03 BB01 DC02 DC03 DC04 DE04S DG06 DG08 FA31 FA32 GA01 HE01Z HF08Z HF13Z HF15Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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。
1. A fuel supply means arranged in an intake pipe of a gas fuel engine to supply gas fuel, first and second intake passages branched downstream from the fuel supply means,
A first opening / closing valve disposed in the intake passage and driven to open and close in conjunction with operation of an accelerator pedal, and a second opening / closing valve disposed in the second intake passage and driven to open and close independently of operation of the accelerator pedal And a control means for opening the second on-off valve when the engine is started.
【請求項2】 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 method according to claim 1, wherein the engine is started automatically when an idling stop / start system automatically stops the engine under predetermined conditions and restarts the engine based on a driver's intention to start. The starting system for a gas-fueled engine according to claim 1, wherein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101598082B (en) * 2008-06-04 2011-09-14 本田技研工业株式会社 Fuel feeding device for gas engine
GB2606773A (en) * 2021-05-21 2022-11-23 Diffusion Tech Limited Fluid introduction system and method

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