JP2004204697A

JP2004204697A - エンジンのガス燃料供給方法

Info

Publication number: JP2004204697A
Application number: JP2002371506A
Authority: JP
Inventors: Shinya Miyazaki; 真也宮▲崎▼; Hiroto Ota; 博途太田
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】所定正圧の気化ガスを噴射するシステムにおいて、噴射弁に一次側圧力として作用する気化ガスが温度上昇で高圧となっても噴射弁に所要の開閉動作を行なわせる。
【解決手段】所定正圧の気化ガス噴射のために設定した噴射弁の駆動電流値Ｉ１および弁体の吸引時間Ｔ１、保持時間Ｄ１よりも高い駆動電流値Ｉ２および長い吸引時間Ｔ２、保持時間Ｄ２を設定し、弁体を強い吸引力で開弁させるとともに長い時間開弁位置に保持するようにして燃料噴射を適確に行なわせ、高圧状態が解消したときＩ１、Ｔ１、Ｄ１に従う開閉動作に戻すものとした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス燃料を所定正圧の気化ガスに調整し噴射弁を用いてエンジンに供給する方法、詳しくは高温下でのエンジン運転を確実に行なうことができるエンジンのガス燃料供給方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガス燃料であるＬＰＧを火花点火エンジンの燃料に使用することは広く知られており、レギュレータ（ベーパライザ）を用いて大気圧程度の圧力に調整したＬＰＧの気化ガスをミキサを用いて吸気管路に吸引させる、という従前から行なわれている周知の方式に代えて、例えば実開昭５９−４３６５９号公報に記載されているように液体のまま吸気管路に噴射させる方式、および例えば特開平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吸気管路に噴射させる方式が提案されている。
【０００３】
そして、所定正圧の気化ガスに調整して噴射する方式は、液体のＬＰＧがもっているエンジン熱の影響を受けて容易に気化し噴射量を大幅に狂わせる心配がある、という問題を伴わずに実施できる方式として期待されている。
【０００４】
ところが、ＬＰＧやＣＮＧを所定正圧の気化ガスに調整し噴射弁を用いて吸気管路に噴射しエンジンに供給する方式を自動車エンジンのように閉じられた狭い空間に設置されたエンジンに適用した場合、エンジンの運転を停止したときや、夏期の渋滞時に長時間アイドリングを行なったとき、エンジン熱で空間内が高温状態となるため、空間内部に配置されている燃料系内は封入されている気化ガスが加熱膨張して高圧となる。殊に、気化ガスがＬＰＧである場合、エンジンルームなどの空間内部の燃料系に液体ＬＰＧが混入していると、これが気化することによって著しい高圧となる。
【０００５】
このような高温下でエンジンを始動し或いは通常運転に戻すとき、噴射弁の一次側に高い圧力が作用するためソレノイドのコイルに供給する通常の電流では弁体を充分に吸引することができなくなる。このため、開弁が不完全となったり、必要な開弁時間を確保できなくなったりして必要な量の燃料が供給できない、という問題を生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は所定正圧に調整した気化ガスを噴射弁より吸気管路に噴射してエンジンに供給するシステムにおいて、エンジン停止後などにエンジン熱によって燃料系内に封入されている気化ガスが加熱され高圧となると、高圧状態での始動時や通常運転復帰時に噴射弁が所要の開閉動作を行なうことができずエンジン運転に支障を来たす、という前述の課題を解決するためになされたものであって、燃料系内の封入気化ガスが加熱され高圧となっている状態であっても、噴射弁に適正な開弁動作を行なわせて所定の燃料供給を行なうことができるガス燃料供給方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は噴射弁の一次側圧力が所定正圧よりも高圧の状態でエンジンを始動するとき、所定正圧の気化ガス噴射のために設定した噴射弁の駆動電流値および弁体の吸引時間・保持時間よりも高い駆動電流値および長い吸引時間・保持時間で噴射弁を開閉動作させ、噴射弁の一次側圧力の高圧状態が解消された後は所定正圧の気化ガス噴射のために設定した電流制御で噴射弁を開閉動作させるものとした。
【０００８】
このように、噴射弁の駆動電流値を高くするとともに弁体の吸引時間・保持時間を長くすることにより、高圧の一次側圧力に対抗して弁体を充分に吸引し所要の開閉動作を行なわせて高温により高圧となった気化ガスを確実に噴射させる、という目的が達成される。また、大電流による開閉動作は一時的であるので、発熱量の増加や弁体吸引力の増加による駆動回路、噴射弁の耐久性劣化を生じる心配がない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、図１はガス燃料噴射システムの概略配置図であって、高圧のガス燃料を充填したボンベ１から延びる送出管路２が圧力調整器４の一次室５に接続され、圧力調整器４の二次室６から延びる気化ガス管路７が噴射弁８に接続されている。尚、送出管路２にはエンジンの運転時に開き停止時に閉じる遮断弁３が設置されている。
【００１０】
本実施の形態においてはガス燃料としてＬＰＧが用いられており、ボンベ１の液相ＬＰＧが送出管路２を通って一次室５に導入される。一次室５はエンジン冷却水と液相ＬＰＧとの間で熱交換を行なうようになっており、液相ＬＰＧは加熱されて気化ガスとなる。二次室６は設定圧力よりも低い圧力になると一次室５の気化ガスが導入され、設定圧力よりも高い圧力になると気化ガスの導入が停止するようになっており、このことにより気化ガスは所定正圧に調整されて二次室６に保有される。従って、噴射弁８の一次側圧力、即ち弁体に閉弁方向に作用する背圧は二次室６で調整された所定正圧であり、一般には約３０ｋＰａである。
【００１１】
エンジン１０は多気筒エンジンであって、吸気管路１１の一部を構成する吸気マニホルドの各枝管に噴射弁８が設置されている。また、絞り弁開度、吸入空気量、吸入負圧、エンジン回転速度、冷却水温度、排気酸素濃度などエンジン運転状態を検知するセンサ類からの信号値に基いて噴射弁８に駆動信号を送る電子式制御装置１２が準備されている。更に、二次室６、気化ガス管路７、噴射弁８の一次側に充満している気化ガスの圧力および温度を検知する圧力センサ１３および温度センサ１４が、本実施の形態では気化ガス管路７に設置されており、これらのセンサ１３、１４が検知した圧力、温度は電子式制御装置１２に入力される。
【００１２】
図２を参照して、噴射弁８の開閉動作は一次側圧力が圧力調整器４で調整した所定正圧のときにこの所定正圧に対抗して弁体を完全開弁位置に吸引し、且つ必要な時間だけ開弁位置に保持するように、噴射弁８の駆動電流値Ｉ１、およびソレノイドのコイルに吸引電流を通電して弁体を閉弁位置から開弁位置に吸引する吸引時間Ｔ１、保持電流を通電して弁体を開弁位置に保持する保持時間Ｄ１が設定されている。尚、開弁位置保持時間Ｄ１はエンジン１０の運転状態によって変化することは言うまでもない。
【００１３】
前記のように設定した電流制御で噴射弁８が開閉動作を行なうことによって運転されていたエンジン１０が停止したとき、エンジン１０が自動車エンジンの場合はエンジンルーム内がエンジン熱によって高温状態となり、エンジンルーム内に設置されている圧力調整器４、気化ガス管路７、噴射弁８を含む燃料系内に封入されている気化ガスは加熱膨張して高圧となる。このとき、燃料系内に液体ＬＰＧが混入していると、これが気化することによって更に高圧となる。
【００１４】
封入されている気化ガスが高温のため高圧となっている状態でエンジン１０を始動させるとき、噴射弁１０の一次側圧力が通常の温度状態での設定圧力に比べて著しく高いので、前述の駆動電流値Ｉ１では弁体を充分に吸引することができず、或いは完全開弁に至るまでに長い時間を要して前述の吸引時間Ｔ１、保持時間Ｄ１ではエンジン要求流量の気化ガスを噴射することができない。
【００１５】
本実施の形態では、噴射弁８の一次側圧力が調整された所定正圧であることを前提に設定した駆動電流値Ｉ１よりも高い駆動電流値Ｉ２、吸引時間Ｔ１、保持時間Ｄ１よりも長い吸引時間Ｔ２、保持時間Ｄ２を電子式制御装置１２に設定しておく。そして、圧力センサ１３と温度センサ１４とが検知した気化ガスの圧力、温度に基いてＩ１、Ｔ１、Ｄ１では噴射弁８に所定の開閉動作が行なえないと電子式制御装置１２が総合的に判断したとき、噴射弁８をＩ２、Ｔ２、Ｄ２に設定された電流制御で開閉動作させるものとした。
【００１６】
即ち、高い駆動電流値Ｉ２とすることによって噴射弁８を駆動するソレノイドの磁界の強さが増し、弁体を大きな吸引力で開弁方向に吸引するとともに、吸引用電流を供給する吸引時間Ｔ２を長く設定していることによって、容易に完全開弁位置に到達させることができる。また、弁体を開弁位置に保持させる保持用電流を供給する保持時間Ｄ２を長く設定していることによって、完全開弁位置に到達するまでに時間を要することがあっても、始動に必要な量の燃料を供給することができる。
【００１７】
燃料系内に封入されている気化ガスが噴射によって減少し、所定正圧の気化ガス噴射のために設定された電流制御で所定の開閉動作が可能な圧力に低下したとき、または所定正圧まで低下したとき、Ｉ２、Ｔ２、Ｄ２に従う開閉動作をＩ１、Ｔ１、Ｄ１に従う開閉動作に切替え、以後は所定正圧に調整された気化ガスの噴射方式で燃料供給を行なう。
【００１８】
尚、圧力センサ１３のみを使用し気化ガスの圧力を直接検知してＩ２、Ｔ２、Ｄ２に設定された電流制御を行なうか否かを判断させ、或いは温度センサ１４のみを使用し気化ガスの温度から圧力を算出してＩ２、Ｔ２、Ｄ２に設定された電流制御を行なうか否かを判断させることができる。また、Ｉ２、Ｔ２、Ｄ２は予め設定した値に固定しておいてもよいが、いずれかまたは全部の値を圧力に応じて変更可能としてもよい。例えば、圧力がきわめて高いときはＩ２の値を充分に高く、圧力がさほど高くないときはＩ２の値を小さい高さに設定すること、或いは圧力の低下に伴ってＩ２の値を順次小さくすることができる。このようにすると、無駄な電力消費がなくなるとともに、大電流を流すことによる発熱量の増加を最小限に押えることができる。
【００１９】
そして、本実施の形態によると、大電流による開閉動作は高圧状態が解消されるまで一時的に行なわせるだけであるので、発熱量の増加や弁体吸引力の増加による駆動回路、噴射弁の耐久性劣化を生じる心配がなく、安定した燃料供給を長期間に亘って行なうことができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると噴射弁に一次側圧力として作用する気化ガスが高温のため高圧となっても、噴射弁に所要の開閉動作を適確に行なわせ、所定の燃料を供給してエンジンの運転に支障を与える不都合を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略配置図。
【図２】本発明による噴射弁開閉動作を説明する図。
【符号の説明】
１ボンベ、４圧力調整器、７気化ガス管路、８噴射弁、１０エンジン、１１吸気管路、１２電子式制御装置、１３圧力センサ、１４温度センサ

Claims

ガス燃料を所定正圧の気化ガスに調整して噴射弁より吸気管路に噴射しエンジンに供給する方法であって、
噴射弁の一次側圧力が所定正圧よりも高圧の状態でエンジンを運転するとき、所定正圧の気化ガス噴射のために設定した噴射弁の駆動電流値および弁体の吸引時間・保持時間よりも高い駆動電流値および長い吸引時間・保持時間で噴射弁を開閉動作させ、
噴射弁の一次側圧力の高圧状態が解消された後は所定正圧の気化ガス噴射のために設定した電流制御で噴射弁を開閉動作させる、
ことを特徴とするエンジンのガス燃料供給方法。
高圧状態の気化ガス噴射のために設定した前記駆動電流値、吸引時間、保持時間のいずれかまたは全部の値が圧力に応じて変更可能である請求項１に記載したエンジンのガス燃料供給方法。
高圧状態の気化ガスが所定正圧の気化ガス噴射のために設定した電流制御で前記噴射弁の所定の開閉動作が可能な圧力に低下したとき、または所定正圧まで低下したとき、所定正圧の気化ガス噴射のために設定した電流制御に切替えて前記噴射弁を開閉動作させる請求項１に記載したエンジンのガス燃料供給方法。