JP2005009432A

JP2005009432A - 筒内噴射式ガス燃料エンジンの燃料加圧装置

Info

Publication number: JP2005009432A
Application number: JP2003175979A
Authority: JP
Inventors: Keiji Shiraishi; 啓司白石
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】消費エネルギを抑えられる筒内噴射式ガス燃料エンジンの燃料加圧装置を提供する。
【解決手段】インジェクタ８からガス燃料がシリンダ内に噴射される筒内噴射式ガス燃料エンジン１において、インジェクタ８に供給されるガス燃料を貯留する燃料ボンベ１０と、この燃料ボンベ１０を加圧する加圧室１６と、この加圧室１６の圧力を高めるオイルポンプ２１と、このオイルポンプ２１に車両の車輪４の回転を伝達する動力伝達機構２２と、燃料ボンベ１０の加圧が必要な車両の減速走行時を判定してオイルポンプ２１を作動させる回生制御手段としてコントロールユニット３１とを備え、インジェクタ８のガス燃料噴射圧力を確保する構成とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射式ガス燃料エンジンの燃料加圧装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
筒内噴射式ガス燃料エンジンの場合、インジェクタから燃焼室にガス燃料を噴射するためには、インジェクタの噴射圧力をシリンダ内の圧力より高くし、さらにエンジンの吸気行程中に必要燃料を全て噴射できる燃料圧力を必要とするため、燃料ボンベを加圧するポンプを備え、燃料ボンベの燃料圧力を所定の高圧に保つ必要がある。このポンプによる加圧を行わない場合、燃料ボンベの充填燃料の半分程度しか利用できず、走行距離が短くなる。
【０００３】
特許文献１に開示されたものはＣＮＧエンジンの燃料ボンベを車両のエネルギ回生装置の蓄圧タンクとして用いるようになっている。しかし、このＣＮＧエンジンはインジェクタから吸気管にガス燃料を噴射するものであり、インジェクタの噴射圧力をシリンダ内の圧力より高める必要はない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２６８６２０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の筒内噴射式ガス燃料エンジンの燃料加圧装置にあっては、燃料ボンベを加圧するポンプをエンジン等によって駆動する構成となっていたため、このポンプの消費エネルギが大きく、燃費を悪化させるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、消費エネルギを抑えられる筒内噴射式ガス燃料エンジンの燃料加圧装置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】
第１の発明は、インジェクタからガス燃料をシリンダ内に噴射する筒内噴射式ガス燃料エンジンに適用する。
【０００８】
そして、インジェクタに供給されるガス燃料を貯留する燃料ボンベと、この燃料ボンベの圧力を高めるポンプと、このポンプに車両の車輪の回転を伝達する動力伝達機構と、燃料ボンベの加圧が必要な車両の減速走行時を判定してポンプを作動させる回生制御手段とを備え、インジェクタのガス燃料噴射圧力を確保する構成とした。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、ポンプによって加圧されるアキュムレータを備え、このアキュムレータを介して燃料ボンベを加圧する構成とした。
【００１０】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、車両の減速エネルギによってポンプを作動させて燃料ボンベを加圧することにより、ポンプの消費エネルギを削減し、燃費を改善できる。
【００１１】
第２の発明において、アキュムレータを介して燃料ボンベを加圧することにより、燃料ボンベの圧力変動を抑えることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１に示すように、車両のパワートレインは、エンジン１、エンジンクラッチ２、トランスミッション３を備え、エンジン１の出力がＴ／Ｍクラッチ２を介してトランスミッション３の入力軸に伝えられ、トランスミッション３の出力軸の回転が左右の車輪４に伝達される。
【００１４】
車両には燃料供給源として例えば圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等のガス燃料が充填される燃料ボンベ１０が搭載される。燃料ボンベ１０に貯蔵されるガス燃料は、燃料供給通路９を通ってインジェクタ８に供給される。燃料供給通路９の途中には、燃料圧力センサ１１、電磁バルブ１２、燃料圧を所定値まで減圧するレギュレータ（調圧弁）１３、燃料フィルタ１４が介装される。
【００１５】
燃料供給通路９の途中から開閉バルブ５を介して燃料充填口６が分岐し、この燃料充填口６に図示しない外部の燃料供給源が接続され、加圧ガス燃料が燃料ボンベ１０に充填されるようになっている。
【００１６】
筒内噴射式ガス燃料エンジン１は、ガス燃料を噴射するインジェクタ８が燃焼室に臨むように設けられる。インジェクタ８は図示しないコントロールユニットからエンジン回転に同期して出力される駆動パルス信号により開弁駆動され、燃焼室にガス燃料を噴射する。インジェクタ８から燃焼室に噴射されたガス燃料がシリンダで燃焼し、ピストンを往復動させてその出力軸を回転駆動する。
【００１７】
筒内噴射式ガス燃料エンジン１は燃料加圧装置を備え、この燃料加圧装置によってインジェクタ８の噴射圧力をシリンダ内の圧力に対して十分に高めるべく、燃料ボンベ１０の燃料圧力を例えば２０ＭＰａ程度以上に保つ構成とする。
【００１８】
燃料ボンベ１０は、その内部が燃料貯留室１５と加圧室１６に隔膜１７によって仕切られ、アキュムレータの機能を持つものとする。
【００１９】
燃料加圧装置は、燃料ボンベ１０の加圧室１６を加圧するオイルポンプ２１と、このオイルポンプ２１に車両の車輪４の回転を伝達する動力伝達機構２２と、燃料ボンベ１０の加圧が必要な車両の減速走行時を判定してオイルポンプ２１を作動させる回生制御手段としてコントロールユニット３１とを備える。
【００２０】
オイルポンプ２１はタンク２３から吸い上げたオイルを加圧通路２４に吐出する。本実施の形態では、加圧通路２４が燃料ボンベ１０の加圧室１６に接続される。加圧通路２４の途中には開閉バルブ２６と油圧センサ２５が介装される。加圧通路２４はバイパスバルブ２７を介してタンク２３側に連通可能とする。
【００２１】
動力伝達機構２２はトランスミッション３の出力軸の回転がクラッチを介してオイルポンプ２１に伝えられる構成とする。このクラッチの断続によってオイルポンプ２１の作動、停止が切換えられる。クラッチの断続は後述するようにコントロールユニット３１によって制御される。
【００２２】
図２のフローチャートは加圧が必要な車両の減速走行時を判定してオイルポンプ２１を作動させるルーチンを示しており、コントロールユニット３１において一定周期毎に実行される。
【００２３】
まず、ステップ１にて、油圧センサ２５によって検出される燃料ボンベ１０の圧力が設定値（例えば２０ＭＰａ）以下かどうかを判定する。なお、油圧センサ２５にかえて燃料圧力センサ１１の検出値を用いてこの判定を行っても良い。
【００２４】
ここで燃料ボンベ１０が設定値以下と判定された場合、続くステップ２〜６に進んで車両の減速走行時を判定する。ステップ２にて、エンジン１の回転数が設定値以上であることを判定する。ステップ３にて、車速が設定値以上であることを判定する。ステップ４にて、Ｔ／Ｍクラッチ２がエンジン１とトランスミッション３を接続していることを判定する。ステップ５にて、アクセルペダルが戻されて図示しないアイドルスイッチがＯＮになることを判定する。ステップ５にて、ブレーキペダルが踏み込まれて図示しないブレーキペダルスイッチがＯＮになることを判定する。
【００２５】
これらの条件が全て満たされると、燃料ボンベ１０の加圧が必要な車両の減速走行時を判定して、ステップ７に進み、オイルポンプ２１を作動させる。このとき、動力伝達機構２２のクラッチを接続して、トランスミッション３の出力軸の回転のオイルポンプ２１に伝え、バイパスバルブ２７を閉弁させ、開閉バルブ２６を開弁させる。これにより、オイルポンプ２１から吐出されるオイルが加圧通路２４を通って燃料ボンベ１０の加圧室１６に充填され、燃料ボンベ１０の圧力が高められる。
【００２６】
続くステップ８にて、油圧センサ２５によって検出される燃料ボンベ１０の圧力が設定値に達したかどうかを判定し、この設定値に達したらステップ９に進んでオイルポンプ２１の作動を停止する。このとき、動力伝達機構２２のクラッチの接続を解除して、バイパスバルブ２７を開弁させ、開閉バルブ２６を閉弁させる。
【００２７】
以上のように構成されて、車両の減速エネルギによってオイルポンプ２１を作動させて燃料ボンベ１０を加圧することにより、オイルポンプ２１の消費エネルギを削減し、燃費を改善できる。
【００２８】
なお、コントロールユニット３１は、燃料ボンベ１０の圧力が所定値より低下する運転状態を判定し、エンジン１の駆動力によってオイルポンプ２１を作動させるようになっている。これにより、減速運転が長い間に渡って行われなくても、燃料ボンベ１０の圧力が不足することを防止できる。
【００２９】
次に図３に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００３０】
燃料加圧装置はオイルポンプ２１に加圧されるアキュムレータ３４を備える。アキュムレータ３４は貯留室３５と加圧室３６に隔膜３７によって仕切られる。
【００３１】
アキュムレータ３４の貯留室３５にはオイルポンプ２１の加圧通路２４が接続される。加圧通路２４の途中には開閉バルブ２６と油圧センサ２５が介装される。加圧通路２４はバイパスバルブ２７を介してタンク２３側に連通可能とする。
【００３２】
アキュムレータ３４の加圧室３６と燃料ボンベ１０の加圧室１６は通路３８を介して連通され、これらに不活性ガスが充填される。この通路３８の途中に電磁バルブ３０が介装されるとともに、電磁バルブ３０の前後に圧力センサ２８，２９が介装される。
【００３３】
コントロールユニット３１は前記した図２のフローチャートにしたがってオイルポンプ２１による加圧が必要な車両の減速走行時を判定してオイルポンプ２１を作動させ、アキュムレータ３４の圧力を燃料ボンベ１０より高い値に保つ。そして、図４のフローチャートにしたがって電磁バルブ３０の開閉を制御する。
【００３４】
図４のフローチャートについて説明すると、まず、ステップ１にて、燃料圧力センサ１１によって検出される燃料ボンベ１０の圧力が設定値（例えば２０ＭＰａ）以下かどうかを判定する。なお、燃料圧力センサ１１にかえて圧力センサ２９の検出値を用いてこの判定を行っても良い。
【００３５】
ここで燃料ボンベ１０が設定値以下と判定された場合、続くステップ２に進んで電磁バルブ３０を開き、アキュムレータ３４のガス圧力を燃料ボンベ１０に導く。
【００３６】
続くステップ３にて、燃料圧力センサ１１によって検出される燃料ボンベ１０の圧力が設定値に達したかどうかを判定し、この設定値に達したらステップ４に進んで電磁バルブ３０を閉弁させ、アキュムレータ３４を遮断する。
【００３７】
以上のように構成されて、アキュムレータ３４を介して燃料ボンベ１０を加圧することにより、燃料ボンベ１０の圧力変動を抑えることが可能となる。
【００３８】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す燃料加圧装置の構成図。
【図２】同じく制御内容を示すフローチャート。
【図３】他の実施の形態を示す燃料加圧装置の構成図。
【図４】同じく制御内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
１エンジン
３トランスミッション
４車輪
８インジェクタ
９燃料供給通路
１０燃料ボンベ
１１燃料圧力センサ
２１オイルポンプ
２２動力伝達機構
２４加圧通路
３１コントロールユニット
３４アキュムレータ

Claims

インジェクタからガス燃料をシリンダ内に噴射する筒内噴射式ガス燃料エンジンにおいて、
前記インジェクタに供給されるガス燃料を貯留する燃料ボンベと、この燃料ボンベの圧力を高めるポンプと、このポンプに車両の車輪の回転を伝達する動力伝達機構と、燃料ボンベの加圧が必要な車両の減速走行時を判定してポンプを作動させる回生制御手段とを備え、インジェクタのガス燃料噴射圧力を確保する構成としたことを特徴とする筒内噴射式ガス燃料エンジンの燃料加圧装置。
前記ポンプによって加圧されるアキュムレータを備え、このアキュムレータを介して前記燃料ボンベを加圧する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式ガス燃料エンジンの燃料加圧装置。