JP2007239476A - バイフューエルエンジンの燃料選択制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、噴射弁やデリバリパイプをガス燃料と液体燃料との２燃料で共用できるようにして使用燃料を変更してもスムーズな運転を可能とすることを目的としている。
【解決手段】このため、ガス燃料と液体燃料との少なくとも一方を燃焼室に供給可能なバイフューエルエンジンの燃料選択制御装置において、ガス燃料と液体燃料との両方を噴射可能な噴射弁を各気筒毎に設け、ガス燃料と液体燃料との両方を噴射弁に供給するデリバリパイプを設け、デリバリパイプよりも燃料流入側通路に、ガス燃料と液体燃料とのどちらか一方の流入を選択する第１通路切替弁を設け、デリバリパイプよりも燃料流出側通路に、第２通路切替弁を設け、使用する燃料を選択する燃料選択手段を備え、燃料選択手段により選択された燃料が、直前に使用された燃料と異なる場合には、デリバリパイプ内に残る直前に使用された燃料を、デリバリパイプ内から排出する排出手段を備えている。
【選択図】図１

Description

この発明はバイフューエルエンジンの燃料選択制御装置に係り、特に噴射弁やデリバリパイプをガス燃料と液体燃料との２燃料で共用できるようにし、使用燃料を変更してもスムーズな運転を可能とするバイフューエルエンジンの燃料選択制御装置に関するものである。

バイフューエルエンジンは、ＣＮＧ（「液化天然ガス」ともいう。）からなるガス燃料とガソリンからなる液体燃料との少なくとも一方を燃焼室に供給するものである。
そして、このバイフューエルエンジンは、ガソリンからなる液体燃料の消費抑制とそれに伴う排気エミッションの低減を図っている。

特開２００４−１２４８９１号公報 特開２００４−２１１６１０号公報

ところで、従来のバイフューエルエンジンにおいては、ガス燃料用の燃料供給システムと液体燃料用の燃料供給システムとの独立した２系統を有していた。
従って、バイフューエルエンジンにおいて、いずれか一方の燃料供給システムを使用する場合には、夫々を切替えて使用する必要があるという不都合がある。

また、ガス燃料用の燃料供給システムと液体燃料用の燃料供給システムとにおいては、噴射弁や燃料ライン等を別々に装着しなければならない。
この結果、部品点数が多くなり、部品レイアウトもスペース上困難となる場合があるという不都合がある。

追記すれば、使用燃料を変更する場合において、変更前の燃料をデリバリパイプ内から排出する必要がある。
このとき、ガス燃料及び液体燃料で噴射弁の噴射設定圧力が異なる場合に、燃料流入側通路よりも上流側の夫々の燃料の専用通路に異なった燃料が逆流するおそれがあるという不都合がある。

この発明の目的は、噴射弁やデリバリパイプをガス燃料と液体燃料との２燃料で共用できるようにして部品点数を削減するとともに、使用燃料を変更してもスムーズな運転の可能なバイフューエルエンジンの燃料選択制御装置を実現するにある。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、ガス燃料と液体燃料との少なくとも一方を燃焼室に供給可能なバイフューエルエンジンの燃料選択制御装置において、ガス燃料と液体燃料との両方を噴射可能な噴射弁を各気筒毎に設け、ガス燃料と液体燃料との両方を噴射弁に供給するデリバリパイプを設け、このデリバリパイプよりも燃料流入側通路に、ガス燃料と液体燃料とのどちらか一方の流入を選択する第１通路切替弁を設け、前記デリバリパイプよりも燃料流出側通路に、第２通路切替弁を設け、使用する燃料を選択する燃料選択手段を備え、この燃料選択手段により選択された燃料が、直前に使用された燃料と異なる場合には、前記デリバリパイプ内に残る直前に使用された燃料を、デリバリパイプ内から排出する排出手段を備えていることを特徴とする。

以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、ガス燃料と液体燃料との少なくとも一方を燃焼室に供給可能なバイフューエルエンジンの燃料選択制御装置において、ガス燃料と液体燃料との両方を噴射可能な噴射弁を各気筒毎に設け、ガス燃料と液体燃料との両方を噴射弁に供給するデリバリパイプを設け、デリバリパイプよりも燃料流入側通路に、ガス燃料と液体燃料とのどちらか一方の流入を選択する第１通路切替弁を設け、デリバリパイプよりも燃料流出側通路に、第２通路切替弁を設け、使用する燃料を選択する燃料選択手段を備え、燃料選択手段により選択された燃料が、直前に使用された燃料と異なる場合には、デリバリパイプ内に残る直前に使用された燃料を、デリバリパイプ内から排出する排出手段を備えているので、使用する燃料が直前に選択された燃料と異なる場合においても、デリバリパイプから直前に使用されていた燃料を排出することができ、噴射弁とデリバリパイプとを共用することができる。
これにより、噴射弁とデリバリパイプとを共用した場合において、使用燃料を変更してもスムーズな運転が可能である。

上述の如く発明したことにより、燃料選択手段により選択された燃料が直前に使用された燃料と異なる場合には、排出手段によってデリバリパイプ内に残る直前に使用された燃料をデリバリパイプ内から排出し、噴射弁とデリバリパイプとを共用可能とし、使用燃料を変更してもスムーズな運転を可能としている。

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１及び図２はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１はバイフューエルエンジン、２はバイフューエルエンジン１の燃料選択制御装置である。
このバイフューエルエンジン１の吸気系には吸気通路３が接続されるとともに、排気系には排気通路４が接続される。

そして、前記吸気通路３は、図２に示す如く、吸気管５と吸気マニホルド６とからなり、吸気管５の上流側にエアクリーナ７を接続し、吸気管５の途中にスロットルバルブ８を配設し、吸気管５の下流側に前記吸気マニホルド６を接続している。
この吸気マニホルド６は、サージタンク９と複数、例えば気筒数に合致した３本の第１〜第３分岐管１０−１、１０−２、１０−３とからなる。
また、前記バイフューエルエンジン１の各気筒毎、例えば３つの気筒毎にガス燃料と液体燃料との両方を噴射可能な第１〜第３噴射弁１１−１、１１−２、１１−３を設け、これらの第１〜第３噴射弁１１−１、１１−２、１１−３にガス燃料と液体燃料との両方を供給するデリバリパイプ１２を設ける。

また、前記排気通路４は、図２に示す如く、排気マニホルド１３と排気管１４とからなる。
排気マニホルド１３の上流側を前記バイフューエルエンジン１に接続し、排気マニホルド１３の下流側に触媒コンバータ１５を配設し、この触媒コンバータ１５の下流側に前記排気管１４の上流側を接続する。

更に、前記バイフューエルエンジン１の吸気通路３側においては、前記吸気管５のエアクリーナ７の直下流部に、吸気温度を検出する吸気温センサ１６を配設する。
また、この吸気温センサ１６と前記スロットルバルブ８との間の排気管５にエアフローメータ１７を配設する。
更に、スロットルバルブ８をバイパスするＩＳＣ（「アイドル・スピード・コントロール」ともいう。）用のバイパス通路１８を設けるとともに、このバイパス通路１８の途中には、バイパス通路１８を開閉するＩＳＣバルブ１９を配設する。
更にまた、前記吸気マニホルド６のサージタンク９には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ２０を配設する。

また、前記吸気管５のスロットルバルブ８部位には、燃料タンク２１内の蒸発燃料を供給する蒸発燃料通路２２を接続する。
この蒸発燃料通路２２は、通路途中にキャニスタ２３を備え、このキャニスタ２３と前記燃料タンク２１の上部とを連絡するエバポ通路２４と、キャニスタ２３と前記吸気管５とを連絡するパージ通路２５とからなる。
そして、このパージ通路２５の途中には、パージ通路２５を開閉するパージバルブ２６を配設する。
前記キャニスタ２３は、燃料タンク２１内で発生した蒸発燃料を一旦吸着し、前記バイフューエルエンジン１の運転時に新気を導入することによりこの吸着した蒸発燃料をバイフューエルエンジン１側にパージ（離脱）させるものである。
このとき、前記パージバルブ２６は、キャニスタ２３からパージされた蒸発燃料のパージ量を制御するものである。

更に、前記排気通路４の触媒コンバータ１５近傍には、排気ガス中の空燃比を検出する空燃比センサ（「酸素センサ」ともいう。）２７を配設する。

そして、前記第１〜第３噴射弁１１−１、１１−２、１１−３や吸気温センサ１６、エアフローメータ１７、ＩＳＣバルブ１９、吸気管圧力センサ２０、パージバルブ２６、空燃比センサ２７を制御手段（「エンジンコントローラ」ともいう。）２８に接続する。

前記デリバリパイプ１２よりも上流側の燃料流入側通路２９に、ガス燃料と液体燃料とのどちらか一方の流入を選択する第１通路切替弁３０を設け、前記デリバリパイプ１２よりも下流側の燃料流出側通路３１に、第２通路切替弁３２を設ける。
また、使用する燃料を選択する燃料選択手段３３を備え、この燃料選択手段３３により選択された燃料が直前に使用された燃料と異なる場合には、前記デリバリパイプ１２内に残る直前に使用された燃料をデリバリパイプ１２内から排出する排出手段３４を備える構成とする。

詳述すれば、前記燃料流入側通路２９は、図２に示す如く、前記燃料タンク２１に連通する第１燃料流入側通路である液体燃料流入側通路３５と、ガスボンベ３６に連通する第２燃料流入側通路であるガス燃料流入側通路３７とからなる。
そして、第１燃料流入側通路である液体燃料流入側通路３５の上流側端部、例えば前記燃料タンク２１内に燃料ポンプ３８を配設し、第１燃料流入側通路である液体燃料流入側通路３５の途中には燃料フィルタ３９を設ける。
また、前記第２燃料流入側通路であるガス燃料流入側通路３７には、ガスボンベ３６側から順次に、主止弁４０と調圧弁４１とガスフィルタ４２とガス圧力／ガス温度センサ４３とを配設する。
このとき、ガス圧力／ガス温度センサ４３を前記制御手段２８に接続する。

また、前記燃料流出側通路３１は、図２に示す如く、前記燃料タンク２１の上部に連通し、燃料戻り通路として機能している。

更に、前記燃料選択手段３３は、燃料選択スイッチ（「燃料選択ＳＷ」とも記載する。）からなり、前記制御手段２８に接続する。

更にまた、前記排出手段３４は、第１通路切替弁３０と第２通路切替弁３２とを開閉制御する。
このとき、第１通路切替弁３０を、前記デリバリパイプ１２の直上流側部位、かつ前記燃料流入側通路２９の第１燃料流入側通路である液体燃料流入側通路３５と燃料流入側通路２９の第２燃料流入側通路であるガス燃料流入側通路３７との合流部位に配設する。
また、第２通路切替弁３２を、前記デリバリパイプ１２の直下流側部位の燃料流出側通路３１に配設する。
そして、第１通路切替弁３０と第２通路切替弁３２とを前記制御手段２８に接続する。

また、前記第２通路切替弁３２は、複数、例えば２個の第１、第２切替弁３２−１、３２−２から構成される。
そして、通常運転時は、液体燃料使用時のみ、第１切替弁３２−１が開放される。
このとき、第２通路切替弁３２、つまり第１、第２切替弁３２−１、３２−２を前記制御手段２８に接続する。

追記すれば、前記第２通路切替弁３２、つまり第１、第２切替弁３２−１、３２−２を配設する際には、図２に示す如く、先ず、前記デリバリパイプ１２の直下流側部位の燃料流出側通路３１を分岐させて第１、第２分岐燃料流出側通路３１−１、３１−２を設ける。
そして、第１分岐燃料流出側通路３１−１の途中には、デリバリパイプ１２側から順次に、液体燃料用のプレッシャレギュレータ４４と第１切替弁３２−１とを配設する。
また、第２分岐燃料流出側通路３１−２の途中には第２切替弁３２−２を配設する。

次に、前記バイフューエルエンジン１の燃料選択制御装置２の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。

前記バイフューエルエンジン１の燃料選択制御装置２の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、燃料選択スイッチ（「燃料選択ＳＷ」とも記載する。）からなる前記燃料選択手段３３が液体燃料であるガソリンか否かの判断（１０２）に移行する。
そして、この判断（１０２）がＹＥＳの場合には、直前の選択燃料が液体燃料であるガソリンか否かの判断（１０３）に移行する。
また、判断（１０２）がＮＯの場合には、直前の選択燃料が液体燃料であるガソリンか否かの判断（１０４）に移行する。

そして、直前の選択燃料が液体燃料であるガソリンか否かの判断（１０３）において、この判断（１０３）がＹＥＳの場合には、前記第１通路切替弁３０はガソリン通路、つまり第１燃料流入側通路である前記液体燃料流入側通路３５と連通している状態のままとする処理（１０５）に移行する。
また、判断（１０３）がＮＯの場合には、前記第１通路切替弁３０を流路閉止にする処理（１０６）に移行する。

上述の前記第１通路切替弁３０はガソリン通路、つまり第１燃料流入側通路である前記液体燃料流入側通路３５と連通している状態のままとする処理（１０５）に移行した後には、前記第２通路切替弁３２の第１切替弁３２−１は連通している状態とし、第２切替弁３２−２を閉じた状態のままとする処理（１０７）に移行する。
その後に後述するエンド（１１７）に移行する。

また、上述の前記第１通路切替弁３０を流路閉止にする処理（１０６）に移行した後には、前記第２通路切替弁３２の第１切替弁３２−１及び第２切替弁３２−２を連通している状態とし、前記デリバリパイプ１２内のガス圧力を十分に低下させる処理（１０８）に移行する。
そして、前記第１通路切替弁３０はガソリン通路、つまり第１燃料流入側通路である前記液体燃料流入側通路３５と連通している状態とする処理（１０９）に移行し、前記デリバリパイプ１２内のガスが排出された後に、前記第２通路切替弁３２の第１切替弁３２−１、及び第２切替弁３２−２を閉じる処理（１１０）に移行する。
その後に後述するエンド（１１７）に移行する。

更に、上述の直前の選択燃料が液体燃料であるガソリンか否かの判断（１０４）において、この判断（１０４）がＹＥＳの場合には、前記第１通路切替弁３０を流路閉止にする処理（１１１）に移行し、判断（１０４）がＮＯの場合には、前記第１通路切替弁３０はガス通路、つまり第２燃料流入側通路である前記ガス燃料流入側通路３７と連通している状態のままとする処理（１１２）に移行する。

上述の前記第１通路切替弁３０を流路閉止にする処理（１１１）に移行した後には、前記第２通路切替弁３２の第１切替弁３２−１及び第２切替弁３２−２を連通している状態とし、前記デリバリパイプ１２内のガス圧力を十分に低下させる処理（１１３）に移行する。
そして、前記第１通路切替弁３０はガス通路、つまり第２燃料流入側通路である前記ガス燃料流入側通路３７と連通している状態とする処理（１１４）に移行し、前記デリバリパイプ１２内のガソリンが排出された後に、前記第２通路切替弁３２の第１切替弁３２−１及び第２切替弁３２−２を閉じる処理（１１５）に移行する。
その後に後述するエンド（１１７）に移行する。

また、上述の前記第１通路切替弁３０はガス通路、つまり第２燃料流入側通路である前記ガス燃料流入側通路３７と連通している状態のままとする処理（１１２）に移行した後には、前記第２通路切替弁３２の第２切替弁３２−２、及び前記第１切替弁３２−１は閉じた状態のままとする処理（１１６）に移行する。
その後にエンド（１１７）に移行する。

これにより、ガス燃料と液体燃料との少なくとも一方を燃焼室に供給可能な前記バイフューエルエンジン１の燃料選択制御装置２において、ガス燃料と液体燃料との両方を噴射可能な第１〜第３噴射弁１０−１、１０−２、１０−３を各気筒毎に設け、ガス燃料と液体燃料との両方を第１〜第３噴射弁１０−１、１０−２、１０−３に夫々供給するデリバリパイプ１２を設け、デリバリパイプ１２よりも燃料流入側通路２９に、ガス燃料と液体燃料とのどちらか一方の流入を選択する第１通路切替弁３０を設け、デリバリパイプ１２よりも燃料流出側通路３１に第２通路切替弁３２を設け、使用する燃料を選択する燃料選択手段３３を備え、燃料選択手段３３により選択された燃料が直前に使用された燃料と異なる場合には、デリバリパイプ１２内に残る直前に使用された燃料を、デリバリパイプ１２内から排出する排出手段３４を備えることによって、使用する燃料が直前に選択された燃料と異なる場合においても、デリバリパイプ１２から直前に使用されていた燃料を排出することができ、噴射弁とデリバリパイプとを共用することができる。
これにより、噴射弁とデリバリパイプとを共用した場合において、使用燃料を変更してもスムーズな運転が可能である。

また、前記排出手段３４は、第１通路切替弁３０と第２通路切替弁３２とを開閉制御し、前記デリバリパイプ１２よりも燃料流入側通路２９にガス燃料と液体燃料とのどちらか一方の流入を選択する第１通路切替弁３０を設け、前記デリバリパイプ１２よりも燃料流出側通路３１に第２通路切替弁３２を設けている。
従って、ガス燃料と液体燃料との第１〜第３噴射弁１０−１、１０−２、１０−３の噴射設定圧力が異なる場合においても、燃料流入側通路２９よりも上流側の夫々の燃料の専用通路に異なった燃料が逆流することがなく、使い勝手を向上し得る。

更に、前記第２通路切替弁３２は、複数、例えば第１及び第２切替弁３２−１、３２−２から構成され、通常運転時は、液体燃料使用時のみ、第１切替弁３２−１が開放される。
従って、異なった噴射設定圧力を持った燃料の特性に合った通路を流れるため、スムーズな運転が可能となり、実用上有利である。

この発明の実施例を示すバイフューエルエンジンの燃料選択制御装置の制御用フローチャートである。 バイフューエルエンジン燃料選択制御装置の概略構成図である。

符号の説明

１ バイフューエルエンジン
２ 燃料選択制御装置
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ 吸気管
６ 吸気マニホルド
７ エアクリーナ
８ スロットルバルブ
９ サージタンク
１０−１、１０−２、１０−３ 第１〜第３分岐管
１１−１、１１−２、１１−３ 第１〜第３噴射弁
１２ デリバリパイプ
１３ 排気マニホルド
１４ 排気管
１５ 触媒コンバータ
１６ 吸気温センサ
１７ エアフローメータ
１８ ＩＳＣ用のバイパス通路
１９ ＩＳＣバルブ
２０ 吸気管圧力センサ
２１ 燃料タンク
２２ 蒸発燃料通路
２３ キャニスタ
２４ エバポ通路
２５ パージ通路
２６ パージバルブ
２７ 空燃比センサ（「酸素センサ」ともいう。）
２８ 制御手段（「エンジンコントローラ」ともいう。）
２９ 燃料流入側通路
３０ 第１通路切替弁
３１ 燃料流出側通路
３１−１、３１−２ 第１、第２分岐燃料流出側通路
３２ 第２通路切替弁
３２−１、３２−２ 第１、第２切替弁
３３ 燃料選択手段
３４ 排出手段
３５ 第１燃料流入側通路である液体燃料流入側通路
３６ ガスボンベ
３７ 第２燃料流入側通路であるガス燃料流入側通路
３８ 燃料ポンプ
３９ 燃料フィルタ
４０ 主止弁
４１ 調圧弁
４２ ガスフィルタ
４３ ガス圧力／ガス温度センサ
４４ 液体燃料用のプレッシャレギュレータ

Claims (3)

1. ガス燃料と液体燃料との少なくとも一方を燃焼室に供給可能なバイフューエルエンジンの燃料選択制御装置において、ガス燃料と液体燃料との両方を噴射可能な噴射弁を各気筒毎に設け、ガス燃料と液体燃料との両方を噴射弁に供給するデリバリパイプを設け、このデリバリパイプよりも燃料流入側通路に、ガス燃料と液体燃料とのどちらか一方の流入を選択する第１通路切替弁を設け、前記デリバリパイプよりも燃料流出側通路に、第２通路切替弁を設け、使用する燃料を選択する燃料選択手段を備え、この燃料選択手段により選択された燃料が、直前に使用された燃料と異なる場合には、前記デリバリパイプ内に残る直前に使用された燃料を、デリバリパイプ内から排出する排出手段を備えていることを特徴とするバイフューエルエンジンの燃料選択制御装置。
2. 前記排出手段は、第１通路切替弁と第２通路切替弁とを開閉制御し、前記デリバリパイプよりも燃料流入側通路に、ガス燃料と液体燃料とのどちらか一方の流入を選択する第１通路切替弁を設け、前記デリバリパイプよりも燃料流出側通路に、第２通路切替弁を設けていることを特徴とする請求項１に記載のバイフューエルエンジンの燃料選択制御装置。
3. 前記第２通路切替弁は、複数の切替弁から構成され、通常運転時は、どちらか一方が開放されることを特徴とする請求項２に記載のバイフューエルエンジンの燃料選択制御装置。
   
   

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