JP2008169853A - 液化ガス燃料供給装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この液化ガス燃料供給装置は、燃料タンク10内にある液化ガス燃料について、これを電動式燃料ポンプ14により燃料供給配管12を介してデリバリパイプ6に供給するものであって、燃料供給配管12に上流側遮断弁16及び下流側燃料遮断弁18を備える。そして、機関停止時においては、遮断弁16と遮断弁18との間の部位である貯留部位に加圧液体状態の液化ガス燃料があるときに遮断弁16及び遮断弁18を閉弁し、これにより機関停止中において加圧液体状態の液化ガス燃料を貯留部位に貯留し、この貯留部位の圧力が所定圧力以上となったときには遮断弁16を開弁して貯留部位の燃料の一部を燃料タンク14に排出する。
【選択図】図1
Description
(1)請求項1に記載の発明は、燃料タンク内の液化ガス燃料を燃料ポンプにより燃料供給経路を介して内燃機関の燃料供給部位へ液体状態で供給する液化ガス燃料供給装置であって、内燃機関の停止期間中は前記燃料供給経路から前記燃料供給部位までの一部又は全部を含んで設けられた貯留部位に液化ガス燃料を加圧液体状態で貯留しておき、前記貯留部位に貯留された燃料の圧力が所定圧力以上となった場合に前記貯留部位に貯留された燃料の一部を燃料タンクに排出することを要旨としている。
図1は、車両に搭載された液化ガス燃料噴射式内燃機関(以下、「エンジン」と称する)の燃料供給系の概略構成を表すブロック図である。ここで、エンジン2は多気筒エンジンである。例えば4気筒あるいは6気筒エンジンであり、図1では4気筒エンジンとして表している。各気筒の吸気ポートには燃料噴射弁4が設けられている。燃料噴射弁4はデリバリパイプ6(燃料供給部位に相当)に取り付けられて、デリバリパイプ6から液体状態で供給されるLPGや天然ガス等の液化ガス燃料を液体状態で吸気ポートに噴射する。この時の燃料噴射量は電子制御ユニット(以下、「ECU」と称する)8により燃料噴射弁4の開弁時間を制御することにより調整される。
以後、燃料ポンプ14の駆動が継続することにより、燃料圧力P2が上昇してP2≧Pfsとなると(S150で「YES」)、次に図5(B)に示すごとく上流側燃料遮断弁16を閉弁する(S160)。このことにより、上流側燃料遮断弁16から下流側燃料遮断弁18までの燃料供給配管12内に高圧の液体状燃料が貯留される。
次の制御周期では、Xfs=「ON」であることから(S130で「NO」)、エンジン停止時燃料加圧貯留処理(図2)では実質的な処理は行われなくなる。
エンジン停止中燃料調圧処理(図3)では、まずXfs=「ON」か否かが判定される(S210)。Xfs=「OFF」である場合には(S210で「NO」)、このまま一旦本処理を終了する。
エンジン始動時燃料加圧制御処理(図4)について説明する。本処理では、まずエンジン始動か否かが判定される(S310)。ここでイグニッションキーが、まだオフ状態であれば(S310で「NO」)、開弁処理完了フラグXendに「OFF」を設定して(S320)、このまま一旦本処理を終了する。
次に燃料ポンプ14と上流側燃料遮断弁16との間の燃料圧力P1が、上流側燃料遮断弁16と下流側燃料遮断弁18との間の燃料圧力P2以上となったか否かが判定される(S350)。最初はP1<P2であることから(S350で「NO」)、このまま一旦本処理を終了する。
次の制御周期では、Xend=「ON」であることから(S330で「NO」)、エンジン始動時燃料加圧制御処理(図4)における実質的な処理は停止する。
エンジン停止中において、貯留部位の燃料昇温等が原因により、燃料圧力P2≧上限圧力Pupとなった場合(時刻t3:S220で「YES」)は、上流側燃料遮断弁16を開くことにより燃料ポンプ14側へ燃料を排出し、燃料圧力P2<上限圧力Pupとなれば(時刻t4:S220で「NO」)、上流側燃料遮断弁16を閉じることにより燃料ポンプ14側への燃料排出を停止している。
(イ)エンジン2の停止期間中は、上流側燃料遮断弁16と下流側燃料遮断弁18との間の燃料供給配管12に設定した貯留部位に、液化ガス燃料を加圧液体状態で貯留している。このためエンジン2の停止期間中においてこの貯留部位においては気泡が発生することがない。したがってエンジン始動時に燃料ポンプ14により加圧する際に、貯留部位の液化ガス燃料については気泡を圧縮して液化する時間を省略することができ、図6に実線で示したごとく迅速に液体燃料を噴射可能な燃料圧力とすることができる。しかも始動時に開放された貯留部位からは、デリバリパイプ6側へ加圧液体状態の液化ガス燃料が供給される。このため、始動時の早期に燃料噴射弁4での調量は正確なものとすることができる。
本実施の形態では、エンジン2の燃料供給系は図7に示すごとくである。
図7において、前記実施の形態1とは、燃料供給配管12に設けられていた上流側燃圧センサ20及び貯留部位燃圧センサ22が存在せず、代わりにデリバリパイプ6にデリバリ燃圧センサ30が設けられている点である。このデリバリ燃圧センサ30は燃料噴射処理において目標噴射量から燃料噴射弁4の開弁時間を決定するために燃料圧力P3を検出している。
以後、Tx<Tfsである間は(S152で「NO」)、タイマカウンタTxのインクリメント(S154)が繰り返され、この間、燃料ポンプ14の駆動が継続する。そして、Tx≧Tfsとなると(S152で「YES」)、次に図10(B)に示すごとく上流側燃料遮断弁16を閉弁する(S160)。このことにより、上流側燃料遮断弁16から下流側燃料遮断弁18までの燃料供給配管12内に高圧の液体状燃料が貯留される。
次の制御周期では、Xfs=「ON」であることから(S130で「NO」)、エンジン停止時燃料加圧貯留処理(図8)では実質的な処理は行われなくなる。
エンジン始動時燃料加圧制御処理(図9)について説明する。本処理では、まずエンジン始動か否かが判定される(S310)。イグニッションキーがオフ状態であれば(S310で「NO」)、開弁処理完了フラグXendに「OFF」を設定し(S320)、タイマカウンタTyに「0」を設定して(S322)、一旦本処理を終了する。
以後、Ty<Tendである間は(S352で「NO」)、タイマカウンタTyのインクリメント(S354)が繰り返され、この間、燃料ポンプ14の駆動が継続する。そして、Ty≧Tendとなると(S352で「YES」)、次に上流側燃料遮断弁16を開弁し、これに引き続いて下流側燃料遮断弁18を開弁するよう設定する(S360)。そして、開弁処理完了フラグXendに「ON」を設定して(S370)、本処理を一旦終了する。
尚、ステップS360が実行されたことにより、上流側燃料遮断弁16が開いて燃料ポンプ14側の燃料圧力と、貯留部位の圧力とが同一となる。そしてその後、下流側燃料遮断弁18が開くことにより、燃料ポンプ14から下流側燃料遮断弁18に至る燃料供給配管12内において十分に高圧となった液体状燃料がデリバリパイプ6側に導入される。したがって、デリバリパイプ6内へは高圧の液体燃料が迅速に導入され、その後も燃料供給配管12を介して燃料ポンプ14からデリバリパイプ6へ液体状燃料が供給され続ける。
エンジン停止中において、貯留部位の燃料昇温等が原因により、時刻t13〜t14にて、貯留部位の燃料圧力が貯留部位リリーフ弁34の開弁圧以上となっている期間は、貯留部位リリーフ弁34が開いて燃料タンク10側へ燃料の一部を排出する。このようにして貯留部位が過剰な燃料圧力となるのを防止している。
上述した構成において、エンジン停止時燃料加圧貯留処理(図8)及びエンジン始動時燃料加圧制御処理(図9)が加圧貯留手段としての処理に相当する。
(イ)前記実施の形態1の(イ)及び(ホ)と同じ効果を得られる。
(ロ)貯留部位の燃料圧力を検出することなく、燃料ポンプ14の駆動時間により貯留部位の燃料圧力が十分に上昇したことを予想して燃料ポンプ14を停止している。このため前記実施の形態1の(ロ)の効果を生じると共に、燃料供給配管12に燃圧センサを設ける必要が無く、デリバリパイプ6に燃料噴射量制御に用いるデリバリ燃圧センサ30を設ければ良いので、従来通りのデリバリ燃圧センサ30の配置を変更する必要がない。
本実施の形態では、エンジン2の燃料供給系は図12に示すごとくである。
図12においては、燃料供給配管12に設けられていた下流側燃料遮断弁18、分岐経路32及び貯留部位リリーフ弁34が存在しない点が、前記実施の形態2とは異なる。又、燃料噴射弁4としては閉弁状態での噴射口の密閉性が高い燃料噴射弁を用いているので、エンジン停止中に燃料噴射弁4に高圧の燃料が作用しても噴射口から燃料が漏れることがなく、貯留部位の燃料圧力が低下するおそれはない。
次の制御周期では、Xfs=「ON」であることから(S130で「NO」)、エンジン停止時燃料加圧貯留処理(図13)では実質的な処理は行われなくなる。
エンジン始動時燃料加圧制御処理(図14)について説明する。本処理では、まずエンジン始動か否かが判定される(S310)。イグニッションキーがオフ状態であれば(S310で「NO」)、開弁処理完了フラグXendに「OFF」を設定し(S320)、タイマカウンタTyに「0」を設定して(S322)、一旦本処理を終了する。
以後、Ty<Trである間は(S353で「NO」)、タイマカウンタTyのインクリメント(S354)が繰り返され、この間、燃料ポンプ14の駆動が継続する。そして、Ty≧Trとなると(S353で「YES」)、次に上流側燃料遮断弁16を開弁する(S362)。そして、開弁処理完了フラグXendに「ON」を設定して(S370)、本処理を一旦終了する。
尚、ステップS362が実行されたことにより、上流側燃料遮断弁16が開いて燃料ポンプ14からは十分に高圧となった液体状燃料が燃料供給配管12を介してデリバリパイプ6側に導入され、その後も燃料供給配管12を介して燃料ポンプ14からデリバリパイプ6へ液体状燃料が供給され続ける。
エンジン停止中において、貯留部位の燃料昇温等が原因により、時刻t23〜t24にて、貯留部位の燃料圧力がリリーフ弁28の開弁圧以上となっている期間は、リリーフ弁28が開いて燃料タンク10へ燃料の一部を排出する。このようにして貯留部位が過剰な燃料圧力となるのを防止している。
上述した構成において、エンジン停止時燃料加圧貯留処理(図13)及びエンジン始動時燃料加圧制御処理(図14)が加圧貯留手段としての処理に相当する。
(イ)エンジン2の停止期間中は上流側燃料遮断弁16とリリーフ弁28との間に設定した貯留部位に液化ガス燃料を加圧液体状態で貯留している。このため、エンジン2の停止期間中においてこの貯留部位においては気泡が発生することがない。したがってエンジン始動時に燃料ポンプ14により加圧する際に、気泡を圧縮して液化する時間を省略することができ、図15に実線で示したごとく直ちに液体燃料を噴射可能な燃料圧力とすることができる。しかも始動時初期からデリバリパイプ6には加圧液体状態の液化ガス燃料が存在しているので、各燃料噴射弁4での開弁時間による調量は始動開始から正確なものとなる。
(ホ)燃料遮断弁が1つ済むので、製造コストが低減できる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、前記実施の形態1のエンジン停止中燃料調圧処理(図3)の代わりに図16に示すエンジン停止中燃料調圧処理が実行される点が、前記実施の形態1と異なる。これ以外の構成は特に説明しない限り前記実施の形態1と同じである。尚、前述した処理と同一内容の処理については同一の符号で表している。
Xfs=「OFF」である間は(S210で「NO」)、このまま一旦処理を終了する。このため実質的な処理はなされない。
一方、貯留部位が高温化することによりP2≧Pupとなると(S220で「YES」)、上流側燃料遮断弁16は開弁状態とされ(S258)、燃料ポンプ14は停止状態とされる(S260)。こうして一旦本処理を終了する。
上述した構成においては、図16の処理が減圧手段及び増圧手段としての処理に相当する。
(イ)前記実施の形態1の(イ)〜(ホ)と同じ効果を生じる。
(ロ)エンジン停止中に貯留部位に液化ガス燃料を加圧液体状態で貯留している期間において、貯留部位燃圧センサ22により検出される燃料圧力P2が下限圧力Plowより低くなった場合は燃料ポンプ14を駆動し且つ上流側燃料遮断弁16を開制御することにより燃料を貯留部位へ圧送している。このため貯留部位の燃料圧力P2の低下を防止でき、貯留部位を適切な圧力状態に維持することができる。
本実施の形態では、図18に示すごとく、前記実施の形態1(図1)の構成に比較して、上流側燃料遮断弁16及び上流側燃圧センサ20が存在していない。そして、上流側燃料遮断弁16の代わりに、チェック弁36が燃料ポンプ14近傍の燃料供給配管12に配置されて、デリバリパイプ6側から燃料ポンプ14側への燃料の逆流を阻止している。
以後、燃料ポンプ14の駆動が継続することにより、燃料圧力P2が上昇してP2≧Pfsとなると(S150で「YES」)、燃料ポンプ14を停止する(S170)。燃料ポンプ14の停止により燃料ポンプ14から下流側燃料遮断弁18にかけて高圧となっている液体燃料は燃料ポンプ14側に戻ろうとするが、チェック弁36が閉じることにより逆流は阻止される。このためチェック弁36から下流側燃料遮断弁18までの燃料供給配管12内を貯留部位として高圧の液体状燃料が貯留されることになる。
次の制御周期では、Xfs=「ON」であることから(S130で「NO」)、エンジン停止時燃料加圧貯留処理(図19)では実質的な処理は行われなくなる。
エンジン始動時燃料加圧制御処理(図21)について説明する。本処理では、まずエンジン始動か否かが判定される(S310)。イグニッションキーがオフ状態であれば(S310で「NO」)、開弁処理完了フラグXendに「OFF」を設定して(S320)、このまま一旦本処理を終了する。
尚、ステップS363が実行されたことにより、下流側燃料遮断弁18が開いて燃料ポンプ14から下流側燃料遮断弁18に至る燃料供給配管12内において十分に高圧となった液体状燃料がデリバリパイプ6側に導入される。したがって、デリバリパイプ6内へは高圧の液体燃料が迅速に導入され、その後も燃料供給配管12を介して燃料ポンプ14からデリバリパイプ6へ液体状燃料が供給され続ける。
上述した構成において、エンジン停止時燃料加圧貯留処理(図19)及びエンジン始動時燃料加圧制御処理(図21)が加圧貯留手段としての処理に、エンジン停止中燃料調圧処理(図20)が減圧手段及び増圧手段としての処理に相当する。
(イ)前記実施の形態1の(イ)、(ロ)及び(ホ)と同じ効果を生じる。
(ロ)エンジン停止中に貯留部位に液化ガス燃料を加圧液体状態で貯留している期間において、貯留部位燃圧センサ22により検出される燃料圧力P2が上限圧力Pupより高い場合は下流側燃料遮断弁18を開制御することにより高圧の燃料を貯留部位からデリバリパイプ6側に排出している。又、燃料圧力P2が下限圧力Plowより低くなった場合は燃料ポンプ14を駆動することにより燃料を貯留部位へ圧送している。このため貯留部位の燃料圧力P2の過剰な高圧化や低下を防止でき、貯留部位を適切な圧力状態に維持することができる。
(ハ)エンジン始動時には、燃料ポンプ14を予め駆動させ、貯留部位の燃料圧力P2が上昇するタイミングで(S355で「YES」)、下流側燃料遮断弁18を開状態として貯留部位の液化ガス燃料を開放している。このため、貯留部位から燃料ポンプ14側への燃料の逆流を、より確実に防止でき、燃料ポンプ14側から貯留部位側への燃料の流れを一層円滑にすることができる。
(その他の実施の形態)
・前記各実施の形態において、燃料噴射弁4は吸気ポートに噴射するものであったが、吸気ポートに直接噴射しなくても他の部位の吸気経路に噴射するものであっても良く、又、気筒内に直接噴射する直噴型の燃料噴射弁でも良い。
Claims (10)
- 燃料タンク内の液化ガス燃料を燃料ポンプにより燃料供給経路を介して内燃機関の燃料供給部位へ液体状態で供給する液化ガス燃料供給装置であって、
内燃機関の停止期間中は前記燃料供給経路から前記燃料供給部位までの一部又は全部を含んで設けられた貯留部位に液化ガス燃料を加圧液体状態で貯留しておき、前記貯留部位に貯留された燃料の圧力が所定圧力以上となった場合に前記貯留部位に貯留された燃料の一部を燃料タンクに排出する
ことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。 - 請求項1に記載の液化ガス燃料供給装置において、
前記燃料供給経路に2つの遮断弁を備えて該2つの遮断弁間を前記貯留部位とし、内燃機関の停止時に、前記貯留部位に存在する液化ガス燃料が加圧液体状態にある時に前記2つの遮断弁を閉状態とすることで、前記貯留部位に液化ガス燃料を加圧液体状態で貯留する
ことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。 - 請求項2に記載の液化ガス燃料供給装置において、
内燃機関の停止時に、前記貯留部位の燃料上流側に配置された遮断弁を開状態とし前記貯留部位の燃料下流側に配置された遮断弁を閉状態として前記燃料ポンプの駆動を一時的に実行した後に前記貯留部位の燃料上流側に配置された遮断弁を閉じることで、前記貯留部位に液化ガス燃料を加圧液体状態で貯留する
ことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。 - 請求項2に記載の液化ガス燃料供給装置において、
前記貯留部位の燃料圧力を検出する貯留燃料圧力検出手段を備え、
内燃機関の停止時に、前記貯留部位の燃料上流側に配置された遮断弁を開状態とし前記貯留部位の燃料下流側に配置された遮断弁を閉状態として前記貯留燃料圧力検出手段にて検出される燃料圧力が貯留圧力に到達するまで前記燃料ポンプの駆動を実行した後に前記貯留部位の燃料上流側に配置された遮断弁を閉じることで、前記貯留部位に液化ガス燃料を加圧液体状態で貯留する
ことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。 - 請求項1に記載の液化ガス燃料供給装置において、
前記燃料供給経路に遮断弁を備え、前記燃料供給部位から前記燃料タンクに液化ガス燃料を戻すリターン経路にプレッシャレギュレータが設けられ、内燃機関の停止期間中は該遮断弁と該プレッシャレギュレータとの間を貯留部位とし、内燃機関の停止時に、前記貯留部位に存在する液化ガス燃料が加圧液体状態にある時に前記遮断弁を閉状態とすることで、前記貯留部位に液化ガス燃料を加圧液体状態で貯留する
ことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。 - 請求項5に記載の液化ガス燃料供給装置において、
内燃機関の停止時に、前記遮断弁を開状態として前記燃料ポンプの駆動を一時的に実行した後に前記遮断弁を閉じることで、前記貯留部位に液化ガス燃料を加圧液体状態で貯留する
ことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。 - 請求項5に記載の液化ガス燃料供給装置において、
前記貯留部位の燃料圧力を検出する貯留燃料圧力検出手段を備え、
内燃機関の停止時に、前記遮断弁を開状態として前記貯留燃料圧力検出手段にて検出される燃料圧力が貯留圧力に到達するまで前記燃料ポンプの駆動を実行した後に前記遮断弁を閉じることで、前記貯留部位に液化ガス燃料を加圧液体状態で貯留する
ことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。 - 請求項2〜7のいずれか一項に記載の液化ガス燃料供給装置において、
内燃機関の始動時に、前記燃料ポンプを予め駆動させることにより前記燃料ポンプの供給燃料圧力を高めた後に全ての遮断弁を開状態として前記貯留部位の液化ガス燃料を開放する
ことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。 - 請求項8に記載の液化ガス燃料供給装置において、
前記燃料ポンプの供給燃料圧力を検出する供給燃料圧力検出手段を備え、
内燃機関の始動時に、前記燃料ポンプを予め駆動させることで前記供給燃料圧力検出手段により検出される燃料圧力が前記貯留圧力に到達した後に全ての遮断弁を開状態として前記貯留部位の液化ガス燃料を開放する
ことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。 - 請求項8に記載の液化ガス燃料供給装置において、
前記燃料ポンプの供給燃料圧力を検出する供給燃料圧力検出手段と、
前記貯留部位の燃料圧力を検出する貯留燃料圧力検出手段とを備え、
内燃機関の始動時に、前記燃料ポンプを予め駆動させることで前記供給燃料圧力検出手段により検出される供給燃料圧力が前記貯留燃料圧力検出手段により検出される燃料圧力に到達した後に全ての遮断弁を開状態として前記貯留部位の液化ガス燃料を開放する
ことを特徴とする液化ガス燃料供給装置。
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