JP2009079476A

JP2009079476A - ガスエンジンの燃料供給装置

Info

Publication number: JP2009079476A
Application number: JP2007246991A
Authority: JP
Inventors: Naoya Harayama; 直也原山
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2009-04-16

Abstract

【課題】ガスエンジン始動直後の運転性を向上させる。
【解決手段】気体燃料を貯蔵する燃料容器１０と、気体燃料を所定圧力に調圧するレギュレータ１６と、ガスエンジンに連動して、燃料容器１０に貯蔵される気体燃料をレギュレータ１６に導く高圧燃料配管１４を開閉する常閉電磁式の主止弁１２と、運転席ドアが開かれたときに検知信号を出力するスイッチ３４と、スイッチ３４からの検知信号を受けて起動するコントロールユニット３６と、を含んで構成された燃料供給装置において、コントロールユニット３６は、その起動を契機として、主止弁３６を所定時間作動させる。このようにすれば、運転席ドアが開かれたことを契機として、燃料容器１０からレギュレータ１６へと気体燃料を供給する準備が開始されるので、ガスエンジンの始動直後であっても燃料供給不足とはならず、車両走行を開始することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスエンジンの燃料供給装置において、特に、エンジン始動直後の運転性を向上させる技術に関する。

近年、排気中の有害物資（黒煙，ＮＯｘ，ＳＯｘなど）が大幅に少ないため、環境対策として、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料とするＣＮＧエンジンが実用化されている。ＣＮＧエンジンの燃料供給装置は、図３に示すように、燃料容器１００と、常閉電磁式の主止弁１０２と、レギュレータ１０４と、燃料フィルタ１０６と、低圧燃料遮断弁１０８と、燃料噴射弁１１０と、を含んで構成される。そして、燃料容器１００に貯蔵されるＣＮＧは、主止弁１０２が介装された高圧燃料配管１１２を介してレギュレータ１０４に導かれ、ここで所定圧力に調圧された後、燃料フィルタ１０６及び低圧燃料遮断弁１０８が介装された低圧燃料配管１１４を介して燃料噴射弁１１０に導かれる。

主止弁１０２は、ＣＮＧエンジンが停止したときに、高圧燃料配管１１２を自動的に閉塞し、その下流側への燃料供給を遮断するように構成される。即ち、図４に示すように、コイル１０２Ａへの通電がないとき（ＣＮＧエンジン停止時）には、プランジャ１０２Ｂがスプリング１０２Ｃにより押圧され、パイロット弁１０２Ｄ及びメイン弁１０２Ｅが着座しており、さらに弁背面より上流側の燃料圧力が作用し、各弁は弁座に圧着されている。一方、ＣＮＧエンジンを始動させるべくコイル１０２Ａへ通電した直後では、開口面積の小さいパイロット弁１０２Ｄと一体化されたプランジャ１０２Ｂが磁力によりピン１０２Ｆのガタ分だけ引き上げられ、燃料が下流側に流れ出す。このとき、開口面積の大きいメイン弁１０２Ｅは、上流側からの燃料圧力による押付力が大であるため開弁しない。そして、パイロット弁１０２Ｄから流出した燃料により下流側の燃料圧力が上昇し、上流側及び下流側の燃料圧力差が小さくなると、メイン弁１０２Ｅが磁力により引き上げられて開弁する。

ところで、冬季などのような外気温度が低いときにＣＮＧエンジンを停止すると、レギュレータ１０４の下流側に位置する燃料フィルタ１０６及び低圧燃料配管１１４が外気と接触して冷却されるため、その内部に存在するＣＮＧの燃料圧力が徐々に低下する。ＣＮＧエンジン停止から始動までの時間が長いと、主止弁１０２の上流側及び下流側の燃料圧力差が大きくなることから、ＣＮＧエンジン始動直後には、パイロット弁１０２Ｄは開弁するもののメイン弁１０２Ｅは開弁せず、燃料供給不足から走行するための出力が得られないことがあった。このため、本出願人は、特開２００２−２９５３１１号公報（特許文献１）において、ＣＮＧエンジン始動後にメイン弁１０２Ｅが開弁して走行可能となったことを報知せしめ、車両運行上の便宜を向上させた技術を提案した。
特開２００２−２９５３１１号公報

しかしながら、従来提案技術では、車両が走行可能となったことを認識できるものの、ＣＮＧエンジンを始動してからメイン弁が開弁するまでの間は走行を開始することができず、ＣＮＧエンジン始動直後の運転性が良好でなかった。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、運転席ドアを開いたことを契機として、エンジン始動前に主止弁を所定時間作動させることで、その上流側及び下流側の燃料圧力差を低下せしめ、エンジン始動後短時間で走行可能となるガスエンジンの燃料供給装置を提供することを目的とする。

このため、請求項１記載の発明では、気体燃料を貯蔵する燃料容器と、気体燃料を所定圧力に調圧するレギュレータと、ガスエンジンに連動して、前記燃料容器に貯蔵される気体燃料をレギュレータに導く高圧燃料配管を開閉する常閉電磁式の主止弁と、運転席ドアが開かれたときに検知信号を出力するスイッチと、前記スイッチからの検知信号を受けて起動するコントロールユニットと、を含んで構成され、前記コントロールユニットは、その起動を契機として、前記主止弁を所定時間作動させることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、前記コントロールユニットは、前記ガスエンジンが始動していないときに、前記主止弁を所定時間作動させることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記コントロールユニットは、前記レギュレータ下流側の燃料温度が第１の所定値未満のとき、エンジン冷却水温度が第２の所定値未満のとき、前記主止弁の上流側及び下流側の燃料圧力差が第３の所定値より大きいとき、外気温度が第４の所定値未満であるとき、前記主止弁とレギュレータとの間の燃料圧力が第５の所定値未満であるとき、の少なくとも１つの条件が成立したときに、前記主止弁を所定時間作動させることを特徴とする。

請求項４記載の発明では、前記コントロールユニットは、前記主止弁を所定時間作動させた後、自分自身をシャットダウンすることを特徴とする。
請求項５記載の発明では、気体燃料を貯蔵する燃料容器と、気体燃料を所定圧力に調圧するレギュレータと、ガスエンジンに連動して、前記燃料容器に貯蔵される気体燃料をレギュレータに導く高圧燃料配管を開閉する常閉電磁式の主止弁と、運転席ドアが開かれたときに検知信号を出力するスイッチと、前記スイッチからの検知信号を受けて、前記主止弁を所定時間作動させるタイマーリレーと、を含んで構成されたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、運転席ドアが開かれたことを契機としてコントロールユニットが起動し、その制御によって主止弁が所定時間作動される。主止弁が作動を開始すると、パイロット弁が開弁してその上流側から下流側へと気体燃料が流れ出し、上流側及び下流側の燃料圧力差が小さくなってメイン弁が開弁可能となる。このため、運転席ドアが開いたことを契機として、燃料容器からレギュレータへと気体燃料を供給する準備が開始されるので、ガスエンジンの始動直後であっても燃料供給不足とはならず、車両走行を開始することができる。

請求項２記載の発明によれば、運転席ドアを開いたときにガスエンジンが始動していれば、主止弁が作動されないため、その重複作動を防止することができる。
請求項３記載の発明によれば、主止弁が短時間で開弁可能なとき、又は、走行後に運転席ドアが開かれたときには、主止弁が作動されないため、ガスエンジンの始動に先立って主止弁を作動させる頻度が低下し、例えば、車載バッテリの消耗を抑制することができる。

請求項４記載の発明によれば、主止弁が所定時間作動した後に、コントロールユニットがシャットダウンされる。このため、運転席ドアが開かれた後にガスエンジンが始動されないときであっても、コントロールユニットが起動されたままとならず、車載バッテリの消耗を抑制することができる。
請求項５記載の発明によれば、運転席ドアが開かれたことを契機として、タイマーリレーによって主止弁が所定時間作動される。このため、請求項１記載の発明の効果に加え、コスト上昇及び信頼性低下を抑制しつつ、既存車両に対して本発明を容易に適用することができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明を具現化したガスエンジンの燃料供給装置の一例を示す。
燃料容器１０に貯蔵されるＣＮＧは、常閉電磁式の主止弁１２が介装された高圧燃料配管１４を介して、レギュレータ１６に導かれる。レギュレータ１６に導かれたＣＮＧは、エンジン冷却水により過冷却が防止されつつ所定圧力に調圧され、燃料フィルタ１８及び低圧燃料遮断弁２０が介装された低圧燃料配管２２を介して、燃料噴射弁２４に導かれる。燃料噴射弁２４に導かれたＣＮＧは、エンジン運転状態に応じて、図示しない吸気通路又は燃焼室に適宜噴射供給される。

主止弁１２及び低圧燃料遮断弁２０は、ＣＮＧエンジンが停止したときに、夫々、高圧燃料配管１４及び低圧燃料配管２２を自動的に閉塞し、その下流側への燃料供給を遮断するように構成される。主止弁１２では、背景技術で説明したように、ＣＮＧエンジン始動に際して、先ず、開口面積が小さいパイロット弁を開弁させ、上流側のＣＮＧを下流側に流出させる。そして、ＣＮＧの流出により主止弁１２の下流側の燃料圧力が上昇し、その上流側及び下流側の燃料圧力差が小さくなると、初めてメイン弁が開弁される。

主止弁１２の上流側に位置する高圧燃料配管１４には、消費されたＣＮＧを充填するために、逆止弁２６が介装された燃料充填配管２８が接続される。燃料充填配管２８の先端部には、燃料充填口３０が取り付けられる。一方、レギュレータ１６の下流側に位置する低圧燃料配管２２には、燃料圧力が所定圧力以上になると開弁する低圧安全弁３２が介装される。

燃料供給装置の制御系として、運転席ドアの近傍に、これが開いたことを検知して、例えば、ＯＮ信号などの検知信号を出力するスイッチ３４が取り付けられる。スイッチ３４の出力信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット３６の起動端子に入力される。また、コントロールユニット３６には、イグニッションスイッチ３８の出力信号が入力される。そして、コントロールユニット３６は、スイッチ３４からの検知信号を受けて起動し、そのＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶された制御プログラムを実行することで、イグニッションスイッチ３８からの出力信号に基づいて主止弁１２を適宜電子制御する。

図２は、コントロールユニット３６において実行される制御プログラムの処理内容を示す。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、イグニッションスイッチ３８からの出力信号を読み込み、これがＯＦＦであるか否か、即ち、ＣＮＧエンジンが停止しているか否かを判定する。そして、ＣＮＧエンジンが停止していればステップ２へと進む一方（Ｙｅｓ）、ＣＮＧエンジンが稼動していれば、主止弁１２が作動済みであるので重複作動を防止すべく、処理を終了する（Ｎｏ）。

ステップ２では、主止弁１２を所定時間作動させる。ここで、所定時間は、例えば、主止弁１２のパイロット弁が開弁してその上流側及び下流側の燃料圧力差が小さくなり、メイン弁が短時間で開弁可能となるのに要する最小時間以上とすればよい。
ステップ３では、ＣＮＧエンジンが始動されるか否か不明であるため、車載バッテリの消耗を抑制すべく、コントロールユニット３６をシャットダウンする。

かかる燃料供給装置によれば、運転席ドアが開いたことを契機として、コントロールユニット３６が起動される。このとき、コントロールユニット３６が既に起動済みであれば、その起動端子に起動信号が入力されても起動動作が開始されないため、何ら問題が発生しない。また、コントロールユニット３６の起動に伴って制御プログラムの実行が開始され、イグニッションスイッチ３８がＯＦＦであれば、ＣＮＧエンジンの始動に先立って、主止弁１２が所定時間作動される。主止弁１２が作動を開始すると、パイロット弁が開弁して、その上流側から下流側へとＣＮＧが流れ出し、上流側及び下流側の燃料圧力差が小さくなってメイン弁が開弁可能となる。その後、ＣＮＧエンジンが始動されるか否か不明であるため、車載バッテリ消耗を抑制すべく、コントロールユニット３６がシャットダウンされる。

従って、運転席ドアが開いたことを契機として、燃料容器１０からＣＮＧエンジンへとＣＮＧを供給する準備が開始されるので、イグニッションスイッチ３８をＯＮにすると短時間で主止弁１２のメイン弁が開弁する。このため、ＣＮＧエンジンの始動直後であっても燃料供給不足とはならず、車両走行を開始することができる。
なお、主止弁１２を所定時間作動させる条件として、イグニッションスイッチ３８がＯＦＦであることに加え、（１）レギュレータ１６の下流側に位置する低圧燃料配管２２内の燃料温度が所定値Ｔ₁（第１の所定値）未満のとき、（２）エンジン冷却水温度が所定値Ｔ₂（第２の所定値）未満のとき、（３）主止弁１２の上流側及び下流側の燃料圧力差が所定値Ｐ₁（第３の所定値）より大きいとき、（４）外気温度が所定値Ｔ₃（第４の所定値）未満であるとき、（５）主止弁１２とレギュレータ１６との間に位置する高圧燃料配管１４内の燃料圧力が所定値Ｐ₂（第５の所定値）未満であるとき、の少なくとも１つの条件を追加適用するようにしてもよい。

ここで、各条件における所定値Ｔ₁〜Ｔ₃，Ｐ₁及びＰ₂としては、例えば、主止弁１２の上流側及び下流側の燃料圧力差が大きくなり易い状況を画定する値、ＣＮＧエンジンの停止直後に取り得る値などを適宜採用する。また、各条件における燃料温度，エンジン冷却水温度，燃料圧力差，外気温度及び燃料圧力は、公知のセンサを所定部位に設置して検出するようにすればよい。さらに、複数の追加条件を適用したときには、制御の確実性を担保すべく、その少なくとも１つの条件が成立すれば条件成立とすることが望ましい。

このように追加条件を適用すれば、主止弁１２が短時間で開弁可能なとき、又は、走行後に運転席ドアが開かれたときには、追加条件（１）〜（５）が成立していないため、主止弁１２が作動しない。このため、ＣＮＧエンジンの始動に先立って主止弁１２を作動させる頻度が低下し、例えば、車載バッテリの消耗を抑制することができる。
さらに、運転席ドアが開かれたことを契機として、主止弁１２を所定時間作動させるために、コントロールユニット３６による制御に代えて、スイッチ３４からの検出信号を受けて主止弁１２を所定時間作動させるタイマーリレーを用いてもよい。このようにすれば、タイマーリレー及びその配線を追加するだけで済み、前述した効果に加え、コスト上昇及び信頼性低下を抑制しつつ、既存車両に対して本発明を容易に適用することができる。

本発明を具現化した燃料供給装置の一例を示す構成図制御プログラムの処理内容を示すフローチャート従来技術における燃料供給装置の構成図主止弁の内部構造を示す断面図

符号の説明

１０燃料容器
１２主止弁
１４高圧燃料配管
１６レギュレータ
１８燃料フィルタ
２２低圧燃料配管
３４スイッチ
３６コントロールユニット
３８イグニッションスイッチ

Claims

気体燃料を貯蔵する燃料容器と、
気体燃料を所定圧力に調圧するレギュレータと、
ガスエンジンに連動して、前記燃料容器に貯蔵される気体燃料をレギュレータに導く高圧燃料配管を開閉する常閉電磁式の主止弁と、
運転席ドアが開かれたときに検知信号を出力するスイッチと、
前記スイッチからの検知信号を受けて起動するコントロールユニットと、
を含んで構成され、
前記コントロールユニットは、その起動を契機として、前記主止弁を所定時間作動させることを特徴とするガスエンジンの燃料供給装置。
前記コントロールユニットは、前記ガスエンジンが始動していないときに、前記主止弁を所定時間作動させることを特徴とする請求項１記載のガスエンジンの燃料供給装置。
前記コントロールユニットは、前記レギュレータ下流側の燃料温度が第１の所定値未満のとき、エンジン冷却水温度が第２の所定値未満のとき、前記主止弁の上流側及び下流側の燃料圧力差が第３の所定値より大きいとき、外気温度が第４の所定値未満であるとき、前記主止弁とレギュレータとの間の燃料圧力が第５の所定値未満であるとき、の少なくとも１つの条件が成立したときに、前記主止弁を所定時間作動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガスエンジンの燃料供給装置。
前記コントロールユニットは、前記主止弁を所定時間作動させた後、自分自身をシャットダウンすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のガスエンジンの燃料供給装置。
気体燃料を貯蔵する燃料容器と、
気体燃料を所定圧力に調圧するレギュレータと、
ガスエンジンに連動して、前記燃料容器に貯蔵される気体燃料をレギュレータに導く高圧燃料配管を開閉する常閉電磁式の主止弁と、
運転席ドアが開かれたときに検知信号を出力するスイッチと、
前記スイッチからの検知信号を受けて、前記主止弁を所定時間作動させるタイマーリレーと、
を含んで構成されたことを特徴とするガスエンジンの燃料供給装置。