JP2010048088A - エンジンのガス燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液化ガス燃料が液体のままインジェクタから噴射されるようなアクセル操作で運転を行った場合でも、液体燃料がインジェクタに流入することを回避してエンジン運転性能を良好な状態に維持する。
【解決手段】ベーパライザ４と、インジェクタ５と、電子制御スロットル装置２０と、エンジン運転状態を示す複数の出力信号を検知することにより燃料噴射量を算出してインジェクタ５に燃料噴射信号を出力するとともにスロットル開度指令値を算出してスロットル開度制御信号を電子制御スロットル装置２０に出力する電子制御ユニット１０Ａとを備えており、液化ガス燃料を所定圧力の気体にして運転状態に応じた量でエンジン１に供給するガス燃料供給装置において、電子制御ユニット１０Ａが、検知したエンジン運転状態を基に液体燃料の噴射を回避しうる最大のスロットル開度を決定し、このスロットル開度をスロットル開度指令値の上限として出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＰＧ（液化石油ガス）等の液化ガス燃料を減圧気化させてガス燃料（気体燃料）としてエンジンに供給するガス燃料供給装置に関する。

ＬＰＧ等の液化ガス燃料は、従前より火花点火エンジンの燃料に用いられており、例えば特開平６−１７７０９号公報に記載されているようにＬＰＧを気化し、所定正圧のガス燃料に調整してエンジンの吸気管内に噴射させる方式が広く普及している。

このように、液化ガス燃料を所定圧力の気体に調整して供給する方式においては、液化ガス燃料を加熱・気化させる手段としてエンジン冷却水の熱を利用するのが一般的である。しかし、エンジン冷却水の熱を利用する加熱気化手段では、冷機時に冷却水が低温であるために液体燃料の気化が不充分となりやすく、気化されないままの液体燃料が混入して混合気が過濃となってエンジンの始動を困難にさせたりエンジン運転性を悪化させたりするという問題点がある。

これに対し、エンジン冷却水の熱を利用することに加え電気ヒータを配置して冷却水の低温時にも燃料を気化できるようにしたガス燃料供給装置も普及しており、さらに、特開平５−２２３０１４号公報には、エンジン冷却水温度の上昇等から暖機終了の判定を行い、電気ヒータへの通電を自動的に停止するようにしたものも提案されている。

しかし、加熱気化手段として電気ヒータを追加する場合は、製造コストの高騰に繋がりやすいとともに電力消費量が増大するという欠点がある。また、前述した後者の公報記載技術の場合、ヒータ停止の判断がエンジン冷却水温上昇による暖機完了の判定によることだけでは、例えばエンジン始動後に冷却水温度が上昇してヒータへの通電を停止した場合であっても、エンジン運転状態に対応する要求燃料流量がそのときのベーパライザの気化能力を超えるような状況では、液体燃料が混入するため、エンジン運転状態の悪化を回避することができない。

図１は、後述する本発明のガス燃料供給装置を配設したエンジンのガス燃料噴射システムとハード構成が共通している従来のガス燃料供給装置を配設したエンジンのガス燃料噴射システムの配置図を示すものであり、このガス燃料噴射システムでは、エンジン状態を検出する各種センサ１１，１２，１３，１４による検出信号やアクセルペダル１５からの操作信号等のエンジン運転状態に関する各種データ信号が電子制御ユニット１０Ｂに入力されるようになっている。

そして、この電子制御ユニット１０Ｂにおいて、そのときにエンジンに必要とされる燃料噴射量を算出し、これに基づくスロットル開度指令値をスロットル開度制御信号に生成して、スロットルバルブ８を開閉操作する電子制御スロットル装置２０に出力するようになっている。このようなシステムにおいては、低温始動時など、インジェクタ５に燃料が液体の状態のまま流入するようなエンジン状態においては、運転者にアクセル全開走行運転を控えるように警告するためのアクセル全開警告灯１６を点灯させて、液化ガス燃料が液体のままインジェクタ５に流入することを回避しようとしているのが通常である。

従って、運転者がアクセル全開警告灯１６を無視してアクセル全開走行運転を行った場合には、燃料が液体の状態のままでインジェクタ５から吸気管２に供給され、エンジン運転性能を悪化させてしまうことになる。
特開平６−１７７０９号公報 特開平５−２２３０１４号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、ガス燃料供給装置について、液化ガス燃料が液体のままインジェクタから噴射されるようなアクセル操作で運転を行った場合でも、液体燃料がインジェクタに流入することを回避してエンジン運転性能を良好に維持できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、エンジン冷却水の熱を利用する加熱気化手段と、インジェクタと、スロットルバルブを電子制御で開閉操作する電子制御スロットル装置と、少なくともエンジン冷却水温検出信号及びスロットル操作信号を含むエンジン運転状態を示す複数の出力信号を検知することにより所定の算出方法で燃料噴射量を算出してインジェクタに燃料噴射信号を出力するとともに、所定の算出方法でスロットル開度指令値を算出してスロットル開度制御信号を電子制御スロットル装置に出力する電子制御ユニットと、を備えており、液化ガス燃料を所定圧力の気体にして運転状態に応じた量でインジェクタから吸気管内に噴射してエンジンに供給するガス燃料供給装置において、その電子制御ユニットが、検知したエンジン運転状態を基に液体燃料の噴射を回避しうる最大のスロットル開度を決定し、このスロットル開度をスロットル開度指令値の上限として出力することにした。

このように、そのときのエンジン運転状態に応じてスロットルを液化ガス燃料が液体のまま噴射されるのを回避しうる最大の開度に制限するものとしたことにより、運転者がアクセル全開警告灯による警告を無視してアクセル開度を過剰に開く操作を行った場合でも、実際のスロットル開度を液化ガス燃料が液体のまま噴射されることが回避可能な範囲に制限されることになる。

この場合、電子制御ユニットによる最大のスロットル開度の決定は、予め記憶されたエンジン運転状態とスロットル開度との関係を示すマップに基づいて行われることを特徴としたものとすれば、電子制御ユニットの処理負担を過剰にすることなく最大のスロットル開度を短時間で確実に決定することができる。

或いは、その電子制御ユニットによる最大のスロットル開度の決定は、予め記憶された所定の計算式を用いてエンジン運転状態のデータを基に算出されることを特徴としたものとすれば、最低限の記憶容量も確実に決定することができる。

さらに、上述したエンジンのガス燃料供給装置において、その電子制御ユニットはアクセル全開警告灯を点灯させるための信号を出力しないことを特徴としたものとすれば、最大スロットル開度に制限することで警告灯の点灯が不要なものとなることから、コストの低廉化に有効なものとなり、さらにまた、上述したガス燃料供給装置は、液化ガス燃料としてＬＰＧを使用することを特徴としたものとすれば、エンジン運転性能の維持が容易になる。

そのときのエンジン運転状態に応じて液体燃料が噴射されるのを回避しうる最大のスロットル開度に制限するものとした本発明によると、液化ガス燃料が液体のままインジェクタから噴射されるようなアクセル操作で運転を行った場合でも、液体燃料がインジェクタに流入することを回避してエンジン運転性能を良好に維持することができる。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本実施の形態のガス燃料供給装置を備えたガス燃料噴射システムの配置図を示しているが、そのハード構成は上述したように従来例と同様である。そして、使用する液化ガス燃料としては入手しやすく高出力が期待できるＬＰＧを想定している。燃料タンク３にはＬＰＧが液体の状態で貯留されており、燃料タンク３から延びた燃料供給管がエンジン冷却水の熱を利用してＬＰＧを加熱気化するとともに所定圧力のガス燃料に調整する加熱気化手段であるベーパライザ４に接続している。尚、燃料供給管には燃料タンク３出口寄りに遮断弁６が、ベーパライザ４入口寄りに遮断弁７が配設されており、安全性の確保を充分なものとしている。

電子制御ユニット１０Ａは、記憶手段に所定のエンジン制御プログラムがインストールされたものであり、吸気管２に配設されたＭＡＰセンサ１１、排気管に配設されたＯ２センサ、エンジン冷却水温センサ１３、クランク角センサ１４等のエンジン運転状態を検出する各種センサからの出力信号を検知するようになっており、これらのデータ信号を基にそのときに必要な燃料噴射量を算出し、その値を燃料噴射信号に変換してインジェクタ５に出力する燃料噴射制御機能を備えている。

また、この電子制御ユニット１０Ａは、アクセルペダルの操作によるスロットル操作信号が入力されるようになっており、このスロットル操作信号と検知した各種データを基にスロットル開度指令値を算出し、その値をスロットル開度制御信号に変換して電子制御スロットル装置２０に出力し、スロットルバルブ８の開度を制御するようになっている。

さらに、電子制御ユニット１０Ａは、検知したエンジン運転状態に対してスロットルバルブ８を過剰に開いた場合にインジェクタ５からＬＰＧが液体のまま噴射される可能性のある状況であると判断した場合は、運転席の計器パネルに設けられたアクセル全開警告灯１６を点灯させることにより、アクセル全開走行運転等の過剰なスロットル開操作を運転者に控えるよう警告を行うようになっている。尚、以上の構成及び機能は従来例と共通した周知の技術である。

そして、本実施の形態においては、電子制御ユニット１０Ａに以下に述べる機能（プログラム）が追加されている点を特徴としている。即ち、電子制御ユニット１０Ａは、検知したエンジン運転状態を基に液体燃料の噴射を回避可能な最大のスロットル開度である最大スロットル開度を決定し、この最大スロットル開度をスロットル開度指令値の上限として電子制御スロットル装置２０に出力するようになっている。

これにより、運転者がアクセル全開警告灯等１６による警告を無視してアクセルペダル１５でアクセル全開走行運転を行った場合でも、実際のスロットルバルブ８の開度はＬＰＧが液体のまま噴射される状態を回避可能な範囲に制限される。従って、ＬＰＧが液体のままインジェクタ５に流入することが確実に回避され、エンジン運転性能を良好に維持することが可能となる。

尚、この電子制御ユニット１０Ａによる最大スロットル開度の決定は、予め実験等に基づいて導出されて記憶されてなる、エンジン運転状態のデータとスロットル開度の関係を示すマップに基づいて行われるものとすれば、電子制御ユニット１０Ａの処理負担を過剰にすることなく最大スロットル開度を短時間で確実に決定できるものとなる。或いは、予め記憶された所定の計算式を用いてエンジン運転状態を示す各種データを基に算出されるものとすれば、最低限の記憶容量で確実に決定することができる。

また、本実施の形態においては、上述したように必要に応じてスロットルバルブ８の開度が制限されることから、システムにおいてアクセル全開警告灯等１６の配設を省略するとともに、これを点灯させるための信号が電子制御ユニット１０Ａから出力されない構成としても良く、これによりコストの削減が可能である。

次に、本実施の形態のガス燃料供給装置において電子制御ユニット１０Ａの制御上の特徴部分について、図２のフローチャートを用いながら詳細に説明する。

電子制御ユニット１０Ａは、先ず、各種センサからの検出信号を基にスロットル開度指令値を算出し（Ａ１）、液体燃料がインジェクタ５に流入する可能性のあるエンジン運転状態であるか否かを判定し（Ａ２）、そのようなエンジン運転状態でなければ算出したスロットル開度指令値に一致するように電子制御スロットル装置２０に出力してスロットル開度の制御を行う（Ａ６）が、そのようなエンジン運転状態であれば各種センサ信号を基に、液体燃料の噴射を回避しうる最大スロットル開度を算出する（Ａ３）。

そして、そのときのスロットル開度指令値がこの最大スロットル開度よりも大きいか否かを判定し（Ａ４）、大きくなければ算出したスロットル開度指令値に一致する信号を電子制御スロットル装置２０に出力してスロットル開度を制御させる（Ａ６）が、大きければスロットル開度指令値を最大スロットル開度に設定（制限）した上で（Ａ５）、このスロットル開度指令値に一致するように電子制御スロットル装置２０に出力してスロットル開度の制御を行う（Ａ６）。

このように、電子制御ユニット１０Ａが、そのときのエンジン運転状態に応じてＬＰＧが液体のまま噴射されるのを回避しうる最大のスロットル開度に制限する制御を実行するものとしたことにより、運転者がアクセル全開警告灯等による警告を無視して過剰なアクセル操作を行った場合でも、実際のスロットル開度はＬＰＧが液体のまま噴射されることを回避可能な範囲に制限されることになる。

以上、述べたように、ガス燃料供給装置について、本発明によりエンジン運転状態により液化ガス燃料が液体のままインジェクタから噴射されるようなアクセル操作を行った場合でも、液体燃料がインジェクタに流入することを有効に回避してエンジン運転性能を良好に維持することができる。

本発明の実施の形態を示すガス燃料噴射システムの配置図。 図１における電子制御ユニットの制御手順を示すフローチャート。

１ エンジン、２ 吸気管、４ ベーパライザ、５ インジェクタ、１０Ａ 電子制御ユニット、１１ ＭＡＰセンサ、１２ Ｏ２センサ、１３ エンジン冷却水温センサ、１４ クランク角センサ、１５ アクセルペダル、１６ アクセル全開警告灯、２０ 電子制御スロットル装置

Claims (5)

1. エンジン冷却水の熱を利用する加熱気化手段と、インジェクタと、スロットルバルブを電子制御で開閉操作する電子制御スロットル装置と、少なくともエンジン冷却水温検出信号及びスロットル操作信号を含むエンジン運転状態を示す複数の出力信号を検知することにより所定の算出方法で燃料噴射量を算出して前記インジェクタに燃料噴射信号を出力するとともに、所定の算出方法でスロットル開度指令値を算出してスロットル開度制御信号を前記電子制御スロットル装置に出力する電子制御ユニットと、を備えており、液化ガス燃料を所定圧力の気体にして前記エンジン運転状態に応じた量で前記インジェクタから吸気管内に噴射してエンジンに供給するガス燃料供給装置において、前記電子制御ユニットが、検知した前記エンジン運転状態を基に液体燃料の噴射を回避しうる最大のスロットル開度を決定し、このスロットル開度を前記スロットル開度指令値の上限として出力することを特徴とするエンジンのガス燃料供給装置。
2. 前記電子制御ユニットによる前記最大のスロットル開度の決定は、予め記憶された前記エンジン運転状態とスロットル開度との関係を示すマップに基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載したエンジンのガス燃料供給装置。
3. 前記電子制御ユニットによる前記最大のスロットル開度の決定は、予め記憶された所定の計算式を用いて前記エンジン運転状態のデータを基にして算出されることを特徴とする請求項１に記載したエンジンのガス燃料供給装置。
4. 前記電子制御ユニットは、アクセル全開警告灯を点灯させるための信号を出力しないことを特徴とする請求項１，２または３に記載したエンジンのガス燃料供給装置。
5. 前記液化ガス燃料としてＬＰＧを使用することを特徴とする請求項１，２，３または４に記載したエンジンのガス燃料供給装置。

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