JP2014098319A - Fuel supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の種類の燃料に対応したエンジンに燃料を供給する燃料供給装置に関する。 The present invention relates to a fuel supply device that supplies fuel to an engine that supports a plurality of types of fuel.
従来、2種類の燃料を使用することの可能なバイフューエルエンジン、または3種類以上の燃料を使用することの可能なマルチフューエルエンジンに燃料を供給する燃料供給装置が知られている。
特許文献1に記載の燃料供給装置は、エンジンに気体燃料を噴射する第1のインジェクタと、液体燃料を噴射する第2のインジェクタとを備えている。燃料供給装置は、エンジンが気体燃料を使用して運転しているとき、第2のインジェクタ内に滞留した液体燃料が気化を促される温度条件になると、その液体燃料をエンジンに噴射供給する。これにより、燃料供給装置は、第2のインジェクタ内の液体燃料にベーパが発生することを抑制する。
Conventionally, a fuel supply device that supplies fuel to a bi-fuel engine that can use two types of fuel or a multi-fuel engine that can use three or more types of fuel is known.
The fuel supply device described in Patent Literature 1 includes a first injector that injects gaseous fuel into an engine and a second injector that injects liquid fuel. When the engine is operating using gaseous fuel, the fuel supply device injects and supplies the liquid fuel to the engine when the temperature of the liquid fuel staying in the second injector is accelerated. Thereby, the fuel supply device suppresses the generation of vapor in the liquid fuel in the second injector.
しかしながら、特許文献1に記載の燃料供給装置は、2個のインジェクタを備えているので、インジェクタを搭載するスペースが大きくなり、エンジン設計の自由度が制約されると共に、製造コストが高くなる。
また、特許文献1に記載の燃料供給装置は、第2のインジェクタ内に滞留した液体燃料が気化を促される温度条件となると、その液体燃料をエンジンに噴射供給するので、液体燃料の消費量が増加することが懸念される。
さらに、特許文献1に記載の燃料供給装置は、第1のインジェクタからエンジンに供給する気体燃料の圧力が一定であり、気体燃料をエンジンの運転条件に適応した圧力に切り替えることができない。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、インジェクタが噴射する燃料の切り替えを可能にした燃料供給装置を提供することを目的とする。
However, since the fuel supply device described in Patent Document 1 includes two injectors, a space for mounting the injectors is increased, the degree of freedom in engine design is restricted, and the manufacturing cost is increased.
Further, the fuel supply device described in Patent Document 1 injects and supplies the liquid fuel to the engine when the temperature of the liquid fuel staying in the second injector is promoted to vaporize. There is concern about the increase.
Furthermore, in the fuel supply device described in Patent Document 1, the pressure of the gaseous fuel supplied from the first injector to the engine is constant, and the gaseous fuel cannot be switched to a pressure adapted to the operating conditions of the engine.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel supply device that enables switching of fuel injected by an injector.
本発明は、高圧燃料タンクから供給される第1燃料を噴射するインジェクタを備えた燃料供給装置において、第1燃料の噴射圧よりも低圧で第2燃料を貯留する低圧燃料タンクとインジェクタの燃料通路とをリリース通路が連通することを特徴とする。
これにより、インジェクタに供給された第1燃料は、リリース弁の開弁により、リリース通路を通り低圧燃料タンクへ放出される。このため、インジェクタから噴射される第1燃料の圧力を切り替えることができる。
また、インジェクタに第1燃料と異なる他の種類の燃料を供給するように構成すれば、インジェクタが噴射する燃料を第1燃料と他の種類の燃料とで切り替えることが可能になる。これにより、1個のインジェクタにより、複数の種類の燃料をエンジンに噴射することができる。
さらに、液体燃料タンクに放出された第1燃料をエンジンに供給するように構成すれば、第1燃料の消費量を低減することができる。
The present invention relates to a fuel supply apparatus including an injector for injecting a first fuel supplied from a high-pressure fuel tank, and a fuel passage for an injector and a low-pressure fuel tank that stores a second fuel at a pressure lower than an injection pressure of the first fuel. And the release passage communicates with each other.
Thus, the first fuel supplied to the injector is discharged to the low-pressure fuel tank through the release passage by opening the release valve. For this reason, the pressure of the 1st fuel injected from an injector can be switched.
In addition, if another type of fuel different from the first fuel is supplied to the injector, the fuel injected by the injector can be switched between the first fuel and the other type of fuel. Thus, a plurality of types of fuel can be injected into the engine with a single injector.
Furthermore, if the first fuel discharged to the liquid fuel tank is configured to be supplied to the engine, the consumption amount of the first fuel can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1〜図9に示す。本実施形態の燃料供給装置1は、気体燃料および液体燃料を使用することの可能なバイフューエルエンジン2に燃料を供給する2燃料対応燃料供給システムである。
エンジン2は、シリンダ3の内側に設けられたピストン4の往復移動により、吸気通路5からシリンダ内に吸入した液体燃料又は気体燃料と空気との混合気を圧縮し、その混合気を点火プラグ6によって着火、燃焼させ、排気通路7から排ガスを排出するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. The fuel supply device 1 according to this embodiment is a two-fuel compatible fuel supply system that supplies fuel to a bi-fuel
The
図1に示すように、燃料供給装置1は、高圧燃料タンク11、液体燃料タンク12、インジェクタ30、リリース通路60、及び制御手段としての電子制御装置(ECU)70などを備えている。
高圧燃料タンク11は、例えばCNG(Compressed Natural Gas)、LNG(Liquefied Natural Gas)または水素等の気体燃料を貯留する圧力容器である。高圧燃料タンク11は、気体燃料を高圧(例えば20MPa)で貯留する。高圧燃料タンク11に貯留された気体燃料は、遮断弁14を経由し、レギュレータ15によってエンジン2が要求する所定圧(例えば0.3〜1MPa)に減圧された後、インジェクタ30からエンジン2の吸気通路5に噴射供給される。
As shown in FIG. 1, the fuel supply device 1 includes a high-
The high-
液体燃料タンク12は、例えばガソリンなどの液体燃料を貯留する燃料タンクである。液体燃料タンク12は、液体燃料を大気圧で貯留する。液体燃料タンク12に貯留された液体燃料は、ポンプ13で汲み上げられ、エンジン2の要求圧力に高められた後、インジェクタ30からエンジン2の吸気通路5に噴射供給される。
The
本実施形態の液体燃料タンク12が特許請求の範囲に記載の「低圧燃料タンク」に相当する。即ち、液体燃料タンク12が液体燃料を貯留する圧力は、インジェクタ30から噴射される気体燃料の噴射圧および液体燃料の噴射圧よりも小さい。
本実施形態では、気体燃料が特許請求の範囲に記載の「第1燃料」に相当し、液体燃料が特許請求の範囲に記載の「第2燃料」に相当する。
The
In the present embodiment, the gaseous fuel corresponds to the “first fuel” recited in the claims, and the liquid fuel corresponds to the “second fuel” recited in the claims.
高圧燃料タンク11とレギュレータ15とをボンベ燃料配管20が接続し、レギュレータ15と燃料切替弁16とを第2燃料配管22が接続している。また、液体燃料タンク12と燃料切替弁16とを第2燃料配管22が接続し、燃料切替弁16とインジェクタ30とを第3燃料配管23が接続している。
燃料切替弁16は、第1燃料配管21と第3燃料配管23とを連通又は遮断すると共に、第2燃料配管22と第3燃料配管23とを連通又は遮断し、インジェクタ30に供給される気体燃料と液体燃料とを切り替える。
A
The
ECU70は、エンジン2の運転条件に関する信号E、ボンベ燃料配管20に設けたボンベ圧センサ71の信号、第1燃料配管21に設けた燃温/燃圧センサ72の信号、第2燃料配管22に設けた燃温/燃圧センサ73の信号、リリース通路60に設けた燃温/燃圧センサ74の信号などが入力される。ECU70は、これらの信号に基づき、遮断弁14、レギュレータ15、燃料切替弁16、インジェクタ30、リリース弁61およびパージ弁83などを駆動制御する。
The ECU 70 is provided with a signal E regarding the operating condition of the
ECU70の指令により、燃料切替弁16が、第1燃料配管21と第3燃料配管23とを連通し、第2燃料配管22と第3燃料配管23とを遮断すると、液体燃料タンク12とインジェクタ30の燃料通路31とが遮断され、高圧燃料タンク11とインジェクタ30の燃料通路31とが連通する。そのため、高圧燃料タンク11からボンベ燃料配管20を通りレギュレータ15で減圧された気体燃料が、第1燃料配管21、燃料切替弁16及び第3燃料配管23を通りインジェクタ30に供給される。
When the
一方、ECU70の指令により、燃料切替弁16が、第1燃料配管21と第3燃料配管23とを遮断し、第2燃料配管22と第3燃料配管23とを連通すると、液体燃料タンク12とインジェクタ30の燃料通路31とが連通し、高圧燃料タンク11とインジェクタ30の燃料通路31とが遮断される。そのため、液体燃料タンク12からポンプ13で汲み上げられた液体燃料が、第2燃料配管22、燃料切替弁16及び第3燃料配管23を通りインジェクタ30に供給される。
On the other hand, when the
なお、燃料切替弁16は、インジェクタ30と一体に構成してもよく、またはレギュレータ15と一体に構成してもよい。燃料切替弁16とインジェクタ30とを一体に構成すれば、第3燃料配管23を廃止することが可能となる。燃料切替弁16とレギュレータ15とを一体に構成すれば、第1燃料配管21を廃止することが可能となる。これにより、部品点数を減らし、製造コストを低減することができる。
The
インジェクタ30について、図2〜図4を参照して説明する。
インジェクタ30は、ハウジング32、入口部材33、弁座部材34、可動式ノズル35、弁体36、可動コア37、固定コア38およびリリース通路部材39などを備える。
ハウジング32は、筒状に形成され、図2の上から第1磁性部40、非磁性部41、及び第2磁性部42を有する。非磁性部41は、第1磁性部40及び第2磁性部42の間で磁束の短絡を防止する。
The
The
The
第1磁性部40の非磁性部41と反対側の端部には、入口部材33が固定されている。入口部材33からハウジング32の内側に気体燃料および液体燃料が供給される。
第2磁性部42は、大径部421および小径部422を有する。大径部421の内側には可動コア37が収容される。小径部422の内側には筒状のストッパ部材43と、そのストッパ部材43よりも反大径部側に有底筒状の弁座部材34とが固定されている。小径部422は、ストッパ部材43と弁座部材34との間に、径方向に通じる連通孔423を有する。この連通孔423は、小径部422の内側の燃料通路31と、後述するリリース通路部材39の燃料室391とを連通する。
An
The second
弁座部材34は、底部341と、その底部341の外縁から反ストッパ部材側へ延びる筒部342とを有する。弁座部材34の底部341は、その中央に燃料孔343を有する。底部341の燃料孔343の周囲に設けられた弁座344に、後述する弁体36の弾性部363が着座および離座可能である。
弁座部材34の筒部342の内側に、可動式ノズル35、コイルスプリング44およびリング部材45が設けられている。可動式ノズル35は、弁座部材34の底部341に当接可能なフランジ部351と、そのフランジ部351から筒状に延びるノズル部352を有する。フランジ部351は、径外側に複数の切欠353を有する。ノズル部352は、その先端に複数の噴孔354を有する。
リング部材45は、弁座部材34の筒部342の開口端部に固定されている。コイルスプリング44は、一端が可動式ノズル35のフランジ部351に当接し、他端がリング部材45に当接し、可動式ノズル35を弁座部材34の底部側へ付勢している。
The
A
The
弁体36は、可動コア37に接続される連結部361、弁体本体部362、及び弾性部363を有する。連結部361は、燃料を通す通路364を有する。
図3に示すように、弁体本体部362は、ストッパ部材43の内壁と摺動する案内部365および切欠部366を有する。切欠部366とストッパ部材43との間を燃料が流通可能である。
また、図4に示すように、弁体本体部362は、ストッパ部材43のテーパ面431に当接可能な当接面367を有する。ストッパ部材43のテーパ面431と弁体本体部362の当接面367とが当接することにより、弁体36の閉弁方向への移動が規制される。
The
As shown in FIG. 3, the valve body
As shown in FIG. 4, the valve body
弁体本体部362の先端に設けられた弾性部363は、例えば、耐低温性、耐油性に優れるフッ素系ゴムから形成される。噴孔354から気体燃料を噴射する際、噴孔354付近の圧力が低下するため、その付近の温度が約−30℃〜−40℃となることがある。弾性部363は、このような極低温の環境であっても弾性変形可能であり、弁座344とのシール性を確保する。
The
入口部材33から液体燃料が供給され、弁体36の弾性部363が弁座344から離座するとき、可動式ノズル35のフランジ部351はコイルスプリング44の付勢力により弁座部材34の底部341に当接した状態にある。このとき、弁座部材34の燃料孔343を通過した液体燃料は、可動式ノズル35の内側を通り噴孔354から噴射される。
一方、入口部材33から気体燃料が供給され、弁体36の弾性部363が弁座344から離座するとき、可動式ノズル35の内側と外側との差圧が大きくなり、可動式ノズル35はコイルスプリング44の付勢力に抗して弁座部材34の底部341と反対側に移動する。これにより、可動式ノズル35のフランジ部351と弁座部材34の底部341とが離れる。そのため、弁座部材34の燃料孔343を通過した気体燃料は、ノズル部352の内側を通り噴孔354から噴射されると共に、フランジ部351の切欠353からノズル部352の外側を通り、リング部材45とノズル部352との隙間から噴射される。したがって、インジェクタ30は、可動式ノズル35を備えることにより、気体燃料を噴射するときの体積量を、液体燃料を噴射するときの体積量よりも増加することが可能となる。
When the liquid fuel is supplied from the
On the other hand, when gaseous fuel is supplied from the
可動コア37は、磁性体から円筒状に形成され、非磁性部41及び第2磁性部42の内側に軸方向に往復移動可能に収容されている。
可動コア37は、コア本体部371、およびそのコア本体部371から弁座部材側に延びる接続部372を有する。
可動コア37のコア本体部371は、第2磁性部42の内壁および非磁性部41の内壁に案内される案内部373を有する。
可動コア37の接続部372は、弁体36の連結部361に固定されている。このため、可動コア37と弁体36とは一体で移動する。可動コア37は、軸方向に通じる孔374を有する。可動コア37の孔374と弁体36の通路364とは連通している。
The
The
The core
The connecting
固定コア38は、磁性体から円筒状に形成され、可動コア37よりも入口部材側で、非磁性部41及び第1磁性部40の内側に固定されている。固定コア38は、軸方向に通じる収容孔381を有する。収容孔381の内側には、アジャスティングパイプ46およびスプリング47が設けられる。アジャスティングパイプ46の収容孔381への圧入量を調整することで、スプリング47の荷重が設定される。アジャスティングパイプ46は、軸方向に通じる孔461を有する。
スプリング47は、一端がアジャスティングパイプ46に当接し、他端が可動コア37に当接し、可動コア37および弁体36を弁座部材側へ付勢している。
The fixed
One end of the
ハウジング32の径外側に、図示しない絶縁体を介してコイル48が巻回されている。コイル48の外側には、磁性体からなる筒状のヨーク49が設けられている。
コネクタ50のターミナル51からコイル48へ通電されると、コイル48が励磁され、ヨーク49、第2磁性部42、可動コア37、固定コア38および第1磁性部40により形成された磁気回路に磁束が流れる。これにより、可動コア37は固定コア側へ磁気吸引される。このため、弁体36の弾性部363が弁座344から離座し、燃料が噴射される。
一方、コイル48への通電が停止されると、上述した磁気回路の磁束が消滅し、可動コア37はスプリング47の付勢力によって固定コア38から離れ、弁座部材側へ移動する。これにより、弁体36の弾性部363が弁座344に着座し、燃料噴射が停止する。
A
When the
On the other hand, when the energization of the
第2磁性部42の小径部422の外側にリリース通路部材39が固定されている。リリース通路部材39には、リリース管52が接続されている。
リリース通路部材39は、例えば円盤状であり、内側にリリース通路60を構成する燃料室391を有する。この燃料室391は、小径部422の連通孔423を通じて、ストッパ部材43と弁座部材34との間の燃料通路31に連通している。すなわち、リリース通路部材39の燃料室391は、弁座344の直近上流の燃料通路31に連通している。
また、燃料室391は、リリース通路部材39に設けられた出口孔392を通じてリリース管52の内側に形成された通路521に連通している。
つまり、リリース通路60は、リリース通路部材39の燃料室391、出口孔392、およびリリース管52の通路521を含むものである。
リリース通路部材39、リリース管52、ヨーク49、コイル48およびハウジング32は、モールド体53により、一体に樹脂モールドされている。
A
The
The
That is, the
The
図1及び図4に示すように、リリース通路60は、一端がインジェクタ30の燃料通路31に連通し、他端が液体燃料タンク12に連通している。
リリース通路60には、リリース弁61が設けられている。リリース弁61は、流路開閉弁であり、ECU70の指令により、リリース通路60を開放または閉塞する。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
A
燃料処理手段80は、液体燃料タンク12とエンジン2の吸気通路5とを接続するパージ通路81、パージ通路81に設けられたキャニスタ82、及びパージ弁83などによって構成される。キャニスタ82の内側には、液体燃料から蒸発した蒸発燃料および気体燃料を吸着可能な図示しない吸着材が収容されている。吸着材は、例えば活性炭などの炭素系素材、ゼオライトまたは燐酸アルミニウムなどである。
液体燃料タンク内の液体燃料から蒸発した蒸発燃料、及びリリース通路60から液体燃料タンク12に排出された気体燃料は、パージ通路81を通り、キャニスタ82内の吸着材に吸着される。
ECU70の指令によりパージ弁83が開弁すると、吸着材に吸着された蒸発燃料および気体燃料は、吸着剤から離脱し、エンジン2の吸気通路5に放出される。
The fuel processing means 80 includes a
The evaporated fuel evaporated from the liquid fuel in the liquid fuel tank and the gaseous fuel discharged from the
When the
次に、燃料供給装置1による気体燃料と液体燃料との切り替え処理について、図5のフローチャート及び図6〜図9の作動説明図を参照して説明する。なお、図5のフローチャートにおいて、「ステップ」を符号「S」として表記する。
この処理は、車両のイグニッションスイッチがオンされることで開始する。
図5のステップ1で、ECU70は、「燃料噴射切り替え指示」があるか否かを検出する。この指示は、ECU70がエンジン2の運転条件に応じた燃料選択を行うものである。或いは、運転者のスイッチ操作によって燃料選択が行われる場合もある。
「燃料噴射切り替え指示」がない場合、処理はステップ2へ移行する。ステップ2では、燃料の切り替えは行われず、処理はステップ8に移行し、現状で設定された気体燃料または液体燃料がインジェクタ30から噴射される。
Next, the switching process between the gaseous fuel and the liquid fuel by the fuel supply apparatus 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 and the operation explanatory diagrams of FIGS. In the flowchart of FIG. 5, “step” is denoted as “S”.
This process starts when the ignition switch of the vehicle is turned on.
In step 1 of FIG. 5, the
If there is no “fuel injection switching instruction”, the process proceeds to step 2. In
一方、ステップ1で、「燃料噴射切り替え指示」がある場合、処理はステップ3へ移行する。
ステップ3で、ECU70は、インジェクタ30が「燃料噴射中」であるか否かを検出する。「燃料噴射中」とは、インジェクタ30の弁体36が弁座344から離座し、インジェクタ30から燃料噴射が行われている期間をいう。
「燃料噴射中」の場合、処理はステップ4へ移行する。ステップ4では、燃料の切り替えは行われず、処理はステップ8に移行し、現状で設定された気体燃料または液体燃料がインジェクタ30から噴射される。
On the other hand, if there is a “fuel injection switching instruction” in step 1, the process proceeds to step 3.
In
If “injecting fuel”, the process proceeds to step 4. In step 4, the fuel is not switched, and the process proceeds to step 8, and the currently set gaseous fuel or liquid fuel is injected from the
一方、ステップ3で、「燃料噴射中でない」場合、処理はステップ5に移行する。
ここで、「燃料噴射中でない」場合とは、エンジン2の運転中にインジェクタ30が燃料噴射をしていない期間、または、エンジン始動前またはエンジン停止後にインジェクタ30が燃料噴射を停止している期間をいう。すなわち、「燃料噴射中でない」場合とは、インジェクタ30の弁体36の弾性部363が弁座344に着座している期間であり、燃料噴射中を除く期間をいう。
On the other hand, if it is determined in
Here, the case of “not injecting fuel” refers to a period in which the
気体燃料と液体燃料との切り替え処理では、ECU70は、先ずステップ5でリリース弁61を開弁し、次にステップ6で燃料切替弁16を作動する。
ここで、インジェクタ30が液体燃料を噴射している状態から、気体燃料を噴射する状態にECU70が切り替えるときの作動を図6及び図7を参照して説明する。
In the switching process between the gaseous fuel and the liquid fuel, the
Here, an operation when the
図6は、インジェクタ30が液体燃料を噴射している状態を示している。
ECU70は、燃料切替弁16の作動により、第2燃料配管22と第3燃料配管23とを連通し、第1燃料配管21と第3燃料配管23とを遮断している。また、ECU70は、リリース弁61を閉弁している。これにより、液体燃料タンク12からインジェクタ30に供給された液体燃料は、エンジン2の吸気通路5に噴射供給される。
FIG. 6 shows a state where the
The
図7は、インジェクタ30が液体燃料を噴射している状態から、気体燃料を噴射する状態に切り替えるときの作動を示している。
ECU70は、インジェクタ30の弁体36の弾性部363が弁座344に着座した後、または着座と同時にリリース弁61を開弁する。
ECU70がリリース弁61を開弁すると、インジェクタ内の燃料通路31と液体燃料タンク12とがリリース通路60を通じて連通する。液体燃料タンク内の圧力は大気圧であるので、インジェクタ30の燃料通路31と第3燃料配管23の燃料圧力が急速に減圧される。
FIG. 7 shows an operation when the
The
When the
次に、ECU70は、燃料切替弁16を作動し、第2燃料配管22と第3燃料配管23とを遮断し、第1燃料配管21と第3燃料配管23とを連通する。また、ECU70は、遮断弁14を開放し、レギュレータ15を駆動制御する。これにより、第1燃料配管21から第3燃料配管23に供給される気体燃料が、第3燃料配管23とインジェクタ30の燃料通路内の液体燃料をリリース通路60に押し出し、第3燃料配管23およびインジェクタ30の燃料通路31の燃料が液体燃料から気体燃料に切り替わる。
Next, the
図5のステップ7で、気体燃料と液体燃料との切り替え処理が終了するか、或いは、エンジン始動時またはエンジン運転中に燃料噴射が行われる時刻になると、ECU70は、リリース弁61を閉弁する。すなわち、ECU70は、インジェクタ30の弁体36が弁座344から離座する前、または離座と同時にリリース弁61を閉弁する。
次に、処理はステップ8に移行し、インジェクタ30から燃料噴射が行われる。
In
Next, the process proceeds to step 8 where fuel injection is performed from the
なお、気体燃料と液体燃料との切り替え処理が終了するよりも前に燃料噴射が行われる時刻になった場合は、ECU70は、ステップ7で一旦リリース弁61を閉弁し、ステップ8で燃料噴射を行った後、次の「燃料噴射中でない」場合に、再度ステップ5〜ステップ7の処理を実行する。
気体燃料と液体燃料との切り替え処理が終了したか否かは、レギュレータ15によって減圧された気体燃料の圧力とリリース通路60の燃料圧力とが同じになったことにより判定することが可能である。この判定は、例えば第1燃料配管21に設けた燃温/燃圧センサ72の出力信号とリリース通路60に設けた燃温/燃圧センサ74の出力信号との比較により行われる。
また、燃料切り替え処理が終了したことの検出には、エンジン2の回転数及び燃料圧力などに応じて、ステップ5〜ステップ8の処理を繰り返す回数、またはリリース弁61の開弁時間を予めECU70に記憶させておいてもよい。
If it is time to inject fuel before the switching process between gaseous fuel and liquid fuel is completed, the
Whether or not the switching process between the gaseous fuel and the liquid fuel is completed can be determined by the fact that the pressure of the gaseous fuel decompressed by the
In addition, in order to detect the completion of the fuel switching process, the
次に、インジェクタ30が気体燃料を噴射している状態から、液体燃料を噴射する状態に切り替えるときの作動を説明する。
図5に示すように、ECU70は、「燃料噴射切り替え指示」があり(S1:YES)、「燃料噴射中でない」場合(S3:NO)、上述したステップ5〜ステップ8の処理を実行する。
Next, the operation when the
As shown in FIG. 5, when there is a “fuel injection switching instruction” (S1: YES) and “no fuel injection is in progress” (S3: NO), the
図8は、インジェクタ30が気体燃料を噴射している状態を示している。
ECU70は、燃料切替弁16の作動により、第1燃料配管21と第3燃料配管23とを連通し、第2燃料配管22と第3燃料配管23とを遮断している。また、ECU70は、リリース弁61を閉弁している。これにより、高圧燃料タンク11からインジェクタ30に供給された気体燃料は、エンジン2の吸気通路5に噴射供給される。
FIG. 8 shows a state where the
The
図9は、インジェクタ30が気体燃料を噴射している状態から、液体燃料を噴射する状態に切り替えるときの作動を示している。
ECU70は、インジェクタ30の弁体36の弾性部363が弁座344に着座した後、または着座と同時にリリース弁61を開弁する。これにより、インジェクタ30の燃料通路31と第3燃料配管23の燃料圧力が急速に減圧される。
FIG. 9 shows the operation when the
The
次に、ECU70は、燃料切替弁16を作動し、第1燃料配管21と第3燃料配管23とを遮断し、第2燃料配管22と第3燃料配管23とを連通する。これにより、第2燃料配管22から第3燃料配管23に供給される液体燃料が、第3燃料配管23とインジェクタ30の燃料通路内の気体燃料をリリース通路60に押し出し、第3燃料配管23と燃料通路31の燃料が気体燃料から液体燃料に切り替わる。
ステップ7でECU70がリリース弁61を閉弁すると、処理はステップ8に移行し、図6に示すように、インジェクタ30から液体燃料が噴射される。
Next, the
When the
第1実施形態では、次の作用効果を奏する。
(1)第1実施形態では、インジェクタ30から噴射する燃料を切り替える際、インジェクタ内の燃料通路31の気体燃料または液体燃料は、リリース通路60を通り、液体燃料が貯留された液体燃料タンク12へ放出される。これにより、1個のインジェクタ30により、気体燃料と液体燃料とを瞬時に切り替えて噴射することが可能である。したがって、エンジン2にインジェクタ30を搭載するスペースを小さくし、エンジン設計の自由度を高めることができる。また、1個のインジェクタ30を用いることで、燃料供給装置1の製造コストを低減することができる。
The first embodiment has the following operational effects.
(1) In the first embodiment, when the fuel injected from the
(2)第1実施形態では、インジェクタ30から噴射する燃料を切り替える際、リリース通路60から液体燃料タンク12に放出された燃料は、燃料処理手段80によってエンジン2の吸気通路5にパージされ、エンジン駆動に使用される。したがって、液体燃料および気体燃料の消費量を低減することができる。
(2) In the first embodiment, when the fuel to be injected from the
(3)第1実施形態では、リリース通路60は、一端が弁座344の直近上流の燃料通路31に連通し、他端が液体燃料タンク12に連通する。これにより、リリース弁61を開弁したとき、インジェクタ内の弁座344の付近に切り替え前の燃料が滞留することなく、インジェクタ内の燃料をリリース通路60へ速やかに排出することが可能になる。
(3) In the first embodiment, the
(4)第1実施形態では、ECU70は、リリース弁61を開弁した後、燃料切替弁16の切替動作を行う。これにより、燃料通路31の燃料圧力を減圧した後、燃料切替弁16の切替動作が行われるので、第3燃料配管23内の燃料が燃料切替弁16を逆流することを防ぐことができる。
(4) In the first embodiment, the
(5)第1実施形態では、ECU70は、燃料切り替え処理によりインジェクタ30に供給される燃料圧力と、リリース通路60の燃料圧力とが同じになったとき、リリース弁61を閉弁する。これにより、ECU70は、インジェクタ内の燃料通路31の燃料の切り替えが完了したことを検出することができる。
(5) In the first embodiment, the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図10及び図11に示す。第2実施形態において、上述した第1実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
第2実施形態の燃料供給装置10は、気体燃料を噴射する第1インジェクタ301と、液体燃料を噴射する第2インジェクタ302とを備えている。また、第2実施形態の燃料供給装置10は、高圧燃料タンク11から第1インジェクタ301までの気体燃料系統を制御する気体燃料制御ECU701と、液体燃料タンク12から第2インジェクタ302までの液体燃料系統を制御する液体燃料制御ECU702とを備えている。なお、気体燃料制御ECU701と液体燃料制御ECU702とは一体で構成してもよい。
また、第2実施形態の燃料供給装置10は、燃料切替弁を備えていない。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the second embodiment, components substantially the same as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The
Further, the
高圧燃料タンク11に貯留された気体燃料は、遮断弁14およびボンベ燃料配管20を経由し、レギュレータ151によってエンジン2が要求する所定圧に減圧され、第4燃料配管24を通って第1インジェクタ301に供給される。
液体燃料タンク12に貯留された液体燃料は、ポンプ13によって汲み上げられ、エンジン2の要求圧力に高められ、第5燃料配管25を通って第2インジェクタ302に供給される。
The gaseous fuel stored in the high-
The liquid fuel stored in the
第2実施形態において、レギュレータ151は、高圧燃料タンク11から第1インジェクタ301へ供給する気体燃料の減圧量を調整可能な可変燃圧レギュレータ151である。
可変燃圧レギュレータ151は、その内部に設けられた流路を流れる気体燃料が所定圧力になるときその流路を開閉する弁と、その弁の閉弁圧を変更可能なアクチュエータとを備えている。可変燃圧レギュレータ151は、弁の閉弁圧をアクチュエータによって変更することで、第1インジェクタ301へ供給する気体燃料の圧力を変更する。なお、可変燃圧レギュレータ151の備える弁は、例えばダイアフラム弁である。
In the second embodiment, the
The variable
リリース通路601は、一端が第1インジェクタ301の燃料通路に連通し、他端が液体燃料タンク12に連通している。
リリース通路601に設けられたリリース弁61は、気体燃料制御ECU701の指令により、リリース通路601を開放または閉塞する。気体燃料制御ECU701は、エンジン2の運転条件に応じて、第1インジェクタ301が噴射する気体燃料の燃料圧力を下げるときにリリース弁61を開弁する。
なお、第2実施形態では、リリース通路601は、一端が第1インジェクタ301の燃料通路に連通することに限らず、レギュレータ151と第1インジェクタ301とを接続する第4燃料配管24、または、第1インジェクタ内の燃料通路であればいずれの位置へ連通してもよい。第4燃料配管24または第1インジェクタ内の燃料通路であれば、レギュレータ151から第1インジェクタ301に供給された気体燃料の圧力を迅速に減圧することが可能だからである。
The
A
In the second embodiment, the
次に、第2実施形態による燃料供給装置10の気体燃料の減圧切替処理について図11のフローチャートを参照して説明する。
なお、図11のフローチャートにおいて、「ステップ」を符号「S」として表記する。
この処理は、車両のイグニッションスイッチがオンされることで開始する。なお、この処理は、気体燃料系統によりエンジンに気体燃料を噴射供給する場合に開始してもよい。
図11のステップ11で、気体燃料制御ECU701は、第1インジェクタ301から噴射される気体燃料について、「燃料減圧切り替え指示」があるか否かを検出する。この指示は、気体燃料制御ECU701がエンジン2の運転条件に応じた噴射燃料圧力の選択を行うものである。「燃料減圧切り替え指示」がない場合、処理はステップ12へ移行する。ステップ12では、燃料の減圧は行われず、処理はステップ18に移行し、現状で設定された圧力の気体燃料が第1インジェクタ301から噴射される。
Next, the decompression switching process of the gaseous fuel of the
In the flowchart of FIG. 11, “step” is expressed as “S”.
This process starts when the ignition switch of the vehicle is turned on. This process may be started when gaseous fuel is injected and supplied to the engine by the gaseous fuel system.
In
一方、ステップ11で、「燃料減圧切り替え指示」がある場合、処理はステップ13へ移行する。
ステップ13で、気体燃料制御ECU701は、第1インジェクタ301が「燃料噴射中」であるか否かを検出する。「燃料噴射中」とは、第1インジェクタ301の弁体の弾性部が弁座から離座し、第1インジェクタ301から気体燃料の噴射が行われている期間をいう。
「燃料噴射中」の場合、処理はステップ14へ移行する。ステップ14では、燃料の減圧は行われず、処理はステップ18に移行し、現状で設定された圧力の気体燃料が第1インジェクタ301から噴射される。
On the other hand, if there is a “fuel decompression switching instruction” in
In
If “injecting fuel”, the process proceeds to step 14. In
一方、ステップ13で、「燃料噴射中でない」場合、処理はステップ15に移行する。
ここで、「燃料噴射中でない」場合とは、エンジン2の運転中に第1インジェクタ301が気体燃料の噴射をしていない期間、または、エンジン始動前またはエンジン停止後に第1インジェクタ301が気体燃料の噴射を停止している期間をいう。
On the other hand, if it is determined in
Here, the case where “the fuel is not being injected” refers to a period when the
気体燃料の減圧切替処理において、気体燃料制御ECU701は、ステップ15でリリース弁61を開弁する。これにより、第1インジェクタ内の燃料通路と液体燃料タンク12とがリリース通路601を通じて連通する。液体燃料タンク内の圧力は大気圧であるので、第1インジェクタ301の燃料通路と第4燃料配管24の気体燃料が急速に減圧される。
次に気体燃料制御ECU701は、ステップ16でレギュレータ151の設定圧力を目標値へ下げる。これにより、目標値に減圧された気体燃料が第1インジェクタ301に供給される。なお、レギュレータ151に気体燃料が逆流することなく、レギュレータ151の作動に支障がなければ、ステップ15とステップ16とは同時に行ってもよい。
In the gas fuel decompression switching process, the gas
Next, the gas
ステップ17で、気体燃料の減圧切替処理が終了するか、或いは、エンジン始動時またはエンジン運転中に燃料噴射が行われる時刻になると、気体燃料制御ECU701は、リリース弁61を閉弁する。すなわち、気体燃料制御ECU701は、第1インジェクタ301の弁体が弁座から離座する前、または離座と同時にリリース弁61を閉弁する。
次に、処理はステップ18に移行し、第1インジェクタ301から燃料噴射が行われる。
In step 17, when the gas fuel decompression switching process ends, or when it is time to start fuel injection when the engine is started or during engine operation, the gaseous
Next, the process proceeds to step 18 where fuel injection is performed from the
なお、気体燃料の減圧切替処理が終了するよりも前に燃料噴射が行われる時刻になった場合は、気体燃料制御ECU701は、ステップ17で一旦リリース弁61を閉弁し、ステップ18で燃料噴射を行った後、次の「燃料噴射中でない」場合に、再度ステップ15〜ステップ17の処理を実行する。
気体燃料の減圧切替処理が終了したか否かは、例えばリリース通路601に設けた燃温/燃圧センサ74の出力信号により検出されたリリース通路601内の燃料圧力と、気体燃料の減圧切り替え後の目標燃料圧力とが同じになったことにより検出することが可能である。
また、気体燃料の減圧切替処理が終了したことの検出には、エンジン2の回転数及び燃料圧力などに応じて、ステップ15〜ステップ18の処理を繰り返す回数、またはリリース弁61の開弁時間を予め気体燃料制御ECU701に記憶させておいてもよい。
If it is time to perform fuel injection before the end of the gas fuel decompression switching process, the gaseous
Whether or not the depressurization switching process of the gaseous fuel is completed is determined by, for example, the fuel pressure in the
In addition, the detection of the end of the decompression switching process of the gaseous fuel is performed by determining the number of times of repeating the process of
第2実施形態では、次の作用効果を奏する。
(1)第2実施形態では、第1インジェクタ301が噴射する気体燃料を減圧する際、第1インジェクタ内の気体燃料をリリース通路601を経由し、液体燃料が貯留された液体燃料タンク12へ放出する。これにより、気体燃料を瞬時に減圧することが可能である。
The second embodiment has the following effects.
(1) In the second embodiment, when the gaseous fuel injected by the
(2)第2実施形態では、第1インジェクタ301から液体燃料タンク12に放出された気体燃料は、燃料処理手段80によってエンジン2の吸気通路5にパージされ、エンジン駆動に使用することが可能である。したがって、気体燃料の消費量を低減することができる。
(2) In the second embodiment, the gaseous fuel released from the
(3)第2実施形態では、気体燃料制御ECU701は、リリース通路601に設けた燃温/燃圧センサ74の出力により検出された減圧目標圧力と、リリース通路601の燃料圧力とが同じになったとき、リリース弁61を閉弁する。これにより、気体燃料制御ECU701は、気体燃料の減圧切替処理が終了したことを検出することができる。
(3) In the second embodiment, the gaseous
(4)第2実施形態では、燃料供給装置10は、可変燃圧レギュレータ151を備える。これにより、第1インジェクタ301から噴射される燃料圧力をエンジン2の要求する圧力に適切に調整し、気体燃料の消費量を低減することができる。
(4) In the second embodiment, the
(他の実施形態)
(1)上述した実施形態では、バイフューエルエンジンに燃料を供給する燃料供給装置について説明した。これに対し、他の実施形態では、燃料供給装置は、マルチフューエルエンジンに燃料を供給するものとしてもよい。
(2)上述した実施形態では、エンジンの吸気通路に燃料を噴射供給するインジェクタを備えた燃料供給装置について説明した。これに対し、他の実施形態では、インジェクタは、エンジンのシリンダ内に直接燃料を噴射供給するものとしてもよい。
(Other embodiments)
(1) In the above-described embodiment, the fuel supply device that supplies fuel to the bi-fuel engine has been described. On the other hand, in other embodiments, the fuel supply device may supply fuel to the multi-fuel engine.
(2) In the above-described embodiment, the fuel supply device including the injector that injects and supplies fuel to the intake passage of the engine has been described. On the other hand, in other embodiments, the injector may inject fuel directly into the cylinder of the engine.
(3)上述した実施形態では、第2燃料を液体燃料とし、第1燃料を気体燃料として説明した。これに対し、他の実施形態では、低圧燃料タンクが第2燃料を貯留する圧力が、インジェクタから噴射される第1燃料の噴射圧および第2燃料の噴射圧よりも小さいことを条件として、第1燃料及び第2燃料は共に気体燃料であってもよい。この場合、低圧燃料タンク及び高圧燃料タンクは共に圧力容器となる。
(4)上述した実施形態では、燃温/燃圧センサを設けた。これに対し、他の実施形態では、必要に応じて燃温センサのみ、または燃圧センサのみを設けてもよい。
(3) In the above-described embodiment, the second fuel is a liquid fuel, and the first fuel is a gaseous fuel. On the other hand, in another embodiment, on the condition that the pressure at which the low-pressure fuel tank stores the second fuel is smaller than the injection pressure of the first fuel and the injection pressure of the second fuel injected from the injector, Both the first fuel and the second fuel may be gaseous fuel. In this case, both the low pressure fuel tank and the high pressure fuel tank are pressure vessels.
(4) In the above-described embodiment, the fuel temperature / fuel pressure sensor is provided. On the other hand, in other embodiments, only the fuel temperature sensor or only the fuel pressure sensor may be provided as necessary.
(5)また、他の実施形態では、上述した第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせ、上述した第1実施形態の構成において、エンジンの要求に応じてインジェクタから噴射する気体燃料または液体燃料を減圧することも可能である。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
(5) In another embodiment, the first embodiment and the second embodiment described above are combined, and in the configuration of the first embodiment described above, the gaseous fuel or liquid injected from the injector according to the demand of the engine It is also possible to depressurize the fuel.
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms within the scope of the invention in addition to combining the plurality of embodiments.
1,10 ・・・燃料供給装置
11 ・・・高圧燃料タンク
12 ・・・液体燃料タンク(低圧燃料タンク)
31 ・・・燃料通路
344 ・・・弁座
36 ・・・弁体
354 ・・・噴孔
30,301,302・・・インジェクタ
60,601 ・・・リリース通路
61 ・・・リリース弁
70,701,702・・・電子制御装置(制御手段)
DESCRIPTION OF
31 ...
Claims (13)
前記高圧燃料タンクから第1燃料が供給される燃料通路(31)の内壁に設けられた弁座(344)に着座及び離座する弁体(36)を有し、前記弁座の下流側に設けられた噴孔(354)から前記第1燃料を噴射するインジェクタ(30,301,302)と、
前記インジェクタが前記第1燃料を噴射するときの噴射圧よりも低圧で第2燃料を貯留する低圧燃料タンク(12)と、
前記インジェクタの前記弁座よりも上流側の前記燃料通路と前記低圧燃料タンクとを連通するリリース通路(60,601)と、
前記リリース通路を開放または閉塞するリリース弁(61)と、
前記インジェクタの前記燃料通路の前記第1燃料を前記低圧燃料タンクに放出するときに前記リリース弁を開弁し、前記インジェクタが前記噴孔から前記第1燃料を噴射するときに前記リリース弁を閉弁する制御手段(70,701,702)と、を備えることを特徴とする燃料供給装置(1,10)。 A high-pressure fuel tank (11) for storing the first fuel;
A valve body (36) seated and separated from a valve seat (344) provided on an inner wall of a fuel passage (31) to which the first fuel is supplied from the high-pressure fuel tank; An injector (30, 301, 302) for injecting the first fuel from a provided nozzle hole (354);
A low pressure fuel tank (12) for storing the second fuel at a pressure lower than an injection pressure when the injector injects the first fuel;
Release passages (60, 601) communicating the fuel passage upstream of the valve seat of the injector and the low-pressure fuel tank;
A release valve (61) for opening or closing the release passage;
The release valve is opened when the first fuel in the fuel passage of the injector is discharged to the low-pressure fuel tank, and the release valve is closed when the injector injects the first fuel from the injection hole. And a control means (70, 701, 702) that controls the fuel supply device (1, 10).
前記インジェクタは、前記第1燃料および前記第2燃料を噴射するものであり、
前記低圧燃料タンクは、前記インジェクタが前記第1燃料を噴射するときの噴射圧よりも低圧、且つ、前記インジェクタが前記第2燃料を噴射するときの噴射圧よりも低圧で前記第2燃料を貯留するものであり、
前記制御手段は、前記インジェクタの前記燃料通路を流れる前記第1燃料または前記第2燃料を低圧燃料タンクに放出するときにリリース弁を開弁し、前記インジェクタが前記噴孔から前記第1燃料または前記第2燃料を噴射するときに前記リリース弁を閉弁することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料供給装置(1)。 The fuel passage of the injector and the high-pressure fuel tank are communicated or blocked, and the fuel passage of the injector and the low-pressure fuel tank are communicated or blocked, and the first fuel supplied to the injector and the first fuel are supplied to the injector. A fuel switching valve (16) for switching between two fuels;
The injector injects the first fuel and the second fuel,
The low-pressure fuel tank stores the second fuel at a pressure lower than an injection pressure when the injector injects the first fuel and lower than an injection pressure when the injector injects the second fuel. Is what
The control means opens a release valve when discharging the first fuel or the second fuel flowing through the fuel passage of the injector to a low-pressure fuel tank, and the injector is configured to open the first fuel or the fuel from the nozzle hole. The fuel supply device (1) according to any one of claims 1 to 4, wherein the release valve is closed when the second fuel is injected.
前記インジェクタの前記弁体が前記弁座に着座した後または着座と同時に前記リリース弁を開弁し、
前記リリース弁の開弁後、前記燃料切替弁の切替動作を行い、
前記インジェクタの前記弁体が前記弁座から離座する前または離座と同時に前記リリース弁を閉弁することを特徴とする請求項5または6に記載の燃料供給装置。 The control means includes
After the valve body of the injector is seated on the valve seat or simultaneously with the seating, the release valve is opened,
After the release valve is opened, the fuel switching valve is switched,
The fuel supply device according to claim 5 or 6, wherein the release valve is closed before or simultaneously with the valve body of the injector separating from the valve seat.
前記リリース通路から前記低圧燃料タンクに放出された前記気体燃料および前記液体燃料から蒸発した蒸発燃料を吸着する吸着剤を有するキャニスタ(82)と、
前記インジェクタが燃料を噴射供給する前記エンジンの前記吸気通路と前記キャニスタとを接続するパージ通路(81)と、
前記パージ通路に設けられ、前記キャニスタの前記吸着剤に吸着された前記気体燃料および前記蒸発燃料を前記吸気通路へ放出するパージ弁(83)と、を備えることを特徴とする請求項12に記載の燃料供給装置。 The fuel processing means includes
A canister (82) having an adsorbent that adsorbs the gaseous fuel discharged from the release passage to the low-pressure fuel tank and the evaporated fuel evaporated from the liquid fuel;
A purge passage (81) connecting the intake passage and the canister of the engine for supplying fuel by the injector;
The purge valve (83) provided in the purge passage and discharging the gaseous fuel and the evaporated fuel adsorbed by the adsorbent of the canister to the intake passage. Fuel supply system.
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