JP2021188538A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの始動性を確保しながら燃費を向上させること。【解決手段】一実施形態に係る燃料供給装置は、自動停止条件に基づいてエンジン２を自動的に停止させ、再始動条件に基づいてエンジン２を再始動させるＥＣＵ３を備え、ＥＣＵ３は、再始動条件が成立した場合に、エンジン２が回転していなければ、エンジン２に供給される燃料として液体燃料を選択し、エンジン２が回転していれば、エンジン２に供給される燃料として気体燃料を選択する。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料供給装置に関する。

従来、気体燃料及び液体燃料を使用可能に構成されており、エンジンの始動時には、積極的に液体燃料を使用して、エンジンの始動性を確保する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１-３２４７４９号公報

しかしながら、上述の従来技術では、エンジンの始動時には、液体燃料を積極的に使用するため、気体燃料を使用する頻度が低くなる。一般的に、気体燃料は、液体燃料よりもが熱効率が高いことが知られているため、エンジンの始動時における燃料の選択によって、熱効率を向上させる余地があった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジンの始動性を確保しながら燃費を向上させることのできる燃料供給装置を提供することを目的とする。

一実施形態に係る燃料供給装置は、車両に設けられているエンジンに対して液体燃料及び気体燃料を供給することができる燃料供給装置であって、自動停止条件に基づいて前記エンジンを自動的に停止させ、再始動条件に基づいて前記エンジンを再始動させる制御部を備え、前記制御部は、前記再始動条件が成立した場合に、前記エンジンが回転していなければ、前記エンジンに供給される燃料として前記液体燃料を選択し、前記エンジンが回転していれば、前記エンジンに供給される燃料として前記気体燃料を選択することを要旨とする。

図１は、一実施形態に係る車両システムを説明するための模式図である。 図２は、一実施形態に係る動作を説明するためのフローチャートである。 図３は、本実施形態に係るＥＣＵ３の動作を説明するためのタイミングチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は、以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（１）車両システムの概略構成
図１を用いて、一実施形態に係る車両システム１の概略構成について説明する。図１は、一実施形態に係る車両システム１を説明するための模式図である。

車両システム１は、液体燃料と気体燃料とを使用可能であるように構成されたエンジン２を有する車両に備えられる。

図１に示すように、車両システム１（車両）は、エンジン２と、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３と、燃料タンク４と、燃料切換装置５と、インテークマニホールド６と、スタータ７と、駆動輪８と、クラッチ９と、変速機１０と、ペダル１１と、水温センサ１２と、車速センサ１３と、燃料選択スイッチ１４と、インジェクタ１５と、電磁弁１６と、ＩＳ（Ｉｄｌｉｎｇ Ｓｔｏｐ）禁止スイッチ２０とを有する。

エンジン２は、駆動輪８への動力源となる装置である。エンジン２は、ＥＣＵ３により制御される。エンジン２では、後述する燃料タンク４に収容された燃料をインジェクタ１５によって噴射し、その噴射された燃料を燃焼して駆動輪８への動力を発生させる。

ＥＣＵ３は、エンジン２を制御するための装置（制御装置）である。ＥＣＵ３は、エンジン２、燃料切換装置５及びスタータ７を制御する。具体的には、ＥＣＵ３は、エンジン２及び燃料切換装置５との間で、電気信号の送信及び受信を行う。ＥＣＵ３は、スタータ７へ電気信号を送信することによりスタータ７を制御する。ＥＣＵ３は、スタータ７を介してエンジン２を制御できる。

ＥＣＵ３は、プロセッサ、メモリ、送受信機により構成されてもよい。プロセッサ及びメモリは、制御部を構成してもよい。プロセッサは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む。プロセッサは、メモリに記憶されるプログラムを実行することにより、後述する各種の処理を行う。メモリは、プロセッサによって実行されるプログラムと、プロセッサによる処理に使用される情報とを記憶する。送受信機は、プロセッサにより制御される各種装置（例えば、エンジン２、燃料切換装置５等）との間で、電気信号の送信及び受信を行う。送受信機は、各種装置からの電気信号を受信し、プロセッサへ出力する。また、送受信機は、プロセッサから入力された電気信号を各種装置へ送信する。

ＥＣＵ３は、ペダル１１、水温センサ１２、車速センサ１３、燃料選択スイッチ１４及びＩＳ禁止スイッチ２０から、電気信号を受信する。ＥＣＵ３は、受信した電気信号に応じてエンジン２、燃料切換装置５及びスタータ７を制御できる。

燃料タンク４は、燃料が収容されるタンク（容器）である。具体的には、燃料タンク４は、第１燃料タンク４１及び第２燃料タンク４２を有する。第１燃料タンク４１には、液体燃料が収容される。液体燃料は、例えば、ガソリンや軽油等である。第２燃料タンク４２には、気体燃料が収容される。気体燃料は、例えば、ＣＮＧ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）やＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）等である。

燃料切換装置５は、エンジン２へ送る燃料を切り替える装置である。燃料切換装置５は、第１燃料タンク４１及び第２燃料タンク４２と連結されている。燃料切換装置５は、ＥＣＵ３により選択された燃料をエンジン２へ送る。

インテークマニホールド６は、燃料切換装置５とエンジン２との間に配置されている。燃料切換装置５から送られる燃料は、インテークマニホールド６を通じてエンジン２へ送られる。インテークマニホールド６内では、燃料切換装置５からの燃料が噴射される。これにより、エンジン２の燃料室内へ燃料が噴射される。

スタータ７は、エンジン２の始動を行う装置である。スタータ７は、ＥＣＵ３からの電気信号により始動し、エンジン２を始動させる。スタータ７は、エンジン２を始動させることにより、エンジン２の温度を上昇させ、エンジン２を完全暖気状態へと移行させる。

駆動輪８は、エンジン２を動力源として駆動（回転）する。クラッチ９は、エンジン２の動力を変速機１０へ伝える。クラッチ９は、後述のクラッチペダル１１６により操作されてもよい。クラッチ９は、運転者の操作なく自動的に制御されてもよい。変速機１０は、エンジン２の動力を変速して駆動輪８へ伝える。

ペダル１１は、運転者の操作を電気信号によりＥＣＵ３へ伝える。ペダル１１は、アクセルペダル１１２及びブレーキペダル１１４を有する。ペダル１１は、クラッチペダル１１６を有してもよく、クラッチペダル１１６を有さなくてもよい。

水温センサ１２は、エンジン２の水温を測定する。水温センサ１２は、測定値をＥＣＵ３へ電気信号により送ることができる。車速センサ１３は、車両の速度（車速）を測定する。車速センサ１３は、測定値をＥＣＵへ電気信号により送ることができる。

燃料選択スイッチ１４は、運転者により操作されるスイッチである。運転者の操作により選択された燃料をＥＣＵ３へ電気信号により伝える。

ＩＳ禁止スイッチ２０は、運転者により操作されるスイッチである。運転者の操作によりＩＳの禁止をＥＭＣ３へ電気信号により伝える。

インジェクタ（燃料噴射装置）１５は、インテークマニホールド６に燃料を噴射する。インジェクタ１５は、ＥＣＵ３により制御されてもよい。インジェクタ１５は、運転者の操作（例えば、アクセルペダル１１２の踏み込み/ブレーキペダル１１４の解除）により制御されてもよい。

電磁弁１６は、第１燃料タンク４１とインジェクタ１５との間において、液体燃料が通る経路に配置される。図１では、電磁弁１６は、第１燃料タンク４１と燃料切換装置５との間に配置されている。

電磁弁１６は、ＥＣＵ３からの電気信号（省略）により開いたり、閉じたりする。電磁弁１６が開いている状態では、液体燃料が、経路を通過し、インジェクタ１５まで到達できる。一方、電磁弁１６が閉じている状態では、液体燃料が経路を通過できず、気体燃料がインジェクタ１５まで到達できる。

なお、車両システム１を備えた車両は、車両のバッテリ（例えば、鉛バッテリ）の状態を測定するセンサを有してもよい（不図示）。かかるセンサは、バッテリの電圧、バッテリの液温及びバッテリの充電状態の少なくともいずれかを測定できる。

また、車両システム１を備えた車両は、通常走行時において、液体燃料ではなく、気体燃料を選択することができる。これにより、燃費を向上させることができる。

ここで、上述の燃料切換装置５、インジェクタ１５、インテークマニホールド６及びＥＣＵ３が、車両１に設けられているエンジン２に対して液体燃料及び気体燃料を供給することができる燃料供給装置を構成する。

（２）実施形態に係る動作
実施形態に係る動作について、図２を用いて説明する。図２は、実施形態に係る動作を説明するためのフローチャートである。

なお、図２において、エンジン２は、稼働しており、気体燃料の始動性が良好である状態（完全暖気状態）であるケースを想定する。完全暖気状態は、気体燃料を使用してエンジン２を始動した場合に、所定時間内にエンジン２が実際に始動する（エンジン２の回転数が増加する）ことができる状態である。

図２に示すように、ステップＳ１において、ＥＣＵ３は、エンジン２が自動的に停止した自動停止状態であるか否かを判定する。自動停止状態とは、エンジン２が無負荷状態で最低限度の回転数で稼動し続けている状態である、いわゆるアイドリングが停止された（アイドリングストップ）状態である。

なお、アイドリングストップは、停車時アイドリングストップと減速時アイドリングストップとを含む。停車時アイドリングストップは、車両の停車後に（すなわち、Ｖ＝０の時に）エンジン２が自動的に停止した状態を意味する。減速時アイドリングストップは、車両の減速中に車速Ｖが所定速度以下になることにより（すなわち、Ｖ＞０の時に）エンジン２が自動的に停止した状態を意味する。

ＥＣＵ３は、自動停止条件に基づいて、エンジン２が自動的に停止した自動停止状態であるか否かを判定できる。すなわち、ＥＣＵ３は、自動停止条件が成立した場合に、エンジン２が自動停止状態であると判定することができる。

例えば、ＥＣＵ３は、運転者によってアクセルペダル１１２が解放された場合に、自動停止条件が成立したと判定してもよい。

また、ＥＣＵ３は、ＡＴ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｏｎ）車やＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）車やＡＭＴ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）車やＤＣＴ（Ｄｕａｌ Ｃｌｕｔｃｈ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）車において、運転者によってブレーキペダル１１４が踏み込まれた場合に、自動停止条件が成立したと判定してもよい。

また、ＥＣＵ３は、ＭＴ（Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）車において、運転者によってクラッチが解放され且つギアがニュートラル（Ｎ）に入れられた場合に、自動停止条件が成立したと判定してもよい。

さらに、ＥＣＵ３は、車速が所定速度以下になった場合、自動停止条件が成立したと判定してもよい。

ＥＣＵ３は、バッテリの液温及びバッテリの充電状態等を考慮して、自動停止状態であると判定してもよい。

ＥＣＵ３は、エンジン２が自動停止状態であると判定した場合、ステップＳ２の処理を実行する。ＥＣＵ３は、エンジン２が自動停止状態でないと判定した場合、ステップＳ１の処理を繰り返してもよい。
ステップＳ２において、ＥＣＵ３は、エンジン２が自動停止状態である場合、電磁弁１６の開放を維持する。これにより、第１燃料タンク４１内の気体燃料を燃料切換装置５まで導くことができ、エンジン２の始動時に気体燃料をエンジン２へ即座に供給することができるため、気体燃料を使用してもエンジン２の始動性を維持することができる。

ステップＳ３において、ＥＣＵ３は、エンジン２の再始動条件が成立したか否かを判定する。

例えば、ＥＣＵ３は、運転者によってアクセルペダル１１２が踏み込まれた場合に、エンジン２の再始動停止条件が成立したと判定してもよい。

ＥＣＵ３は、ＡＴ車やＣＶＴ車やＡＭＴ車やＤＣＴ車において、運転者によってブレーキペダル１１４が解放された場合に、エンジン２の再始動条件が成立したと判定してもよい。

ＥＣＵ３は、ＭＴ車において、運転者によってクラッチが解放された場合に、エンジン２の再始動条件が成立したと判定してもよい。

ＥＣＵ３は、車速が所定速度以上になった場合、エンジン２の再始動条件が成立したと判定してもよい。

ＥＣＵ３は、エンジン２が自動停止状態になってから所定時間が経過した場合、エンジン２の再始動条件が成立したと判定してもよい。

ＥＣＵ３は、バッテリ電圧が所定値以下になった場合、エンジン２の再始動条件が成立したと判定してもよい。

ＥＣＵ３は、電気負荷の総量が所定値以上になった場合、エンジン２の再始動条件が成立したと判定してもよい。

ＥＣＵ３は、車両１に設けられているエアコンが駆動された場合、エンジン２の再始動条件が成立したと判定してもよい。

ＥＣＵ３は、ＩＳ禁止スイッチが操作された場合、エンジン２の再始動条件が成立したと判定してもよい。

ＥＣＵ３は、運転者によってギアが「Ｄ」から「Ｐ」、「Ｒ」又は「Ｍ」にシフトされた場合、エンジン２の再始動条件が成立したと判定してもよい。

ＥＣＵ３は、エンジン２の再始動条件が成立したと判定した場合、ステップＳ４の処理を実行する。ＥＣＵ３は、エンジン２の再始動条件が成立しないと判定した場合、ステップＳ３の処理を繰り返す。

ステップＳ４において、ＥＣＵ３は、エンジン２の回転数（ＥＮＧｒｐｍ）が０であるか否かについて判定する。

ＥＣＵ３は、エンジン２の回転数（ＥＮＧｒｐｍ）が０であると判定した場合、ステップＳ６の処理を行う。ＥＣＵ３は、エンジン２の回転数（ＥＮＧｒｐｍ）が０でない、すなわち、エンジン２の回転数（ＥＮＧｒｐｍ）が０より大きいと判定した場合、ステップＳ５の処理を行う。

ステップＳ５において、ＥＣＵ３は、気体燃料を選択する。これにより、ステップＳ１０において、インテークマニホールド６に気体燃料が供給され、その後、気体燃料を使用してエンジン２が始動する。

ステップＳ６において、ＥＣＵ３は、車両１の速度（車速）Ｖが０であるか否かを判定する。

ＥＣＵ３は、車速Ｖが０であると判定した場合、ステップＳ７の処理を行う。ＥＣＵ３は、車速Ｖが０でない、すなわち、車速Ｖが０より大きいと判定した場合、ステップＳ８の処理を行う。

ステップＳ７において、ＥＣＵ３は、液体燃料を選択する。これにより、ステップＳ１０において、インテークマニホールド６に液体燃料が供給され、その後、液体燃料を使用してエンジン２が始動する。

ステップＳ８において、ＥＣＵ３は、エンジン２内に燃料が供給されないフューエルカット（Ｆ/Ｃ）を開始して所定時間が経過しているか否かを判定する。

ここで、所定時間とは、例えば、インテークマニホールド６内に燃料が、エンジン２の始動が可能な所定量以上残っている時間である。フューエルカットの実行により、インテークマニホールド６に燃料が噴射されないため、インテークマニホールド６内の燃料が徐々に減っていく。所定時間は、インテークマニホールド６内の燃料の残量を判定するための基準である。

ＥＣＵ３は、フューエルカットを開始して所定時間が経過していると判定した場合、インテークマニホールド６内に燃料が残っていないため、ステップＳ７の処理を行う。ＥＣＵ３は、フューエルカットを開始して所定時間が経過していないと判定した場合、インテークマニホールド６内に燃料が残っているため、ステップＳ９の処理を行う。

なお、ＥＣＵ３は、フューエルカットが実行されていない場合には、フューエルカットを開始して所定時間が経過していないと判定し、ステップＳ９の処理を行う。

ステップＳ９において、ステップＳ５と同様に、ＥＣＵ３は、気体燃料を選択する。これにより、ステップＳ１０において、インテークマニホールド６に気体燃料が供給され、その後、気体燃料を使用してエンジン２が始動する。

なお、運転手は、燃料選択スイッチ１４を用いて強制的に所望する燃料に切り替えることもできる。

本実施形態に係るＥＣＵ３は、エンジン２の再始動条件が成立した場合に（例えば、図２におけるステップＳ３におけるＹｅｓの場合）、エンジン２が回転していれば（例えば、図２におけるステップＳ４におけるＹｅｓの場合）、エンジン２に供給される燃料として気体燃料を選択し、それ以外の場合（すなわち、エンジン２が回転していない場合）、エンジン２に供給される燃料として前記液体燃料を選択してもよい。

かかる構成によれば、エンジン２の再始動を行う前に、エンジン２の回転数（ＥＮＧｒｐｍ）が０でない場合は、エンジン２が惰性回転しているため、エンジンが完爆しやすい状態であると判定して、燃費効率を優先した気体燃料を選択して再始動させることができる。一方、エンジン２の再始動を行う前に、
エンジン２が回転していなければ、エンジン２が完爆しにくい状態であると判定して始動性を優先した液体燃料を選択して再始動させることができる。

また、本実施形態に係るＥＣＵ３は、エンジン２の再始動条件が成立した場合で（例えば、図２におけるステップＳ３におけるＹｅｓの場合）、エンジンが回転していない場合で（例えば、図２におけるステップＳ４におけるＹｅｓの場合）、且つ、車両１の速度（車速Ｖ）が０でない場合（例えば、図２におけるステップＳ６におけるＮｏの場合）、エンジン２に供給される燃料として気体燃料を選択してもよい。

かかる構成によれば、エンジン２の再始動を行う前に、エンジン２の回転数（ＥＮＧｒｐｍ）が０でない場合でも、車速Ｖがあれば車両１が惰性走行中であり、エンジン２の停止から間も無くエンジン２が暖機状態であると判定して、燃費を優先した気体燃料を選択して再始動させることができる。

また、本実施形態に係るＥＣＵ３は、エンジン２の再始動条件が成立した場合で（例えば、図２におけるステップＳ３におけるＹｅｓの場合）、エンジン２が回転していない場合で（例えば、図２におけるステップＳ４におけるＮｏの場合）、且つ、車両の速度（車速Ｖ）が０でない場合に（例えば、図２におけるステップＳ６におけるＮｏの場合）、フューエルカットが開始されてから所定時間内であれば（例えば、図２におけるステップＳ８におけるＮｏの場合）、エンジン２に供給される燃料として気体燃料を選択し、フューエルカットが開始されてからから所定時間が経過していれば（例えば、図２におけるステップＳ８におけるＹｅｓの場合）、エンジン２に供給される燃料として液体燃料を選択してもよい。

かかる構成によれば、燃料供給停止（フューエルカット）から所定時間が経過していない場合には、燃料供給元からエンジン２の燃焼室にかけて未燃燃料が付着している可能性が高いと判断して、気体燃料を選択して再始動させることができる。一方、燃料供給停止（フューエルカット）から所定時間が経過している場合には、燃料供給元から燃焼室にかけて未燃燃料が付着している可能性が低いと判断して、液体燃料を使用して確実にエンジン２を再始動させることができる。

（３）タイミングチャート
次に、図３を用いて、本実施形態に係るＥＣＵ３の動作を説明する。図３は、かかる動作を説明するためのタイミングチャートである。

時刻ｔ１において、ＥＭＣ３は、車速Ｖが０ではなく（Ｖ＞０）、エンジン２の回転数（ＥＮＧｒｐｍ）が０でないため、エンジン２に供給される燃料として気体燃料を選択する。

時刻ｔ２において、ＥＭＣ３は、車速Ｖが０であり（Ｖ＝０）、エンジン２の回転数（ＥＮＧｒｐｍ）が０でないため、エンジン２に供給される燃料として液体燃料を選択する。

時刻ｔ３において、ＥＭＣ３は、車速Ｖが０ではなく（Ｖ＞０）、エンジン２の回転数（ＥＮＧｒｐｍ）が０であり、フューエルカットが開始されてから所定時間内であるため、エンジン２に供給される燃料として気体燃料を選択する。

時刻ｔ４において、ＥＭＣ３は、車速Ｖが０ではなく（Ｖ＞０）、エンジン２の回転数（ＥＮＧｒｐｍ）が０であり、フューエルカットが開始されてから所定時間が経過しているため、エンジン２に供給される燃料として液体燃料を選択する。

上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

本実施形態によれば、エンジンの始動性を確保しながら燃費を向上させることのできる燃料供給装置を提供することができる。

１…車両システム
２…エンジン
３…ＥＣＵ
４…燃料タンク
５…燃料切換装置
６…インテークマニホールド
７…スタータ
８…駆動輪
９…クラッチ
１０…変速機
１１…ペダル
１２…水温センサ
１３…車速センサ
１４…燃料選択スイッチ
１５…インジェクタ
１６…電磁弁
２０…ＩＳ禁止スイッチ
４１…第１燃料タンク
４２…第２燃料タンク
１１２…アクセルペダル
１１４…ブレーキペダル
１１６…クラッチペダル

Claims (3)

1. 車両に設けられているエンジンに対して液体燃料及び気体燃料を供給することができる燃料供給装置であって、
   自動停止条件に基づいて前記エンジンを自動的に停止させ、再始動条件に基づいて前記エンジンを再始動させる制御部を備え、
   前記制御部は、前記再始動条件が成立した場合に、
   前記エンジンが回転していなければ、前記エンジンに供給される燃料として前記液体燃料を選択し、
   前記エンジンが回転していれば、前記エンジンに供給される燃料として前記気体燃料を選択することを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記制御部は、前記再始動条件が成立した場合で、前記エンジンが回転していない場合で、且つ、前記車両の速度が０でない場合、前記エンジンに供給される燃料として前記気体燃料を選択することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記制御部は、前記再始動条件が成立した場合で、前記エンジンが回転していない場合で、且つ、前記車両の速度が０でない場合に、
   前記エンジン内に燃料が供給されないフューエルカットが開始されてから所定時間内であれば、前記エンジンに供給される燃料として前記気体燃料を選択し、
   前記フューエルカットが開始されてから前記所定時間が経過していれば、前記エンジンに供給される燃料として前記液体燃料を選択することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。

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