JP2984709B2 - エンジンの液化ガス燃料供給方法 - Google Patents

エンジンの液化ガス燃料供給方法

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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料として液化ガス
を使用するエンジンに液化ガスを供給する方法、詳しく
はエンジン温度によってボンベ内の液化ガスの気相部分
と液相部分とを選択してとり出し、吸気管路に噴射弁を
用いて噴射しエンジンに供給する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】液化ガス、一般には液化石油ガス(LP
G)を燃料とするエンジンに対する燃料供給システム
は、周知のようにボンベに充填されている液化ガスの液
相部分をとり出し、レギュレータ(ベーパライザ)でエ
ンジン冷却水の熱を利用して気化するとともに大気圧程
度に減圧し、これを吸気管路に設置した混合器に送って
エンジン吸入負圧により吸い出し、吸入空気と混合して
エンジンに供給する構成としている。
【0003】一方、エンジンの高出力化、燃料の制御性
向上を計るため、液化ガスを液体のまま噴射弁を用いて
吸気管路に噴射する、というガソリンエンジンにおける
燃料噴射と同じ燃料供給システムが検討され、その提案
を実開昭61−138860号公報、特公平7−183
86号公報などに見ることができる。
【0004】ところが、ボンベから噴射弁に送られる液
体のままの液化ガスにエンジン熱などにより気泡が発生
し噴射量を狂わせることのないように、前記各公報に記
載されているように液化ガスを更に高圧化するためのポ
ンプ、余剰燃料をボンベに戻す配管などを必要とし、シ
ステム全体が複雑化するのを避けられない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、液化ガスを
噴射弁を用いて吸気管路に噴射しエンジンに供給するに
あたり、液化ガスを液相のまま噴射させるという前記従
来の考えではシステム全体が複雑化するのを避けられ
ず、しかもポンプ吸込み側が圧力低下するため気泡の発
生を完全に回避することができず、実用化するには多く
の問題を残している、という点を解決しようとするもの
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は液化ガスを噴射弁を用いて吸気管路に噴射
しエンジンに供給するにあたり、ボンベの液化ガスの内
でエンジン温度が設定温度よりも低いときは気相部分の
燃料成分、それ以外のときは液相部分の燃料成分をとり
出し、これらを大気圧よりも少し高い一定圧力の気化ガ
スに調整して噴射弁より噴射させるようにし、且つ燃料
成分の気相部分から液相部分への切換え時に両方の燃料
成分のとり出しを重複させる温度領域を設けた。
【0007】ボンベの液化ガスは一般的に約300kp
a(3kg/cm2)の圧力を有しており、これを大気
圧よりも少し高い一定圧力、好ましくは約30kpa
(0.3kg/cm2)の気体に調整することにより、
噴射量を狂わせる原因となる気泡が噴射弁に送られる心
配が解消される。また、気化ガスを流量ではなく圧力制
御して噴射弁に送る方式としたことにより、エンジン熱
などの雰囲気温度の影響を殆んど受けることなく所定量
の燃料を正確に供給することができるばかりか、大気圧
よりも少し高い一定圧力とすることにより吸気管路内の
負圧との差圧が小さくなって制御容易な低圧用の噴射弁
を使用して高精度の燃料流量制御を行なうことを可能と
する。
【0008】次に、本発明では液化ガスの液相部分を充
分に気化させることができない低温時に気相部分の燃料
成分をとり出して始動性を向上させ、エンジンが設定温
度よりも高い領域では液相部分の燃料成分をとり出して
エンジンの加速運転や高負荷運転に対応させることとし
たので、エンジンの全運転領域に亘って燃料を安定よく
供給することが可能となる。
【0009】しかし、このようにすると低温時の始動性
は向上する反面、気相部分の燃料成分は気化潜熱によっ
て温度が低下していて燃料圧力が低くなっており、その
ために気相部分の燃料成分によって加速運転や高負荷運
転を行なうと燃料不足による運転性悪化を招くこととな
る。
【0010】その対策として、できるだけ早い時期に燃
料成分とり出しの切換えを行なうようにすると、液相部
分の燃料成分が低温のため充分気化しないまま噴射弁か
ら噴射され、混合気過濃によるエンジンの不調や停止を
招く心配がある。反対に切換えを遅い時期に設定する
と、前記のような燃料不足を招くことがある。加えて、
気相部分の燃料成分に代って液相部分の燃料成分が高温
状態の場所へ一挙にとり出されると、多量の気化燃料が
発生して圧力を大幅に上昇し、設定されている一定圧力
よりも高圧の燃料が噴射されて混合気過濃によるエンジ
ンの不調や停止を招く心配がある。
【0011】そこで、本発明では気相部分の燃料成分か
ら液相部分の燃料成分への切換え時に両方の燃料成分の
とり出しを重複させる温度領域を設けることとした。こ
のことによって、切換え時における圧力変動を最小にと
どめるとともに燃料の不足や過剰を招くことなく円滑な
切換えを行なうことができるものである。
【0012】この場合、液相部分の燃料成分のとり出し
を開始する温度および気相部分の燃料成分のとり出しを
終了する温度を電子式制御装置に入力したエンジン冷却
水温度に基いて設定するのが好適であり、このようにす
ると両燃料成分をとり出す領域、即ち重複温度領域を電
子制御装置が具えている学習機能によりエンジン性能の
経時変化などに対応して変更し、より適切な切換えを行
なうことができるようになる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1の配置図を参照して本発明の
実施の形態を説明すると、ボンベ1の気相部分Gから延
びレギュレータ(ベーパライザ)2の一次室3に接続さ
れた気相配管5に二個の気相遮断弁6,7が設けられて
いるとともに、ボンベ1の液相部分Lから延び気相遮断
弁6,7の下流側で気相配管5に接続合流させた液相配
管8に二個の液相遮断弁9,10が設けられている。
【0014】各二個の気相遮断弁6,7と液相遮断弁
9,10とは電磁弁であり、各一個ずつでも足りるが、
図示形態のように各二個としてそれぞれボンベ1に近い
個所とレギュレータ2に近い個所とに設置し、いずれか
が故障して開弁したままとなっても、もう一方が正常に
動作して燃料の供給、停止ができるように安全性を考慮
した構成となっている。
【0015】レギュレータ2は液化ガスを二段階で減圧
して吸気管路に設置した混合器に供給する周知のシステ
ムに用いられているものが使用されており、その二次室
4は閉止した状態とされている。周知のレギュレータ2
の一次室3はボンベ1から送られてくる液化ガスを減圧
して約30kpa(0.3kg/cm2)の圧力の気化
ガスに保持するものであり、既存のレギュレータを転用
して経済的に活用できるとともに、低圧用の噴射弁を用
いて高精度の燃料流量制御を行なわせることを可能とす
る。
【0016】もっとも、本発明においては前述の二段階
減圧式のレギュレータを用いることなく、例えば実公平
1−44773号公報に記載されているような一段階で
所定の一定圧力に減圧するレギュレータを用いても目的
を達成させることができ、いずれの場合も液化ガスを気
化させる熱源としてエンジン冷却水が導入循環する。
【0017】レギュレータ2の一次室3で一定圧力に調
整された気化ガスは、燃料通路11を通って吸気管路を
形成する吸気マニホルド12に設置されている噴射弁1
3に送られて噴射され、エンジン14に供給される。
【0018】一方、本発明によって燃料である液化ガス
の供給を受けるエンジン14が自動車の動力源である場
合は、自動車に装備されているマイクロコンピュータか
らなる電子式制御装置16に入力される温度センサ15
により検知したエンジン冷却水の温度に基いて気相遮断
弁6,7を開弁および閉弁する時期と、液相遮断弁9,
10を開弁する時期とを決定し、各遮断弁6,7,9,
10のソレノイドの電源回路を開閉するリレーに作動信
号を出力するようになっている。
【0019】即ち、エンジン14の始動にあたってエン
ジン冷却水の温度が低く、ボンベ1の液相部分Lの燃料
成分をレギュレータ2で気化することができないとき
は、液相遮断弁9,10を閉弁したままとして気相遮断
弁6,7を開弁し、気相部分Gの燃料成分をレギュレー
タ2の一次室3に送ってエンジン14を始動させるもの
である。
【0020】尚、始動時にエンジン冷却水が液相部分L
の燃料成分をレギュレータ2で気化できる温度となって
いるときは、気相遮断弁6,7を閉弁したままとして液
相遮断弁9,10を開弁し、液相部分Lの燃料成分をレ
ギュレータ2の一次室3に送ってエンジン14の始動お
よびその後の運転を行なわせる。
【0021】エンジン14が気相部分Gの燃料成分によ
って始動し、エンジン冷却水の温度が上昇して液相部分
Lの燃料成分を気化可能な温度となったとき、電子式制
御装置16が液相遮断弁9,10を開弁する作動信号を
出力する。このとき、気相遮断弁6,7は開弁したまま
である。
【0022】前記の状態のとき、レギュレータ2の一次
室3には気相部分Gと液相部分Lとの両方の燃料成分が
送られ、液相部分Lの燃料成分が少しずつ気化して気相
部分Gの燃料成分である気化ガスに加算されることによ
って、この時期に高負荷運転を行なっても必要な気化ガ
ス燃料を供給することが可能である。
【0023】エンジン冷却水が液相遮断弁9,10を開
弁したときの温度よりも高い温度となったとき、一般に
はエンジン14の全ての運転状態に要求される燃料を液
相部分Lの燃料成分からの気化ガスによって供給可能と
する温度よりも更に高い温度となったとき、電子式制御
装置16が気相遮断弁6,7を閉弁する作動信号を出力
する。これにより、以後はレギュレータ2の一次室3で
エンジン冷却水により加熱気化した液相部分Lの燃料成
分のみがエンジン14に供給されることとなる。
【0024】このように、気相部分Gから液相部分Lへ
の切換え時に両方の燃料成分をレギュレータ2の一次室
3に送って重複させる温度領域を設けたことにより、液
相部分Lの燃料成分のみを送るようにしたとき、一次室
3はほぼ設定圧力となっているため一挙に大量に一次室
3に流入することがなく、従って一次室3の圧力変動が
最小にとどめられ混合気過濃を招くことがない。
【0025】両方の燃料成分を重複させる温度領域はエ
ンジンの冷却水の温度によって設定されるものであり、
例えば排気量2000ccのエンジンの場合、約15か
ら40℃の温度範囲で重複させるのが好適である。ま
た、電子式制御装置16が具えている学習機能によって
エンジン性能の経時変化に対応して重複させる温度領域
を空燃比変動のない円滑な切換えが行なえるように変更
することが可能となる。
【0026】尚、エンジン14によっては電子式制御装
置16を用いることなく、各遮断弁6,7,9,10の
電源回路に水温または気温に応じて開閉動作するスイッ
チを設けてそれぞれ特定の設定温度で動作させ、両者の
開弁重複領域を一定の温度範囲に固定することができ
る。
【0027】
【発明の効果】以上のように、低温時に気相部分の燃料
成分をとり出し、温度上昇に伴って液相部分の燃料成分
を或る温度領域で重複させてとり出してから気相部分の
燃料成分のとり出しを停止させ、これらの燃料成分を大
気圧よりも少し高い一定圧力の気化ガスに調整して噴射
弁より吸気管路に噴射させるようにした本発明による
と、低温始動から高負荷運転までの全運転域に亘って燃
料流量を高精度に制御して適正に供給し、殊に使用する
燃料成分の切換えをエンジンの運転性悪化や停止を招く
ことなく円滑に行なうことができるものである。
【0028】また、切換えを電子式制御装置によって行
なわせることにより、エンジンの性能変化などに対応し
てより適切な切換えを行なうことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す配置図。
【符号の説明】
1 ボンベ, 2 レギュレータ, 5 気相配管,
6,7 気相遮断弁,8 液相配管, 9,10 液相
遮断弁, 13 噴射弁, 14 エンジン, 16
電子式制御装置,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 19/08 B60K 15/08 (56)参考文献 特開 昭50−58414(JP,A) 特開 昭55−37588(JP,A) 特開 昭63−18172(JP,A) 特開 昭63−5152(JP,A) 実開 平2−85858(JP,U) 実公 昭47−39686(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02M 21/02 - 21/02 301 F02D 19/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液化ガスを噴射弁を用いて吸気管路に噴
    射しエンジンに供給するにあたり、 ボンベの液化ガスの内でエンジン温度が設定温度よりも
    低いときは気相部分の燃料成分、それ以外のときは液相
    部分の燃料成分をとり出し、これらを大気圧よりも少し
    高い一定圧力の気化ガスに調整して噴射弁より噴射さ
    せ、 且つ前記燃料成分の気相部分から液相部分への切換え時
    に或る温度領域で両方の燃料成分のとり出しを重複させ
    る、 ことを特徴とするエンジンの液化ガス燃料供給方法。
  2. 【請求項2】 前記液相部分の燃料成分のとり出しを開
    始する温度および前記気相部分の燃料成分のとり出しを
    停止する温度を電子式制御装置に入力したエンジン冷却
    水温度に基いて設定する、請求項1に記載したエンジン
    の液化ガス燃料供給方法。
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