JP3168524B2 - 気体燃料エンジン用燃料供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＬＰＧガス等の
気体燃料を気体燃料エンジンに供給する気体燃料エンジ
ン用燃料供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液化石油ガス（ＬＰＧ：Liquifie
d Petroleum Gas） 等の気体燃料を自動車用エンジンの
燃料として用いるに当たっては、このガスを加圧下で液
体状態で燃料タンクに貯蔵し、エンジンの混合気形成装
置に供給する以前に燃料気化装置によって気化させてい
た。この燃料気化装置は、ハウジングに燃料通路と、こ
の燃料通路とは隔絶された冷却水通路とが形成され、冷
却水通路にエンジン冷却水を流すことによってこのエン
ジン冷却水の熱を用いて燃料通路中で液体燃料を気化さ
せる構造になっていた。また、この燃料気化装置は燃料
通路中に減圧弁が介装されており、液体燃料を気化させ
ると共に大気圧に近い所定の圧力に減圧させるように構
成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、このように
構成された従来の燃料気化装置を用いて外気温がきわめ
て低いときにエンジンを始動させようとした場合、燃料
の種類によっては暖機運転中にスロットルバルブを開い
てエンジン回転数を高めようとするとエンジンが停止し
てしまうことがあった。これは、ＬＰＧガスとしてブタ
ンの混合比が多いものを使用したときに顕著であった。

【０００４】このように外気温が極低温のときに燃料の
種類によってはエンジンが停止してしまうことの理由を
図７および図８を用いて説明する。図７はＬＰＧガスの
主成分であるプロパンとブタンとの混合比を変えたとき
の温度に対する蒸発圧力の関係を示すグラフである。図
８はエンジン始動から暖機運転終了後の定常アイドリン
グ状態に達する迄のエンジン回転数、燃料気化装置の燃
料導出部での燃料温度、混合気形成装置の燃料ガス入口
での燃料温度、燃料気化装置の冷却水出口でのエンジン
冷却水温度、空燃比等の変化を示すグラフである。な
お、図７においてＰはプロパン、Ｂはブタンのことであ
り、Ｐ３０−Ｂ７０とはプロパンが３０％、ブタンが７
０％の割合で混合されたＬＰＧガスのことをいう。

【０００５】図７に示すように、例えばＰ３０−Ｂ７０
のＬＰＧガスを燃料として用いる場合、この燃料を大気
圧下で気化させるには約−２０℃程度の温度が必要にな
る。この燃料を用いれば、厳寒季に外気温が−１０℃の
極低温になってエンジン冷却水や燃料気化装置の温度が
これと略同じ温度になったとしても、気化可能であるた
めエンジンを始動させることはできるはずである。

【０００６】発明者らは、エンジン始動後に燃料温度や
冷却水温度、空燃比等が変化する様子を実験によって調
査し、エンジン始動後にスロットルバルブを開くとエン
ジンが停止してしまうことの理由を解明した。この実験
結果を図８に示す。図８はエンジン始動後にスロットル
バルブを開けずに定常アイドリング状態まで継続して運
転させたときの様子を示している。

【０００７】図８によれば、燃料気化装置を通った後の
エンジン冷却水温度はエンジン始動直後から徐々に上昇
するが、この燃料気化装置の燃料導出部での燃料温度は
エンジン始動から徐々に低下することが分かる。エンジ
ンが停止するのはこの燃料温度がある一定温度を下回っ
たときであった。

【０００８】これを考察すると、エンジン始動直後はエ
ンジン冷却水の温度上昇が少なく、しかも、ＬＰＧガス
燃料は蒸発潜熱がきわめて高いので、燃料気化装置はエ
ンジン冷却水から加えられる熱量より燃料気化のために
費やされる熱量の方が多くなって燃料が気化可能な温度
を下回ってしまい、この結果、燃料が気化できなくなる
ものと考えられる。これは、エンジンが停止してしまう
ときの空燃比がリーン側へ大きく移行していることから
も分かる。

【０００９】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、燃料の種類に関係なく外気温が極低
温のときにエンジン始動から定常アイドリング状態まで
エンジンの運転状態を継続させることができるようにす
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る気体燃
料エンジン用燃料供給装置は、液体燃料をエンジン冷却
水によって加温して気化させる燃料気化装置と、この燃
料気化装置で生じる気体燃料と空気とを混合させてエン
ジンに供給する混合気形成装置と、燃料の気化状態を示
す教示装置とを備え、この教示装置を、燃料が気化でき
るエンジン冷却水の温度を燃料の種類に応じて目標冷却
水温度として求める目標温度算出手段と、エンジン冷却
水温度が前記目標冷却水温度より低いときに教示部材に
よる教示を行い、エンジン冷却水温度が前記目標冷却水
温度以上であるときに教示を行わない教示制御手段とか
ら構成したものである。

【００１１】第２の発明に係る気体燃料エンジン用燃料
供給装置は、液体燃料をエンジン冷却水によって加温し
て気化させる燃料気化装置と、この燃料気化装置で生じ
る気体燃料と空気とを混合させてエンジンに供給する混
合気形成装置と、燃料の気化状態を示す教示装置とを備
え、この教示装置を、気化できる燃料の温度を燃料の種
類に応じて目標燃料温度として求める目標温度算出手段
と、燃料気化装置での燃料温度が前記目標燃料温度より
低いときに教示部材による教示を行い、燃料気化装置で
の燃料温度が前記目標燃料温度以上であるときに教示を
行わない教示制御手段とから構成したものである。

【００１２】第３の発明に係る気体燃料エンジン用燃料
供給装置は、第１の発明または第２の発明に係る気体燃
料エンジン用燃料供給装置において、教示部材を、教示
を行うときに運転者に強制的に知らせる構造としたもの
である。

【００１３】

【作用】第１の発明によれば、エンジン冷却水温度が燃
料気化装置において燃料気化を行える温度より低いとき
に教示部材による教示が行われるので、運転者は燃料が
気化され難い状態であることを認識できる。第２の発明
によれば、燃料温度が気化を行える温度より低いときに
教示部材による教示が行われるので、運転者は燃料が気
化され難い状態であることを認識できる。第３の発明に
よれば、運転者は教示が行われていることを確実に知る
ことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図６に
よって詳細に説明する。図１は本発明に係る気体燃料エ
ンジン用燃料供給装置の概略構成図、図２は気体燃料エ
ンジンの吸・排気系を示す断面図、図３は吸気流量と燃
料量との関係を示す図、図４は燃料気化装置の拡大断面
図で、同図中にはＥＣＵの構成も合わせて示してある。
図５はインジケータランプを制御するＥＣＵ内のインジ
ケータランプ制御部の構成を示すブロック図、図６はイ
ンジケータランプを制御する手法を説明するためのフロ
ーチャートである。なお、本実施例では、自動車に搭載
される気体燃料エンジンに用いる燃料供給装置について
説明する。

【００１５】図１において、１は気体燃料エンジン、２
はガス燃料を溜めるための燃料タンクである。この燃料
タンク２はガス燃料が加圧下で液体の状態にして貯留さ
れており、燃料配管２ａに燃料を液体の状態で導出する
構造になっている。前記ガス燃料としては、例えばブタ
ン、プロパン、これらの混合ガスまたはその他の周知の
気体燃料が用いられる。

【００１６】前記燃料配管２ａは上流端が燃料タンク２
に接続されると共に他端が後述する圧力調整器３の燃料
入口に接続され、フィルタ４およびソレノイドバルブ５
が介装されている。前記圧力調整器３が本発明に係る燃
料気化装置を構成している。また、圧力調整器３の燃料
出口は燃料配管２ｂを介して後述する混合気形成装置６
に接続されている。なお、３ａは圧力調整器３にエンジ
ン冷却水を導くための冷却水供給管、３ｂは圧力調整器
３からエンジン冷却水をエンジン１へ戻すための冷却水
戻り管である。

【００１７】すなわち、この燃料供給装置は、燃料タン
ク２の液体状の燃料を圧力調整器６によって略大気圧ま
で減圧すると共に気化させて燃料ガスを生成し、この燃
料ガスに混合気形成装置６によって空気を混合させてエ
ンジン１に供給するように構成されている。図１におい
て符号７で示すものはこの燃料供給装置を制御するため
のＥＣＵである。このＥＣＵ７は、圧力調整器３の後述
する温度センサ８の出力信号に基づいてインジケータラ
ンプ９を制御すると共に、混合気形成装置６の後述する
制御弁類等を制御するように構成されている。なお、イ
ンジケータランプ９は燃料の気化状態を表示するための
もので、運転席から見易い位置に配設されている。この
インジケータランプ９が本実施例においては教示部材を
構成している。

【００１８】前記気体燃料エンジン１は水冷式４気筒４
バルブ型のものであり、クランクケース上に図２に示す
ようにシリンダブロック１０、シリンダヘッド１１を重
ねてヘッドボルト（図示せず）で締結し、このシリンダ
ヘッド１１上にヘッドカバー１２を装着した構造のもの
である。前記シリンダブロック１０に形成された４つの
シリンダボア１０ａ内にはピストン１３がそれぞれ摺動
自在に挿入配置されている。このピストン１３はコンロ
ッドを介して図示しないクランク軸に連結されている。

【００１９】前記シリンダヘッド１１の下部には燃焼凹
部１１ａが凹設され、この燃焼凹部１１ａと、シリンダ
ボア１０ａおよびピストン１３の頭部により燃焼室１４
が形成されている。前記燃焼凹部１１ａには吸気弁開口
１１ｂ，排気弁開口１１ｃがそれぞれ２つずつ開口され
ている。なお、前記各開口１１ｂ，１１ｃは、これらの
部分にそれぞれ圧入装着された概ねリング状のバルブシ
ート１５，１６の各開口によって形成されている。

【００２０】また、各吸気弁開口１１ｂには吸気弁１７
が、各排気弁開口１１ｃには排気弁１８がそれぞれ各開
口を開閉可能に、すなわち前記バルブシート１５，１６
の各シート面に密接可能に配置されている。これらの吸
気弁１７，排気弁１８の上端には吸気リフタ１９，排気
リフタ２０がそれぞれ装着され、この各リフタ１９，２
０上には、これを押圧駆動する吸気，排気カム軸２１，
２２が気筒軸と直角方向に向けて、かつ互いに平行に配
置されている。なお、前記シリンダヘッド１１内部に
は、電極部を前記燃焼凹部１１ａの中央に位置づけて点
火プラグ２３が装着されている。

【００２１】また、前記シリンダブロック１０およびシ
リンダヘッド１１内には、図示しない冷却水ポンプによ
りエンジン冷却水が循環するクーリングジャケット２４
が形成されている。このシリンダブロック１０のクーリ
ングジャケット２４には、冷却水温度を検出するための
冷却水温度センサ２５が臨んでいる。この冷却水温度セ
ンサ２５は、前記ＥＣＵに不図示のリード線を介して接
続されてエンジン冷却水の温度を出力するように構成さ
れている。なお、エンジン冷却水は外部の熱交換器１ａ
（図１）を通って冷却されるようになっている。また、
前記冷却水温度センサ２５としては、熱交換器１ａの近
傍に設けられたサーモスタット（図示せず）部分に取付
けることもできる。

【００２２】シリンダヘッド１１の側壁１１ｄ内には、
吸気弁開口１１ｂを介して燃焼室１４に連通する吸気通
路２６が形成され、シリンダヘッド１１の側壁１１ｅ内
には、排気弁開口１１ｃを介して燃焼室１４に連通する
排気通路２７が形成されている。前記吸気通路２６の壁
面開口部には吸気マニホールド２８の一端が接続され、
前記排気通路２７の壁面開口部には排気マニホールド２
９の一端が接続されている。

【００２３】前記吸気マニホールド２８の他端にはプリ
ーナムチャンバ３１が設けられている。また、前記排気
マニホールド２９の他端には、触媒層を有する触媒コン
バータ３２が接続されている。この触媒層は、一酸化炭
素および炭化水素の酸化と、窒素酸化物の還元を行うた
めのいわゆる三元触媒を含んでいる。触媒コンバータ３
２により処理された排気ガスは、図示しない排気・消音
システムを通って大気中に排出されるようになってい
る。また、排気マニホールド２９には、排気ガス中の酸
素濃度を検出するためのおＯ₂ センサ３３が取付けられ
ている。

【００２４】このＯ₂ センサ３３としては、混合気の空
燃比（Ａ／Ｆ）がリッチ側にあるときに信号を出力する
タイプまたはＡ／Ｆがリーン側にあるときにも信号を出
力するタイプ、さらには、リッチ側からリーン側にかけ
てそれぞれ信号を出力するタイプの何れであってもよ
い。

【００２５】そして、前記吸気マニホールド２８の上流
側端部に、気体燃料エンジン１の側方に位置して混合気
形成装置６が接続されている。この混合気形成装置６
は、燃焼室１４に供給すべき混合気を形成するためのも
ので、可変ベンチュリ型ミキサ３４を備えている。この
ミキサ３４は、その下部開口が前記吸気マニホールド２
８側に接続された主本体部３５を有している。この主本
体部３５の上部には吸気通路３６が形成され、この吸気
通路３６にはエアクリーナ３７が接続されている。これ
により、エアクリーナ３７の大気導入口３７ａから導入
されフィルタエレメント３７ｂによりろ過された空気が
吸気通路３６内に供給されるようになっている。

【００２６】前記ミキサ３４は、チャンバ３８と、この
チャンバ３８内に摺動自在に設けられて前記吸気通路３
６内に突出するピストン３９とを備えている。チャンバ
３８内には、ピストン３９を吸気通路３６の閉方向へ付
勢するコイルばね４０が縮設されている。また、ピスト
ン３９の先端には、圧力調整器３に連通された燃料供給
チャンバ４１の主ジェット４２と協働するメータリング
ロッド（ニードル弁）４３が設けられている。

【００２７】これらの主ジェット４２およびニードル弁
４３は、いかなる吸気流量に対しても後述するブリード
エア用制御弁４４の開度の平均値が略一定のままＡ／Ｆ
を略一定に維持できるような形状を有している。さら
に、ピストン３９の端部にはチャンバ３８の内外を連通
するブリードポート４５が形成されている。

【００２８】一方、チャンバ３８の上部には前記主ジェ
ット４２が開口するベンチュリ部よりも上流の吸気通路
３６に開口する大気ポート４６が形成され、この大気ポ
ート４６を介してピストン３９には吸気通路３６の開方
向に大気圧が作用する構造になっている。なお、この大
気ポート４６は、チャンバ３８を貫通するように形成し
て大気側に開口させてもよい。

【００２９】このような構成により、吸気通路３６のピ
ストン下流側部分が負圧になったときにはピストン３９
がチャンバ３８側に移動して流路を開くことになり、こ
れにより流路面積を効果的に変化させることができ、主
ジェット４２が開口するスロート部を実質的に一定の負
圧状態に維持できるようになる。前記吸気通路３６内に
おけるピストン３９の下流側には、スロットル操作によ
り開閉するスロットルバルブ４７が設けられている。

【００３０】また、このミキサ３４には前記スロットル
バルブ４７を迂回するようにアイドルバイパス通路４８
が形成され、このアイドルバイパス通路４８にエンジン
１のアイドルスピード（回転数）を制御するためのアイ
ドルスピード制御弁４９が設けられている。前記アイド
ルバイパス通路４８はスロットルバルブ４７の上流側と
下流側に開口しており、前記スロート部で形成された混
合気を、スロットルバルブ４７をバイパスさせてエンジ
ン側へ流すように形成されている。

【００３１】アイドルスピード制御弁４９は電気作動式
の制御弁であって、ＥＣＵ７からの制御信号に基づいて
アイドルバイパス通路４８の通路断面積を増減させてア
イドルバイパス通路４８を流れる混合気流量を制御し、
アイドルスピードを調節するように構成されている。

【００３２】前記アイドルスピード制御弁４９と吸気通
路を挟んで対向する位置に設けられた符号５０で示すも
のは吸気圧センサである。この吸気圧センサ５０は吸気
通路３６の圧力を検出してＥＣＵ７に出力するように構
成されている。なお、この吸気圧センサ５０によって検
出された吸気通路圧力値は、気体燃料エンジン１の点火
時期制御等を行うために用いられる。

【００３３】また、前記気体燃料エンジン１には排気ガ
ス中のＮＯ_X を低減させるためのＥＧＲ装置５１が設け
られている。このＥＧＲ装置５１はＥＧＲバルブ５２と
ＥＧＲレギュレータ５３を備えており、ＥＧＲバルブ５
２により、排気マニホールド２９から第１ＥＧＲライン
５４を介し第２ＥＧＲライン５５を通って吸気マニホー
ルド２８のプリーナムチャンバ３１に戻る排気ガス量が
制御されるようになっている。

【００３４】ここで、ブリードエア用制御弁４４の構成
について説明する。ブリードエア用制御弁４４は、ステ
ッピングモータによりバルブエレメント４４ａの突出量
を変える構造になっており、混合気形成装置６に形成さ
れた燃料供給チャンバ４１の絞り部４１ａより下流側に
開口するブリードエア通路５６の通路断面積をバルブエ
レメント４４ａにより増減させるように構成されてい
る。前記ステッピングモータは、排気マニホールド２９
に取付けられたＯ₂ センサ３３からの出力信号に基づき
ＥＣＵ７によってその駆動が制御（フィードバック制
御）されるようになっている。また、前記ブリードエア
通路５６は、上流端がエアクリーナ３７内におけるフィ
ルタエレメント３７ｂより下流側の空間に開口されてい
る。

【００３５】すなわち、混合気形成装置６のスロート部
が負圧になっていてしかも主ジェット４２やブリードエ
ア用制御弁４４が開いているときには、吸気通路の負圧
が燃料供給チャンバ４１にも作用する関係から、燃料供
給チャンバ４１内には圧力調整器３から絞り部４１ａを
介して燃料ガスが吸い込まれると共に、ブリードエア通
路５６を介して空気が吸い込まれる。なお、以下におい
ては、燃料供給チャンバ４１に吸い込まれる空気をスロ
ート部にエアクリーナ３７から吸い込まれる空気と区別
するためにブリードエアという。

【００３６】そして、この燃料ガスとブリードエアは燃
料供給チャンバ４１内で混合され、主ジェット４２を通
って吸気通路３６内に吸入される。この燃料供給チャン
バ４１に作用するベンチュリ負圧を仮に一定（吸入空気
量略一定と同じ）とすると、ブリードエア用制御弁４４
の開度を増減させてブリードエア流量を変えることによ
って、燃料供給チャンバ４１に吸い込まれる燃料ガスの
流量を制御することができる。

【００３７】この混合気形成装置６では、吸気通路３６
に供給される燃料ガスの流量を、上述したブリードエア
用制御弁４４の開度を調整することによって制御するこ
とになる。言い換えれば、空燃比をブリードエア用制御
弁４４によって制御するように構成されている。なお、
ブリードエア用制御弁４４の開度は、これを駆動するス
テッピングモータのステップ数を増減させることによっ
て調整される。本実施例では、ブリードエア用制御弁４
４が全閉状態（開度０％）のときにステップ数を０と
し、全開状態（開度１００％）のときにステップ数を１
００とする。

【００３８】なお、図２においてブリードエア用制御弁
４４の近傍に設けられた符号５７で示すものは、ブリー
ドエアの総量を微調整するためのブリードエア流量調整
弁である。このブリードエア流量調整弁５７は、先端に
弁体が設けられてスプリングにより付勢されるアジャス
トねじからなり、吸気通路３６と燃料供給チャンバ４１
とを連通する通路の通路断面積を増減させる構造になっ
ている。

【００３９】次に、この混合気形成装置６を用いて空燃
比を制御する手法について説明する。主ジェット４２と
協働するニードル弁４３は、通常のエンジン運転状態に
おいて吸気流量が変化してもブリードエア用制御弁４４
のステップ数の平均値が略一定のままＡ／Ｆを略一定
（λ≒１）に維持できるような円錐形状を有している。
なお、前記λはつぎにように定義される。すなわち λ＝Ｆ／Ｆ_C ここで、Ｆは実際の空燃比であり、Ｆ_C はストイキ状態
の理論空燃比である。よって、ストイキ状態の混合気で
は、気体燃料の種類および組成の如何に拘らず常にλ＝
１である。

【００４０】上述のことから、スロットルバルブ４７が
開き吸気流量が増加すると、ピストン３９が移動して主
ジェット４２の開口面積が大きくなり、この結果、主ジ
ェット４２から吸気通路３６内に導入される燃料ガスお
よびブリードエア量が上記増加した吸気流量に見合う分
だけ増加する。このとき、ブリードエア用制御弁４４の
開度を変える必要はない。すなわち、ブリードエア用制
御弁４４のステップ数が実質的に一定の値、例えば５０
に維持された状態でＡ／Ｆが一定に維持される。

【００４１】図３を参照しつつこれをさらに詳細に説明
すると、図３ではストイキ状態（λ＝１）を維持するた
めのプロパン１００％の燃料と、ブタン１００％の燃料
とにおける吸入空気量と燃料量との関係がそれぞれ実線
で示されている。なお、吸入空気量の単位は質量流量で
あり、燃料量の単位はプロパンとブタンの差を明確にす
るために体積流量で示している。また、図中各折れ線は
実験結果であり、プロパン１００％の燃料を用いた場合
においてブリードエア用制御弁４４を種々の開度に保持
したときの吸入空気量と燃料量との関係を示している。
各パーセント数字は開度を示しており、開度０％（ステ
ップ数０）は全閉状態を、開度１００％（ステップ数１
００）は全開状態を、他の数字は途中開度の状態をそれ
ぞれ示している。

【００４２】この図３から、Ｏ₂ センサ３３から信号が
出力されていない場合には、ブリードエア用制御弁４４
のステップ数をある値に維持した状態で吸気流量を増加
させると、燃料量も比例的に増加してＡ／Ｆが略一定に
維持されることが分かる。また、開度５０％（ステップ
数５０）の折れ線と、プロパン１００％の燃料において
ストイキ状態を維持するための関係を示す実線とが略一
致していることから、ステップ数を５０に維持しておけ
ば吸気流量が変化してもストイキ状態が略維持されるこ
とが分かる。

【００４３】次に、Ｏ₂ センサ３３からの出力信号に基
づいたブリードエア用制御弁４４のフィードバック制御
について説明する。Ｏ₂ センサ３３は、混合気の状態
（リッチ状態か、それ以外のストイキあるいはリーンの
状態）を示す信号をＥＣＵ７に出力する。ＥＣＵ７は、
このＯ₂ センサの出力信号がリッチ信号か否かを判断す
る。そして、リッチ信号であると判断した場合には、ブ
リードエア用制御弁４４のステッピングモータを所定ス
ピードで駆動してバルブエレメント４４ａを開く。この
ときには、ステッピングモータでのステップ数を５０か
ら例えば５５に上昇させる。このようにすると、ステッ
プ数の増加に伴って燃料供給チャンバ４１内においてブ
リードエア量が増加すると共にその分だけ燃料量が減少
する。この結果、リッチ状態であった混合気の空燃比が
リーン側に移行する。

【００４４】また、Ｏ₂ センサ３３の出力信号がリーン
信号であると判断されれば、ＥＣＵ７は上記とは逆にブ
リードエア用制御弁４４を閉側へ駆動する。すなわち、
ステッピングモータを所定スピードで駆動してバルブエ
レメント４４ａを閉動作させる。このときは、ステップ
数を５０から例えば４５に減少させる。このようにする
と、ステップ数の減少量に対応して燃料供給チャンバ４
１内においてブリードエア量が減少し、その分だけ燃料
量が増加する。この結果、リーンまたはストイキ状態で
あった混合気の空燃比がリッチ側に移行する。

【００４５】このようなフィードバック制御により、混
合気を理論空燃比に維持することができる。また、本実
施例では、フィードバック制御がなされない（すなわ
ち、Ｏ₂ センサ３３の信号によってブリードエア用制御
弁４４が駆動されていない）状態において、吸気流量が
変化しても常時同じステップ数（５０）でＡ／Ｆを略一
定（λ＝１の状態）に維持できるようにニードル弁４３
の形状が決められており、したがってフィードバック制
御は常時同じステップ数（５０）から制御が開始されて
いるので、λ＝１を維持するためのブリードエア用制御
弁４４の動きを最小限にすることができ、迅速な制御が
可能になる。なお、前記燃料供給チャンバ４１内に導入
されるブリードエアの流量は吸気流量に比べると実際に
は極僅かであるため、このブリードエア量は直接Ａ／Ｆ
には関与していない。また、ブリードエアの供給により
燃料の量を制御しているため、とくに高地使用での燃料
量の補正をする必要がない。これは、ブリードエアおよ
び燃料が何れも気体であることにより、各々の密度が同
様に変化するためである。

【００４６】前記混合気形成装置６に燃料を供給する圧
力調整器３は、図４に示すように形成されている。図４
において符号６１はこの圧力調整器３の主本体部を形成
するハウジングである。このハウジング６１には前記燃
料配管２ａが接続される導入管６２が取付けられると共
に、この導入管６２に連通される導入路６３が形成され
ている。この導入路６３は第１圧力調整ポート６４まで
延びており、この第１圧力調整ポート６４は第１圧力調
整弁６５によってその開閉が制御されるようになってい
る。

【００４７】前記第１圧力調整弁６５は、調整ねじ６６
およびばね６７等を備えた第１付勢部材６８によって作
動するようになっている。また、前記ハウジング６１に
は第１蓋板６９が装着されており、これによりハウジン
グ６１内に第１圧力調整室７０が形成されている。前記
第１付勢部材６８の調節により第１圧力調整室７０の燃
料の圧力はゲージ圧で約０．３kg／cm² に設定される。

【００４８】前記ハウジング６１における第１蓋体６９
とは反対側には、ダイヤフラム７１および第２蓋板７２
が装着されており、これにより第２圧力調整室７３が形
成されている。この第２圧力調整室７３は連通路７４を
介して前記第１圧力調整室７０に連通されている。そし
て、この連通路７４の第２圧力調整室側開口には、開閉
可能な第２圧力調整弁７５が設けられている。この第２
圧力調整弁７５は、前記ダイヤフラム７１と連動する第
２付勢部材７６によってその作動が制御されるようにな
っている。なお、ダイヤフラム７１の背面側には大気ポ
ート７２ａを介して大気圧が作用している。

【００４９】すなわち、前記第２付勢部材７６の調節に
よって前記第２圧力調整室７３内の燃料の圧力は大気圧
よりも僅かに低い圧力に設定され、このように設定され
た燃料が上部の燃料供給通路７７と、この燃料供給通路
７７に接続された燃料配管２ｂを通って前記混合気形成
装置６の燃料供給チャンバ４１内に供給されるようにな
っている。

【００５０】また、前記ハウジング６１内には加熱通路
７８が形成されている。この加熱通路７８は前記導入路
６３に隣接して配設され、エンジン１のクーリングジャ
ケット２４で加熱されたエンジン冷却水が図１に示すよ
うに冷却水供給管３ａ、冷却水戻り管３ｂを介して循環
されるように構成されている。これにより、エンジン冷
却水の熱がハウジング６１を介して導入路６３中の燃料
に伝えられることになり、略液体の状態で導入路６３に
流入した燃料が第１圧力調整ポート６４から第１圧力調
整室７０へ流れるときにその殆どが気化されることにな
る。すなわち、この圧力調整器３は、エンジン冷却水の
熱によって液体燃料が気化するときの潜熱を補うと共
に、燃料自体の温度を高めるように構成されている。

【００５１】前記ハウジング６１の燃料導出部の近傍に
この燃料の温度を検出するための燃料用温度センサ８が
取付けられている。この温度センサ８は、検出部８ａを
前記第１圧力調整室７０に臨ませた状態でハウジング６
１に固定されており、第１圧力調整室７０内の燃料の温
度をＥＣＵ７に出力するように構成されている。ＥＣＵ
７では、この温度センサ８からの出力信号と、前記冷却
水温度センサ２５からの出力信号とに基づいてインジケ
ータランプ９の点灯状態、消灯状態を切り換える制御を
行う。

【００５２】ここで、前記インジケータランプ９の点灯
状態、消灯状態を制御する手法について説明する。先
ず、この制御を行うＥＣＵ７について説明する。ＥＣＵ
７は、図４に示すように各制御子に接続されるＩ／Ｏポ
ート８１と、このＩ／Ｏポート８１に内部バスを介して
接続されたＣＰＵ８２、Ａ／Ｄ変換器８３、タイマーカ
ウンタ８４、ＲＯＭ８５、ＲＡＭ８６等から形成されて
いる。なお、符号８７はバッテリである。

【００５３】前記ＣＰＵ８２は、不図示のセンサによっ
て検出されたエンジン回転数、スロットルバルブ４７の
スロットル位置、排気ガス温度、冷却水温度センサ２５
によって検出されたエンジン冷却水温度、Ｏ₂ センサ３
３が出力した排気ガス中のＯ ₂ 濃度、吸気圧センサ５０
が検出した吸気通路内圧力等に基づいて、エンジン１の
点火時期制御および混合気形成装置６による燃料制御等
を行うと共に、前記インジケータランプ９の点灯制御を
行うようになっている。

【００５４】ＣＰＵ８２におけるインジケータランプ９
の点灯制御を行うインジケータランプ制御部は図５に示
すように構成されている。図５において符号９１はＣＰ
Ｕ８２内のインジケータランプ制御部である。このイン
ジケータランプ制御部９１は、目標温度算出手段９２
と、インジケータランプ点灯判定手段９３と、このイン
ジケータランプ点灯判定手段９３と共に本発明に係る点
灯制御手段を構成するインジケータランプ状態切り換え
手段９４等から構成されている。

【００５５】前記目標温度算出手段９２は、燃料が圧力
調整器３において確実に気化できるようなエンジン冷却
水の温度と、確実に気化できる燃料の温度とを、燃料種
類判別手段９５によって判別された燃料の種類毎に目標
冷却水温度、目標燃料温度として求めるように構成され
ている。ここで、燃料が圧力調整器３において確実に気
化できるようなエンジン冷却水の温度や、確実に気化で
きる燃料の温度とは、前記図８中に矢印Ａ，Ｂで示す温
度より高い温度のことである。

【００５６】目標冷却水温度Ａは、この温度のエンジン
冷却水が圧力調整器３に流されることによって圧力調整
器３に加えられる熱量が燃料の気化に起因して費やされ
る熱量より大きくなるときの温度とされている。また、
目標燃料温度Ｂは、この温度の燃料が圧力調整器３に流
されれば確実に気化できる温度とされている。これらの
温度Ａ，Ｂは、燃料の種類別に予め実験等によって求
め、ＥＣＵ７の前記ＲＯＭ８５等に記憶させておく。な
お、これらの温度Ａ，Ｂを燃料の種類別に求めるのは、
気体燃料は図７に示したように一定圧力の下では蒸発す
るときの温度がその種類毎に異なるからである。

【００５７】前記燃料種類判別手段９５は、本実施例で
はＯ₂ センサ３３の出力信号に基づいて空燃比フィード
バック制御を行うときのブリードエア用制御弁４４での
ステップ数を利用して現在使用している燃料の種類を判
別する。このステップ数から燃料の種類を判別すること
ができるのは、燃料の種類毎に理論空燃比が異なるから
である。

【００５８】すなわち、前記目標温度算出手段９２は現
在使用している燃料に対応した目標冷却水温度Ａ、目標
燃料温度Ｂを求めることになる。

【００５９】前記インジケータランプ点灯判定手段９３
は、上述した目標温度算出手段９２が求めた目標冷却水
温度Ａ、目標燃料温度Ｂをセンサ出力によるエンジン冷
却水温度、燃料温度とそれぞれ比較してインジケータラ
ンプ９の点灯状態、消灯状態を判定するように構成され
ている。詳述すると、冷却水センサ２５によって検出さ
れたエンジン冷却水温度が目標冷却水温度Ａより低いと
きと、温度センサ８によって検出された圧力調整装置３
の燃料導出部での燃料温度が目標燃料温度Ｂより低いと
きにインジケータランプ点灯信号を後述するインジケー
タランプ状態切り換え手段９４に出力し、エンジン冷却
水温度が目標冷却水温度Ａ以上であるときや燃料温度が
目標燃料温度Ｂ以上であるときにインジケータランプ消
灯信号をインジケータランプ状態切り換え手段９４に出
力するように構成されている。

【００６０】このインジケータランプ状態切り換え手段
９４は、インジケータランプ点灯信号が入力されたとき
にはインジケータランプ９を点灯させ、インジケータラ
ンプ消灯信号が入力されたときにはインジケータランプ
９を消灯させるように構成されている。

【００６１】次に、ＣＰＵ８２よるインジケータランプ
制御を図６のフローチャートによってさらに詳細に説明
する。先ず、不図示のメインスイッチがＯＮ操作されて
ＥＣＵ７にバッテリ８７から給電されるようになると、
ＣＰＵ８２はステップＳ1 に示すように燃料の種類毎の
目標冷却水温度Ａを求める。このときには、前記燃料種
類判別手段９５によって判別された現在使用中の燃料に
対する目標冷却水温度Ａが求められる。

【００６２】その後、ステップＳ2 に示すように、ＣＰ
Ｕ８２は現在のエンジン冷却水温度と前記目標冷却水温
度Ａとを比較し、エンジン冷却水温度が目標冷却水温度
Ａより低いときには、ステップＳ3 に進んでインジケー
タランプ９を点灯状態とする。エンジン冷却水温度が目
標冷却水温度Ａ以上であるときには、ステップＳ4 にて
燃料の種類毎の目標燃料温度Ｂを求める。このときにも
燃料種類判別手段９５によって判別された現在使用中の
燃料に対する目標燃料温度Ｂが求められる。

【００６３】このように目標燃料温度Ｂを求めた後、ス
テップＳ5 に進んでＣＰＵ８２は燃料温度と前記目標燃
料温度Ｂとを比較する。このとき、燃料温度が目標燃料
温度Ｂより低い場合にはステップＳ3 に進んでインジケ
ータランプ９を点灯状態とし、燃料温度が目標燃料温度
Ｂ以上である場合にはステップＳ6 に進んでインジケー
タランプ９を消灯状態とする。なお、このステップＳ1
〜Ｓ6に示す制御は、メインスイッチがＯＦＦされるま
で繰り返し行われる。

【００６４】上述したようにインジケータランプ９が点
灯されると、運転者は燃料が気化され難い状態であるこ
とを認識することができ、インジケータランプ９が消灯
されるまでスロットル操作を控えるようになる。したが
って、エンジン始動後にエンジン１が停止してしまうの
を防ぐことができ、エンジン１は始動から図８に示すよ
うに暖機運転が行われ、暖機運転が終了して定常アイド
リング状態に至るまで継続して運転されることになる。
アイドリング状態でのエンジン回転数はアイドルスピー
ド制御弁４９によって略一定になるように制御される。

【００６５】なお、エンジン１が冷えきっている状態で
のエンジン始動、すなわち冷機始動時には、図８中に二
点鎖線で示すようにエンジン回転数を制御することもで
きる。すなわち、冷機始動時には燃料が気化し難く、エ
ンジン回転数の上昇に伴って吸入空気量が多くなると図
８に示すように空燃比がリーン側へ移行する傾向がある
ので、エンジン１が停止するのを防ぐために空燃比が予
め定められたリーン値よりリーン側であるときにはアイ
ドルスピード制御弁４９によって吸気流量を減らし、エ
ンジン回転数を低下させるようにする。

【００６６】この制御は、実際の空燃比が前記リーン値
に対してリーン側に移行すればするほどエンジン回転数
を大きく下げるようにして行う。すなわち、空燃比が大
きいときほどエンジン回転数が低くなる。このときに制
御されるエンジン回転数の下限値は、その時々のエンジ
ン冷却水温度においてエンジン１が停止しない回転数に
設定される。言い換えればエンジン冷却水温度に応じた
停止しないエンジン回転数に設定される。

【００６７】このように冷機始動時にエンジン回転数を
制御すると、より一層エンジン１が停止し難くなる。

【００６８】また、本実施例ではエンジン冷却水温度と
燃料温度の両方をそれぞれ目標冷却水温度Ａ、目標燃料
温度Ｂと比較した例を示したが、エンジン冷却水温度の
みあるいは燃料温度のみを目標温度と比較するだけであ
っても同等の効果が得られる。

【００６９】さらに、本実施例ではインジケータランプ
９を点灯状態とする場合にはインジケータランプ９が継
続して点灯するようにしたが、点灯状態のときにインジ
ケータランプ９を点滅させることもできる。このように
教示を行うときに運転者に強制的に知らせる構成を採る
と、運転者はインジケータランプが点灯していることを
確実に知ることができるので、エンジン１がより一層停
止し難くなる。

【００７０】さらにまた、本実施例では、インジケータ
ランプを用いて燃料の気化状態を示す教示装置を構成し
た例を示したが、運転者に燃料の気化状態を知らせるに
当たっては音を利用することもできる。この場合の教示
部材としては警報音を発するブザーが挙げられる。この
ようにブザーを用いる場合であっても、警報音を断続的
に発生させることにより燃料の気化状態を強制的に運転
者に知らせることができる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明に係る気
体燃料エンジン用燃料供給装置は、液体燃料をエンジン
冷却水によって加温して気化させる燃料気化装置と、こ
の燃料気化装置で生じる気体燃料と空気とを混合させて
エンジンに供給する混合気形成装置と、燃料の気化状態
を示す教示装置とを備え、この教示装置を、燃料が気化
できるエンジン冷却水の温度を燃料の種類に応じて目標
冷却水温度として求める目標温度算出手段と、エンジン
冷却水温度が前記目標冷却水温度より低いときに教示部
材による教示を行い、エンジン冷却水温度が前記目標冷
却水温度以上であるときに教示を行わない教示制御手段
とから構成したため、エンジン冷却水温度が燃料気化装
置において燃料気化を行える温度より低いときに教示部
材による教示が行われるので、運転者は燃料が気化され
難い状態であることを認識できる。

【００７２】第２の発明に係る気体燃料エンジン用燃料
供給装置は、液体燃料をエンジン冷却水によって加温し
て気化させる燃料気化装置と、この燃料気化装置で生じ
る気体燃料と空気とを混合させてエンジンに供給する混
合気形成装置と、燃料の気化状態を示す教示装置とを備
え、この教示装置を、気化できる燃料の温度を燃料の種
類に応じて目標燃料温度として求める目標温度算出手段
と、燃料気化装置での燃料温度が前記目標燃料温度より
低いときに教示部材による教示を行い、燃料気化装置で
の燃料温度が前記目標燃料温度以上であるときに教示を
行わない教示制御手段とから構成したため、燃料温度が
気化を行える温度より低いときに教示部材による教示が
行われるので、運転者は燃料が気化され難い状態である
ことを認識できる。

【００７３】したがって、第１の発明および第２の発明
によれば、教示部材による教示が行われなくなるまで運
転者がスロットル操作を控えるようになるから、燃料の
種類に関係なく外気温が極低温のときにエンジン始動か
ら暖機運転終了後の定常アイドリング状態までエンジン
が継続して運転されることになる。

【００７４】第３の発明に係る気体燃料エンジン用燃料
供給装置は、第１の発明または第２の発明に係る気体燃
料エンジン用燃料供給装置において、教示部材を、教示
を行うときに運転者に強制的に知らせる構造としたた
め、運転者は教示が行われていることを確実に知ること
ができる。このため、より一層エンジンを停止し難くす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る気体燃料エンジン用燃料供給装
置の概略構成図である。

【図２】 気体燃料エンジンの吸・排気系を示す断面図
である。

【図３】 吸気流量と燃料量との関係を示す図である。

【図４】 燃料気化装置の拡大断面図で、同図中にはＥ
ＣＵの構成も合わせて示してある。

【図５】 本発明に係るインジケータランプを制御する
ＥＣＵ内のインジケータランプ制御部の構成を示すブロ
ック図である。

【図６】 インジケータランプを制御する手法を説明す
るためのフローチャートである。

【図７】 ＬＰＧガスの主成分であるプロパンとブタン
との混合比を変えたときの温度に対する蒸発圧力の関係
を示すグラフである。

【図８】 エンジン始動から暖機運転終了後の定常アイ
ドリング状態に達する迄のエンジン回転数、燃料気化装
置の燃料導出部での燃料温度、混合気形成装置の燃料ガ
ス入口での燃料温度、燃料気化装置の冷却水出口でのエ
ンジン冷却水温度、空燃比等の変化を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１…気体燃料エンジン、３…圧力調整器、６…混合気形
成装置、７…ＥＣＵ、８…温度センサ、９…インジケー
タランプ、２５…冷却水温度センサ、８２…ＣＰＵ、９
１…インジケータランプ制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｕ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 21/06 F01P 3/20 F02B 77/08 F02M 21/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体燃料をエンジン冷却水によって加温
   して気化させる燃料気化装置と、この燃料気化装置で生
   じる気体燃料と空気とを混合させてエンジンに供給する
   混合気形成装置と、燃料の気化状態を示す教示装置とを
   備え、この教示装置を、燃料が気化できるエンジン冷却
   水の温度を燃料の種類に応じて目標冷却水温度として求
   める目標温度算出手段と、エンジン冷却水温度が前記目
   標冷却水温度より低いときに教示部材による教示を行
   い、エンジン冷却水温度が前記目標冷却水温度以上であ
   るときに教示を行わない教示制御手段とから構成したこ
   とを特徴とする気体燃料エンジン用燃料供給装置。
2. 【請求項２】 液体燃料をエンジン冷却水によって加温
   して気化させる燃料気化装置と、この燃料気化装置で生
   じる気体燃料と空気とを混合させてエンジンに供給する
   混合気形成装置と、燃料の気化状態を示す教示装置とを
   備え、この教示装置を、気化できる燃料の温度を燃料の
   種類に応じて目標燃料温度として求める目標温度算出手
   段と、燃料気化装置での燃料温度が前記目標燃料温度よ
   り低いときに教示部材による教示を行い、燃料気化装置
   での燃料温度が前記目標燃料温度以上であるときに教示
   を行わない教示制御手段とから構成したことを特徴とす
   る気体燃料エンジン用燃料供給装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の気体燃料
   エンジン用燃料供給装置において、教示部材を、教示を
   行うときに運転者に強制的に知らせる構造としたことを
   特徴とする気体燃料エンジン用燃料供給装置。