JP4219236B2 - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents
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Description
本発明は、LNG、LPG又はDMEを燃料とする液化燃料自動車用エンジンに適用するのが好ましい。
図1は、本発明の一実施形態に係る液化燃料自動車1の駆動系の構成を示している。本実施形態において、自動車1は、トラックであり、搭載されたエンジン11は、液化燃料であるLPGを燃料としている。また、燃料の噴射方式には、高圧インジェクタによる筒内噴射式が採用されている。
燃料タンク21aは、内筒211及び外筒212からなる二重構造に構成され、内部の断熱性が保持されている。燃料は、内筒211内において、常温である外気の温度よりも低い温度で、かつ加圧された状態で貯蔵されている。燃料タンク21aに対し、燃料供給管22は、外部より内筒211及び外筒212を貫通させて挿入されている。燃料タンク21a内において、燃料供給管22は、燃料タンク21a(具体的には、内筒211)の底部近傍まで延伸している。
フィードポンプ24aは、燃料タンク21aに貯蔵されている燃料を汲み上げるためのものである。コントロールユニット31からの信号に応じたポンプ回転数及び吐出し量で作動し、燃料タンク21aから燃料を汲み上げ、下流の燃料供給管22に送り出す。
また、アキュムレータ233と燃料タンク21aとは、燃料戻し管26により接続されており、この燃料戻し管26には、圧力制御弁27が介装されている。アキュムレータ233内の圧力が規定値を超えて上昇した場合に、圧力制御弁27が開くことで、余剰の燃料が燃料タンク21aに戻される。
図3は、ポンプ回転数設定ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、所定の時間毎に実行され、このルーチンにより各フィードポンプのポンプ回転数Na,Nbが設定される。
S102では、各液位センサにより検出された液位Pa,Pbを読み込み、記憶する。
S103では、読み込んだ各液位Pa,Pbをそれぞれに平均化する。例えば、液位Paについて、それまでに読み込んだ液位Paのうち、最新の10個(Pan-9〜Pan)を移動平均する(Pa=Σ(Pan-9〜Pan)/10)。
S105では、算出した液位差DIFFの絶対値(=|DIFF|)が所定値SLdiff以上であるか否かを判定する。所定値SLdiffは、各燃料タンク21a,21bにおける燃料の消費を均等に進めるうえで、均等であるか否かのしきいを定めるものであり、例えば、Pa,Pbのうち高い方の液位の3%の大きさに設定する。SLdiff以上であるときは、S106へ進み、SLdiff未満であるときは、S112へ進む。
S107では、液位が低い方の燃料タンク21bについて設けられたフィードポンプのポンプ回転数Nbを所定値ΔNdownだけ減少させる(Nb=Nbase−ΔNdown)。所定値ΔNup,ΔNdownの関係は、所定値ΔNupを加算することによるフィードポンプの吐出し量の増加代と、所定値ΔNdownを減算することによるフィードポンプの吐出し量の減少代とが等しくなるものであるとよい。
S109では、カウンタ値CNTが所定値SLcntに達したか否かを判定する。達したときは、S110へ進み、達していないときは、本ルーチンの出力として、S106及び107で増減された各ポンプ回転数Na,Nbを出力し、本ルーチンをリターンする。
また、S111では、液位が低い方の燃料タンク21bについて設けられたフィードポンプのポンプ回転数Nbを更に所定値ΔNdownだけ減少させるとともに、本ルーチンの出力として、S110及び111で更に増減された各ポンプ回転数Na,Nbを出力する。なお、液位差DIFFの拡大を防止するため、ポンプ回転数Nbを0に設定し、フィードポンプを停止させてもよい。
本実施形態に関し、一方の燃料タンク21aについて設けられるフィードポンプ24aが第1の燃料供給手段としての機能を、他方の燃料タンク21bについて設けられるフィードポンプ(図示せず)が第2の燃料供給手段としての機能を持つ。また、コントロールユニット31が持つ機能のうち、図3に示すフローチャートのS102〜104が燃料残量差検出手段に、同フローチャートのS105〜112が燃料供給量制御手段に相当する。
すなわち、本実施形態では、複数の燃料タンク21a,21bを備える液化燃料自動車用エンジン11において、燃料タンク21a,21b間の液位差DIFFを検出するとともに、検出した液位差DIFFに応じ、各燃料タンク21a,21bについて設けられたフィードポンプのポンプ回転数Na,Nbを調整することとした。このため、本実施形態によれば、一方の燃料タンク21bにおける燃料の消費が他方の燃料タンク21aにおけるよりも急速に進んだ場合に、燃料の消費が遅い燃料タンク21aについて設けられたフィードポンプのポンプ回転数Naを他方のフィードポンプのポンプ回転数Nbよりも増大させ、その燃料タンク21aに貯蔵されている燃料を積極的に消費することで、燃料タンク21a,21b間における燃料の消費の不均衡を解消し、一方の燃料タンク21bだけが先んじて空になるといった不具合が発生するのを防止することができる。
以上では、液化燃料を液体のままエンジンに供給するものについて説明したが、本発明は、そのようなものに限らず、次のように液化燃料を蒸発させたうえでエンジンに供給するものに適用することもできる。
本燃料供給系の特徴は、燃料供給管22に介装された調圧装置23が、供給蒸発器235及びバッファタンク236を含んで構成される点にある。燃料供給管22には、調圧装置23のほか、電磁制御弁51a及び図示しない別の電磁制御弁が介装されており、燃料供給管22の先端には、インジェクションノズル52が接続されている。また、先の実施形態におけると同様に、燃料タンク21a,21b、内圧保持装置及びコントロールユニット31が設けられるとともに、各燃料タンク21a,21bに対し、フロートが取り付けられた可変抵抗型の液位センサが設けられている。
本燃料供給系において、燃料供給管22は、燃料タンク21aに対して下方より内筒211及び外筒212を貫通して挿入されており、その先端は、燃料タンク21a内の底部に位置されている。
電磁制御弁51aは、燃料供給管22の実質的な流路面積を定め、燃料タンク21aから供給される燃料の流量を制御するためのものであり、調圧装置23の上流に設置されている。コントロールユニット31からの信号に応じて電磁制御弁51aのソレノイドが作動すると、燃料供給管22が開放され、燃料タンク21a内の圧力により燃料が流出する。燃料の流出に際し、電磁制御弁51aにより流量が制御される。
他の燃料タンク21bから供給される燃料は、電磁制御弁51aと調圧装置23との間で燃焼タンク21aから供給される燃料と合流する。他の燃料タンク21bについても燃料タンク21aと同様な構成の電磁制御弁が設けられている。
すなわち、本実施形態によれば、燃料タンク21a,21b間の液位差DIFFを検出するとともに、検出した液位差DIFFに応じ、各燃料タンク21a,21bについて設けられた電磁制御弁を作動させ、例えば、一方の燃料タンク21bにおける燃料(液化燃料)の消費が他方の燃料タンク21aにおけるよりも急速に進んだ場合は、燃料の消費が遅い燃料タンク21aについて設けられた電磁制御弁を他方の電磁制御弁51bよりも大きく開かせ、その燃料タンク21aから供給される燃料の流量を他方の燃料タンク21bから供給される燃料の流量よりも多くすることで、その燃料タンク21aに貯蔵されている燃料を積極的に消費することができる。このため、燃料タンク21a,21b間における燃料の消費の不均衡を解消し、一方の燃料タンク21bだけが先んじて空になるといった不具合が発生するのを防止することができる。
Claims (7)
- 液化燃料自動車に搭載された第1及び第2の燃料タンクと、
第1の燃料タンクについて設けられ、前記液化燃料自動車のエンジンに対し、第1の燃料タンク内の液化燃料を所定の第1の流量で供給する第1の燃料供給手段と、
第2の燃料タンクについて設けられ、前記エンジンに対し、第2の燃料タンク内の液化燃料を所定の第2の流量で供給する第2の燃料供給手段と、
第1の燃料タンクに残されている燃料の量と、第2の燃料タンクに残されている燃料の量との差を燃料残量差として検出する燃料残量差検出手段と、
燃料残量差検出手段により検出した燃料残量差をもとに、前記第1及び第2の流量の少なくとも一方を通常時に対して変化させて、前記燃料残量差を減少させる燃料供給量制御手段と、
を含んで構成され、
燃料供給量制御手段は、前記燃料残量差が所定値以上であるときに第1及び第2の流量の少なくとも一方を変化させ、第1又は第2の流量を変化させてから所定の時間を経過してもなお、前記燃料残量差が所定値以上であるときに、第1又は第2の流量の通常時に対する変化代を拡大するエンジンの燃料供給装置。 - 前記第1及び第2の燃料タンクからの一次圧力の燃料を、エンジンに対する供給に必要な二次圧力に上昇させるための調圧装置を更に含んで構成され、
この調圧装置は、
前記一次圧力の燃料を冷却可能に配設された冷却装置と、
冷却装置により冷却された燃料の圧力を前記二次圧力に上昇させる昇圧ポンプと、
昇圧ポンプの下流側の燃料通路と前記第1及び第2の燃料タンクとの間に接続された燃料戻し管と、
昇圧ポンプによる昇圧後の燃料のうち、前記二次圧力を超える余剰分の燃料を前記燃料戻し管を介して前記第1及び第2の燃料タンクに戻す圧力制御弁と、
を含んで構成される請求項1に記載のエンジンの燃料供給装置。 - 燃料供給量制御手段は、第1の燃料タンクに残されている燃料の量が第2の燃料タンクに残されている燃料の量よりも多い場合に、第1及び第2の流量の少なくとも一方を変化させて、第1の流量を第2の流量よりも多くする請求項1又は2に記載のエンジンの燃料供給装置。
- 燃料供給量制御手段は、第1の燃料タンクに残されている燃料の量が第2の燃料タンクに残されている燃料の量よりも多い場合に、第1の流量を通常時よりも増大させるとともに、第2の流量を通常時よりも減少させる請求項3に記載のエンジンの燃料供給装置。
- 燃料残量差検出手段は、第1の燃料タンクに残されている燃料の液位を検出する第1の液位センサと、第2の燃料タンクに残されている燃料の液位を検出する第2の液位センサとを含んで構成され、前記燃料残量差として、これらの液位センサにより検出した液位の差を検出する請求項1〜4のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。
- 第1の燃料供給手段が第1の燃料タンクについて設けられた第1の燃料ポンプを含んで構成されるとともに、第2の燃料供給手段が第2の燃料タンクについて設けられた第2の燃料ポンプを含んで構成される場合に、燃料供給量制御手段は、これらの燃料ポンプの少なくとも一方の吐出し量を変化させて、第1及び第2の流量の少なくとも一方を変化させる請求項1〜5のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。
- LNG、LPG又はDMEを燃料とする液化燃料自動車用エンジンに設けられる請求項1〜6のいずれかに記載のエンジンの燃料供給装置。
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