JP4223751B2 - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に燃料を噴射供給する内燃機関の燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液化石油ガス（ＬＰＧ）等の液化ガスを燃料とする内燃機関が周知である。そして、それら内燃機関のなかには、機関に液相状態の燃料を噴射供給する燃料供給装置を備えるものも実用化されている。こうした燃料供給装置は、基本的には図１１に模式的に示すフューエルリターン式といわれる燃料循環方式を用いた構成となっている。
【０００３】
上記フューエルリターン式の燃料供給装置にあっては、図１１に示されるように、燃料タンク１２３内の液相燃料を燃料ポンプ１２４により燃料供給経路１２６に圧送しつつ、この圧送した燃料を、インジェクタ１２２とともに燃料噴射機構を構成するデリバリパイプ１２１内に供給する。そして、このデリバリパイプ１２１内に供給した燃料をインジェクタ１２２を通じて内燃機関に噴射供給する一方で、同デリバリパイプ１２１内に残留している燃料を還流経路１２７を介して燃料タンク１２３に還流させる。
【０００４】
このリターンフューエル式の燃料供給装置では、こうして燃料ポンプ１２４により圧送された液相燃料をデリバリパイプ１２１を介して燃料タンク１２３に還流させることで、上記圧送された液相燃料により燃料噴射機構を構成するデリバリパイプ１２１が冷却されるようにしている。これにより、内燃機関からの熱を受けて温度上昇しやすいデリバリパイプ１２１内の液化ガス燃料が液相状態に維持される。
【０００５】
また一方で、使用燃料を切り替えて作動させることのできる内燃機関、いわゆるバイフューエルエンジンが知られている。このバイフューエルエンジンにあっては、使用する燃料をその運転情況等に応じて適宜選択することによって、燃料経費や出力特性、あるいは始動性など、それぞれの燃料の利点を生かした機関稼働を可能としている。
【０００６】
そして従来、こうしたバイフューエルエンジンとしては、たとえばガソリンと液化石油ガス（ＬＰＧ）とを燃料として使用する車両用エンジンがある（たとえば特開平１−２１６０３４号公報参照）。この場合、ガソリンおよびＬＰＧの各燃料のためにそれぞれ各別の燃料供給系統が設けられており、それら各燃料がそれぞれ専用の燃料供給系統を介してエンジンに噴射供給される。
【０００７】
ここで、上記バイフューエルエンジンの燃料供給装置として、たとえば上述のＬＰＧおよびガソリンの燃料供給系統が各別に設けられる場合、ガソリンが燃料として使用されるガソリン運転時には、ガソリン用燃料ポンプが作動されて、その専用の燃料噴射機構からガソリンが当該エンジンに噴射供給される。なおこのとき、ＬＰＧ用燃料ポンプは停止されている。また、ＬＰＧが燃料として使用されるＬＰＧ運転時には、ＬＰＧ用燃料ポンプが作動されて、その専用の燃料噴射機構から液相のＬＰＧが同エンジンに噴射供給される。またこのときには、ガソリン用燃料ポンプが停止されている。
【０００８】
上記ガソリンおよびＬＰＧを使用するバイフューエルエンジンにあっては、始動時や高出力の要求されるときなどにはそれらの点で有利なガソリン運転が行われるものの、それ以外の通常時には燃料経費の点で有利なＬＰＧ運転が継続的に行われるのが一般的となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ＬＰＧ等の液化ガス燃料は、常温常圧では気相で存在するため、加圧して液化された状態で燃料タンクに貯留される。このため、燃料の補給施設に備えられる貯蔵容器（施設タンク）から上記機関側に備えられる燃料タンクへの燃料の補給は、次のような態様をもって行われる。すなわち、液化ガス燃料を補給する際、燃料タンクおよび施設タンクの内部を大気から遮断した状態で接続するとともに、施設タンク内の燃料を所定の圧力（たとえば「０．５ＭＰａ」程度）だけ加圧することで、同施設タンクから燃料タンクへと液化ガス燃料が流入できるようにしている。
【００１０】
こうしたことから、上記フューエルリターン式燃料供給装置によって液化ガス燃料が循環しつつ内燃機関に供給される場合にあっては、以下のようなことが懸念される。
【００１１】
すなわち、デリバリパイプ１２１内の燃料が内燃機関の燃焼室等から熱を受けて高温の状態で燃料タンク１２３に還流されるため、同燃料タンク１２３内の温度が上昇するとともにその圧力も上昇する傾向を示す。そして、この燃料タンク１２３内の圧力が、上記補給施設において燃料タンク１２３に補給される燃料の圧力（加圧されて燃料タンクに補給される燃料の圧力）を超える場合には、燃料タンク１２３に燃料を補給することができなくなってしまう。
【００１２】
なお、こうした燃料の補給時に限らず、上記液化ガス燃料が貯留される燃料タンク内の圧力を常に適正な飽和蒸気圧に維持するうえでも、その圧力管理は重要である。
【００１３】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液化ガス燃料とその代替燃料とを燃料とする内燃機関にあって、液化ガス燃料を積極的に使用しつつも、これを貯留する燃料タンクを常に適正な飽和蒸気圧に維持することのできる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、液化ガス燃料とその代替燃料とを内燃機関に選択的に噴射供給すべくそれら燃料の供給系統が各別に設けられ、そのうちの少なくとも前記液化ガス燃料の供給系統が、該液化ガス燃料を液相にて貯留する密閉式の燃料タンクと、前記内燃機関にその液化ガス燃料を噴射供給する燃料噴射機構と、前記燃料タンク内の液化ガス燃料を該燃料噴射機構を介して液相にて循環させる燃料循環機構とを備えて構成される内燃機関の燃料供給装置として、前記液化ガス燃料を使用しての前記内燃機関の運転中、前記液化ガス燃料を貯留する燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を監視し、該監視する圧力もしくはその相当値が外部の補給用燃料タンクから前記燃料タンクへの液化ガス燃料の補給を妨げる圧力もしくはその相当値に対応する所定の設定値以上となるとき、前記内燃機関を前記代替燃料を使用しての運転に切り替えるとともに前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる制御手段を備えるとともに、前記液化ガス燃料の供給系統は、前記燃料タンク内の液化ガス燃料の気相分を前記内燃機関に供給する気相供給機構をさらに備え、前記制御手段は、前記監視する圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となるとき、前記内燃機関を代替燃料を使用しての運転に切り替えることに併せて、前記気相供給機構を能動とすることをその要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、液化ガス燃料を使用して上記内燃機関を運転中、該液化ガス燃料を貯留する密閉式の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記所定の設定値以上となるとき、同内燃機関が上記代替燃料を使用しての運転に切り替えられるとともに液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構が停止せしめられる。このため、上記内燃機関から受熱した燃料噴射機構内の液化ガス燃料の循環が停止して燃料タンクに流入されなくなり、同燃料タンク内の温度上昇要因が取り除かれる。これにより、燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記所定の設定値を大きく超えることなく適正に維持されるようになる。
【００１７】
さらに、上記所定の設定値が、外部の補給用燃料タンクから上記内燃機関の燃料タンクへの液化ガス燃料の補給を妨げる圧力もしくはその相当値として設定される。このため、上記液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値は、外部の補給用燃料タンクから内燃機関の燃料タンクへの液化ガス燃料の補給を円滑に行うことのできる適正な範囲に維持されるようになる。
さらに上記構成によれば、上記内燃機関の代替燃料を使用しての運転への切り替え、および上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止に併せて、上記燃料タンク内の液化ガス燃料の気相分が上記気相供給機構により内燃機関に供給される。このため、燃料タンク内の圧力を速やかに減圧することができるとともに、液化ガス燃料の液相分がその減圧された気相に燃料タンク内の飽和蒸気圧まで蒸発する際に気化潜熱を奪うことから同燃料タンク内の温度を効果的に低下させることができるようになる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、前記監視対象である液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を検出するセンサを備え、該センサを通じて検出される圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となる条件で、前記内燃機関の代替燃料を使用しての運転への切り替え、および前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止を行うことをその要旨とする。
【００１９】
上記構成によれば、上記監視対象とされる燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記センサを通じて確実に検出される。このため、そのセンサを通じて検出される値に基づいて燃料タンク内の圧力もしくはその相当値について上記所定の設定値以上となるか否かが確実に評価されて、上記内燃機関の代替燃料を使用しての運転への切り替え、および上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止が的確な時期に行われるようになる。なお、上記センサとしては、たとえば燃料タンク内の圧力を直接検出する圧力センサがある。また、燃料タンク内の圧力の相当値として液化ガス燃料の飽和蒸気圧特性に基づく同燃料タンク内の温度が用いられる場合には、同燃料タンク等に配設した温度センサを用いてもよい。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、当該燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段をさらに備え、該監視する環境温度に基づいて前記所定の設定値を可変設定することをその要旨とする。
【００２１】
上記構成によれば、上記燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段、たとえば外気温度あるいは上記内燃機関の冷却水温度を検出する手段等によって検出された環境温度に基づき、上記所定の設定値が可変設定される。このため、上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる時期をより的確なものとすることができるようになる。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、前記監視対象である液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を検出するセンサを備え、該センサを通じて検出される圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となる条件で、前記内燃機関の代替燃料を使用しての運転への切り替え、および前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止を行うとともに、同圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値よりも小さいもう１つの所定の設定値以下となる条件で、前記内燃機関の液化ガス燃料を使用しての運転への切り替えを行うことをその要旨とする。
【００２３】
上記構成によれば、上記監視対象とされる燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記センサを通じて確実に検出される。このため、そのセンサを通じて検出される値に基づいて燃料タンク内の圧力もしくはその相当値について上記所定の設定値以上となるか否かが確実に評価されて、上記内燃機関の代替燃料を使用しての運転への切り替え、および上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止が的確な時期に行われる。また、同検出される値に基づいて上記燃料タンク内の圧力もしくはその相当値についてもう１つの所定の設定値以下となるか否かが確実に評価されて、上記内燃機関の液化ガス燃料を使用しての運転への切り替えが行われる。これにより、上記内燃機関の運転に際して上記検出される圧力もしくはその相当値に基づく使用燃料の相互の切り替えが、履歴特性を有してより円滑に制御されるようになる。なお、上記センサとしては、たとえば燃料タンク内の圧力を直接検出する圧力センサがある。また、燃料タンク内の圧力の相当値として液化ガス燃料の飽和蒸気圧特性に基づく同燃料タンク内の温度が用いられる場合には、同燃料タンク等に配設した温度センサを用いてもよい。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、当該燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段をさらに備え、該監視する環境温度に基づいて前記所定の設定値および前記もう１つの所定の設定値の少なくとも一方を可変設定することをその要旨とする。
【００２５】
上記構成によれば、上記燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段、たとえば外気温度あるいは上記内燃機関の冷却水温度を検出する手段等によって検出された環境温度に基づき、上記所定の設定値およびもう１つの所定の設定値の少なくとも一方が可変設定される。このため、上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる時期とその期間とをより的確なものとすることができるようになる。
【００２８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記気相供給機構が、前記燃料タンク内に存在する液化ガス燃料の気相分を前記内燃機関に噴射供給する気相インジェクタであることをその要旨とする。
【００２９】
上記構成によれば、上記燃料タンク内に存在する液化ガス燃料の気相分の内燃機関への噴射供給を制御性よく行うことができるようになる。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記気相供給機構が、前記燃料タンク内に存在する液化ガス燃料の気相分を前記内燃機関に発生する負圧を利用しつつ弁機構を介して供給するものであることをその要旨とする。
【００３０】
上記構成によれば、上記燃料タンク内に存在する液化ガス燃料の気相分の内燃機関への噴射供給を簡素な構成にて行うことができるようになる。
そして、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記液化ガス燃料が液化石油ガスであり、前記代替燃料がガソリンであることをその要旨とする。
【００３１】
上記構成によれば、請求項１〜７のいずれかの構成が、ガソリンと液化石油ガスとを使用して運転される内燃機関に適用される。これにより、ガソリンと液化ガス燃料である液化石油ガスとを燃料として使用する内燃機関について、液化石油ガスの燃料タンク内の圧力を適正に維持することができるようになる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる内燃機関の燃料供給装置を、ガソリンおよび液化石油ガス（ＬＰＧ）を燃料として使用する車載内燃機関（エンジン）に適用した一実施形態について図１〜図６を使って説明する。
【００３３】
図１は、本実施の形態のエンジンとその周辺部の構成を模式的に例示する説明図である。
図１に示されるように、このエンジン１１は４つの気筒を有して構成される。このエンジン１１を運転するために、吸気口から吸入された空気はエアクリーナ１２を介して吸気通路１３に導入され、さらにスロットルバルブ１４の開度によりその流量が調整されつつサージタンク１５に流入する。そして、サージタンク１５に流入した空気は、各気筒に対応して分岐形成された吸気マニホールド１６に分流する。この吸気マニホールド１６には燃料を液相にて噴射する燃料噴射機構が配設されており、この燃料噴射機構により噴射供給された燃料が上記分流した空気と混合されて各気筒に吸入される。
【００３４】
ここで、本実施の形態のエンジン１１は、燃料の供給系統としてガソリン燃料系とＬＰＧ燃料系とが各別に設けられ、それら燃料が選択的に使用される、いわゆるバイフューエルエンジンとして構成されている。すなわち、吸気マニホールド１６には、ＬＰＧの燃料噴射機構としてＬＰＧ用デリバリパイプ２１とＬＰＧ用インジェクタ２２とが、またガソリンの燃料噴射機構としてガソリン用デリバリパイプ３１とガソリン用インジェクタ３２とがそれぞれ取り付けられている。
そして、これら各燃料噴射機構から選択的に噴射供給された燃料が吸気マニホールド１６内にて空気と混合されてエンジン１１の各気筒に吸入されるようにしている。
また、本実施の形態のエンジン１１のＬＰＧの供給系統にあっては、上記燃料噴射機構にくわえて、燃料タンク内の気相のＬＰＧを気相のままサージタンク１５の吸入口に噴射供給する気相供給機構として気相補助インジェクタ２８が配設されている。
【００３５】
こうして上記各燃料の供給系統によって噴射供給された燃料は各気筒の燃焼室で燃焼され、それら各気筒に対応して分岐形成された排気マニホールド１７を通って所定の排気通路に排出される。
【００３６】
つぎに、上記各燃料の供給系統について図２を使って説明する。
図２に示されるように、このエンジン１１は、上記２種の燃料に対応して上述したＬＰＧ燃料系２０ａおよびガソリン燃料系３０の２つの供給系統を有している。
【００３７】
ＬＰＧ燃料系２０ａは、ＬＰＧを液相にて貯留する燃料タンク２３ａと、上述したＬＰＧ用デリバリパイプ２１およびＬＰＧ用インジェクタ２２と、燃料タンク２３ａに貯留されている液相のＬＰＧをデリバリパイプ２１に圧送する燃料ポンプ２４とを有して構成されている。燃料ポンプ２４は、デリバリパイプ２１にＬＰＧを圧送し、そのデリバリパイプ２１の下流側からはインジェクタ２２から噴射されずに滞留しているＬＰＧが還流経路として設けられた還流管２６を通って燃料タンク２３ａに還流される。これら燃料ポンプ２４および還流管２６は、ＬＰＧ燃料系２０ａにあってＬＰＧを循環させる燃料循環機構として機能する。なおこのとき、デリバリパイプ２１内の圧力はプレッシャレギュレータ２５により所望の値に調圧されており、インジェクタ２２からの燃料の噴射供給が安定して行われるようにしている。また、燃料タンク２３ａには、その内部の圧力を検出する圧力センサ２７が配設されている。
また、上記気相補助インジェクタ２８は、燃料タンク２３ａの気相部分に連通する減圧管２９に連結されており、燃料タンク２３ａ内のＬＰＧの気相分をサージタンク１５（より正確にはその吸入口）に噴射供給するようにしている。
【００３８】
一方、ガソリン燃料系３０は、ガソリンを液相にて貯留する燃料タンク３３と、上述したガソリン用デリバリパイプ３１およびガソリン用インジェクタ３２と、燃料タンク３３に貯留されている液相のガソリンをデリバリパイプ３１に圧送する燃料ポンプ３４とを有して構成されている。このガソリン燃料系３０についてもＬＰＧ燃料系２０ａと同様に、燃料ポンプ３４がデリバリパイプ３１にガソリンを圧送し、そのデリバリパイプ３１の下流側からはインジェクタ３２から噴射されずに滞留しているガソリンが還流経路として設けられた還流管３６を通って燃料タンク３３に還流される。これら燃料ポンプ３４および還流管３６は、ガソリン燃料系３０にあってガソリンを循環させる燃料循環機構として機能する。なお、ガソリン燃料系３０においてもデリバリパイプ３１内の圧力はプレッシャレギュレータ３５により所望の値に調圧されており、インジェクタ３２からの燃料の噴射供給が安定して行われるようにしている。
【００３９】
そして、上記２つの燃料供給系統からエンジン１１に燃料を選択的に噴射供給する制御手段の構成要素として、この燃料供給装置は電子制御ユニット４０ａを備えている。この電子制御ユニット４０ａは、各燃料の供給系統のＬＰＧ用インジェクタ２２およびガソリン用インジェクタ３２に対してそれぞれ噴射指令を出力する。この出力された噴射指令に応じて各燃料噴射機構による燃料の噴射供給が行われる。
また、電子制御ユニット４０ａは、各供給系統の燃料噴射機構にくわえて気相補助インジェクタ２８に対しても噴射指令を出力する機能を有している。すなわち、この燃料供給装置では、電子制御ユニット４０ａから出力されるこれら噴射指令に基づいて各燃料噴射機構および気相供給機構による各気筒への燃料の噴射供給が行われる。
【００４０】
ところで、上記各デリバリパイプ２１および３１は、吸気マニホールド１６に取り付けられることから、エンジン１１の輻射熱等により温度が上昇する。したがって、上記バイフューエルエンジンにおいては、燃料ポンプが作動している供給系統のデリバリパイプ内にて受熱した燃料が還流管を通じて各燃料タンクに還流される。このため、燃料ポンプの作動している供給系統では燃料タンク内の温度がしだいに上昇するとともに内部の圧力も上昇することになる。
【００４１】
これら燃料の供給系統のうち特に、液化ガス燃料を用いるＬＰＧ燃料系２０ａにあっては燃料タンク２３ａが密閉式であるため、その内部圧力の上昇は、外部補給施設からの燃料の補給を困難にするばかりでなく、燃料タンク２３ａの強度設計にも関わってくる。したがって、同燃料タンク２３ａ内の圧力については、これを適正に維持することが重要となる。
【００４２】
そこで、本実施の形態の燃料供給装置では、ＬＰＧ運転中にＬＰＧ燃料系２０ａの燃料タンク２３ａ内の圧力を検出して、その検出された圧力に基づきガソリン運転への切り替えとＬＰＧ燃料系２０ａの燃料ポンプ２４の停止とを行うようにしている。
【００４３】
なお、上記エンジン１１をＬＰＧ運転とするかガソリン運転とするかは、このエンジン１１を搭載している車両の運転者等によって選択的に切り替え可能な運転切替スイッチ４１からの入力信号と、エンジン１１あるいは車両の状態とに基づき電子制御ユニット４０ａが決定している。
【００４４】
図３は、ＬＰＧ燃料系２０ａの燃料タンク２３ａ内の圧力を適正に維持するために、電子制御ユニット４０ａが、ＬＰＧ運転とガソリン運転との運転切替処理を行う手順を例示するフローチャートである。
【００４５】
まず、電子制御ユニット４０ａは、エンジン１１がＬＰＧ運転中か否かを判定する（ステップＳ３０１）。ＬＰＧ運転中であると判定された場合、燃料タンク２３ａ内の圧力（タンク圧力）Ｐを評価してこれが設定値Ｐｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。ここでタンク圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上であると判定されると、電子制御ユニット４０ａはエンジン１１をガソリン運転に切り替えるとともに、ＬＰＧ燃料系２０ａの燃料ポンプ２４を停止する（ステップＳ３０３）。また、ステップＳ３０２においてタンク圧力Ｐが設定値Ｐｂに満たないと判定されると、電子制御ユニット４０ａは運転切替スイッチ４１からの入力信号を評価する（ステップＳ３０４）。このとき、運転切替スイッチ４１がＬＰＧ運転側に設定されていると判断された場合は、何もしないでＬＰＧ運転のままとする。また、運転切替スイッチ４１がガソリン運転側に設定されていると判断された場合は、上記ステップＳ３０３に処理を移行してガソリン運転への切り替えを行う。
【００４６】
一方、ステップＳ３０１においてＬＰＧ運転中ではない、すなわちガソリン運転中であると判定された場合には、電子制御ユニット４０ａは運転切替スイッチ４１からの入力信号を評価する（ステップＳ３０５）。このとき、運転切替スイッチ４１がＬＰＧ運転側に設定されていると判断された場合は、電子制御ユニット４０ａはタンク圧力Ｐを評価する（ステップＳ３０６）。そして、タンク圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上である場合には、何もしないでガソリン運転のままとし、またそうではない場合には、ＬＰＧ運転への切り替えを行う（ステップＳ３０７）。また、上記ステップＳ３０５において、運転切替スイッチ４１がＬＰＧ運転側に設定されていない、すなわちガソリン運転側に設定されていると判断された場合は、何もしないでガソリン運転のままとする。
【００４７】
図４は、上記運転切替処理を行ったときのＬＰＧのタンク圧力Ｐの時間的推移をエンジン１１の運転燃料および運転切替スイッチの変化とともに例示したタイムチャートである。
【００４８】
図４に示されるように、まず時刻ｔ１において運転切替スイッチ４１がガソリンからＬＰＧに切り替えられると、この時点でのタンク圧力Ｐは設定値Ｐｂよりも小さいため、電子制御ユニット４０ａは運転燃料をガソリンからＬＰＧに切り替える（図３のステップＳ３０７）。これによりＬＰＧ運転となったエンジン１１にはＬＰＧ燃料系２０ａからＬＰＧが噴射供給されるようになるとともに、同燃料系２０ａにおいてデリバリパイプ２１にて受熱したＬＰＧが還流されて燃料タンク２３ａの温度、そしてタンク圧力Ｐが上昇しはじめる（期間Ｔ１）。
【００４９】
上記期間Ｔ１にタンク圧力Ｐが徐々に上昇して設定値Ｐｂに到達すると（時刻ｔ２）、電子制御ユニット４０ａは運転燃料をＬＰＧからガソリンに切り替える（図３のステップＳ３０３）とともに、ＬＰＧの燃料ポンプ２４を停止させる。これにより、デリバリパイプ２１にて受熱したＬＰＧの循環が停止されるため、燃料タンク２３ａが外気により冷却されてタンク圧力Ｐは上昇傾向から緩やかに下降傾向に変化する（期間Ｔ２）。
【００５０】
そして、タンク圧力Ｐが設定値Ｐｂを下回ったとき（時刻ｔ３）、電子制御ユニット４０ａはガソリンに切り替えていた運転燃料を再度、ＬＰＧに切り替える（図３のステップＳ３０７）。
【００５１】
ここで、設定値Ｐｂは、ＬＰＧを燃料タンク２３ａに補給する際にタンク圧力Ｐが外部補給施設等から印加される補給圧を超えないような値に設定されている。
こうして、ＬＰＧ燃料系２０ａの燃料タンク２３ａ内の圧力Ｐは、設定値Ｐｂを超えて過度に上昇することなく所定値以下の適正な範囲に維持されるようになる。
【００５９】
さらに、本実施の形態の電子制御ユニット４０ａは、上記運転切替処理にくわえて上記気相補助インジェクタ２８への噴射指令を出力するＬＰＧ気相噴射処理を実行する。
【００６０】
すなわち、そのＬＰＧ気相噴射処理の手順を図５のフローチャートに例示するように、電子制御ユニット４０ａは、まずタンク圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳ７０１）。このとき、タンク圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上であると判定されると電子制御ユニット４０ａはＬＰＧ気相噴射を実行する噴射指令を気相補助インジェクタ２８に出力する（ステップＳ７０２）。また、タンク圧力Ｐが設定値Ｐｂに満たないと判定されるとステップＳ７０２をスキップしてこの処理を抜ける。
【００６１】
図６は、上記運転切替処理およびＬＰＧ気相噴射処理を行ったときのＬＰＧのタンク圧力Ｐの時間的推移をエンジン１１の運転燃料、ＬＰＧ気相噴射の実行状況、および運転切替スイッチの変化とともに例示したタイムチャートである。
【００６２】
図６に示されるように、時刻ｔ１において運転切替スイッチ４１がガソリンからＬＰＧに切り替えられると、この時点でのタンク圧力Ｐは設定値Ｐｂよりも小さいため、電子制御ユニット４０ａが運転燃料をガソリンからＬＰＧに切り替える（図３のステップＳ３０７）。これによりＬＰＧ運転となるとタンク圧力Ｐが上昇しはじめる（期間Ｔ１）。
【００６３】
上記期間Ｔ１にタンク圧力Ｐが徐々に上昇して設定値Ｐｂに到達すると（時刻ｔ２）、電子制御ユニット４０ａは運転燃料をＬＰＧからガソリンに切り替える（図３のステップＳ３０３）とともに、ＬＰＧの燃料ポンプ２４を停止させる。そしてさらに、電子制御ユニット４０ａは上記ＬＰＧ気相噴射処理により気相補助インジェクタ２８に対して噴射指令を出力する（図７のステップＳ７０２）。これにより、デリバリパイプ２１にて受熱したＬＰＧの循環が停止されて燃料タンク２３ａが外気により冷却されはじめる。またそれに併せて、ＬＰＧの気相分の噴射により燃料タンク２３ａ内が減圧されてタンク圧力Ｐが飽和蒸気圧を下回るため、燃料タンク２３ａ内に貯留されているＬＰＧの液相分の蒸発が促進される。このとき、蒸発するＬＰＧは気化潜熱を奪うため燃料タンク２３ａの温度、そして圧力Ｐは、上述した外気のみによる冷却時（破線にて図示）と比較して効果的に低下する（期間Ｔ２’）。
【００６４】
そして、タンク圧力Ｐが設定値Ｐｂを下回ったとき（時刻ｔ３’）、電子制御ユニット４０ａはガソリンに切り替えていた運転燃料を再度、ＬＰＧに切り替える（図３のステップＳ３０７）。
【００６５】
こうして、ＬＰＧ燃料系２０ａの燃料タンク２３ａ内の圧力Ｐは、設定値Ｐｂを超えて過度に上昇することなく所定値以下の適正な範囲に維持されるようになる。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態にかかる内燃機関の燃料供給装置によれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（１）ガソリンとＬＰＧとを使用するバイフューエルエンジンにおいて、ＬＰＧ燃料系２０ａの燃料タンク２３ａ内の圧力Ｐが設定値Ｐｂを過度に超えて上昇することなく所定値以下の適正な範囲に維持されるようになる。
（２）ＬＰＧの燃料タンク２３ａを、補給施設からの燃料タンク２３ａへの燃料補給が可能な状態に維持することができるようになる。
（３）圧力センサ２７により燃料タンク２３ａ内の圧力が検出されて、その検出される値に基づいてタンク圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上になるか否かが確実に評価される。
【００６７】
（４）ＬＰＧ運転中に燃料タンク２３ａ内の圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上となったとき、ガソリン運転に切り替えてＬＰＧの燃料ポンプ２４が停止されるとともに、燃料タンク２３ａ内のＬＰＧの気相分が気相供給機構の構成要素である気相補助インジェクタ２８により噴射供給されてタンク圧力Ｐが減圧される。このため、燃料タンク２３ａの温度（圧力）上昇要因がとりのぞかれるだけでなく、燃料タンク２３ａ内の減圧と冷却とが迅速に行われるようになる。
【００６８】
（５）ＬＰＧ燃料系を構成する気相供給機構として、気相のＬＰＧを噴射供給する気相補助インジェクタ２８を採用している。これにより、気相のＬＰＧの噴射についてその量やタイミング等、制御性よく実行することができるようになる。
【００６９】
（その他の実施の形態）
なお、上記実施の形態は以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態においては、燃料タンク２３ａ内のＬＰＧの気相分をエンジン１１に供給する気相供給機構として、ＬＰＧ燃料系２０ａが気相補助インジェクタ２８を備えて構成される場合について説明したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。この気相補助インジェクタ２８を用いた構成に限らず、ＬＰＧを気相にて供給する他の構成、たとえば図７に例示するように、燃料タンク２３ａの気相に連通する減圧管２９を固定絞り５２と弁機構５１とを介してサージタンク１５に連結させた構成としてもよい。この場合、弁機構５１を開弁することでエンジン１１によって生じる負圧により燃料タンク２３ａ内のＬＰＧの気相分がサージタンク１５に供給される。この構成によれば、気相補助インジェクタ２８を用いた構成と比較して制御性の面では及ばないものの、それに準じた効果が簡素な構成にて得られるようになる。
【００７０】
・上記実施の形態においては、燃料タンク２３ａの圧力上昇にともなってＬＰＧ運転からガソリン運転に切り替えられた場合に気相供給機構にてＬＰＧの気相分をエンジン１１に供給する場合について説明したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。たとえば、気相供給機構からのＬＰＧの供給を開始する設定値Ｐｄｇを、上述した運転切替を実行する設定値Ｐｂよりも大きい値に設定する構成としてもよい。この場合、燃料タンク２３ａの圧力上昇の度合いが大きい場合には気相供給機構が機能する一方、その度合いが小さい場合には気相供給機構は機能しない。したがって、気相供給機構からのＬＰＧの気相分の供給がエンジン１１の運転に及ぼす影響をより小さいものとすることができるようになる。
【００７１】
・上記実施の形態においては、ＬＰＧ運転中のＬＰＧの燃料タンクの圧力上昇に際し、該燃料タンクの圧力を監視してその圧力が設定値以上となることを条件にＬＰＧ運転からガソリン運転への運転切替を行う構成について説明したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。上記ＬＰＧの燃料タンクの圧力に対する条件に限らず、同圧力の相当値がそれに対応する設定値に到達することを条件として上記運転切替を行う構成としてもよい。この圧力の相当値としては、たとえばタンク圧力ＰとＬＰＧの飽和蒸気圧特性とから求められるＬＰＧの燃料タンクの温度を用いることができる。
【００７２】
・上記実施の形態においては、ＬＰＧ運転中のＬＰＧの燃料タンクの圧力上昇に際し、タンク圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上となったときにＬＰＧ運転からガソリン運転への運転切替を行い、同設定値Ｐｂを下回ったときにＬＰＧ運転に切り替える場合について説明したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。たとえば、図８にその処理手順を先の図３に対応して示すように、ＬＰＧ運転からガソリン運転への切り替えを上限設定値Ｐｂｈ以上となったときに行い、ガソリン運転からＬＰＧ運転への切り替えを下限設定値Ｐｂｌを下回ったときに行うような構成としてもよい。この場合、図８に示されるように、図３のステップＳ３０２に対応するステップＳ３０２ａにおいて、タンク圧力Ｐが上限設定値Ｐｂｈに対して評価される。また、同ステップＳ３０６に対応するステップＳ３０６ａにおいて、タンク圧力Ｐが下限設定値Ｐｂｌに対して評価される。このような構成によれば、図９にタイムチャートを先の図４に対応して示すように、タンク圧力Ｐがより低くなる時刻ｔ４までガソリン運転が行われるため、ＬＰＧ運転とガソリン運転との切替頻度をより少なくする制御とすることができるようになる。なお、このときの運転切替に対する条件設定も、タンク圧力Ｐに限らずその相当値として構成してもよい。
【００７３】
・上記実施の形態においては、上記運転切替を行う際の境界温度（設定値Ｐｂ、あるいは上限設定値Ｐｂｈおよび下限設定値Ｐｂｌ）が固定値である構成について例示したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。上記境界温度を固定値とする構成に限らず、たとえばエンジンの雰囲気温度である外気温度やエンジンの冷却水温度等、当該燃料供給装置の環境温度を監視する手段を備えて、その監視された環境温度に基づいてそれら境界温度を適宜、可変値とする構成としてもよい。
【００７４】
・上記実施の形態においては、燃料としてガソリンとＬＰＧとが使用されるバイフューエルエンジンについて説明したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。たとえば、ＬＰＧの代替燃料はガソリンに限らず他の燃料であってもよい。また、燃料タンクの圧力上昇にともなって代替燃料に切り替えられる液化ガス燃料としてはＬＰＧに限らず、たとえば液化天然ガス（ＬＮＧ）やジメチルエーテル、液体水素等の他の液化ガス燃料であってもよい。
【００７５】
・上記実施の形態においては、液化ガス燃料とその代替燃料とを使用して運転される内燃機関について例示したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。代替燃料の燃焼による動力を液化ガス燃料の燃焼による動力の代替動力源とする場合に限らず、他の代替動力源を有する車両等の構成にあっても本発明を適用することができる。こうした車両としては、たとえば図１０に示すエンジン６１と電気モータ６２とを動力源として備えるハイブリッド車両がある。この場合、バッテリ６３と、該バッテリ６３から供給される電力を変換するインバータ６４と、変換された電力を利用して駆動する電気モータ６２とを備えて構成される電気駆動系が上記代替動力源に相当する。また、それら動力源の切り替えについては、制御手段を構成する電子制御ユニット６５がこれを行う。この場合、エンジン６１への燃料供給装置として、たとえば図２、あるいは図７に示した構成のうちのガソリン燃料系３０を削除したＬＰＧ燃料系を用いることができる。
【００７６】
・上記実施の形態においては、エンジンが車載内燃機関である場合について例示したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。車載内燃機関に限らず、ＬＰＧ等の液化ガス燃料を使用する他の内燃機関の燃料供給装置にあっても本発明を広く適用することができる。
【００７７】
このほか、上記実施の形態およびその変形例から把握することができる技術思想を、その技術思想から得られる作用効果とともに以下に記載する。
【００７８】
（１）液化ガス燃料により稼働する内燃機関と該内燃機関の代替動力源とを備える車両にあって、前記液化ガス燃料を前記内燃機関に供給する供給系統が、該液化ガス燃料を液相にて貯留する密閉式の燃料タンクと、前記内燃機関にその液化ガス燃料を噴射供給する燃料噴射機構と、前記燃料タンク内の液化ガス燃料を該燃料噴射機構を介して液相にて循環させる燃料循環機構とを備えて構成される車載内燃機関の燃料供給装置において、
前記液化ガス燃料を使用して稼働する前記内燃機関からの動力を前記車両の動力源としている際、前記液化ガス燃料を貯留する燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を監視し、該監視する圧力もしくはその相当値が所定の設定値以上となるとき、前記車両の動力源を前記内燃機関から前記代替動力源に切り替えるとともに前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる制御手段を備える
ことを特徴とする車載内燃機関の燃料供給装置。
【００７９】
前記（１）の構成によれば、上記液化ガス燃料により稼働する内燃機関にあってその燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記所定の設定値以上となるとき、上記車両の動力源が上記代替動力源に切り替えられるとともに上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構が停止される。このため、上記内燃機関から受熱した燃料噴射機構内の液化ガス燃料の上記燃料タンクへの還流が停止される。これにより、燃料タンクの温度上昇、すなわち圧力上昇が停止され、同燃料タンクの圧力を適正に維持することができるようになる。
【００８０】
（２）前記所定の設定値が、外部の補給用燃料タンクから前記燃料タンクへの前記液化ガス燃料の補給を妨げる圧力もしくはその相当値に対応した値として設定される
前記（１）に記載の車載内燃機関の燃料供給装置。
【００８１】
前記（２）の構成によれば、上記所定の設定値が、外部の補給用燃料タンクから上記内燃機関の燃料タンクへの液化ガス燃料の補給を妨げる圧力もしくはその相当値として設定される。このため、上記液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値は、外部の補給用燃料タンクから内燃機関の燃料タンクへの液化ガス燃料の補給を円滑に行うことのできる適正な範囲に維持されるようになる。
【００８２】
（３）前記制御手段は、前記監視対象である液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を検出するセンサを備え、該センサを通じて検出される圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となる条件で、前記車両の動力源の前記内燃機関から前記代替動力源への切り替え、および前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止を行う
前記（１）または前記（２）に記載の車載内燃機関の燃料供給装置。
【００８３】
前記（３）の構成によれば、上記監視対象とされる燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記センサを通じて確実に検出される。このため、そのセンサを通じて検出される値に基づいて燃料タンク内の圧力もしくはその相当値について上記所定の設定値以上となるか否かが確実に評価されて、上記車両の動力源の内燃機関から代替動力源への切り替え、および上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止が的確な時期に行われるようになる。なお、上記センサとしては、たとえば燃料タンク内の圧力を直接検出する圧力センサがある。また、燃料タンク内の圧力の相当値として液化ガス燃料の飽和蒸気圧特性に基づく同燃料タンク内の温度が用いられる場合には、同燃料タンク等に配設した温度センサを用いてもよい。
【００８４】
（４）前記制御手段は、当該燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段をさらに備え、該監視する環境温度に基づいて前記所定の設定値を可変設定する
前記（３）に記載の車載内燃機関の燃料供給装置。
【００８５】
前記（４）の構成によれば、上記燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段、たとえば外気温度あるいは上記内燃機関の冷却水温度を検出する手段等によって検出された環境温度に基づき、上記所定の設定値が可変設定される。このため、上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる時期をより的確なものとすることができるようになる。
【００８６】
（５）前記制御手段は、前記監視対象である液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を検出するセンサを備え、該センサを通じて検出される圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となる条件で、前記車両の動力源の前記内燃機関から前記代替動力源への切り替え、および前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止を行うとともに、同圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値よりも小さいもう１つの所定の設定値以下となる条件で、前記車両の動力源の前記代替動力源から前記内燃機関への切り替えを行う
前記（１）または前記（２）に記載の車載内燃機関の燃料供給装置。
【００８７】
前記（５）の構成によれば、上記監視対象とされる燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記センサを通じて確実に検出される。このため、そのセンサを通じて検出される値に基づいて燃料タンク内の圧力もしくはその相当値について上記所定の設定値以上となるか否かが確実に評価されて、上記車両の動力源の内燃機関から代替動力源への切り替え、および上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止が的確な時期に行われるようになる。また、同検出される値に基づいて上記燃料タンク内の圧力もしくはその相当値についてもう１つの所定の設定値以下となるか否かが確実に評価されて、上記車両の動力源の代替動力源から内燃機関への切り替えが行われる。これにより、上記内燃機関の運転に際して上記検出される圧力もしくはその相当値に基づく車両の動力源の相互の切り替えが、履歴特性を有してより円滑に制御されるようになる。なお、上記センサとしては、たとえば燃料タンク内の圧力を直接検出する圧力センサがある。また、燃料タンク内の圧力の相当値として液化ガス燃料の飽和蒸気圧特性に基づく同燃料タンク内の温度が用いられる場合には、同燃料タンク等に配設した温度センサを用いてもよい。
【００８８】
（６）前記制御手段は、当該燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段をさらに備え、該監視する環境温度に基づいて前記所定の設定値および前記もう１つの所定の設定値の少なくとも一方を可変設定する
前記（５）に記載の車載内燃機関の燃料供給装置。
【００８９】
前記（６）の構成によれば、上記燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段、たとえば外気温度あるいは上記内燃機関の冷却水温度を検出する手段等によって検出された環境温度に基づき、上記所定の設定値およびもう１つの所定の設定値の少なくとも一方が可変設定される。このため、上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる時期をより的確なものとすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる内燃機関の燃料供給装置を車載内燃機関に適用した一実施形態について、該内燃機関の概略構成を例示する図。
【図２】上記内燃機関の燃料供給装置について、その構成を模式的に例示する図。
【図３】同燃料供給装置について、運転切替処理の手順を例示するフローチャート。
【図４】同燃料供給装置による運転切替の時間的推移を例示するタイムチャート。
【図５】同燃料供給装置について、ＬＰＧ気相噴射処理の手順を例示するフローチャート。
【図６】同燃料供給装置による運転切替の時間的推移を例示するタイムチャート。
【図７】上記実施の形態の変形例について、該内燃機関の概略構成を例示する図。
【図８】上記実施の形態の変形例について、運転切替処理の手順を例示するフローチャート。
【図９】上記変形例の燃料供給装置による運転切替の時間的推移を例示するタイムチャート。
【図１０】その他の変形例について、その動力源の概略構成を例示する図。
【図１１】従来の液化ガス燃料を使用する内燃機関の燃料供給装置について、その構成を模式的に例示する図。
【符号の説明】
１１…エンジン、１２…エアクリーナ、１３…吸気通路、１４…スロットルバルブ、１５…サージタンク、１６…吸気マニホールド、１７…排気マニホールド、２０ａ…ＬＰＧ燃料系、２１…ＬＰＧ用デリバリパイプ、２２…ＬＰＧ用インジェクタ、２３ａ…ＬＰＧ用燃料タンク、２４…ＬＰＧ用燃料ポンプ、２５…ＬＰＧ用プレッシャレギュレータ、２６…還流管、２７…圧力センサ、２８…気相補助インジェクタ、２９…減圧管、３０…ガソリン燃料系、３１…ガソリン用デリバリパイプ、３２…ガソリン用インジェクタ、３３…ガソリン用燃料タンク、３４…ガソリン用燃料ポンプ、３５…ガソリン用プレッシャレギュレータ、３６…還流管、４０ａ…電子制御ユニット、５１…弁機構、５２…固定絞り。
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に燃料を噴射供給する内燃機関の燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液化石油ガス（ＬＰＧ）等の液化ガスを燃料とする内燃機関が周知である。そして、それら内燃機関のなかには、機関に液相状態の燃料を噴射供給する燃料供給装置を備えるものも実用化されている。こうした燃料供給装置は、基本的には図１１に模式的に示すフューエルリターン式といわれる燃料循環方式を用いた構成となっている。
【０００３】
上記フューエルリターン式の燃料供給装置にあっては、図１１に示されるように、燃料タンク１２３内の液相燃料を燃料ポンプ１２４により燃料供給経路１２６に圧送しつつ、この圧送した燃料を、インジェクタ１２２とともに燃料噴射機構を構成するデリバリパイプ１２１内に供給する。そして、このデリバリパイプ１２１内に供給した燃料をインジェクタ１２２を通じて内燃機関に噴射供給する一方で、同デリバリパイプ１２１内に残留している燃料を還流経路１２７を介して燃料タンク１２３に還流させる。
【０００４】
このリターンフューエル式の燃料供給装置では、こうして燃料ポンプ１２４により圧送された液相燃料をデリバリパイプ１２１を介して燃料タンク１２３に還流させることで、上記圧送された液相燃料により燃料噴射機構を構成するデリバリパイプ１２１が冷却されるようにしている。これにより、内燃機関からの熱を受けて温度上昇しやすいデリバリパイプ１２１内の液化ガス燃料が液相状態に維持される。
【０００５】
また一方で、使用燃料を切り替えて作動させることのできる内燃機関、いわゆるバイフューエルエンジンが知られている。このバイフューエルエンジンにあっては、使用する燃料をその運転情況等に応じて適宜選択することによって、燃料経費や出力特性、あるいは始動性など、それぞれの燃料の利点を生かした機関稼働を可能としている。
【０００６】
そして従来、こうしたバイフューエルエンジンとしては、たとえばガソリンと液化石油ガス（ＬＰＧ）とを燃料として使用する車両用エンジンがある（たとえば特開平１−２１６０３４号公報参照）。この場合、ガソリンおよびＬＰＧの各燃料のためにそれぞれ各別の燃料供給系統が設けられており、それら各燃料がそれぞれ専用の燃料供給系統を介してエンジンに噴射供給される。
【０００７】
ここで、上記バイフューエルエンジンの燃料供給装置として、たとえば上述のＬＰＧおよびガソリンの燃料供給系統が各別に設けられる場合、ガソリンが燃料として使用されるガソリン運転時には、ガソリン用燃料ポンプが作動されて、その専用の燃料噴射機構からガソリンが当該エンジンに噴射供給される。なおこのとき、ＬＰＧ用燃料ポンプは停止されている。また、ＬＰＧが燃料として使用されるＬＰＧ運転時には、ＬＰＧ用燃料ポンプが作動されて、その専用の燃料噴射機構から液相のＬＰＧが同エンジンに噴射供給される。またこのときには、ガソリン用燃料ポンプが停止されている。
【０００８】
上記ガソリンおよびＬＰＧを使用するバイフューエルエンジンにあっては、始動時や高出力の要求されるときなどにはそれらの点で有利なガソリン運転が行われるものの、それ以外の通常時には燃料経費の点で有利なＬＰＧ運転が継続的に行われるのが一般的となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ＬＰＧ等の液化ガス燃料は、常温常圧では気相で存在するため、加圧して液化された状態で燃料タンクに貯留される。このため、燃料の補給施設に備えられる貯蔵容器（施設タンク）から上記機関側に備えられる燃料タンクへの燃料の補給は、次のような態様をもって行われる。すなわち、液化ガス燃料を補給する際、燃料タンクおよび施設タンクの内部を大気から遮断した状態で接続するとともに、施設タンク内の燃料を所定の圧力（たとえば「０．５ＭＰａ」程度）だけ加圧することで、同施設タンクから燃料タンクへと液化ガス燃料が流入できるようにしている。
【００１０】
こうしたことから、上記フューエルリターン式燃料供給装置によって液化ガス燃料が循環しつつ内燃機関に供給される場合にあっては、以下のようなことが懸念される。
【００１１】
すなわち、デリバリパイプ１２１内の燃料が内燃機関の燃焼室等から熱を受けて高温の状態で燃料タンク１２３に還流されるため、同燃料タンク１２３内の温度が上昇するとともにその圧力も上昇する傾向を示す。そして、この燃料タンク１２３内の圧力が、上記補給施設において燃料タンク１２３に補給される燃料の圧力（加圧されて燃料タンクに補給される燃料の圧力）を超える場合には、燃料タンク１２３に燃料を補給することができなくなってしまう。
【００１２】
なお、こうした燃料の補給時に限らず、上記液化ガス燃料が貯留される燃料タンク内の圧力を常に適正な飽和蒸気圧に維持するうえでも、その圧力管理は重要である。
【００１３】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液化ガス燃料とその代替燃料とを燃料とする内燃機関にあって、液化ガス燃料を積極的に使用しつつも、これを貯留する燃料タンクを常に適正な飽和蒸気圧に維持することのできる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、液化ガス燃料とその代替燃料とを内燃機関に選択的に噴射供給すべくそれら燃料の供給系統が各別に設けられ、そのうちの少なくとも前記液化ガス燃料の供給系統が、該液化ガス燃料を液相にて貯留する密閉式の燃料タンクと、前記内燃機関にその液化ガス燃料を噴射供給する燃料噴射機構と、前記燃料タンク内の液化ガス燃料を該燃料噴射機構を介して液相にて循環させる燃料循環機構とを備えて構成される内燃機関の燃料供給装置として、前記液化ガス燃料を使用しての前記内燃機関の運転中、前記液化ガス燃料を貯留する燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を監視し、該監視する圧力もしくはその相当値が外部の補給用燃料タンクから前記燃料タンクへの液化ガス燃料の補給を妨げる圧力もしくはその相当値に対応する所定の設定値以上となるとき、前記内燃機関を前記代替燃料を使用しての運転に切り替えるとともに前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる制御手段を備えるとともに、前記液化ガス燃料の供給系統は、前記燃料タンク内の液化ガス燃料の気相分を前記内燃機関に供給する気相供給機構をさらに備え、前記制御手段は、前記監視する圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となるとき、前記内燃機関を代替燃料を使用しての運転に切り替えることに併せて、前記気相供給機構を能動とすることをその要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、液化ガス燃料を使用して上記内燃機関を運転中、該液化ガス燃料を貯留する密閉式の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記所定の設定値以上となるとき、同内燃機関が上記代替燃料を使用しての運転に切り替えられるとともに液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構が停止せしめられる。このため、上記内燃機関から受熱した燃料噴射機構内の液化ガス燃料の循環が停止して燃料タンクに流入されなくなり、同燃料タンク内の温度上昇要因が取り除かれる。これにより、燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記所定の設定値を大きく超えることなく適正に維持されるようになる。
【００１７】
さらに、上記所定の設定値が、外部の補給用燃料タンクから上記内燃機関の燃料タンクへの液化ガス燃料の補給を妨げる圧力もしくはその相当値として設定される。このため、上記液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値は、外部の補給用燃料タンクから内燃機関の燃料タンクへの液化ガス燃料の補給を円滑に行うことのできる適正な範囲に維持されるようになる。
さらに上記構成によれば、上記内燃機関の代替燃料を使用しての運転への切り替え、および上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止に併せて、上記燃料タンク内の液化ガス燃料の気相分が上記気相供給機構により内燃機関に供給される。このため、燃料タンク内の圧力を速やかに減圧することができるとともに、液化ガス燃料の液相分がその減圧された気相に燃料タンク内の飽和蒸気圧まで蒸発する際に気化潜熱を奪うことから同燃料タンク内の温度を効果的に低下させることができるようになる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、前記監視対象である液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を検出するセンサを備え、該センサを通じて検出される圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となる条件で、前記内燃機関の代替燃料を使用しての運転への切り替え、および前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止を行うことをその要旨とする。
【００１９】
上記構成によれば、上記監視対象とされる燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記センサを通じて確実に検出される。このため、そのセンサを通じて検出される値に基づいて燃料タンク内の圧力もしくはその相当値について上記所定の設定値以上となるか否かが確実に評価されて、上記内燃機関の代替燃料を使用しての運転への切り替え、および上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止が的確な時期に行われるようになる。なお、上記センサとしては、たとえば燃料タンク内の圧力を直接検出する圧力センサがある。また、燃料タンク内の圧力の相当値として液化ガス燃料の飽和蒸気圧特性に基づく同燃料タンク内の温度が用いられる場合には、同燃料タンク等に配設した温度センサを用いてもよい。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、当該燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段をさらに備え、該監視する環境温度に基づいて前記所定の設定値を可変設定することをその要旨とする。
【００２１】
上記構成によれば、上記燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段、たとえば外気温度あるいは上記内燃機関の冷却水温度を検出する手段等によって検出された環境温度に基づき、上記所定の設定値が可変設定される。このため、上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる時期をより的確なものとすることができるようになる。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、前記監視対象である液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を検出するセンサを備え、該センサを通じて検出される圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となる条件で、前記内燃機関の代替燃料を使用しての運転への切り替え、および前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止を行うとともに、同圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値よりも小さいもう１つの所定の設定値以下となる条件で、前記内燃機関の液化ガス燃料を使用しての運転への切り替えを行うことをその要旨とする。
【００２３】
上記構成によれば、上記監視対象とされる燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記センサを通じて確実に検出される。このため、そのセンサを通じて検出される値に基づいて燃料タンク内の圧力もしくはその相当値について上記所定の設定値以上となるか否かが確実に評価されて、上記内燃機関の代替燃料を使用しての運転への切り替え、および上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止が的確な時期に行われる。また、同検出される値に基づいて上記燃料タンク内の圧力もしくはその相当値についてもう１つの所定の設定値以下となるか否かが確実に評価されて、上記内燃機関の液化ガス燃料を使用しての運転への切り替えが行われる。これにより、上記内燃機関の運転に際して上記検出される圧力もしくはその相当値に基づく使用燃料の相互の切り替えが、履歴特性を有してより円滑に制御されるようになる。なお、上記センサとしては、たとえば燃料タンク内の圧力を直接検出する圧力センサがある。また、燃料タンク内の圧力の相当値として液化ガス燃料の飽和蒸気圧特性に基づく同燃料タンク内の温度が用いられる場合には、同燃料タンク等に配設した温度センサを用いてもよい。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、当該燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段をさらに備え、該監視する環境温度に基づいて前記所定の設定値および前記もう１つの所定の設定値の少なくとも一方を可変設定することをその要旨とする。
【００２５】
上記構成によれば、上記燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段、たとえば外気温度あるいは上記内燃機関の冷却水温度を検出する手段等によって検出された環境温度に基づき、上記所定の設定値およびもう１つの所定の設定値の少なくとも一方が可変設定される。このため、上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる時期とその期間とをより的確なものとすることができるようになる。
【００２８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記気相供給機構が、前記燃料タンク内に存在する液化ガス燃料の気相分を前記内燃機関に噴射供給する気相インジェクタであることをその要旨とする。
【００２９】
上記構成によれば、上記燃料タンク内に存在する液化ガス燃料の気相分の内燃機関への噴射供給を制御性よく行うことができるようになる。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記気相供給機構が、前記燃料タンク内に存在する液化ガス燃料の気相分を前記内燃機関に発生する負圧を利用しつつ弁機構を介して供給するものであることをその要旨とする。
【００３０】
上記構成によれば、上記燃料タンク内に存在する液化ガス燃料の気相分の内燃機関への噴射供給を簡素な構成にて行うことができるようになる。
そして、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記液化ガス燃料が液化石油ガスであり、前記代替燃料がガソリンであることをその要旨とする。
【００３１】
上記構成によれば、請求項１〜７のいずれかの構成が、ガソリンと液化石油ガスとを使用して運転される内燃機関に適用される。これにより、ガソリンと液化ガス燃料である液化石油ガスとを燃料として使用する内燃機関について、液化石油ガスの燃料タンク内の圧力を適正に維持することができるようになる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる内燃機関の燃料供給装置を、ガソリンおよび液化石油ガス（ＬＰＧ）を燃料として使用する車載内燃機関（エンジン）に適用した一実施形態について図１〜図６を使って説明する。
【００３３】
図１は、本実施の形態のエンジンとその周辺部の構成を模式的に例示する説明図である。
図１に示されるように、このエンジン１１は４つの気筒を有して構成される。このエンジン１１を運転するために、吸気口から吸入された空気はエアクリーナ１２を介して吸気通路１３に導入され、さらにスロットルバルブ１４の開度によりその流量が調整されつつサージタンク１５に流入する。そして、サージタンク１５に流入した空気は、各気筒に対応して分岐形成された吸気マニホールド１６に分流する。この吸気マニホールド１６には燃料を液相にて噴射する燃料噴射機構が配設されており、この燃料噴射機構により噴射供給された燃料が上記分流した空気と混合されて各気筒に吸入される。
【００３４】
ここで、本実施の形態のエンジン１１は、燃料の供給系統としてガソリン燃料系とＬＰＧ燃料系とが各別に設けられ、それら燃料が選択的に使用される、いわゆるバイフューエルエンジンとして構成されている。すなわち、吸気マニホールド１６には、ＬＰＧの燃料噴射機構としてＬＰＧ用デリバリパイプ２１とＬＰＧ用インジェクタ２２とが、またガソリンの燃料噴射機構としてガソリン用デリバリパイプ３１とガソリン用インジェクタ３２とがそれぞれ取り付けられている。
そして、これら各燃料噴射機構から選択的に噴射供給された燃料が吸気マニホールド１６内にて空気と混合されてエンジン１１の各気筒に吸入されるようにしている。
また、本実施の形態のエンジン１１のＬＰＧの供給系統にあっては、上記燃料噴射機構にくわえて、燃料タンク内の気相のＬＰＧを気相のままサージタンク１５の吸入口に噴射供給する気相供給機構として気相補助インジェクタ２８が配設されている。
【００３５】
こうして上記各燃料の供給系統によって噴射供給された燃料は各気筒の燃焼室で燃焼され、それら各気筒に対応して分岐形成された排気マニホールド１７を通って所定の排気通路に排出される。
【００３６】
つぎに、上記各燃料の供給系統について図２を使って説明する。
図２に示されるように、このエンジン１１は、上記２種の燃料に対応して上述したＬＰＧ燃料系２０ａおよびガソリン燃料系３０の２つの供給系統を有している。
【００３７】
ＬＰＧ燃料系２０ａは、ＬＰＧを液相にて貯留する燃料タンク２３ａと、上述したＬＰＧ用デリバリパイプ２１およびＬＰＧ用インジェクタ２２と、燃料タンク２３ａに貯留されている液相のＬＰＧをデリバリパイプ２１に圧送する燃料ポンプ２４とを有して構成されている。燃料ポンプ２４は、デリバリパイプ２１にＬＰＧを圧送し、そのデリバリパイプ２１の下流側からはインジェクタ２２から噴射されずに滞留しているＬＰＧが還流経路として設けられた還流管２６を通って燃料タンク２３ａに還流される。これら燃料ポンプ２４および還流管２６は、ＬＰＧ燃料系２０ａにあってＬＰＧを循環させる燃料循環機構として機能する。なおこのとき、デリバリパイプ２１内の圧力はプレッシャレギュレータ２５により所望の値に調圧されており、インジェクタ２２からの燃料の噴射供給が安定して行われるようにしている。また、燃料タンク２３ａには、その内部の圧力を検出する圧力センサ２７が配設されている。
また、上記気相補助インジェクタ２８は、燃料タンク２３ａの気相部分に連通する減圧管２９に連結されており、燃料タンク２３ａ内のＬＰＧの気相分をサージタンク１５（より正確にはその吸入口）に噴射供給するようにしている。
【００３８】
一方、ガソリン燃料系３０は、ガソリンを液相にて貯留する燃料タンク３３と、上述したガソリン用デリバリパイプ３１およびガソリン用インジェクタ３２と、燃料タンク３３に貯留されている液相のガソリンをデリバリパイプ３１に圧送する燃料ポンプ３４とを有して構成されている。このガソリン燃料系３０についてもＬＰＧ燃料系２０ａと同様に、燃料ポンプ３４がデリバリパイプ３１にガソリンを圧送し、そのデリバリパイプ３１の下流側からはインジェクタ３２から噴射されずに滞留しているガソリンが還流経路として設けられた還流管３６を通って燃料タンク３３に還流される。これら燃料ポンプ３４および還流管３６は、ガソリン燃料系３０にあってガソリンを循環させる燃料循環機構として機能する。なお、ガソリン燃料系３０においてもデリバリパイプ３１内の圧力はプレッシャレギュレータ３５により所望の値に調圧されており、インジェクタ３２からの燃料の噴射供給が安定して行われるようにしている。
【００３９】
そして、上記２つの燃料供給系統からエンジン１１に燃料を選択的に噴射供給する制御手段の構成要素として、この燃料供給装置は電子制御ユニット４０ａを備えている。この電子制御ユニット４０ａは、各燃料の供給系統のＬＰＧ用インジェクタ２２およびガソリン用インジェクタ３２に対してそれぞれ噴射指令を出力する。この出力された噴射指令に応じて各燃料噴射機構による燃料の噴射供給が行われる。
また、電子制御ユニット４０ａは、各供給系統の燃料噴射機構にくわえて気相補助インジェクタ２８に対しても噴射指令を出力する機能を有している。すなわち、この燃料供給装置では、電子制御ユニット４０ａから出力されるこれら噴射指令に基づいて各燃料噴射機構および気相供給機構による各気筒への燃料の噴射供給が行われる。
【００４０】
ところで、上記各デリバリパイプ２１および３１は、吸気マニホールド１６に取り付けられることから、エンジン１１の輻射熱等により温度が上昇する。したがって、上記バイフューエルエンジンにおいては、燃料ポンプが作動している供給系統のデリバリパイプ内にて受熱した燃料が還流管を通じて各燃料タンクに還流される。このため、燃料ポンプの作動している供給系統では燃料タンク内の温度がしだいに上昇するとともに内部の圧力も上昇することになる。
【００４１】
これら燃料の供給系統のうち特に、液化ガス燃料を用いるＬＰＧ燃料系２０ａにあっては燃料タンク２３ａが密閉式であるため、その内部圧力の上昇は、外部補給施設からの燃料の補給を困難にするばかりでなく、燃料タンク２３ａの強度設計にも関わってくる。したがって、同燃料タンク２３ａ内の圧力については、これを適正に維持することが重要となる。
【００４２】
そこで、本実施の形態の燃料供給装置では、ＬＰＧ運転中にＬＰＧ燃料系２０ａの燃料タンク２３ａ内の圧力を検出して、その検出された圧力に基づきガソリン運転への切り替えとＬＰＧ燃料系２０ａの燃料ポンプ２４の停止とを行うようにしている。
【００４３】
なお、上記エンジン１１をＬＰＧ運転とするかガソリン運転とするかは、このエンジン１１を搭載している車両の運転者等によって選択的に切り替え可能な運転切替スイッチ４１からの入力信号と、エンジン１１あるいは車両の状態とに基づき電子制御ユニット４０ａが決定している。
【００４４】
図３は、ＬＰＧ燃料系２０ａの燃料タンク２３ａ内の圧力を適正に維持するために、電子制御ユニット４０ａが、ＬＰＧ運転とガソリン運転との運転切替処理を行う手順を例示するフローチャートである。
【００４５】
まず、電子制御ユニット４０ａは、エンジン１１がＬＰＧ運転中か否かを判定する（ステップＳ３０１）。ＬＰＧ運転中であると判定された場合、燃料タンク２３ａ内の圧力（タンク圧力）Ｐを評価してこれが設定値Ｐｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。ここでタンク圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上であると判定されると、電子制御ユニット４０ａはエンジン１１をガソリン運転に切り替えるとともに、ＬＰＧ燃料系２０ａの燃料ポンプ２４を停止する（ステップＳ３０３）。また、ステップＳ３０２においてタンク圧力Ｐが設定値Ｐｂに満たないと判定されると、電子制御ユニット４０ａは運転切替スイッチ４１からの入力信号を評価する（ステップＳ３０４）。このとき、運転切替スイッチ４１がＬＰＧ運転側に設定されていると判断された場合は、何もしないでＬＰＧ運転のままとする。また、運転切替スイッチ４１がガソリン運転側に設定されていると判断された場合は、上記ステップＳ３０３に処理を移行してガソリン運転への切り替えを行う。
【００４６】
一方、ステップＳ３０１においてＬＰＧ運転中ではない、すなわちガソリン運転中であると判定された場合には、電子制御ユニット４０ａは運転切替スイッチ４１からの入力信号を評価する（ステップＳ３０５）。このとき、運転切替スイッチ４１がＬＰＧ運転側に設定されていると判断された場合は、電子制御ユニット４０ａはタンク圧力Ｐを評価する（ステップＳ３０６）。そして、タンク圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上である場合には、何もしないでガソリン運転のままとし、またそうではない場合には、ＬＰＧ運転への切り替えを行う（ステップＳ３０７）。また、上記ステップＳ３０５において、運転切替スイッチ４１がＬＰＧ運転側に設定されていない、すなわちガソリン運転側に設定されていると判断された場合は、何もしないでガソリン運転のままとする。
【００４７】
図４は、上記運転切替処理を行ったときのＬＰＧのタンク圧力Ｐの時間的推移をエンジン１１の運転燃料および運転切替スイッチの変化とともに例示したタイムチャートである。
【００４８】
図４に示されるように、まず時刻ｔ１において運転切替スイッチ４１がガソリンからＬＰＧに切り替えられると、この時点でのタンク圧力Ｐは設定値Ｐｂよりも小さいため、電子制御ユニット４０ａは運転燃料をガソリンからＬＰＧに切り替える（図３のステップＳ３０７）。これによりＬＰＧ運転となったエンジン１１にはＬＰＧ燃料系２０ａからＬＰＧが噴射供給されるようになるとともに、同燃料系２０ａにおいてデリバリパイプ２１にて受熱したＬＰＧが還流されて燃料タンク２３ａの温度、そしてタンク圧力Ｐが上昇しはじめる（期間Ｔ１）。
【００４９】
上記期間Ｔ１にタンク圧力Ｐが徐々に上昇して設定値Ｐｂに到達すると（時刻ｔ２）、電子制御ユニット４０ａは運転燃料をＬＰＧからガソリンに切り替える（図３のステップＳ３０３）とともに、ＬＰＧの燃料ポンプ２４を停止させる。これにより、デリバリパイプ２１にて受熱したＬＰＧの循環が停止されるため、燃料タンク２３ａが外気により冷却されてタンク圧力Ｐは上昇傾向から緩やかに下降傾向に変化する（期間Ｔ２）。
【００５０】
そして、タンク圧力Ｐが設定値Ｐｂを下回ったとき（時刻ｔ３）、電子制御ユニット４０ａはガソリンに切り替えていた運転燃料を再度、ＬＰＧに切り替える（図３のステップＳ３０７）。
【００５１】
ここで、設定値Ｐｂは、ＬＰＧを燃料タンク２３ａに補給する際にタンク圧力Ｐが外部補給施設等から印加される補給圧を超えないような値に設定されている。
こうして、ＬＰＧ燃料系２０ａの燃料タンク２３ａ内の圧力Ｐは、設定値Ｐｂを超えて過度に上昇することなく所定値以下の適正な範囲に維持されるようになる。
【００５９】
さらに、本実施の形態の電子制御ユニット４０ａは、上記運転切替処理にくわえて上記気相補助インジェクタ２８への噴射指令を出力するＬＰＧ気相噴射処理を実行する。
【００６０】
すなわち、そのＬＰＧ気相噴射処理の手順を図５のフローチャートに例示するように、電子制御ユニット４０ａは、まずタンク圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳ７０１）。このとき、タンク圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上であると判定されると電子制御ユニット４０ａはＬＰＧ気相噴射を実行する噴射指令を気相補助インジェクタ２８に出力する（ステップＳ７０２）。また、タンク圧力Ｐが設定値Ｐｂに満たないと判定されるとステップＳ７０２をスキップしてこの処理を抜ける。
【００６１】
図６は、上記運転切替処理およびＬＰＧ気相噴射処理を行ったときのＬＰＧのタンク圧力Ｐの時間的推移をエンジン１１の運転燃料、ＬＰＧ気相噴射の実行状況、および運転切替スイッチの変化とともに例示したタイムチャートである。
【００６２】
図６に示されるように、時刻ｔ１において運転切替スイッチ４１がガソリンからＬＰＧに切り替えられると、この時点でのタンク圧力Ｐは設定値Ｐｂよりも小さいため、電子制御ユニット４０ａが運転燃料をガソリンからＬＰＧに切り替える（図３のステップＳ３０７）。これによりＬＰＧ運転となるとタンク圧力Ｐが上昇しはじめる（期間Ｔ１）。
【００６３】
上記期間Ｔ１にタンク圧力Ｐが徐々に上昇して設定値Ｐｂに到達すると（時刻ｔ２）、電子制御ユニット４０ａは運転燃料をＬＰＧからガソリンに切り替える（図３のステップＳ３０３）とともに、ＬＰＧの燃料ポンプ２４を停止させる。そしてさらに、電子制御ユニット４０ａは上記ＬＰＧ気相噴射処理により気相補助インジェクタ２８に対して噴射指令を出力する（図７のステップＳ７０２）。これにより、デリバリパイプ２１にて受熱したＬＰＧの循環が停止されて燃料タンク２３ａが外気により冷却されはじめる。またそれに併せて、ＬＰＧの気相分の噴射により燃料タンク２３ａ内が減圧されてタンク圧力Ｐが飽和蒸気圧を下回るため、燃料タンク２３ａ内に貯留されているＬＰＧの液相分の蒸発が促進される。このとき、蒸発するＬＰＧは気化潜熱を奪うため燃料タンク２３ａの温度、そして圧力Ｐは、上述した外気のみによる冷却時（破線にて図示）と比較して効果的に低下する（期間Ｔ２’）。
【００６４】
そして、タンク圧力Ｐが設定値Ｐｂを下回ったとき（時刻ｔ３’）、電子制御ユニット４０ａはガソリンに切り替えていた運転燃料を再度、ＬＰＧに切り替える（図３のステップＳ３０７）。
【００６５】
こうして、ＬＰＧ燃料系２０ａの燃料タンク２３ａ内の圧力Ｐは、設定値Ｐｂを超えて過度に上昇することなく所定値以下の適正な範囲に維持されるようになる。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態にかかる内燃機関の燃料供給装置によれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（１）ガソリンとＬＰＧとを使用するバイフューエルエンジンにおいて、ＬＰＧ燃料系２０ａの燃料タンク２３ａ内の圧力Ｐが設定値Ｐｂを過度に超えて上昇することなく所定値以下の適正な範囲に維持されるようになる。
（２）ＬＰＧの燃料タンク２３ａを、補給施設からの燃料タンク２３ａへの燃料補給が可能な状態に維持することができるようになる。
（３）圧力センサ２７により燃料タンク２３ａ内の圧力が検出されて、その検出される値に基づいてタンク圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上になるか否かが確実に評価される。
【００６７】
（４）ＬＰＧ運転中に燃料タンク２３ａ内の圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上となったとき、ガソリン運転に切り替えてＬＰＧの燃料ポンプ２４が停止されるとともに、燃料タンク２３ａ内のＬＰＧの気相分が気相供給機構の構成要素である気相補助インジェクタ２８により噴射供給されてタンク圧力Ｐが減圧される。このため、燃料タンク２３ａの温度（圧力）上昇要因がとりのぞかれるだけでなく、燃料タンク２３ａ内の減圧と冷却とが迅速に行われるようになる。
【００６８】
（５）ＬＰＧ燃料系を構成する気相供給機構として、気相のＬＰＧを噴射供給する気相補助インジェクタ２８を採用している。これにより、気相のＬＰＧの噴射についてその量やタイミング等、制御性よく実行することができるようになる。
【００６９】
（その他の実施の形態）
なお、上記実施の形態は以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態においては、燃料タンク２３ａ内のＬＰＧの気相分をエンジン１１に供給する気相供給機構として、ＬＰＧ燃料系２０ａが気相補助インジェクタ２８を備えて構成される場合について説明したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。この気相補助インジェクタ２８を用いた構成に限らず、ＬＰＧを気相にて供給する他の構成、たとえば図７に例示するように、燃料タンク２３ａの気相に連通する減圧管２９を固定絞り５２と弁機構５１とを介してサージタンク１５に連結させた構成としてもよい。この場合、弁機構５１を開弁することでエンジン１１によって生じる負圧により燃料タンク２３ａ内のＬＰＧの気相分がサージタンク１５に供給される。この構成によれば、気相補助インジェクタ２８を用いた構成と比較して制御性の面では及ばないものの、それに準じた効果が簡素な構成にて得られるようになる。
【００７０】
・上記実施の形態においては、燃料タンク２３ａの圧力上昇にともなってＬＰＧ運転からガソリン運転に切り替えられた場合に気相供給機構にてＬＰＧの気相分をエンジン１１に供給する場合について説明したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。たとえば、気相供給機構からのＬＰＧの供給を開始する設定値Ｐｄｇを、上述した運転切替を実行する設定値Ｐｂよりも大きい値に設定する構成としてもよい。この場合、燃料タンク２３ａの圧力上昇の度合いが大きい場合には気相供給機構が機能する一方、その度合いが小さい場合には気相供給機構は機能しない。したがって、気相供給機構からのＬＰＧの気相分の供給がエンジン１１の運転に及ぼす影響をより小さいものとすることができるようになる。
【００７１】
・上記実施の形態においては、ＬＰＧ運転中のＬＰＧの燃料タンクの圧力上昇に際し、該燃料タンクの圧力を監視してその圧力が設定値以上となることを条件にＬＰＧ運転からガソリン運転への運転切替を行う構成について説明したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。上記ＬＰＧの燃料タンクの圧力に対する条件に限らず、同圧力の相当値がそれに対応する設定値に到達することを条件として上記運転切替を行う構成としてもよい。この圧力の相当値としては、たとえばタンク圧力ＰとＬＰＧの飽和蒸気圧特性とから求められるＬＰＧの燃料タンクの温度を用いることができる。
【００７２】
・上記実施の形態においては、ＬＰＧ運転中のＬＰＧの燃料タンクの圧力上昇に際し、タンク圧力Ｐが設定値Ｐｂ以上となったときにＬＰＧ運転からガソリン運転への運転切替を行い、同設定値Ｐｂを下回ったときにＬＰＧ運転に切り替える場合について説明したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。たとえば、図８にその処理手順を先の図３に対応して示すように、ＬＰＧ運転からガソリン運転への切り替えを上限設定値Ｐｂｈ以上となったときに行い、ガソリン運転からＬＰＧ運転への切り替えを下限設定値Ｐｂｌを下回ったときに行うような構成としてもよい。この場合、図８に示されるように、図３のステップＳ３０２に対応するステップＳ３０２ａにおいて、タンク圧力Ｐが上限設定値Ｐｂｈに対して評価される。また、同ステップＳ３０６に対応するステップＳ３０６ａにおいて、タンク圧力Ｐが下限設定値Ｐｂｌに対して評価される。このような構成によれば、図９にタイムチャートを先の図４に対応して示すように、タンク圧力Ｐがより低くなる時刻ｔ４までガソリン運転が行われるため、ＬＰＧ運転とガソリン運転との切替頻度をより少なくする制御とすることができるようになる。なお、このときの運転切替に対する条件設定も、タンク圧力Ｐに限らずその相当値として構成してもよい。
【００７３】
・上記実施の形態においては、上記運転切替を行う際の境界温度（設定値Ｐｂ、あるいは上限設定値Ｐｂｈおよび下限設定値Ｐｂｌ）が固定値である構成について例示したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。上記境界温度を固定値とする構成に限らず、たとえばエンジンの雰囲気温度である外気温度やエンジンの冷却水温度等、当該燃料供給装置の環境温度を監視する手段を備えて、その監視された環境温度に基づいてそれら境界温度を適宜、可変値とする構成としてもよい。
【００７４】
・上記実施の形態においては、燃料としてガソリンとＬＰＧとが使用されるバイフューエルエンジンについて説明したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。たとえば、ＬＰＧの代替燃料はガソリンに限らず他の燃料であってもよい。また、燃料タンクの圧力上昇にともなって代替燃料に切り替えられる液化ガス燃料としてはＬＰＧに限らず、たとえば液化天然ガス（ＬＮＧ）やジメチルエーテル、液体水素等の他の液化ガス燃料であってもよい。
【００７５】
・上記実施の形態においては、液化ガス燃料とその代替燃料とを使用して運転される内燃機関について例示したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。代替燃料の燃焼による動力を液化ガス燃料の燃焼による動力の代替動力源とする場合に限らず、他の代替動力源を有する車両等の構成にあっても本発明を適用することができる。こうした車両としては、たとえば図１０に示すエンジン６１と電気モータ６２とを動力源として備えるハイブリッド車両がある。この場合、バッテリ６３と、該バッテリ６３から供給される電力を変換するインバータ６４と、変換された電力を利用して駆動する電気モータ６２とを備えて構成される電気駆動系が上記代替動力源に相当する。また、それら動力源の切り替えについては、制御手段を構成する電子制御ユニット６５がこれを行う。この場合、エンジン６１への燃料供給装置として、たとえば図２、あるいは図７に示した構成のうちのガソリン燃料系３０を削除したＬＰＧ燃料系を用いることができる。
【００７６】
・上記実施の形態においては、エンジンが車載内燃機関である場合について例示したが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。車載内燃機関に限らず、ＬＰＧ等の液化ガス燃料を使用する他の内燃機関の燃料供給装置にあっても本発明を広く適用することができる。
【００７７】
このほか、上記実施の形態およびその変形例から把握することができる技術思想を、その技術思想から得られる作用効果とともに以下に記載する。
【００７８】
（１）液化ガス燃料により稼働する内燃機関と該内燃機関の代替動力源とを備える車両にあって、前記液化ガス燃料を前記内燃機関に供給する供給系統が、該液化ガス燃料を液相にて貯留する密閉式の燃料タンクと、前記内燃機関にその液化ガス燃料を噴射供給する燃料噴射機構と、前記燃料タンク内の液化ガス燃料を該燃料噴射機構を介して液相にて循環させる燃料循環機構とを備えて構成される車載内燃機関の燃料供給装置において、
前記液化ガス燃料を使用して稼働する前記内燃機関からの動力を前記車両の動力源としている際、前記液化ガス燃料を貯留する燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を監視し、該監視する圧力もしくはその相当値が所定の設定値以上となるとき、前記車両の動力源を前記内燃機関から前記代替動力源に切り替えるとともに前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる制御手段を備える
ことを特徴とする車載内燃機関の燃料供給装置。
【００７９】
前記（１）の構成によれば、上記液化ガス燃料により稼働する内燃機関にあってその燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記所定の設定値以上となるとき、上記車両の動力源が上記代替動力源に切り替えられるとともに上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構が停止される。このため、上記内燃機関から受熱した燃料噴射機構内の液化ガス燃料の上記燃料タンクへの還流が停止される。これにより、燃料タンクの温度上昇、すなわち圧力上昇が停止され、同燃料タンクの圧力を適正に維持することができるようになる。
【００８０】
（２）前記所定の設定値が、外部の補給用燃料タンクから前記燃料タンクへの前記液化ガス燃料の補給を妨げる圧力もしくはその相当値に対応した値として設定される
前記（１）に記載の車載内燃機関の燃料供給装置。
【００８１】
前記（２）の構成によれば、上記所定の設定値が、外部の補給用燃料タンクから上記内燃機関の燃料タンクへの液化ガス燃料の補給を妨げる圧力もしくはその相当値として設定される。このため、上記液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値は、外部の補給用燃料タンクから内燃機関の燃料タンクへの液化ガス燃料の補給を円滑に行うことのできる適正な範囲に維持されるようになる。
【００８２】
（３）前記制御手段は、前記監視対象である液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を検出するセンサを備え、該センサを通じて検出される圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となる条件で、前記車両の動力源の前記内燃機関から前記代替動力源への切り替え、および前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止を行う
前記（１）または前記（２）に記載の車載内燃機関の燃料供給装置。
【００８３】
前記（３）の構成によれば、上記監視対象とされる燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記センサを通じて確実に検出される。このため、そのセンサを通じて検出される値に基づいて燃料タンク内の圧力もしくはその相当値について上記所定の設定値以上となるか否かが確実に評価されて、上記車両の動力源の内燃機関から代替動力源への切り替え、および上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止が的確な時期に行われるようになる。なお、上記センサとしては、たとえば燃料タンク内の圧力を直接検出する圧力センサがある。また、燃料タンク内の圧力の相当値として液化ガス燃料の飽和蒸気圧特性に基づく同燃料タンク内の温度が用いられる場合には、同燃料タンク等に配設した温度センサを用いてもよい。
【００８４】
（４）前記制御手段は、当該燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段をさらに備え、該監視する環境温度に基づいて前記所定の設定値を可変設定する
前記（３）に記載の車載内燃機関の燃料供給装置。
【００８５】
前記（４）の構成によれば、上記燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段、たとえば外気温度あるいは上記内燃機関の冷却水温度を検出する手段等によって検出された環境温度に基づき、上記所定の設定値が可変設定される。このため、上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる時期をより的確なものとすることができるようになる。
【００８６】
（５）前記制御手段は、前記監視対象である液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を検出するセンサを備え、該センサを通じて検出される圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となる条件で、前記車両の動力源の前記内燃機関から前記代替動力源への切り替え、および前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止を行うとともに、同圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値よりも小さいもう１つの所定の設定値以下となる条件で、前記車両の動力源の前記代替動力源から前記内燃機関への切り替えを行う
前記（１）または前記（２）に記載の車載内燃機関の燃料供給装置。
【００８７】
前記（５）の構成によれば、上記監視対象とされる燃料タンク内の圧力もしくはその相当値が上記センサを通じて確実に検出される。このため、そのセンサを通じて検出される値に基づいて燃料タンク内の圧力もしくはその相当値について上記所定の設定値以上となるか否かが確実に評価されて、上記車両の動力源の内燃機関から代替動力源への切り替え、および上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止が的確な時期に行われるようになる。また、同検出される値に基づいて上記燃料タンク内の圧力もしくはその相当値についてもう１つの所定の設定値以下となるか否かが確実に評価されて、上記車両の動力源の代替動力源から内燃機関への切り替えが行われる。これにより、上記内燃機関の運転に際して上記検出される圧力もしくはその相当値に基づく車両の動力源の相互の切り替えが、履歴特性を有してより円滑に制御されるようになる。なお、上記センサとしては、たとえば燃料タンク内の圧力を直接検出する圧力センサがある。また、燃料タンク内の圧力の相当値として液化ガス燃料の飽和蒸気圧特性に基づく同燃料タンク内の温度が用いられる場合には、同燃料タンク等に配設した温度センサを用いてもよい。
【００８８】
（６）前記制御手段は、当該燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段をさらに備え、該監視する環境温度に基づいて前記所定の設定値および前記もう１つの所定の設定値の少なくとも一方を可変設定する
前記（５）に記載の車載内燃機関の燃料供給装置。
【００８９】
前記（６）の構成によれば、上記燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段、たとえば外気温度あるいは上記内燃機関の冷却水温度を検出する手段等によって検出された環境温度に基づき、上記所定の設定値およびもう１つの所定の設定値の少なくとも一方が可変設定される。このため、上記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる時期をより的確なものとすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる内燃機関の燃料供給装置を車載内燃機関に適用した一実施形態について、該内燃機関の概略構成を例示する図。
【図２】上記内燃機関の燃料供給装置について、その構成を模式的に例示する図。
【図３】同燃料供給装置について、運転切替処理の手順を例示するフローチャート。
【図４】同燃料供給装置による運転切替の時間的推移を例示するタイムチャート。
【図５】同燃料供給装置について、ＬＰＧ気相噴射処理の手順を例示するフローチャート。
【図６】同燃料供給装置による運転切替の時間的推移を例示するタイムチャート。
【図７】上記実施の形態の変形例について、該内燃機関の概略構成を例示する図。
【図８】上記実施の形態の変形例について、運転切替処理の手順を例示するフローチャート。
【図９】上記変形例の燃料供給装置による運転切替の時間的推移を例示するタイムチャート。
【図１０】その他の変形例について、その動力源の概略構成を例示する図。
【図１１】従来の液化ガス燃料を使用する内燃機関の燃料供給装置について、その構成を模式的に例示する図。
【符号の説明】
１１…エンジン、１２…エアクリーナ、１３…吸気通路、１４…スロットルバルブ、１５…サージタンク、１６…吸気マニホールド、１７…排気マニホールド、２０ａ…ＬＰＧ燃料系、２１…ＬＰＧ用デリバリパイプ、２２…ＬＰＧ用インジェクタ、２３ａ…ＬＰＧ用燃料タンク、２４…ＬＰＧ用燃料ポンプ、２５…ＬＰＧ用プレッシャレギュレータ、２６…還流管、２７…圧力センサ、２８…気相補助インジェクタ、２９…減圧管、３０…ガソリン燃料系、３１…ガソリン用デリバリパイプ、３２…ガソリン用インジェクタ、３３…ガソリン用燃料タンク、３４…ガソリン用燃料ポンプ、３５…ガソリン用プレッシャレギュレータ、３６…還流管、４０ａ…電子制御ユニット、５１…弁機構、５２…固定絞り。
Claims (8)
- 液化ガス燃料とその代替燃料とを内燃機関に選択的に噴射供給すべくそれら燃料の供給系統が各別に設けられ、そのうちの少なくとも前記液化ガス燃料の供給系統が、該液化ガス燃料を液相にて貯留する密閉式の燃料タンクと、前記内燃機関にその液化ガス燃料を噴射供給する燃料噴射機構と、前記燃料タンク内の液化ガス燃料を該燃料噴射機構を介して液相にて循環させる燃料循環機構とを備えて構成される内燃機関の燃料供給装置において、
前記液化ガス燃料を使用しての前記内燃機関の運転中、前記液化ガス燃料を貯留する燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を監視し、該監視する圧力もしくはその相当値が外部の補給用燃料タンクから前記燃料タンクへの液化ガス燃料の補給を妨げる圧力もしくはその相当値に対応する所定の設定値以上となるとき、前記内燃機関を前記代替燃料を使用しての運転に切り替えるとともに前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構を停止させる制御手段を備えるとともに、
前記液化ガス燃料の供給系統は、前記燃料タンク内の液化ガス燃料の気相分を前記内燃機関に供給する気相供給機構をさらに備え、前記制御手段は、前記監視する圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となるとき、前記内燃機関を代替燃料を使用しての運転に切り替えることに併せて、前記気相供給機構を能動とする
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 - 前記制御手段は、前記監視対象である液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を検出するセンサを備え、該センサを通じて検出される圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となる条件で、前記内燃機関の代替燃料を使用しての運転への切り替え、および前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止を行う
請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。 - 前記制御手段は、当該燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段をさらに備え、該監視する環境温度に基づいて前記所定の設定値を可変設定する
請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。 - 前記制御手段は、前記監視対象である液化ガス燃料の燃料タンク内の圧力もしくはその相当値を検出するセンサを備え、該センサを通じて検出される圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値以上となる条件で、前記内燃機関の代替燃料を使用しての運転への切り替え、および前記液化ガス燃料の供給系統の燃料循環機構の停止を行うとともに、同圧力もしくはその相当値が前記所定の設定値よりも小さいもう１つの所定の設定値以下となる条件で、前記内燃機関の液化ガス燃料を使用しての運転への切り替えを行う
請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。 - 前記制御手段は、当該燃料供給装置近傍の環境温度を監視する手段をさらに備え、該監視する環境温度に基づいて前記所定の設定値および前記もう１つの所定の設定値の少なくとも一方を可変設定する
請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置。 - 前記気相供給機構が、前記燃料タンク内に存在する液化ガス燃料の気相分を前記内燃機関に噴射供給する気相インジェクタである
請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。 - 前記気相供給機構が、前記燃料タンク内に存在する液化ガス燃料の気相分を前記内燃機関に発生する負圧を利用しつつ弁機構を介して供給するものである
請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。 - 前記液化ガス燃料が液化石油ガスであり、前記代替燃料がガソリンである
請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給装置。
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