JP4324601B2 - Ｌｐｉエンジンの燃料供給システム及び燃料強制回収方法 - Google Patents

Description

本発明はＬＰＩエンジンの燃料供給システム及び燃料強制回収方法に関し、より詳しくは、イグニッションオフ（Ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｏｆｆ）時に燃料供給ラインと燃料リターンラインに残留する燃料の温度及び圧力上昇による燃料の漏れを防止するためのＬＰＩエンジンの燃料供給システム及び燃料強制回収方法に関する。

ＬＰＩエンジンとは、ＬＰＧエンジンのボンベ内に燃料ポンプを装着し、ＬＰＧを液状の状態で圧送してインジェクターから噴射するようにしたエンジンを称す。このようなＬＰＩエンジンは、排気規制に対応することができ、冬季始動不良及び車両出力低下など既存のＬＰＧシステムが有していた問題点を解決することができる。

図６に示すように、従来のＬＰＩ燃料供給システムは、内部に液状の燃料をエンジンルーム２０に供給するための燃料ポンプ１２が設けられたボンベ１０と、一端が燃料ポンプ１２に連結され、他端がエンジンルーム２０のインジェクターに連結された燃料供給ライン３０と、一端がエンジンルーム２０に連結され、他端がボンベ１０に連結された燃料リターンライン４０とで構成される。

従って、前記燃料ポンプ１２から供給された燃料は、燃料供給ライン３０とインジェクターを順次に通過して燃焼室に噴射され、残余燃料は燃料リターンライン４０を通じてボンベ１０に再び返すようになっている。
一方、燃料供給ライン３０には、エンジン停止時に燃料の供給を遮断するための遮断バルブ３２と、燃料の温度を測定するための温度センサー３４とが設けられている。

燃料リターンライン４０には、燃料の圧力を測定するための圧力センサー４９と、燃料の圧力を設定された範囲内に維持させるための圧力レギュレーター４８とが設けられている。
上記のような従来のＬＰＩエンジンの燃料供給システムは、エンジン停止時にインジェクターの近くに位置する燃料供給ライン及び燃料リターンライン内に燃料が残留し、このような残留燃料はエンジンが徐々に常温まで冷めていく間に圧力が上昇いて、インジェクターを通じて燃焼室に漏洩するようになる。
このような燃料の漏れは、シリンダー内の燃料濃度を高くして始動遅延及びＨＣ排出量増加の原因になるという問題点がある。
特開２００３−２０６８３２号公報

上記問題点を解決するために、本発明は、エンジン停止時に燃料供給ラインと燃料リターンライン内の残留燃料を回収するようにして、エンジン燃料の圧力上昇を防止することにその目的がある。
また、本発明は、インジェクターでの燃料漏れを防止して、強化された排気ガス規制に対応できるようにすることに他の目的がある。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料供給システムは、燃料を供給する燃料ポンプを具備するボンベと、燃料を噴射する複数個のインジェクターを具備するエンジンルームと、一端は前記ボンベの燃料ポンプに連結され、他端は前記エンジンルームに連結され、遮断バルブと温度センサーを具備する燃料供給ラインと、
一端は前記エンジンルームに連結され、燃焼して残った燃料をボンベに回収する燃料リターンラインを備えるＬＰＩエンジンの燃料供給システムにおいて、前記燃料リターンラインは、圧力センサーと圧力レギュレーターを具備し、前記エンジンルームに連結されない他端において、強制リターンラインと正常リターンラインとに分岐して残留燃料をボンベに回収し、前記強制リターンラインは、前記ボンベ内に設置され、燃料を強制的に回収する燃料回収ポンプに連結され、前記圧力センサーが測定した燃料圧力に応じて稼働する遮断バルブが備えられ、燃料を強制回収する場合に前記遮断バルブが開いて前記強制リターンラインを開通することを特徴とする。

本発明の実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料強制回収方法は、燃料供給ラインと燃料リターンライン内部に残留する燃料を強制的に回収するようになっており、イグニッションオンであるかを判断する段階、イグニッションオンであれば、メインリレーと燃料ポンプリレーをオンにする段階、正常リターンラインを通じて燃料を回収する段階、イグニッションオフであるかを判断する段階、イグニッションオフであれば、エンジン燃料圧力を基準圧力と比較する段階、エンジン燃料圧力が基準圧力より大きければ、遮断バルブ及び燃料回収ポンプによって燃料を強制的に回収する段階、及びメインリレーと燃料ポンプリレーをオフにする段階、を含むことが好ましい。

本発明の実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料強制回収方法において、前記正常リターンラインを通じて燃料を回収する段階は、強制リターンラインに具備された遮断バルブをオフにして強制リターンラインを遮断し、強制回収ポンプをオフ状態に維持することが好ましい。
また、前記遮断バルブ及び燃料回収ポンプによって燃料を強制的に回収する段階は、強制リターンラインに具備された遮断バルブをオンにして強制リターンラインを開通する段階、燃料回収ポンプをオンにして燃料を強制回収する段階、エンジン燃料圧力を基準圧力と比較する段階、及びエンジン燃料圧力が基準圧力より小さければ、遮断バルブと強制回収ポンプをオフにする段階、を含むことが好ましい。

本発明によれば、エンジン停止時に燃料供給ラインと燃料リターンライン内の残留燃料を回収するようにして、エンジン燃料の圧力上昇を防止することができる。
また、燃料の圧力上昇による漏れを防止して、始動遅延やＨＣ排出量増加のような問題点を解決することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料供給システムについて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料供給システムを示す構成図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料供給システムは、燃料が充填されたボンベ１０と、燃料が燃焼するエンジンルーム２０と、エンジンルーム２０に燃料を供給する燃料供給ライン３０と、燃焼して残った燃料をボンベ１０に回収する燃料リターンライン４０とで構成される。
ボンベ１０は、エンジンルーム２０に燃料を供給するために燃料をポンピングする燃料ポンプ１２と、エンジン停止時に燃料供給ライン３０と燃料リターンライン４０に残留する燃料をボンベ１０に回収するための燃料回収ポンプ１４とが備えられている。

図２に示すように、燃料回収ポンプ１４は、ポンプケース５２と、燃料を強制的に回収できるように動力を提供するモータ５０と、モータ５０のシャフト６４に装着されているシャフトカム５４と、シャフトカム５４に外接するように設置されているプランジャ５６と、プランジャ５６に連動されているダイアフラム５８とを含んでいる。
ポンプケース５２は、プラスチックのように熱伝逹が小さい材質で形成されて、モータ５０から発生した熱がボンベ１０に伝えられるのを最小化する。また、ポンプケース５２の上端には潤滑オイルを供給する潤滑オイル供給パイプ６０と、回収された燃料をボンベ１０に排出する燃料排出パイプ６２とが連設されている。

モータ５０はポンプケース５２上側に設置されている。モータ５０の内部にはシャフト６４が設けられていて、シャフト６４は回転して燃料をポンピングする動力を提供する。
一方、モータ５０の中央にはシャフト６４を取り囲む潤滑オイル通路６８が上下に連通していて、シャフト６４の外周面下部には潤滑オイルを上昇させるオイルスクリュー６６が設けられている。シャフト６４に設けられたオイルスクリュー６６は回転して潤滑オイルをモータ５０の上端に引き上げて飛散させ、飛散された潤滑オイルはモータ５０の外周面を流れてモータ５０を冷却及び潤滑させた後、落下して循環する。また、潤滑オイル供給パイプ６０は潤滑オイル通路６８に連結されて潤滑オイルを供給する。

シャフトカム５４はモータ５０のシャフト６４下端部に偏心して装着されており、シャフト６４と共に回転する。
プランジャ５６はシャフトカム５４に外接するように設けられている。プランジャ５６は偏心したシャフトカム５４の円運動を左右直線往復運動に転換する。
ダイアフラム５８はプランジャ５６に連動され、直線往復運動を行って燃料をポンピングし、スプリング７０によって弾支されている。
エンジンルーム２０は複数個のインジェクターが備えられていて、インジェクターは燃焼室に燃料を噴射する。

燃料供給ライン３０は、燃料ポンプ１２とエンジンルーム２０のインジェクターを連結して燃料を供給する。燃料供給ライン３０には、エンジン停止時にエンジンルーム２０に燃料の供給を遮断するための遮断バルブ３２と、燃料の温度を測定して燃料の供給及びエンジン駆動を調節するための温度センサー３４が設置されている。
燃料リターンライン４０は、燃焼して残った余分の燃料をボンベに回収するものであって、燃料リターンライン４０の一端はエンジンルーム２０に連結され、他端は強制リターンライン４２と正常リターンライン４４に分岐されている。強制リターンライン４２はボンベ１０の燃料回収ポンプ１４に連結され、エンジン停止時に燃料供給ライン３０と燃料リターンライン４０に残留する燃料をボンベ１０に強制回収するようになっている。また、正常リターンライン４２は、エンジン作動時に燃料回収ポンプ１４によらず、燃焼して残った余分の燃料をボンベ１０に回収するようになっている。

さらに、図２に示すように、正常リターンライン４４には遮断バルブ４６が備えられている。エンジンの作動時には遮断バルブ４６が開いて余分の燃料を正常リターンライン４４を通じてボンベ１０に回収するようになっている。しかし、万一、エンジンの停止時にエンジン燃料の圧力が予め設定された圧力より低くて、燃料供給ライン３０と燃料リターンライン４０に残留する燃料を強制的に回収しなければならない場合、正常リターンライン４４の遮断バルブ４６が閉じて強制リターンライン４２を通じて残留燃料がボンベ１０に回収されるようになっている。

一方、図３に示すように、遮断バルブ４６は強制リターンライン４２に設けることもできる。この場合には、エンジンの作動時に遮断バルブ４６が閉じて余分の燃料は正常リターンライン４４を通じてボンベ１０に回収するようになっている。しかし、万一、エンジンの停止時にエンジン燃料圧力が予め設定された圧力より低くて、燃料供給ライン３０と燃料リターンライン４０に残留する燃料を強制的に回収しなければならない場合、強制リターンライン４２の遮断バルブ４６が開いて強制リターンライン４２を通じて残留燃料がボンベ１０に回収されるようになっている。

燃料リターンライン４０には、燃料の圧力を測定するための圧力センサー４９と、燃料の圧力を設定された範囲内に維持させるための圧力レギュレーター４８とが設けられている。
一方、本発明の一実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料供給システムは、ＥＣＵ（図示せず）の電気信号によって制御され、このような制御技術は本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば容易に実施できるので、ここでは説明を省略する。

次に、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料強制回収方法について詳細に説明する。
図４及び図５に示すように、本発明の実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料強制回収方法は、イグニッションがオンであるかをＥＣＵで判断する（Ｓ１００）。もし、イグニッションがオンであれば、ＥＣＵはメインリレーと燃料ポンプリレーなど各種リレーをオンし（Ｓ１１０）、エンジンが正常に作動し、正常リターンライン４４を通じて燃料を回収する（Ｓ１２０、Ｓ１２０’）。

次いで、ＥＣＵはイグニッションがオフであるかを判断する（Ｓ１３０）。もし、イグニッションがオン状態であれば、正常リターンライン４４を通じて燃料を回収する段階を維持するが、イグニッションがオフ状態であれば、ＥＣＵはエンジン燃料圧力を予め設定された基準圧力と比較する（Ｓ１４０）。
この場合、エンジン燃料圧力が基準圧力より大きければ、遮断バルブ４２及び燃料回収ポンプ１４によって燃料を強制的に回収し（Ｓ１５０、Ｓ１５０’）、エンジン燃料圧力が基準圧力より小さければ、燃料を強制的に回収しない。
最後に、メインリレーと燃料ポンプリレーをオフし、エンジンは停止状態を維持するようになる（Ｓ１６０）。

一方、正常リターンラインを通じて燃料を回収する段階（Ｓ１２０、Ｓ１２０’）と、燃料回収ポンプによって燃料を強制的に回収する段階（Ｓ１５０、Ｓ１５０’）を、遮断バルブ４６が正常リターンライン４４に装着された場合と、遮断バルブ４６が強制リターンライン４２に装着された場合に分けて詳細に説明する。

図２に示すように、遮断バルブ４６が正常リターンライン４４に装着されていれば、正常リターンライン４４を通じて燃料を回収する段階（Ｓ１２０）は、遮断バルブ４６はオン状態を維持して正常リターンライン４４を開通し、燃料回収ポンプ１４をオフ状態に維持することで余分の燃料が正常リターンライン４４を通じてボンベ１０に回収されるようにする。
また、燃料回収ポンプ１４によって燃料を強制的に回収する段階（Ｓ１５０）は、正常リターンライン４４に装着された遮断バルブ４６をオフ状態にして正常リターンライン４４を遮断し（Ｓ２１０）、燃料回収ポンプ１４をオンにして燃料をボンベ１０に強制回収する（Ｓ２２０）。

以後、エンジン燃料圧力を基準圧力と再び比較する（Ｓ２３０）。
エンジン燃料圧力が基準圧力より大きければ、燃料回収ポンプに燃料を強制回収する段階を維持し、エンジン燃料圧力が基準圧力より小さければ、遮断バルブ４６をオンし、強制回収ポンプをオフして燃料の強制回収を止める（Ｓ２４０）。

しかし、図５に示すように、遮断バルブ４６が強制リターンライン４２に装着されていれば、正常リターンライン４４を通じて燃料を回収する段階（Ｓ１２０’）は、強制リターンライン４２に装着された遮断バルブ４６をオフして強制リターンライン４２を遮断し、燃料回収ポンプ１４をオフ状態に維持する。
また、燃料回収ポンプによって燃料を強制的に回収する段階（Ｓ１５０’）は、強制リターンライン４２に装着された遮断バルブ４６をオンにして強制リターンライン４２を開通し（Ｓ２１０’）、燃料回収ポンプ１４をオンにして燃料をボンベに強制回収する（Ｓ２２０’）。
以後、エンジン燃料圧力を基準圧力と再び比較する（Ｓ２３０’）。エンジン燃料圧力が基準圧力より大きければ、燃料回収ポンプ１４に燃料を強制回収する段階を維持し、エンジン燃料圧力が基準圧力より小さければ、遮断バルブ４６と燃料回収ポンプをオフして燃料の強制回収を止める（Ｓ２４０’）。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

本発明の一実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料供給システムに関する構成図である。 本発明の一実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料供給システムにおける燃料回収ポンプの断面図である。 本発明の他の実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料供給システムにおける燃料回収ポンプの断面図である。 本発明の一実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料強制回収方法のフローチャートである。 本発明の他の実施形態によるＬＰＩエンジンの燃料強制回収方法のフローチャートである。 従来のＬＰＩエンジンの燃料供給システムに関する構成図である。

符号の説明

１０ ボンベ
１４ 燃料回収ポンプ
２０ エンジンルーム
３０ 燃料供給ライン
４０ 燃料リターンライン
４２ 強制リターンライン
４４ 正常リターンライン
４６ 遮断バルブ
５０ モータ
５２ ポンプケース
５４ シャフトカム
５６ プランジャ
６４ シャフト

Claims (4)

1. 燃料を供給する燃料ポンプを具備するボンベと、
   燃料を噴射する複数個のインジェクターを具備するエンジンルームと、
   一端は前記ボンベの燃料ポンプに連結され、他端は前記エンジンルームに連結され、遮断バルブと温度センサーを具備する燃料供給ラインと，
   一端は前記エンジンルームに連結され、燃焼して残った燃料をボンベに回収する燃料リターンラインを備えるＬＰＩエンジンの燃料供給システムにおいて、
   前記燃料リターンラインは、圧力センサーと圧力レギュレーターを具備し、
   前記エンジンルームに連結されない他端において、強制リターンラインと正常リターンラインとに分岐して残留燃料をボンベに回収し、
   前記強制リターンラインは、前記ボンベ内に設置され、燃料を強制的に回収する燃料回収ポンプに連結され、
   前記圧力センサーが測定した燃料圧力に応じて稼働する遮断バルブが備えられ、燃料を強制回収する場合に前記遮断バルブが開いて前記強制リターンラインを開通することを特徴とするＬＰＩエンジンの燃料供給システム。
2. 請求項１に記載のＬＰＩエンジンの燃料供給システムにおいて、燃料供給ラインと燃料リターンライン内部に残留する燃料を強制的に回収するＬＰＩエンジンの燃料強制回収方法が、
   イグニッションオンであるかを判断する段階、
   イグニッションオンであれば、メインリレーと燃料ポンプリレーをオンにする段階、
   正常リターンラインを通じて燃料を回収する段階、
   イグニッションオフであるかを判断する段階、
   イグニッションオフであれば、エンジン燃料圧力を基準圧力と比較する段階、
   エンジン燃料圧力が基準圧力より大きければ、遮断バルブ及び燃料回収ポンプによって燃料を強制的に回収する段階、及び
   メインリレーと燃料ポンプリレーをオフにする段階、
   を含むことを特徴とするＬＰＩエンジンの燃料強制回収方法。
3. 前記正常リターンラインを通じて燃料を回収する段階は、前記強制リターンラインに具備する前記遮断バルブをオフにして前記強制リターンラインを遮断し、前記強制回収ポンプをオフ状態に維持することを特徴とする請求項２に記載のＬＰＩエンジンの燃料強制回収方法。
4. 前記遮断バルブ及び前記燃料回収ポンプによって燃料を強制的に回収する段階は、
   前記強制リターンラインに具備する前記遮断バルブをオンにして前記強制リターンラインを開通する段階、
   前記燃料回収ポンプをオンにして燃料を強制回収する段階、
   エンジン燃料圧力を基準圧力と比較する段階、及び
   エンジン燃料圧力が基準圧力より小さければ、前記遮断バルブと前記強制回収ポンプをオフにする段階、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載のＬＰＩエンジンの燃料強制回収方法。

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