JP6937023B2 - ベーパライザの燃料圧力監視システム - Google Patents

Description

本発明は、タンクに貯留したＬＰＧ液相燃料を気相燃料に気化させるとともにこの気相燃料を所定圧で開閉する調圧バルブを介してＬＰＧ燃料通路から調圧室に流入させて所定の圧力に調圧した気相燃料をインジェクタからエンジンに供給するベーパライザの構成要素である調圧機構の不具合により前記調圧バルブの閉成不能により生じる調圧室の燃料圧力を監視するレギュレータを兼ねるベーパライザの燃料圧力監視システムに関するものであり、特に前記エンジンにおける冷却水の水温を用いて暖められることにより気化させる方式のペーパライザに関するものである。

従来、ＬＰＧを燃料とするエンジンにおいては、タンクに貯留した液相のＬＰＧ燃料をエンジン冷却水の熱を用いて気相燃料に気化させるとともにこの高圧の気相燃料を所定圧で開閉する調圧バルブを用いた調圧機構を介して調圧室に流入させて所定の圧力に調圧した気相燃料をインジェクタによりエンジンに供給するレギュレータを兼ねたベーパライザが例えば特開２００８−１９８１９号公報などに提示されている。

図１は前記公報に提示したようなペーパライザ１の一例を示すものであり、ボディ２に形成されたエンジン冷却水通路３に沿ってタンク（図示せず）に貯留された高圧である液相のＬＰＧ燃料が通過するＬＰＧ燃料通路４が配置されているとともに、前記ＬＰＧ燃料通路４に付設された調圧バルブ５を介して調圧室６に接続されており、前記調圧バルブ５は調圧室６のＬＰＧ燃料通路４への開口部に設けた弁座シート７に密着して塞ぐ弁体８とから形成されるとともに前記弁体８には一端を調圧室６と背圧室９とを区画する圧縮コイルスプリング１０を有するダイヤフラム１１の中央部に連結された弁レバー１２の他端側を軸ピン１３を介して軸支されてレバー式の調圧弁を構成している。

そして、前記従来のペーパライザ１は、エンジンの駆動に従い調圧室６内の気相のＬＰＧ燃料が送出されることにより下流側の圧力が低下すると、ダイヤフラム１１が調圧室６側に変位して弁レバー１２を作動させることで弁体８をリフトさせて開弁させることにより前記高圧の気相のＬＰＧ燃料を調圧室６内に導入し内部圧力を所定の燃料圧力に上げるようになっており、ボディ２に形成されたエンジン冷却水路３を流れるエンジン駆動に伴って加熱されるエンジン冷却水１５により前記ＬＰＧ燃料通路４において気相化された高圧であるＬＰＧ燃料の圧力を受けるダイヤフラム１１とそれに対向する圧縮コイルスプリング１０のバランスで、調圧バルブ５の微小開度を調整して調圧室６内で所要の圧力に減圧し、この調圧燃料ガスがインジェクタ（図示せず）によりエンジンに供給されるものである。

ところが、調圧バルブ５、弁座シート７、ダイヤフラム１１、弁レバー１２などの調圧機構に関わる作動不良や破損などが生じると調圧バルブの正常な機能が損なわれることになり、殊に、ＬＰＧ燃料中にはゴム部品へ悪影響を及ぼす不純物が生産地域によっては多く含まれていることがあり、前記ベーパライザ１における調圧バルブ５のゴム部分にダメージを与え、破損に至る可能性もある。

このように、前記ベーパライザ１における構成要素である調圧機構の不具合により前記調圧バルブ５の閉成が不良になると、エンジン停止後も高圧の気相燃料が調圧室６内に供給され、調圧室６内の気相燃料が異常に高圧となり危険である。そのため、通常、前記調圧室６にはリリーフ弁からなる安全弁１４が設置されており、例えば実開平７−２３６２４号公報に開示されているように安全弁を作動させて例えば車体の閉断面空間のような安全な場所に導かれるような「安全モジュール」を用いたベーパライザの燃料圧力監視システムが採用されている。

尚、本明細書において、「安全モジュール」とは、安全に関わる制御システムにおいて、「安全を確認できた場合だけ機械を運転する」という制御を実現するための機器をいい、具体的には、非常停止スイッチや安全スイッチといった「入力部」からの信号を受けて安全かどうかを判断し、その判断結果に基づいてコンタクタなどの「出力部」に信号を送る機器をいう。

特開２００８−１９８１９号公報 実開平７−２３６２４号公報

しかしながら、前記従来のベーパライザの燃料圧力監視システムでは、燃料出口圧力監視により、調圧室６の異常圧力は検出可能であるが、ＬＰＧ液相燃料特有の低温度時や加速状態の調圧室への液相燃料流入による調圧室６内の圧力上昇により調圧室６の圧力が異常圧力になることも可能性として考えられるため、圧力監視だけでは調圧機構の故障を検出できないという問題があった。

本発明であるベーパライザの燃料圧力監視システムは前記課題を解決するためになされたものであり、タンクに貯留した液相のＬＰＧ燃料をエンジンの冷却水の熱を用いて気相燃料に気化させるとともにこの気相燃料を調圧機構を介して調圧室に流入させて所定圧力に調圧した気相燃料をインジェクタによりエンジンに供給するベーパライザにおいて、エンジン停止後の所定時間内に前記ベーパライザの前記調圧室内に配置した燃料圧力センサーにより圧力を検知して前記検知した圧力が記憶装置に記憶した閾値を超えて所定圧力以上に上昇したと判断したときに前記調圧機構が故障したと判断して故障信号を発する安全モジュールを用いたベーパライザの燃料圧力監視システムであって、前記ベーパライザの前記エンジンにおける冷却水の水温がエンジンの暖気が完了したと判断できる所定温度に達している場合に限って前記調圧機構の故障であると判断することを特徴とする。

特に、調圧機構が調圧室内の圧力により変位するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムを前記調圧室方向に付勢するコイルスプリングと、弁レバーを介して前記ダイヤフラムに連動して前記ＬＰＧ燃料通路と前記調圧室との間に配置した調圧バルブとからなり、タンクに貯留した液相のＬＰＧ燃料をエンジンの冷却水の熱を用いて気相燃料に気化させるとともにこの気相燃料を所定圧力で開閉する前記調圧バルブを介して調圧室に流入させて所定圧力に調圧した気相燃料をインジェクタによりエンジンに供給するベーパライザにおいて、エンジン停止後の所定時間内に前記ベーパライザの前記調圧室内に配置した燃料圧力センサーにより圧力を検知して前記検知した圧力が記憶装置に記憶した閾値を超えて所定圧力以上に上昇したと判断したときに各構成要素の不具合により調圧バルブが閉成不能に陥ることを前記調圧機構が故障することとする。

また、本発明において、前記ベーパライザのエンジンにおける冷却水の水温が所定温度に達していない場合にはエンジン停止後に前記調圧室内の圧力を検知しないことにより、前記ベーパライザのエンジンにおける冷却水の水温が前記所定温度に達している場合に限って前記各構成要素の故障により調圧バルブが閉成不能であると判断することができる。

更に、前記エンジン停止後に、ベーパライザのエンジンにおける冷却水の水温が所定温度に達している場合に前記各構成要素の故障により調圧バルブが閉成不能であると判断した場合にその判断を記憶装置に記憶してエンジンシステムへ電源を供給させないことにより安全を確保することができる。

本発明によれば、エンジン停止後に前記ベーパライザの前記調圧室内の圧力室に配置した燃料圧力センサーにより圧力を検知することで前記調圧室へ気相燃料を流入させるための各構成要素の故障により調圧バルブが閉成不能であることを確実に検知することができるベーパライザの燃料圧力監視システムを提供することができるものである。

本発明および従来例のべーパライザの実施の形態を示す断面図。 本発明の好ましい実施の形態を示すブロック回路図。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。

本実施の形態において使用するベーパライザは、図１に示した従来例と同様のものを使用することが可能であり、詳細な説明については省略するが、タンクに貯留した液相のＬＰＧ燃料をエンジン冷却水の熱を用いて気化させる熱交換部によって気相燃料に気化させるとともにこの気相燃料を所定圧で開閉する調圧バルブを介して調圧室に流入させて所定の圧力に調圧した気相燃料をインジェクタに供給する、ＬＰＧ液相燃料の気化・調圧機能を兼ね備えたものであり、殊に、前記ボディ２のエンジン冷却水通路３の部分に中を流れるエンジン冷却水１５の水温を検知する水温センサー１６が付設されている。

図２は、本発明の好ましい実施の形態を示すブロック回路図であり、制御装置としてはエンジンのシステムを制御するエンジンコントロールユニット（ＭＡＩＮ ＥＣＵ）１ａと本発明における故障判定を行う安全モジュール（Ｓａｆｅｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）２ａとが用いられている。

また、安全モジュール（Ｓａｆｅｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）２ａの電源自己保持用のリレー（Ｒｅｌａｙ）３ａ、安全モジュール（Ｓａｆｅｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）２が故障判定の後、エンジンコントロールユニット（ＭＡＩＮ ＥＣＵ）１ａとスターターリレー（Ｓｔａｒｔｅｒ Ｒｅｌａｙ）４ａへの電源を遮断するためのリレー（Ｒｅｌａｙ）５ａ，リレー（Ｒｅｌａｙ）６ａが配置される。

更に、安全モジュール（Ｓａｆｅｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）２ａには前記図１に示した構成のベーパライザ１に配置されたエンジンにおける冷却水の水温センサー（Ｗａｔｅｒ Ｔｅｍｐ Ｓｅｎｓｏｒ）７ａおよび燃料圧力センサー（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ）７ｂ、ならびに故障状態を表すための警告灯（Ｄｉｓｐｌａｙ Ｌａｍｐ）８ａが接続されている。

このような構成を有する本実施の形態は、イグニッションスイッチ（ＩＧ−ＳＷ）９ａがＯＮになった後、安全モジュール（Ｓａｆｅｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）２ａに電源が供給されて、リレー（Ｒｅｌａｙ）３ａに電源が供給されて電源自己保持回路が作動する。

その後、安全モジュール（Ｓａｆｅｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）２ａがその記憶装置（図示せず）に記憶してある故障判定履歴を確認し、故障判定履歴がなければリレー（Ｒｅｌａｙ）５ａ，リレー（Ｒｅｌａｙ）６ａに電源が供給される。

そして、リレー（Ｒｅｌａｙ）５ａ，リレー（Ｒｅｌａｙ）６ａに電源が供給されるとスターターリレー（Ｓｔａｒｔｅｒ Ｒｅｌａｙ）４ａと電子噴射インジェクタリレー（ＥＧＩ ｒｅｌａｙ）１０ａに電源が供給され、スターターモーター（Ｓｔａｒｔｅｒ ｍｏｔｅｒ）１１ａとエンジンコントロールユニット（ＭＡＩＮ ＥＣＵ）１ａが作動する。

本実施の形態では、ベーパライザ１の水温センサー（Ｗａｔｅｒ Ｔｅｍｐ Ｓｅｎｓｏｒ）７ａ（前記図１に示した符号１６）からの検知信号によりエンジンにおけるエンジン冷却水１５の温度が所定の水温以上であることを確認し、即ち、前記図１に示したベーパライザ１のエンジン冷却水路３内を流れるエンジン冷却水１５の温度がエンジンの暖気が完了したと判断できる温度（以下「所定温度」とする）に達しているとの検知信号が前記水温センサー７ａ（前記図１に示した符号１６）から送信されているときにイグニッションスイッチ（ＩＧ−ＳＷ）９ａがＯＦＦになると安全モジュール（Ｓａｆｅｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）２ａは図１に示したベーパライザ１における調圧室６内の圧力上昇を燃料圧力センサー（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ）１ｂにより監視し、エンジン停止後の所定時間（例えば２分間の間）内に予め記憶させてある閾値を超えれば故障判定履歴を記憶装置（図示せず）に記憶して、安全モジュール（Ｓａｆｅｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）２ａの電源自己保持用のリレー（Ｒｅｌａｙ）３ａに供給していた電源を自ら切断する。

また、本実施の形態では前記一定の水温センサー（Ｗａｔｅｒ Ｔｅｍｐ Ｓｅｎｓｏｒ）７ａからの検知信号によりエンジンにおける冷却水の水温以下である場合には、イグニッションスイッチ（ＩＧ−ＳＷ）９ａがＯＦＦになると安全モジュール（Ｓａｆｅｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）２ａは前記ベーパライザ１における調圧室６内の圧力上昇を検知せずに監視しないで電源自己保持用のリレー（Ｒｅｌａｙ）３ａに供給していた電源を切断する。

そして、次回、イグニッションスイッチ（ＩＧ−ＳＷ）９ａがＯＮ操作されたとき、安全モジュール（Ｓａｆｅｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）２ａの記憶装置（図示せず）に故障判定履歴が記録されている場合にはエンジンコントロールユニット（ＭＡＩＮ ＥＣＵ）１ａとスターターリレー（Ｓｔａｒｔｅｒ Ｒｅｌａｙ）４ａへの電源を遮断するためのリレー（Ｒｅｌａｙ）５ａ，リレー（Ｒｅｌａｙ）６ａに電源は供給されないためこれらの機器が作動せず、故障であることを示す例えば自動車における運転席に備えたダッシュボードなどに配置した警告灯（Ｄｉｓｐｌａｙ Ｌａｍｐ）８ａが点灯する。

このように、本実施の形態では、ベーパライザ１における調圧室６内の燃料圧力が異常に上昇した場合であっても、これらの事態が液相のＬＰＧ燃料特有の低温度時や加速状態の調圧室への液相燃料流入による調圧室圧力上昇により調圧室の圧力が異常圧力になるという場合を排除して明らかに図１に示したベーパライザ１の調圧機構が故障して調圧バルブ５の異常である場合であることを確実に判断して、且つ安全を確保することができるものである。

１ ベーパライザ、２ ボディ、３ エンジン冷却水通路、４ ＬＰＧ燃料通路、５ 調圧バルブ、６ 調圧室、７ 弁座シート、８ 弁体、９ 背圧室、１０ 圧縮コイルスプリング、１１ ダイヤフラム、１２ 弁レバー、１３ 軸ピン、１４ 安全弁、１５ 冷却水、１６ 水温センサー、１ａ エンジンコントロールユニット（ＭＡＩＮ ＥＣＵ）、２ａ 安全モジュール（Ｓａｆｅｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）、３ａ リレー（Ｒｅｌａｙ）、４ａ スターターリレー（Ｓｔａｒｔｅｒ Ｒｅｌａｙ）、５ａ リレー（Ｒｅｌａｙ）、６ａ リレー（Ｒｅｌａｙ）、７ａ 水温センサー（Ｗａｔｅｒ Ｔｅｍｐ Ｓｅｎｓｏｒ）、７ｂ 燃料圧力センサー（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ）、８ａ 警告灯（Ｄｉｓｐｌａｙ Ｌａｍｐ）、９ａ イグニッションスイッチ（ＩＧ−ＳＷ）、１０ａ 電子噴射インジェクタリレー（ＥＧＩ Ｒｅｌａｙ）、１１ａ スターターモーター（Ｓｔａｒｔｅｒ Ｍｏｔｏｒ）

Claims (4)

1. タンクに貯留した液相のＬＰＧ燃料をエンジンの冷却水の熱を用いて気相燃料に気化させるとともにこの気相燃料をＬＰＧ燃料通路から調圧機構を介して調圧室に流入させて所定圧力に調圧した気相燃料をインジェクタによりエンジンに供給するベーパライザにおいて、前記ベーパライザの前記調圧室内に配置した燃料圧力センサーにより圧力を検知して前記検知した圧力が記憶装置に記憶した閾値を超えて所定圧力以上に上昇したと判断したときに前記調圧機構が故障したことと判断して故障信号を発する安全モジュールを用いたベーパライザの燃料圧力監視システムであって、
   エンジン停止後の所定時間内に前記ベーパライザの前記エンジンにおける冷却水の水温がエンジンの暖気が完了したと判断できる所定温度に達している場合に限って前記調圧機構の故障であると判断することを特徴とするベーパライザの燃料圧力監視システム。
2. 前記調圧機構が調圧室内の圧力により変位するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムを前記調圧室方向へ付勢するコイルスプリングと、弁レバーを介して前記ダイヤフラムに連動して前記ＬＰＧ燃料通路と前記調圧室との間に配置した調圧バルブとからなる構成要素により形成され、前記各構成要素の不具合により調圧バルブが閉成不能に陥ることを前記調圧機構が故障することとしたことを特徴とする請求項１記載のペーパライザの燃料圧力監視システム。
3. 前記ベーパライザのエンジンにおける冷却水の水温が所定温度に達していない場合にはエンジン停止後に前記調圧室内の圧力を検知しないことを特徴とする請求項１または２記載のベーパライザの燃料圧力監視システム。
4. 前記エンジン停止後に、ベーパライザのエンジンにおける冷却水の水温が所定温度に達している場合に前記調圧機構の故障であると判断した場合にその判断を記憶装置に記憶してエンジンシステムへ電源を供給させないことを特徴とする請求項１，２または３記載のベーパライザの燃料圧力監視システム。

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