JPH0647938B2 - 液体気化燃料機関の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は液体気化燃料機関の制御方法に係り、メタノ
ール等の蒸発温度が大気温度以上の液体燃料を使用して
作動する液体気化燃料機関の制御方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来の機関は蒸発器内の液体燃料のガス化による圧力は
調整されず，始動用ヒータの作動はマニュアルによって
なされ、温水加熱器の温水量は制御されていない。

始動にあたっては，始動スイッチ投入後ただちに点火運
転が行なわれている。

又停止時は蒸発器内の液体燃料は自然放冷がなされ，温
水加熱器への温水の停止はマニュアルでなされている。

機関ならびに蒸発器の制御方法は研究段階の状況にあ
り，一定の方式は確立されていないということが現状で
ある。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来の機関は，始動時に点火運転を行なうので蒸発
器内に残留する大気が，燃料ガスと混合されて機関に供
給され，リーンな状態で燃焼が行なわれるので，未燃焼
燃料を含む排気ガスが長時間にわたり排出され，又燃焼
状態が悪いため，スタータを長時間作動させるので電源
のバッテリの電圧降下が著しく，従ってバッテリの性能
劣化が起るという不具合がある。

又定常負荷運転の状態では蒸発器内の液体燃料は，温水
加熱器の加熱によって任意に蒸発するので，蒸発器の圧
力が機関に対して不適当なまゝ運転されるという不具合
がある。

さらに停止時には，蒸発器内の液体燃料は自然に放冷さ
れ，なお且つ温水の残留熱によって加熱されるので，機
関の停止後も蒸発器内のガス圧力が上昇しつづけるとい
う危険な状態にある。

又温水の温度が低下した時は，マニュアルで始動用ヒー
タを作動させるため，機関の出力低下が起るという不具
合がある。

この発明は上記不具合を解消することを課題とするので
ある。

（課題を解決するための手段及び作用） この発明は上記の点に鑑みなされたものであって始動時
に始動用ヒータを作動させて，蒸発器内の圧力，及び温
水温度をセンサにより検出してシーケンサに入力し，蒸
発器内の圧力が設定値を越えた時，機関を無点火状態で
クランキングさせた後停止，蒸発器内の圧力が回復して
設定値を越えた後に，機関を点火状態で始動させるよう
に制御する。定常負荷運転の状態では，温水加熱器の温
水を調整する水量制御弁の開度を，蒸発器内の圧力が最
適となるようにシーケンサによりＰＩＤ制御する。

レベルセンサは液面のレベルの検出感度を高低２段に切
り替え可能なものを使用し，機関の停止スイッチをＯＮ
とした時，シーケンサによりレベルセンサを感度の高い
側に切り替え，水量制御弁を閉状態に制御して，液体燃
料の蒸発器への流入頻度を増大させて，蒸発器内の液体
燃料の温度を低下させ，蒸発器内の圧力を急速に低下さ
せて，圧力が許容設定値以下になった後に，機関を停止
せしめるように制御する。

温水の温度が低下した時は，水量制御弁を閉状態とし
て，始動ヒータを作動させて，蒸発器内の液体燃料を蒸
発させるように制御する。

（実施例） 次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の第１実施例を示し第３図は第２実施
例を示す。第１図において，２は蒸発器を示し，該蒸発
器２の内部には始動用ヒータ３及び温水加熱器21が装着
され，該蒸発器２内の液体燃料を加熱し蒸発せしめる構
造となっている。液体燃料はガス化し，圧力センサ７，
電磁弁４，ガス調圧器22を介してキャブレタ23に送られ
る。キャブレタ23において，エァクリーナ24より吸入さ
れた空気と燃料が混合され，混合ガスとされ機関１に供
給されて，混合ガスの燃焼により機関１が作動する。

25は燃料タンクを示し，該燃料タンク25の内に貯蔵され
た液体燃料はフィードポンプ28，電磁弁５を介して蒸発
器２に送出される。機関１の冷却水は，機関１が作動し
ている場合は温水となり，温水管６に供給され温度セン
サ８により温度が検知されて，温水加熱器21に流入し，
液体燃料を加熱する。９はシーケンサを示し，該シーケ
ンサ９は内部に中央演算処理装置（ＣＰＵ）31，図示し
ないＡ／Ｄ変換器，図示しないメモリ（ＲＡＭ）及び図
示しない読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）が配設されてい
る。

26は機関１の点火装置を示し、27は機関１の始動用のス
タータを示す。シーケンス９は圧力センサ７，温度セン
サ８の検出値により演算を行ない，始動用ヒータ３，電
磁弁４，５，点火装置26，スタータ27に制御信号を送
り，最適に制御する。

電磁弁４，５は公知のパイロット方式のものが使用され
ている。このため２次側（下流側）の圧力が１次側（上
流側）の圧力より高くなると電磁弁が閉の状態において
も，２次側の気体が電磁弁４を通り蒸発器２に流入す
る。

このような構造のため機関１が停止して蒸発器２に負圧
が発生した時，電磁弁４の２次側より大気が流入し蒸発
器２が長時間負圧のまま保持されることが防止されるの
で，蒸発器２の構造を耐負圧構造とする必要がないとい
う利点がある。

機関１が作動状態にある時，電磁弁４，５は開に状態に
制御され，蒸発器２に液体燃料が供給される。蒸発器２
内の液面は図示しないレベルセンサによりレベルが検知
され，電磁弁５を開閉（ＯＮ−ＯＦＦ）制御して液面レ
ベルが一定の範囲内にあるようにしている。

蒸発器２において液体燃料は温水加熱器21により加熱さ
れ，蒸発しガス状となり，電磁弁４を介してガス調圧器
で一定のガス圧力に調圧され，キャブレタ２３により空
気と最適な空燃比となるように混合され，該混合ガスが
機関１に供給され，機関１内において燃焼する。機関１
を停止させると電磁弁４，５が閉状態となり，液体燃料
の蒸発器２への供給が停止され，温水加熱器21への温水
の供給も停止するので蒸発器２は周囲の大気により冷却
され，蒸発器２内のガス化した燃料が凝縮するので，負
圧が発生するが，前記のように電磁弁４を通り大気が流
入するので，蒸発器２の空間は大気で満される。機関の
停止中は蒸発器２の液体燃料の上面は大気に満されてい
るので，始動に当たっては次のようなシーケンス制御が
行なわれる。すなわち図示しない始動スイッチをＯＮに
すると始動用ヒータ３に電流が流れ加熱するので，蒸発
器２の内部の液体燃料が加熱されガス化して内部の圧力
をP₁まで昇圧する。圧力センサ７の検知圧力はシーケン
サ９に伝えられ，圧力がP₁となった時，シーケンサ９に
入力される温度センサ８の検出値が，液体燃料を蒸発さ
せるに充分な温度設定値T₁より低い場合，シーケンサ９
の指令により電磁弁４，５が開状態とされ，機関１はス
タータ27によりクランキングされ，蒸発器２の内部にあ
った大気が機関１を通じて放出され，蒸発器２の圧力は
低下する。蒸発器２の圧力がP₂にまで低下した時，シー
ケンサ９によりスタータ27は停止するよう制御される。

再度ヒータ３により加熱が続行され，内部の圧力がP₁に
上昇した時，シーケンサ９は，スタータ27を作動せし
め，点火装置26をＯＮとして機関１を始動させる。

上記シーケンス制御過程において温水センサ８の検出温
度が液体燃料を蒸発させるに充分な温度T₁以上である場
合には，シーケンサ９は電磁弁４，５を開状態とし，ス
タータ27を作動させ，点火装置26をＯＮとして機関１を
始動させる。

フィードポンプ28はいずれの場合も，始動スイッチがＯ
Ｎとなった時に作動を始め，電磁弁５が閉状態の時はバ
イパス運転状態とされる。始動用ヒータ３は温水がT₁と
なるまで，加熱をするようにシーケンサ９により制御さ
れる。シーケンサ９の始動過程におけるシーケンサ制御
の状態は第２図のフローチャートに示されている。

なおこの実施例の説明に対して必要のない個所は省略し
てある。

101は始動スイッチＯＮのステップ，102は始動用ヒータ
ＯＮのステップ，103は圧力センサ７の検出値が設定値P
₁より低い場合にそのまゝの状態を続行するステップ，1
04は圧力センサ７の検出値を設定値P₁と比較するステッ
プ，105は温度センサ８の検出値を設定値T₁と比較する
ステップ，106は電磁弁４，５を開状態とするステッ
プ，107は機関１をスタータ27によりクランキングする
ステップ，108はクランキングを続行するステップ，109
は圧力センサ７の検出値を設定値P₂と比較するステッ
プ，110 はスタータ27を停止させて，クランキングを停
止するステップ，111は機関１を停止状態に保持するス
テップ，112は圧力センサ７の検出値P₂と比較するステ
ップ，120は温度センサ８の検出値が設定値T₁より高い
時電磁弁４，５を開状態とするステップ，130はスター
タ27を作動させ，点火装置26をＯＮとして機関１を始動
させるステップを示す。

以上の過程を要約すると始動過程において，蒸発器の液
体燃料を加熱する温水加熱器の温度が設定値より低い
時，蒸発器内に残留する大気を機関のクランキング動作
により放出し，しかる後に機関を点火状態にして始動さ
せるようにしたものである。

次に第３図に示すこの発明の第２実施例につき説明す
る。第３図において，10は蒸発器２内に設けられた液体
燃料の液面を検知するレベルセンサを示す。該レベルセ
ンサ10はその感度が切替えられる構造となっており，感
度が高い時は液面の高低差約２mmで信号を送り，感度の
低い時は約20mmの液面の高低差で信号を送る。11は水量
制御弁を示し，該水量制御弁11は温水加熱器21に供給さ
れる温水の水量を，シーケンサ９の信号により調節す
る。12は排気ガス熱交換器を示し，該排気ガス熱交換器
12は機関１の冷却により温度の上昇した温水を，機関１
の高温排気ガスと熱交換させ高温の温水とする。排気ガ
ス熱交換器12で熱交換した温水は，温度センサ８部を通
り温水加熱器21に送出されるが，温水通路に挿設された
バイパス回路13を介して水量制御弁11に連絡されてお
り，水量制御弁の開度に応じて，温水加熱器21に供給さ
れる温水量が調整される。

上記の説明に述べたものを除き第３図の符号は第１図と
共通である。

次に第２実施例の動作ならびに制御の状況を説明する。
始動の制御は第１実施例に述べた方法と同じである。す
なわち始動スイッチをＯＮとして始動用モータ３を加熱
し，蒸発器２の圧力がP₁に達した後，機関１をスタータ
27によりクランキングして蒸発器２に残留する大気を放
出してクランキングを止め，蒸発器２の内部圧力がP₁に
達した後機関１を始動させる。機関１が始動し，機関に
負荷が加えられ，機関１が定常状態となり，機関１の温
水の温度が上昇し蒸発器２内の液体燃料の蒸発温度に適
合した温度水の温度の設定値T₁を温度センサ８が検出し
た時，シーケンサ９は次のような指令を各部に送る。こ
れにより始動用ヒータ３の作動が停止され，水量制御弁
11が適切な水量となるような開度に開かれ，温水が温水
加熱器21に送出され，蒸発器２内の液体燃料は温水のみ
の熱量によって蒸発しガス化する。この状態になった後
シーケンサ９は内部のＣＰＵ31によって，蒸発器２の内
部の圧力の圧力センサ７による検出値が機関１にとって
最適な設定値P₃となるように水量制御弁11の開度をＰＩ
Ｄ（比例微分積分）制御の方法により制御する。

蒸発器２の液体燃料の液面はレベルセンサ10により検知
され，シーケンサ９は機関１が定常状態にある時，レベ
ルセンサ１０の検出感度を低い側に設定する。レベルセ
ンサ１０は設定値Ｈに対してαmm（約20mm）レベルが低
下した時ハイレベルの信号を送り，シーケンサ９はこの
信号により電磁弁５を開状態に制御する。これにより蒸
発器２内にフィードポンプ28により燃料タンク25の液体
燃料を流入し，蒸発器２の液面が上昇する。液面の高さ
が設定値Ｈに達するとレベルセンサ１０は，ローレベル
の信号をシーケンサに送り，シーケンサ９は前記の信号
を受けて電磁弁５を閉状態とする指令を発して電磁弁５
が閉状態となり，蒸発器２への液体燃料の供給は停止さ
れる。

機関１の軽負荷の場合は，排気温度が低下し機関出口の
温水温度も低下するので，蒸発器２における加熱が不十
分なため液体燃料のガス化が不適当になる。これを防止
するため温度センサ８の検知した温度がT₁より低い場
合，シーケンサ９は水量制御弁11を閉状態とし，シーケ
ンサ９は始動用ヒータ３をＯＮとして，蒸発器２内の液
体燃料の温度を高めるようにする。機関の停止時におけ
る，シーケンサ過程は次のようになる。図示しない停止
スイッチがＯＮとされると一定時間（３−５分）機関１
はアイドル運転状態に保持され，この状態では水量制御
弁11は，ＰＩＤ制御されている。機関１のアイドル運転
が終了すると，水量制御弁11は閉状態に制御され，蒸発
器２における加熱は停止される。蒸発器２の加熱を停止
させると同時にレベルセンサ10の感度が高くなるようシ
ーケンサ９より指令され，蒸発器２内の液面が設定値Ｈ
よりβmm（約２mm）下がるとレベルセンサ10はハイレベ
ルの信号を発する。シーケンサ９は前記の信号の信号を
受信して電磁弁５を開状態に制御し液体燃料を蒸発器２
に流入させる。続いて液面が設定値Ｈに達するとレベル
センサ10はローレベル信号を発して電磁弁５を閉状態と
する。蒸発器２内の残留熱により液体燃料はひき続きガ
ス化するので，ハイレベル信号とローレベル信号が交互
に発生し，低温の液体燃料が蒸発器２に流入する頻度が
増すので，蒸発器２内の液体燃料の温度は急速に低下し
蒸発器２内の蒸発圧力を急激に低下させる。蒸発圧力が
低下し，圧力センサ７の指示値が設定値P₄より低くなる
と，電磁弁４，５が閉状態とされ，フィードポンプ28は
停止され，点火装置26は電源をＯＦＦとされ，機関１は
停止する。機関１の停止後レベルセンサ10の感度は低い
レベルに戻される。

シーケンサ９の各過程における制御の状態は第４図，第
５図，第６図にフローチャートとして示されている。第
４図は機関１の定常運転中の制御の過程を示している。
151,152,153は温水の温度を検出する温度センサ８の指
示が設定値T₁より高くなった時，始動用ヒータ３をＯＦ
Ｆとし水量制御弁11を開状態とするステップを示す。15
4,155,156,157は蒸発器２の蒸発圧力を検出する圧力セ
ンサ７の検出値が設定値P₃となるように水量制御弁11の
開度をＰＩＤ制御するステップを示す。158,159は，機
関１が軽負荷となり温水の温度を検出する温度センサ８
の検出値が設定値T₁より低い場合，水量制御弁11を閉と
し，始動用ヒータ３をＯＮとして蒸発器２内の液体燃料
の温度を高めるステップを示す。

第５図は定常運転時の蒸発器２への燃料流入の制御過程
を示し，この場合レベルセンサ10は低い感度に保持され
ていて（設定値Ｈ）−αmm（約20mm）にレベルがなった
時レベルセンサ10はハイレベル信号を発生させる。171,
172,173,は蒸発器２の液面のレベルがＨ−αになった
時，電磁弁５が開状態とされるステップを示す。

174,175,176,177は，フィードポンプ28により燃料タン
ク25から蒸発器２へ燃料が供給され蒸発器２の液面が制
定値Ｈに達したとき，電磁弁５を閉状態に制御するステ
ップを示す。

第６図は機関１を停止する過程を示す。 180，181は停
止スイッチをＯＮとして機関１を一定時間（３〜５分）
アイドリングするステップを示す。182はアイドリング
終了後，水量制御弁を閉状態とし，レベルセンサ10の感
度をあげ，液面が（設定値Ｈmm）−βmmでハイレベルの
信号を発し，液面が設定値Ｈmmとなった時，ローレベル
の信号を発するようにするステップを示す。183,184,18
5,186,187,188,189,190はレベルセンサ10がハイレベル
信号とローレベル信号を交互に発生し電磁弁５を開閉さ
せ蒸発器２へ液体燃料を流入させて，液体燃料の温度を
低下させ，蒸発器２内の圧力を低下させ，圧力センサ７
の検出値を設定値P₄とするステップを示す。191,192,19
3,194は電磁弁４，５をＯＦＦとしフィードポンプ28を
停止させ，点火装置26をＯＦＦとして機関１を停止停止
させレベルセンサ10の感度を低くするステップを示す。

以上の述べた第２実施例の過程を要約すると，機関の定
常負荷状態において蒸発器内の圧力を最適な設定値にな
るように水量制御弁の開度を制御し，軽負荷時において
は、始動用ヒータを作動させて蒸発器内の液体燃料の温
度を高めるようにしている。また機関を停止させる場合
に，レベルセンサの感度を高めることによって液体燃料
の蒸発器へ流入する頻度を増大させ，蒸発器内の液体燃
料の温度を急速に低下させ，蒸発器内の圧力を短時間内
に減少させるようにしたものである。

第１実施例，第２実施例に使用されるシーケンサは公知
のものが適用可能であり，この発明の実施例においては
市販品（例えばオムロン(C60P −CDR −A)が使用されて
いる。

以上のようにしてこの発明の実施例のものは蒸発器及び
関連機器の状態をセンサにより検出してシーケンサによ
って電磁弁，水量制御弁，始動用ヒータ等を制御するよ
うにして，機関の運転の容易化を図ることができた。

（発明の効果） この発明は以上述べたようにして成り，始動過程におい
て，蒸発器内に残留する大気を機関のクランキング動作
により放出し，しかる後に機関を点火状態にして始動さ
せるようにして，始動期間が短縮されて電源バッテリの
性能劣化の防止を計ると共に，蒸発器内に残留する大気
によってリーンな状態での点火運転に伴う未燃焼燃料を
含む排気ガスの排出を少なくすることが可能である。

又定常運転過程においては蒸発器内に装着された温水加
熱器への温水量を，蒸発器内の圧力が機関の運転に最適
な設定値に保持されるようにＰＩＤ制御することによっ
て空燃比の変化を保つことができる。

そして軽負荷運転の過程においては，温水加熱器に供給
される温水の温度の低下による蒸発器内の液体燃料の蒸
発が不完全になることを防止するため，水量制御弁を閉
状態として，始動用ヒータをＯＮとして，始動用ヒータ
により蒸発器内の液体燃料を加熱するので，軽負荷にお
いて機関を支障なく運転することができる。

さらにまた機関を停止させる場合は，蒸発器内の液体燃
料の温度を急速に低下させるためにレベルセンサの感度
を高めて，液体燃料の蒸発器への流入する頻度を増大さ
せて冷却を行ない，蒸発器内の圧力を短時間内に減少さ
せることにより，蒸発器内の状態を安全な状態とするこ
とができるので，機関をアイドル運転後１分以内に停止
することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の説明図，第２図は第１
実施例のフローチャートを示し，第３図は第２実施例の
説明図，第４，５，６図は第２実施例のフローチャート
を示す。 １……液体気化燃料機関，２……蒸発器， ３……始動用ヒータ，４……電磁弁， ５……電磁弁，７……圧力センサ， ８……温度センサ，９……シーケンサ， 10……レベルセンサ，11……水量制御弁， 12……排気ガス熱交換器， 13……バイパス回路， 28……フィードポンプ， 31……中央演算処理装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体気化燃料機関（以下機関と略称する）
   と、前記機関に供給する燃料をガス化する蒸発器と、前
   記蒸発器の前後にそれぞれ挿設された電磁弁と、前記蒸
   発器内に装着された液体燃料の液面のレベルを検出する
   レベルセンサと、前記蒸発器の液体燃料を加熱する始動
   用ヒータ及び温水加熱器と、前記蒸発器において発生し
   たガスの圧力を検知する圧力センサと、前記温水加熱器
   に供給される温水の温度を検知する温度センサと、前記
   蒸発器に液体燃料を送出するフィードポンプと、内部に
   中央演算処理装置（ＣＰＵ）を有するシーケンサにより
   構成される機関の制御方法において、始動時において始
   動スイッチをＯＮとして前記始動用ヒータを作動させて
   前記蒸発器内の液体燃料を蒸発させ、蒸発圧力を前記圧
   力センサにより検出し、温水温度を前記温度センサにて
   検出し、前記各センサの検出値を前記シーケンサに入力
   し、圧力センサの検出値が設定値を越えた時おいて、前
   記温度センサの検出値が設定値に達しない場合前記機関
   を無点火の状態でクランキングした後停止し、前記圧力
   センサの検出値が設定値に達した後に再び前記機関を点
   火始動させるようにし、又始動スイッチがＯＮに投入さ
   れた時前記温度センサの検出値が設定値に等しいか或い
   は設定値を越える場合、前記機関をただちに点火始動さ
   せるように制御する、液体気化燃料機関の制御方法。
2. 【請求項２】上記温水加熱装置をバイパスする温水のバ
   イパス回路を設け、前記バイパス回路と加熱装置の中間
   部に開度が調整可能な水量制御弁を挿設して、上記圧力
   センサの検出値が上記機関の負荷運転に最適となるよう
   に上記シーケンサが上記水量制御弁の開度をＰＩＤ制御
   するようにした、請求項(1)記載の液体気化燃料機関の
   制御方法。
3. 【請求項３】上記レベルセンサの液面のレベルの検出感
   度を高低の２段に切り替え可能なものとして、上記機関
   の停止スイッチをＯＮとした時、上記シーケンサにより
   前記レベルセンサを感度の高い側に切り替え、上記水量
   制御弁を閉状態に制御して、液体燃料の上記蒸発器への
   流量頻度を増大させて、前記蒸発器内の液体燃料の温度
   を低下させ、前記蒸発器内の圧力を急速に低下させ、圧
   力センサの検出値が許容設定値以下になった後に、前記
   機関の点火装置及びフィードポンプの電圧を遮断し、上
   記電磁弁を閉状態として前記機関を停止状態とする、請
   求項(2)記載の液体気化燃料機関の制御方法。
4. 【請求項４】上記シーケンサにより、上記温度センサの
   検出値が設定値に達しない場合、上記始動用ヒータを作
   動させ、上記蒸発器内の液体燃料を蒸発させると共に上
   記水量制御弁を閉状態とするようにして制御を行う、請
   求項(3)記載の液体気化燃料機関の制御方法。