JPH09268948A - エンジンの液化ガス燃料供給方法および供給装置 - Google Patents

エンジンの液化ガス燃料供給方法および供給装置

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JPH09268948A
JPH09268948A JP8096001A JP9600196A JPH09268948A JP H09268948 A JPH09268948 A JP H09268948A JP 8096001 A JP8096001 A JP 8096001A JP 9600196 A JP9600196 A JP 9600196A JP H09268948 A JPH09268948 A JP H09268948A
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Shinichi Harada
真一 原田
Kazuhisa Makabe
和久 真壁
Takemi Takigawa
武相 瀧川
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Nippon Carburetor Co Ltd
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧の液化ガスを噴射弁により吸気管へ噴射
させるとき、温度上昇に伴う気泡発生により噴射量を変
動させ、適正燃料を安定して供給することが困難であっ
た点を解消する。 【解決手段】 燃料タンク1の液化ガスを吸気管22へ
噴射する燃料系を二つに分け、エンジン冷却水が液化ガ
ス加熱気化可能な温度よりも低いときは液体導管11を
通り噴射弁14から液体のまま噴射させ、エンジン冷却
水が前記温度よりも高いときは気体導管17を通りエン
ジン冷却水により加熱気化して噴射弁20から噴射させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液化ガス燃料を噴射
弁により吸気管へ噴射してエンジンに供給する方法およ
び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液化ガス燃料をエンジンに供給するた
め、一般に高圧液状のLPGをレギュレータで所定圧力
の気体に減圧調整して吸気管へ吸出させる、という方式
が採られているが、エンジンの高出力化、燃料制御性の
向上を計るため、液化ガス燃料を液体のまま噴射弁によ
り計量して吸気管へ噴射する方式が検討されており、そ
のいくつかの考えが特開昭59−82556号公報、特
開昭63−18172号公報、実開昭62−87162
号公報などに開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの液化ガス噴射
システムを実用化するうえで解決しなければならない問
題点の一つに温度の影響がある。即ち、液化ガスは高温
になると容易に気化し、燃料タンク(ボンベ)から噴射
弁に至る燃料系内で気泡を発生する。
【0004】気泡は液化ガスの圧力、流量を変動させ噴
射弁からの噴射量を大幅に狂わせるので、燃料タンクの
液化ガスを燃料ポンプで加圧し気化しにくい状態とする
ことに加えて、液化ガス温度が設定値よりも高いときに
気化している液化ガスを別系統で噴射させることや(特
開昭63−18172号公報参照)、燃料系に冷却装置
を設置して液化ガスの温度上昇を抑制すること(実開昭
62−87162号公報参照)、などによって気泡混入
液化ガスを噴射弁より噴射させないようにしている。
【0005】しかしながら、前記の気化ガスを別系統で
噴射させる方法では、液化ガスの一部を分取して気化さ
せた気化ガスまたは燃料タンクの気相部分からとり出し
た気化ガスを貯蔵容器に貯蔵し、これを噴射させるもの
であるため、液化ガスが設定温度よりも高い状態で高出
力運転を長時間行う場合にエンジン要求燃料を確保しに
くい、という難点がある。また、前記の液化ガスを冷却
する方法では、冷却手段に冷凍サイクルを使用するので
専用サイクルとした場合は装置が著しく大がかりとな
り、自動車用空調装置の冷凍サイクルを利用した場合は
空調を必要としないときにも作動させなければならず、
且ついずれの場合も動力消費が大きい、という問題があ
る。
【0006】これに対して、液化ガスを液体のまま噴射
することなく、燃料タンクの気相部分を形成している高
圧の気化ガスを噴射弁より吸気管に噴射させる、という
考えは高温時に噴射量が大幅に狂うという問題を生じな
い反面、蒸気圧が極度に低下する低温時に必要量の気化
ガスが得られないので実用化できない。
【0007】本発明は液化ガス燃料を噴射弁により計量
して吸気管へ噴射する方式について、液化ガスがもって
いる温度の影響を受けやすいという性質を噴射量に及ぼ
すことがなく、従ってエンジン要求燃料を安定して適正
に供給することができる簡単な手段がなかった、という
点を解決課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明では液化ガ
スの温度に関係なくエンジン要求燃料を安定して適正に
供給するために、エンジン冷却水が液化ガスを加熱気化
できる温度よりも低いときは液体のまま吸気管へ噴射さ
せ、前記温度よりも高いときはエンジン冷却水により加
熱気化して吸気管へ噴射させることとした。
【0009】
【発明の実施の形態】燃料タンク(ボンベ)に充填され
ている高圧の液化ガスはその液相部分がとり出されて所
定圧力に調整され、噴射弁に送られてエンジン要求量が
吸気管へ噴射される。
【0010】自動車エンジンの燃料として汎用されてい
るLPGは季節および地域により異なるがプロパンを2
0〜80%の割合で含んでいるブタンとの混合物であ
り、寒冷地においてはプロパンを100%としても冬期
の極低温時に蒸気圧を発生しなくなって燃料タンク内の
圧力は燃料を噴射して供給することが可能な限界圧力よ
りも低下してしまう。このため、燃料タンクと圧力調整
器との間に燃料ポンプを設置して噴射可能圧力まで昇圧
させることが必要となる。燃料ポンプはエンジンが温暖
地のみで使用される場合には不要であるが、地域や季節
を選ばない自動車エンジンや専ら寒冷地で使用されるエ
ンジンの場合には必要である。
【0011】一方、気温が上昇するに伴って燃料タンク
内の圧力は上昇し、燃料ポンプの吸込ヘッドが吐出ヘッ
ドよりも高くなる。このようなときは燃料ポンプを運転
する必要がないので、負荷低減のため燃料ポンプを停止
すること、および停止燃料ポンプを迂回するバイパスを
設けて液化ガスの充分な量の流れを確保させることが好
ましい。
【0012】エンジンが低温状態で始動し暖機運転によ
って冷却水温度が上昇したとき、或いはエンジンが高温
状態で始動しエンジン冷却水温度が既に高温となってい
るとき、冷却水が燃料タンクから送られてくる高圧液状
の液化ガスを加熱気化可能な温度に達していれば、この
冷却水の熱を利用して液化ガスを気化させ、気体燃料と
して吸気管へ噴射させる。
【0013】もっとも、エンジン冷却水温度が高くなっ
ても低気温のため燃料タンク内の液化ガス温度が低温の
時は、燃料ポンプを運転して昇圧させた液化ガスを液体
のまま噴射させる方式を採るか、或いはエンジン冷却水
で加熱気化し気体として噴射させる方式を採るかは任意
である。
【0014】エンジン冷却水はエンジンが長時間停止し
ているときは気温と同温度となるが、運転中および短時
間の停止では気温よりも高温となっている。一方、気温
が高いとき燃料タンクから噴射弁に至る燃料系内の液化
ガスは気化を開始して気泡を発生し、特に夏期の高温放
置後の再始動時にはベーパロック状態となりやすい。
【0015】このような液化ガスをそのまま噴射させる
と、噴射量が大幅に狂ってエンジンの不調或いは停止を
招く。本発明では、液化ガスが気泡発生温度に近い温度
となったとき、多くの場合はエンジン冷却水が液化ガス
よりも高温度であることを利用して、液化ガスをエンジ
ン冷却水で加熱気化させ気体として噴射させるものであ
る。これにより、高気温時に液化ガスが気泡を発生する
ようになっても液化ガスは全て気体となって噴射弁に送
られるため、エンジン要求燃料を適正に供給することが
可能となる。
【0016】本発明を実施するための燃料系は、燃料タ
ンクから延びる燃料導管に必要により燃料ポンプおよび
その迂回用バイパスを設け、バイパス下流側で液体導管
と気体導管とに分岐してそれぞれに圧力調整器、遮断弁
を設置して構成される。或いは、液体導管と気体導管と
を燃料タンクから別系統に設け、燃料ポンプおよびその
迂回用バイパスを液体導管に設置する構成としてもよ
い。気体導管の圧力調整器はエンジン冷却水と液化ガス
との熱交換器を兼ねたものとするのが好適であるが、こ
れらを別体にしても差支えない。また、気体として噴射
させているとき液体導管に残留している液化ガスが高温
により気泡を発生すると、圧力が異常上昇して危険であ
るので圧力を逃がす手段を設けるのが安全対策の面で好
ましい。
【0017】尚、噴射弁はエンジンの運転状態に応じて
電子式制御ユニットから送られる信号により駆動される
ものであり、大気温度、エンジン冷却水温度に応じて同
じ電子式制御ユニットから遮断弁に信号を送り、液体噴
射と気体噴射との切換えを行わせる。
【0018】更に、噴射弁は液化ガスが液体のままであ
るときはかなり大流量を噴射することができるので、一
個または二個を吸気管の例えば絞り弁下流適所に設置す
ればよい。しかし、液化ガスを気体としたときは一個の
噴射弁で大流量を噴射することが困難であるので、エン
ジンの各燃焼室に対応させて吸気マニホルドの各枝管に
設置するのが好ましい。
【0019】
【実施例】図面は本発明の実施例を示すものであって、
燃料タンク1に取入口を差込んだ燃料導管2に下流へ向
かって燃料フィルタ3、燃料遮断弁4、燃料ポンプ5が
順に設置されているとともに、下流へ向かって開く逆止
弁6を有するバイパス7が燃料ポンプ5を迂回させて設
けられている。
【0020】燃料遮断弁4は燃料タンク1に接近して設
置され、燃料系のほぼ全体を遮断する。また、燃料ポン
プ5は燃料タンク1の内圧を検知するため燃料導管2に
付設した圧力センサ8から電子式制御ユニット10に送
られる信号に基いて運転、停止を行うものであり、燃料
タンク1の内圧が後述する噴射弁で噴射可能な限界圧力
よりも低下したときに運転され、液化ガスを限界圧力よ
りも高い圧力に昇圧して噴射弁へ送る。燃料ポンプ5の
吐出ヘッドよりも燃料タンク1の内圧、即ち吸込ヘッド
の方が高いときは燃料ポンプ5を運転する必要がないの
で停止させるが、停止した燃料ポンプ5が液化ガスの流
れを阻害し或いは遮蔽するので、以後はバイパス7によ
って必要流量を確保させる。逆止弁6は燃料ポンプ5の
運転時に液化ガスが循環するのを防止するためのもので
ある。
【0021】燃料導管2は燃料ポンプ5の吐出側のバイ
パス7との接続個所よりも更に下流側で液体導管11と
気体導管17とに分岐している。液体導管11は下流へ
向かって圧力調整器12,遮断弁13を順に具えてお
り、エンジン21の吸気管22の絞り弁23よりも下流
であって吸気マニホルド24の上流に設置した噴射弁1
4に接続されている。
【0022】遮断弁13は大気温度が低く、液化ガスが
燃料導管2や液体導管11の内部で蒸発し気泡を発生す
る心配のない低温状態にあると判断されたとき電子式制
御ユニット10からの信号によって開弁し、圧力調整器
12で所定圧力に調整した液化ガスを液体のまま噴射弁
14から吸気管22へ噴射させる。
【0023】一方、気体導管17も下流へ向かって圧力
調整器18,遮断弁19を順に具えており、エンジン2
1の各燃焼室に対応させた吸気マニホルド24の各枝管
に設置した噴射弁20に接続されている。
【0024】遮断弁19はエンジン冷却水温度が液化ガ
スを加熱して気化させることができる温度となったと
き、或いはこれに加えて燃料系内の液化ガスが気泡を発
生する温度に近い大気温度となったとき電子式制御ユニ
ット10からの信号によって開弁し、圧力調整器18で
液化ガスを所定圧力の気体に調整して噴射弁20から吸
気管22へ噴射させる。
【0025】液体導管11の遮断弁13と気体導管17
の遮断弁19とは、噴射を行っている系統のものが開弁
し、噴射を行っていない系統のものが閉弁しているが、
切換え時には一時的に両方を開弁させ、それまで噴射し
ていた燃料の噴射量を次第に減少させるとともに新しく
噴射する燃料の噴射量を次第に増加させて、燃料流量の
過剰或いは途切れを生じさせることなく円滑に切換えが
行われるようにされる。また、気体導管17の圧力調整
器18はエンジン冷却水を循環(図1で破線で示す)さ
せて液体の液化ガスを加熱気化する熱交換器を兼ねてい
る。
【0026】前記二つの圧力調整器12,18は入口圧
力の変動にかかわらず出口圧力を所定値に調整するダイ
ヤフラム式のよく知られた構造のものを用いることがで
きる。
【0027】また、前記二つの噴射弁14,20はエン
ジン21の吸入空気量、回転速度、冷却水温度、絞り弁
23の開度などに応じて電子式制御ユニット10から送
られる信号によって駆動され、エンジン要求流量の燃料
を噴射することは従来のガソリン用噴射弁と同じであ
る。
【0028】次に、液体導管11の遮断弁13が閉弁し
て気体導管17より気体の液化ガスがエンジン21に供
給されているとき、気温が高くなると液体導管11に残
留している液化ガスが気泡を発生し更に大量に気化して
圧力を上昇し、圧力調整器12,遮断弁13および配管
類に漏れを生じたり破損させたりする心配がある。
【0029】その対策として、上流へ向かって開く逆止
弁15を有するバイパス16を圧力調整器12を迂回さ
せて設け、液体導管11の内圧が上昇したときバイパス
16から気体導管17へ圧力を放出するようにした。逆
止弁15は液化ガスを液体のまま噴射させるとき、液化
ガスが圧力調整器12を通ることなくバイパス16経由
で噴射弁14へ送られて燃料流量を狂わせるのを防止す
るものである。
【0030】
【発明の効果】以上のように、高圧の液化ガスを低温時
に液体のまま噴射させ、エンジン冷却水の温度が上昇し
た後はその熱を利用して気化させた液化ガスを噴射させ
るようにした本発明によると、燃料系内で液化ガスが気
泡を発生したりベーパロック状態となる大気温度では液
化ガスを気化して噴射させることとなり、液化ガスが温
度の影響を受けやすいため噴射量を変動させるという不
都合を解消し、且つ大きな動力消費を伴うことなく簡単
な構成でエンジン要求燃料を液化ガス温度に関係なく安
定して適正に供給することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す配置図。
【符号の説明】
1 燃料タンク, 5 燃料ポンプ, 7 バイパス,
10 電子式制御ユニット, 11 液体導管, 1
2,18 圧力調整器, 13,19 遮断弁, 1
4,20 噴射弁, 16 バイパス, 17 気体導
管, 21 エンジン, 22 吸気管

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料タンクに充填されている液化ガスを
    噴射弁により吸気管へ計量噴射してエンジンに供給する
    にあたり、エンジン冷却水が液化ガスを加熱気化できる
    温度よりも低いときは液体のまま吸気管へ噴射させ、前
    記温度よりも高いときはエンジン冷却水により加熱気化
    して吸気管へ噴射させることを特徴とするエンジンの液
    化ガス燃料供給方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した方法において、前記
    燃料タンクに充填されている液化ガスの圧力が低下した
    とき、燃料ポンプで加圧して前記噴射弁に送ることを特
    徴とするエンジンの液化ガス燃料供給方法。
  3. 【請求項3】 燃料タンクに充填されている液化ガスを
    吸気管へ液体のまま噴射する噴射弁および気化させた液
    化ガスを噴射させる噴射弁と、前記燃料タンクの液化ガ
    スを前記液体用噴射弁に送る液体導管および気体用噴射
    弁に送る気体導管と、前記液体導管に設置された圧力調
    整器および遮断弁と、前記気体導管に設置された液化ガ
    スをエンジン冷却水で加熱気化する熱交換器、圧力調整
    器および遮断弁と、を具え、エンジン冷却水が液化ガス
    を加熱気化できる温度よりも低いときは前記液体導管の
    遮断弁が開いて液体の液化ガスを噴射させ、高いときは
    前記気体導管の遮断弁が開いて気体の液化ガスを噴射さ
    せる構成としたことを特徴とするエンジンの液化ガス燃
    料供給装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載した装置において、前記
    燃料タンクに充填されている液化ガスの圧力が低下した
    ときこれを噴射可能圧力に加圧する燃料ポンプを具えた
    ことを特徴とするエンジンの液化ガス燃料供給装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載した装置において、前記
    燃料ポンプの停止時に前記燃料タンクから前記噴射弁に
    送られる液化ガスの必要流量を確保させるため、前記燃
    料ポンプを迂回するバイパスを具えたことを特徴とする
    エンジンの液化ガス燃料供給装置。
  6. 【請求項6】 請求項3,4,5のいずれかに記載した
    装置において、気化させた液化ガスを噴射しているとき
    前記液体導管の残留液化ガス圧力を前記気体導管へ放出
    させるため、前記液体導管にその圧力調整器を迂回する
    バイパスを具えたことを特徴とするエンジンの液化ガス
    燃料供給装置。
  7. 【請求項7】 請求項3,4,5,6のいずれかに記載
    した装置において、前記液体用噴射弁は一個設置され、
    前記気体用噴射弁はエンジンの各燃焼室に対応させて複
    数個設置されていることを特徴とするエンジンの液化ガ
    ス燃料供給装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9322355B2 (en) 2013-08-19 2016-04-26 Ford Global Technologies, Llc System and method for improving operation of an engine combusting liquefied petroleum gas
US9422892B2 (en) 2013-08-22 2016-08-23 Ford Global Technologies, Llc Method and system for gaseous and liquid fuel injection

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