JPS635152A

JPS635152A - Ｌｐｇ燃料供給制御装置

Info

Publication number: JPS635152A
Application number: JP14669886A
Authority: JP
Inventors: Chitake Murata; 村田　千岳
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1988-01-11
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPH0726596B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】及」曵旦拍［産業上の利用分野］本発明はＬＰＧ燃料を用いた内燃機関に燃料を供給する
ＬＰＧ燃料供給制御装置に関する。

［従来の技術］従来よりＬＰＧ燃料を用いた内燃」］ごおいては、ＬＰ
Ｇ燃料を気相燃料とし、この気相燃料を空気混合装置で
あるキャブレタに吹き込んで内燃機関の駆動燃料として
いる。この様子を示したのが第７図の燃料系統図である
。第７図に示すように、フューエルタンクＦ丁に液相状
態で貯蔵されたＬＰＧ燃料は、フィルタＦＩを介してレ
ギュレータＲＥに流れ込み、レギュレターＲＥで所定圧
の気相状態のＬＰＧ燃料とされた後、キャブレタＣＢに
流れ込み内燃機関ＥＧの駆動燃料とされている。

一方、上記第７図に示すＬＰＧ燃料を用いた内燃機関と
は別に、実開昭５５−６０４３７の「ＬＰＧ燃料切替装
置」等の考案や提案に示されるように、内燃機関の低負
荷運転時にはＬＰＧ燃料の気相燃料を用い、高負荷運転
時には液相燃料を用いる提案等もされている。

［発明が解決しようとする問題点コしかしながら、ＬＰＧ［１’ｌを用いた内燃機関は、ガ
ソリン燃料を用いた内燃機関に比して高負荷運転時等に
出力の低下をきたす。これは、高負荷運転時には増量さ
れるＬＰＧ燃料により吸入空気間が低下することに起因
する。この高負荷運転時の出力の低下を防ぐ目的でなさ
れたのが上記ｒＬＰＧ燃料切替装置１等の提案である。

これらの提案等は、内燃機関の負荷状態に阜づいて好適
に気相燃料と液相燃料との使用を切り換えているが、高
負荷運転時に液相燃料を用いたとしてもキＶブレタによ
り霧化された液相のＬＰＧ燃料は燃焼室に至るまで気化
するため、吸入空気量が低下し出力の低下をきたすこと
が考えられた。このため、ＬＰＧ燃料を用いた内燃機関
の高負荷運転時の出力低下の問題は未だ未解決の問題と
されていた。

１肌り璽感［問題点を解決するための手段］上記問題点を解決するために本発明のＬＰＧ燃料供給制
御装置のとった構成は次の如くある。即ち、本発明のＬ
ＰＧ燃料供給制御装置は、第１図にその基本的構成を例
示するように、液相状態で貯蔵されたＬＰＧ燃料を気相状態で内燃機関
（Ｍｌ）に供給する気相燃料供給手段（Ｍ２）と、上記内燃機関（Ｍｌ）の少なくとも負荷を含む運転状態
を検出する運転状態検出手段（Ｍ３）と、該運転状態検
出手段（Ｍ３）により検出される上記内燃機関（Ｍｌ）
の運転状態に基づいて上記気相燃料供給手段（Ｍ２）を
制御する内燃機関燃料制御手段（Ｍ４）と、を備えたＬＰＧ燃料供給制御装置において、上記ＬＰＧ
燃料を液相状態で上記内燃機関（Ｍｌ）の燃料室（Ｍ５
）に直接供給する液相燃料供給手段（Ｍ６）を備えると
共に、上記内燃機関燃料制御手段（Ｍ４）には、上記運転状態
検出手段（Ｍ３）により検出される上記内燃機関（Ｍｌ
）の運転状態に基づいて上記液相燃料供給手段（Ｍ６）
を制御する液相燃料制御手段（Ｍｌ）を瞳えて、構成されている。

ここで、気相燃料供給手段（Ｍ２）とは、液相状態で貯
蔵されたＬＰＧ燃料を気相状態で内燃機関（Ｍｌ）に供
給する手段であって、例えば液相状態で燃料゛タンク等
に貯蔵されたＬＰＧ燃料をレギュレター等を用いて所定
圧の気相状態とした俊キャブレタとスロワ１〜ルバルブ
等を用いて、その気相状態のＬＰＧ燃料を内燃機関（Ｍ
ｌ）に供給するよう構成することや、液相状態から気相
状態に変化した燃料タンク内のＬＰＧ燃料をインジェク
タ等を用いて直接内燃機関（Ｍｌ）の燃焼室（Ｍ５）に
噴射するよう構成すること等種々の構成を考えることが
できる。

運転状態検出手段（Ｍ３）とは、内燃機関（Ｍｌ）の少
なくとも負荷を含む運転状態を検出する手段であって、
内燃機関（Ｍｌ）の負荷を反映した吸気管内の負圧を検
出する圧力センサ、内燃機ＩＩＩ（Ｍｌ）の回転数を検
出する回転数センサ、あるいは内燃機関（Ｍｌ）の空燃
比検出に用いられる０２センサ等種々のセンサを用いて
構成することができる。尚、内燃機関（Ｍｌ）の運転状
態とは、間接的に内燃機関（Ｍｌ）の運転状態に関与す
るもの、例えばＬＰＧ燃料の燃料タンク内の圧力や温度
等も含まれる。

内燃機関燃料制御手段（Ｍ４）とは、運転状態検出手段
（Ｍ３）により検出きれる内燃機関（Ｍｌ）の運転状態
に基づいて気相燃料供給手段（Ｍ２）を制御する手段で
あって、ディスクリートな回路や論理演算回路としてス
ロットルバルブ等の開度やインジェクタ等の開弁時間を
制御するよう構成すること等が考えられる。

液相燃料供給手段（Ｍ６）とは、ＬＰＧ燃料を液相状態
で内燃機関（Ｍｌ）の燃焼室（Ｍ５）に直接供給する手
段であって、例えば液相状態で燃料タンク等に貯蔵され
たＬＰＧ燃料をインジェクタ等を用いて直接内燃機関（
Ｍｌ）の燃焼室（Ｍ５）に供給するよう構成すること等
が考えられる。

液相燃料制御手段（Ｍｌ）とは、運転状態検出手段（Ｍ
３）により検出される内燃機関（Ｍｌ）の運転状態に基
づいて液相燃料供給手段（Ｍ６）を制御する手段のこと
であって、上記内燃機関燃料本（制御手段（Ｍ４）等と
共にマイクロコンピュータ等を用いた論理演算回路とし
て構成すること等が考えられる。

尚、液相燃料制御手段（Ｍｌ）により制御される液相燃
料供給手段（Ｍ６）は、内燃機関燃料制御手段（Ｍ４）
により制御される気相燃料供給手段（Ｍ２）と共に制御
され、内燃機関（Ｍｌ）に滅相状態のＬＰＧ燃料と気相
状態のＬＰＧ燃料とを同時に供給するよう構成してもよ
いし、あるいは運転状態検出手段（Ｍ３）により検出さ
れる内燃機関（Ｍｌ）の負荷および／または回転数が各
々所定値より大きくなった時、気相燃料供給手段（Ｍ２
）から供給される気相状態のＬＰＧ燃料を漸減し液相燃
料供給手段（Ｍ６）により供給される液相状態のＬＰＧ
燃料を漸増するよう構成しても何等差し支えない。

［作用］本発明のＬＰＧＩ料供給制御装置は次のように作用する
。

本発明のＬＰＧ燃料供給制御装置は、運転状態検出手段
（Ｍ３）により検出される内燃機関（Ｍｌ）の運転状態
に基づいて内燃機関燃料制御手段（Ｍ４）により気相撚
おｌ供給手段（Ｍ２）を制御して気相状態のＬＰＧ燃料
を内燃は関（’Ｍ１）に供給すると共に、上記検出され
る内燃機関（Ｍｌ）の運転状態に基づいて液相撚わ１制
御手段（Ｍｌ）により液相燃料供給手段（Ｍ６）を制御
して液相状態のＬＰＧ燃料を直接内燃機関（Ｍｌ〉の燃
焼室（Ｍ５）に供給するよう働く。

［実施例］次に本発明のＬＰＧ燃料供給制御の構成を一層明らかに
するために好適な実施例を図面と共に説明する。

第２図は、本発明一実施例のＬＰＧ燃料供給制御装置を
表わす概略構成図である。

図示するように、本実施例のＬＰＧ燃料供給制御装置は
、液相状態で燃料タンク１に貯蔵されたＬＰＧ燃料ＦＬ
を、車両に搭載されたエンジン３のシリンダ５内に、シ
リンダヘッド６に取り付けられた気相インジェクタ７あ
るいは液相インジェクタ９から気相燃料あるいは液相燃
料として噴射して供給するよう構成されている。燃料タ
ンク１内のＬＰ（Ｊ！おＩＦＬは、レギュレータ１１で
所定圧の気相燃料とされた後、あるいは加圧ポンプ１３
で所定圧の液相燃料とされた俊、各々気相インジェクタ
７あるいは液相インジェクタ９から、噴射される。この
気相インジェクタ７、液相インジェクタ９のａｉ’を射
タイミング及び噴射量は、車両に搭載された電子制御ｌ
装置（以下、単にＥＣＵと呼ぶ）１５により決定される
。尚、上記シリンダヘッド６には、エンジン３のシリン
ダ５を上部から見た様子を表わす第３図に示すように、
気相インジェクタ７、液相インジェクタ９の他に周知の
点火プラク１７．吸気管１８．排気管１９等も備えられ
ている。

ＥＣｔＪ１５は、第２図に示すように、周知のＣＰＵ２
０．ＲＯＭ２１．ＲＡＭ２２等を中心に入力回路２３．
出力回路２４等とをバス２５により相互に接続した論理
演算回路として構成されている。

ＥＣＵ１５の入力回路２３には、エンジン３の吸気管１
８内の負圧ｐａを検出する負圧セン１す３１及びエンジ
ン３０回転数Ｎを検出ターる回転数センサ３２が接続さ
れると共に、燃料タンク１内の圧力を検出する圧カセン
ザ３５及びＬＰＧ燃料の温度を検出する渦１３？レンサ
３６が接続され、更に加圧ポンプ１３を経た後の液相撚
お１の圧力を検出する加圧力センサ３７等も接続されて
いる。

−方、出力回路２４は、エンジン３のシリンダヘッド６
に取り付（プられた気相インジェクタ７゜液相インジェ
クタ９および点火プラグ１７等と接続されている。これ
により、ＥＣＵ１５は、入力回路２３から入力される車
両の運転状態、例えば、エンジン３の負荷を反映した吸
気管１８内の負圧ｐａ等に基づいて、気相インジェクタ
７、液相インジェクタ９の噴射タイミング及び噴射ｍを
決定する等の処理を行なう。

次に、上記ＥＣＵ１５によりＬＰＧ燃料ＦＬをエンジン
３に供給する処理を、第４図に示す「燃料制御ルーチン
」を用いて説明する。

第４図に示す「燃料制御ルーチン」は、ＥＣＵ１５によ
り実行される種々の処理の内、気相インジェクタ７ある
いは液相インジェクタ９からシリンダ５内にＬＰＣＪＩ
！！料ＦＬを噴射する処理に関する動作を表わしたもの
であり、第５図に示されるように吸気工程Ｔ内の所定の
タイミングにおいて実行されるものである。

まず、ステップ１００においては、エンジン３の運転状
態が入力される。本実施例では、この処理において、負
圧センサ３１２回転数センサ３２゜圧力センサ３５．温
度センサ３６．加圧力セン４）３７等により吸気管１８
内の負圧Ｐａ、エンジン３の回転数Ｎ、燃料タンク１内
の圧力Ｐｂ、ＬＰＧ燃料ＦＬの温度Ｔｏ、液相燃料の圧
力ｐｃ等が読み込まれる。

上記処理を終えると、処理は続くステップ１１０に進み
、ここで燃料噴射条件が判定される。即ち、吸気管１８
に吸入される吸入空気量が、−定吸入空気ｍ以上の時（
本実施例では１５ｇ／ｓｅｃ　）にはＬＰＧ燃料ＦＬと
して液相インジェクタ９から噴射される液相燃料を使用
し、それ以外の時には気相インジェクタ７から噴射され
る気相燃料を使用するよう判定される。尚、この所定の
吸入空気量は、第６図に示すようにエンジン回転数Ｎや
吸入負圧Ｐａの形で予めＲＯＭ２１に記憶されている（
第６図では斜線の領域が気相燃料の使用領域となる）。

気相燃料を使用すると判定された時は、即らエンジン３
が低・中負荷、低・中回転数の時には処理はステップ１
２０ないし１３０に進み、−方、液相燃料を使用すると
判定された時には、即ちエンジン３が高負荷、高回転数
の時には処理はステップ１４０ないし１５０に進む。

ステップ１２０では、気相インジェクタ７から噴射され
る気相燃料噴射量Ｑａが算出される。この気相燃料噴射
ｆｆ１Ｑａは、吸気管１８内の負圧Ｐａとエンジン回転
数Ｎとで基本的に定まり、燃料タンク１の圧力ＰｂとＬ
ＰＧ燃料ＦＬの温度Ｔｐ等により補正される。次式（１
）は、この気相燃料噴［ｉＱａの算出式を示している。

Ｑａ　＝ＱＢＳＥ　ＸＫＩ　　　　　　　　−（１）こ
こで、Ｑ　ＢＳＥは負圧Ｐａとエンジン回転数Ｎによっ
て基本的に定まる基本噴耐量、Ｋ１は圧力ｐｂと温度Ｔｐ等とによる補正係数である。

続いて、上記算出された気相燃料噴射ｍＱａに応じた時
間、気相インジェクタ７は開弁され、シリンダ５内にＬ
ＰＧ燃料ＦＬの気相燃料が噴射される（ステップ１３０
）。

一方、ステップ１４０ないし１５０においては、上記ス
テップ１２０ないし１３０と同様に液相燃料噴射ｆｉＱ
ｂ　ｌ出され（ステップ１４０）　、算出された液相燃
料噴射ｆｆ１Ｑｂに応じた時間液相インジェクタ９が開
弁されて、シリンダ５内にＬＰＧ燃料ＦＬの液相燃料が
噴射される（ステップ１５０）。尚、次式（２）は、液
相燃料噴射１ｂの算出式である。ここで、加圧力センサ
３７による液相燃料の圧力Ｐｃは、液相燃料噴射ＩＱｂ
の噴射量補正用に用いられる。

Ｑｂ　＝ＱＢＳＥ　ｘＫ２　　　　　　　　・・・（２
）ここで、Ｑ　ＢＳＥは基本噴射（イ）、Ｋ２は圧力Ｐ
ｃと温度Ｔｐ等とによる補正係数である。

以上詳細に説明した本実施例のＬＰＧ燃料供給制御装置
によると、エンジン３の運転状態が低・中負荷あるいは
エンジン回転数Ｎが低・中回転数の時には気相状態のＬ
ＰＧ燃料ＦＬがシリンダ５内に直接噴射され、高負荷で
、かつ高回転数の時には液相状態のＬＰＧ燃料ＦＬがシ
リンダ５内に直接噴射される。これにより、本実施例の
ＬＰＧ燃料供給制御装置は、エンジン３の運転状態が低
・中負荷あるいは低・中高転数の時には、気相状態のＬ
ＰＧ燃料ＦＬによりリーンな空燃比を得ることができる
と共に、運転状態が高負荷で、かつ高回転数の時には、
吸気管１８からの吸入空気温の流入量を抑制することが
なく、この結果運転状態が高負荷時等においても高出力
を得ることができるという優れた効果を有する。また、
液相インジェクタ９により霧化されて噴射される液相状
態のＬＰＧ燃料ＦＬは、加圧ポンプ１３により所定の高
圧にされた俊低圧のシリンダ５内に噴射されることによ
り、低圧沸騰作用等により一層気化されるという効果を
有すると共に、気化する時に周囲から熱を奪う所謂気化
潜熱等が作用してシリンダ５内の空気は冷却されて空気
密度が高くなり、−層吸入空気量の増量を図ることがで
き高出力を得ることができるという効果も奏する。

尚、本実施例においては、気相状態のＬＰＧ燃料ＦＬを
レギュレータ１１を用いて所定圧の気相燃料とし、液相
状態のＬＰＧ燃料ＦＬを加圧ポンプ１３を用いて所定圧
に加圧する構成としたが、各々直接気相インジェクタ７
、液相インジェクタ９から噴射するよう構成することも
可能である。

また、気相燃料使用時、燃料タンク１内の温度かの表面
または気相部分にヒータ等を設け、温度セし加熱するよ
う構成してもよい。

１肌五四ス以上、詳述した本発明のＬＰＧ燃料供給制御装置によれ
ば、簡易な構成により、ＬＰＧ燃料を用いた内燃機関か
ら高圧力を引き出すことができるという優れた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＬＰＧ燃料供給制御Ｉ装置δを例示す
る基本構成図、第２図は本発明一実施例のＬＰＧ燃料供
給制御装置の構成を示す概略構成図、第３図はそのシリ
ンダの上面図、第４図はそのＥＣＵ１５が実行する「燃
料制御ルーチン」を表ねりフローヂャート、第５図は「
燃料制御ルーチン」が実行されるタイミングの吸気工程
下を示す図、第６図は液相インジェクタ９が使用され動
作する領域を示す動作図、第７図はＬＰＧ燃料を用いた
従来の内燃機関における燃料系統を示す燃料系統図、で
ある。１・・・燃料タンク３・・・エンジン５・・・シリンダ６・・・シリンダヘッド７・・・気相インジェクタ９・・・液相インジェクタ１５・・・電子制御装′ａ（ＥＣｔＪ）１７・・・点火
プラグ１８・・・吸気管１９・・・排気管３５・・・圧力センサ３６・・・湿度センサ３７・・・加圧力センサＣＢ・・・キＶブレタＥＧ・・・内燃機関Ｆｌ・・・フィルタＦＴ・・・フューエルタンクＲＥ・・・レギュレータＦＬ・・・ＬＰＧ燃料

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液相状態で貯蔵されたＬＰＧ燃料を気相状態で内
燃機関に供給する気相燃料供給手段と、上記内燃機関の
少なくとも負荷を含む運転状態を検出する運転状態検出
手段と、該運転状態検出手段により検出される上記内燃機関の運
転状態に基づいて上記気相燃料供給手段を制御する内燃
機関燃料制御手段と、を備えたＬＰＧ燃料供給制御装置において、上記ＬＰＧ
燃料を液相状態で上記内燃機関の燃料室に直接供給する
液相燃料供給手段を備えると共に、上記内燃機関燃料制御手段には、上記運転状態検出手段により検出される上記内燃機関の
運転状態に基づいて上記液相燃料供給手段を制御する液
相燃料制御手段を備えたこと、を特徴とするＬＰＧ燃料
供給制御装置。
（２）上記運転状態検出手段により検出される上記内燃
機関の負荷および／または回転数が各々所定値より大き
い時には、上記液相燃料制御手段により上記液相燃料供
給手段を制御して上記内燃機関に供給される上記ＬＰＧ
燃料を気相状態の上記ＬＰＧ燃料から液相状態の上記Ｌ
ＰＧ燃料に切り換える特許請求の範囲第１項記載のＬＰ
Ｇ燃料供給制御装置。