(57)【要約】【課題】  低温始動時におけるＬＰＧ燃料の加熱に電気ヒータによる熱を利用するエンジンのＬＰＧ燃料供給方法について、作動時にベーパライザ内の液体状のＬＰＧ燃料が温度上昇に伴い燃料噴射弁から噴出しないようにして、エンジンの低温始動性を良好なものとする。【解決手段】  暖機後はエンジン冷却水により低温始動初期には電気ヒータを用いた電気加熱部3ｂをそれぞれ熱源とするベーパライザ３により気化させて燃料噴射弁５に送りエンジンの吸気管路４ｂに噴射するエンジンのＬＰＧ燃料供給方法において、ベーパライザ３の燃料入口側に電子制御ユニット１０により制御される第二遮断弁２ｂを配置し、低温始動初期に電気加熱部３ｂを熱源とするベーパライザ３へのＬＰＧ燃料の流入量を制限することによりプレヒータ室３０内の液体状のＬＰＧ燃料が発生する気化ガスで外部に押し出されないものとした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクに貯留した液体状のＬＰＧ燃料を、暖機後はエンジン冷却水を熱源とするとともに低温始動初期には電気ヒータを用いた電気加熱部を熱源とするベーパライザにより気化させて燃料噴射弁に送りエンジンの吸気管路に噴射するエンジンのＬＰＧ燃料供給方法において、前記ベーパライザの燃料入口側に電子制御ユニットにより制御される遮断弁を配置し、低温始動初期に電気加熱部を熱源とするベーパライザへのＬＰＧ燃料の流入量を制限することを特徴とするＬＰＧ燃料供給方法。
【請求項２】
開弁時間の制御が、少なくとも一種類以上のセンサを用いてモニタした所定のデータを基に前記電子制御ユニットを介して行われることを特徴とする請求項１に記載したエンジンのＬＰＧ燃料供給方法。
【請求項３】
前記センサに、少なくともベーパライザ内またはその下流側に配設した燃料圧力センサを含み、これらの燃料圧力センサで検知した燃料圧力が所定圧力を超えた時に前記遮断弁を閉弁させるものとされていることを特徴とする請求項２に記載したエンジンのＬＰＧ燃料供給方法。
【請求項４】
前記遮断弁の開弁時間は、前記電子制御ユニットにおいて前記データを所定の計算式を用いて算出するものであって、ＬＰＧ燃料の流入量を前記電気ヒータの温度上昇に伴い発生する気化ガスによりＬＰＧ燃料が前記ベーパライザ外に押し出されない最大貯留量に制限するものとされていることを特徴とする請求項２または３に記載したエンジンのＬＰＧ燃料供給方法。
【請求項５】
暖機後はエンジン冷却水を熱源とするとともに低温始動初期には電気加熱部を熱源とするベーパライザと、燃料供給管路の前記ベーパライザ入口側に配設された前記遮断弁と、前記ベーパライザ内またはその下流側に配設した燃料圧力センサと、前記燃料圧力センサからの信号に基づいて前記遮断弁を開閉制御する電子制御ユニットとを備えたことを特徴とするエンジンのＬＰＧ燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＰＧ（液化石油ガス）燃料を減圧気化させて得た気化ガスをエンジンに供給する方法およびその装置に関し、殊にＬＰＧ燃料の加熱気化手段として暖機後はエンジン冷却水の熱を利用することに加え低温始動時に電気ヒータから発生する熱を利用することでエンジンの始動性を高めるようにしたＬＰＧ燃料供給方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＰＧは従前より火花点火エンジンの燃料に用いられており、燃料タンクに貯留したＬＰＧ燃料をベーパライザ（レギュレータ）とミキサとを使用して大気圧程度に減圧させた気化ガスとし、エンジンの吸気管路に吸引させて供給する方式が広く採用されており、また例えば特開平６−１７７０９号公報に記載されているように、所定正圧の気化ガスに調整してエンジンの吸気管路に噴射させる方式も広く知られている。
【０００３】
そして、このＬＰＧ燃料を所定正圧の気化ガスに調整する方式においては、ＬＰＧ燃料を加熱気化させる手段として暖機したエンジン冷却水の熱を利用することが慣用されている。しかし、エンジン冷却水の熱を利用する加熱気化手段は、冷機時に冷却水が低温であることからＬＰＧ燃料が充分に気化せず、その結果、気化しないＬＰＧ燃料が混入して混合気過濃となってエンジンの始動を困難とさせてしまう、という問題点がある。
【０００４】
そこで、例えば特開平５−２２３０１４号公報や特開平１１−３２４８１３号公報に記載されているように、ＬＰＧ燃料を減圧・気化させるベーパライザにおいて、電気ヒータをＬＰＧ燃料の経路中に配置して、冷却水が低温の場合でもＬＰＧ燃料を気化できるようにした手段が提案されている。
【０００５】
ところが、電気ヒータはＬＰＧ燃料の気化に適した温度に上昇するまでに所定の時間を要することから、それまでにベーパライザのプレヒータ室がＬＰＧ燃料で満たされ、その後に電気ヒータの温度上昇に伴い内部に貯留したＬＰＧ燃料が急激に気化することで、その圧力によりベーパライザからＬＰＧ燃料が押し出され燃料噴射弁から噴出し、低温始動時におけるエンジン不調やエンジン停止を招いてしまうことがある。
【特許文献１】特開平６−１７７０９号公報
【特許文献２】特開平５−２２３０１４号公報
【特許文献３】特開平１１−３２４８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、ＬＰＧ燃料の加熱気化の熱源として暖機後はエンジン冷却水を利用することに加え、低温始動時に電気ヒータを利用することでエンジンの始動性を高めるようにしたＬＰＧ燃料供給方法およびその装置に関し、エンジンの低温始動時にベーパライザ内のＬＰＧ燃料が電気ヒータの温度上昇に伴い燃料噴射弁から噴出しないようにして、エンジンの低温始動性を良好なものとすることを最大の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明は、燃料タンクに貯留した液体状のＬＰＧ燃料を、暖機後はエンジン冷却水を熱源とするとともに低温始動初期には電気ヒータを用いた電気加熱部を熱源とするベーパライザにより気化させて燃料噴射弁に送りエンジンの吸気管路に噴射するエンジンのＬＰＧ燃料供給方法において、前記ベーパライザの燃料入口側に電子制御ユニットにより制御される遮断弁を配置し、低温始動初期に電気加熱部を熱源とするベーパライザへのＬＰＧ燃料の流入量を制限するものとした。
【０００８】
このような構成とすることで、キイＯＮ時からスタータモータ作動開始までのエンジンの始動初期において、電子制御ユニットがベーパライザに流入するＬＰＧ燃料を、電気ヒータの温度上昇に伴い発生した気化ガスによりベーパライザ外に押し出されない量に制限することができるため、低温始動時においてＬＰＧ燃料噴出により生じるエンジントラブルを容易に回避することができる。
【０００９】
また、この電子制御ユニットによる遮断弁の開弁時間の制御を、電子制御ユニットが少なくとも一種類以上のセンサを用いてモニタした所定のデータを基に実施するものとすれば、ＬＰＧ燃料の気化に影響を与える各パラメータの変動にきめ細かく対応して遮断弁の開閉制御を的確なものとすることができる。
【００１０】
さらに、このセンサにベーパライザ内またはその下流側に配置した燃料圧力センサを含むものとして、これにより検知した燃料圧力が所定圧力を超えた時に遮断弁を閉弁させるものとすれば、ベーパライザ内において急激なＬＰＧ燃料の気化が始まる前にＬＰＧ燃料の流入量を制限することができ、ベーパライザからＬＰＧ燃料が押し出されることを回避することができる。
【００１１】
さらにまた、この遮断弁の開弁時間を、電子制御ユニットが上述した所定のデータを用いて所定の計算式で算出するものとし、電気ヒータの温度上昇に伴い発生する気化ガスによりＬＰＧ燃料がベーパライザ外に押し出されない最大貯留量とするＬＰＧ燃料の流入量に制限するものとすれば、ＬＰＧ燃料の噴出を確実に回避しながら必要充分量の燃料供給を確保することが容易となる。
【００１２】
さらにまた、エンジン冷却水を用いる温水加熱手段および電気ヒータを用いる電気加熱手段を備えたベーパライザと、燃料供給管路のベーパライザ入口側に配設された遮断弁と、この遮断弁を開閉制御する電子制御ユニットとを備えており、上述したＬＰＧ燃料供給方法を実施するエンジンのＬＰＧ燃料供給装置とすれば、上述した作用・効果を容易に実現させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
エンジンの低温始動初期においてＬＰＧ燃料のベーパライザへの流入量を所定量に制限する本発明によると、電気ヒータの温度上昇に伴いＬＰＧ燃料がベーパライザから押し出されて燃料噴射弁から噴出することを容易に回避することができ、エンジンの低温始動性を良好なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、本実施の形態のＬＰＧ燃料供給方法を実施するためのＬＰＧ燃料供給装置を具えたエンジンの配置図を示す図１において、燃料タンク１にはＬＰＧ燃料が貯留されており、燃料タンク１から延びた燃料供給管路９Ａがベーパライザ３に接続している。燃料供給管路９Ａには燃料タンク１出口寄りに第一遮断弁２ａが配設され、ベーパライザ３入口寄りに第二遮断弁２ｂが配設されている。
【００１５】
ベーパライザ３は、ＬＰＧ燃料を液体燃料の状態から減圧・気化して所定圧力の気化ガスに調整するものであり、入口側にエンジン冷却水を熱源に用いた温水加熱部３ａが設けられ、その下流側には電気ヒータを熱源に用いた電気加熱部３ｂが設けられており、更にその下流側には調圧部３ｃが設けられた構成となっている。また、ベーパライザ３から延びる燃料供給管路９Ｂはエンジン４の吸気管路４ｂに設置した燃料噴射弁５に接続されている。
【００１６】
前記ベーパライザ３およびこれに設けられた温水加熱部３ｂは、一般的に用いられる周知のベーパライザ（レギュレータ）と同様の構成であり、エンジン４に設けられた冷却水ジャケット４ａと温水加熱部３ａとが冷却水通路８ａ，８ｂで接続されてエンジン冷却水が循環し、その熱でＬＰＧ燃料を加熱して生成した気化ガスが、調圧部３ｃで所定圧力の正圧に調整されて燃料供給管路９Ｂに送出されるようになっている。
【００１７】
また、温水加熱部３ａの下流側に設けられた電気加熱部３ｂは、図示しない電気ヒータである平板状のＰＴＣヒータをその前後両面に伝熱板を密着させて重ねるとともに周縁を周壁で囲むことにより気・液密状態としたヒータユニット３１が、ＬＰＧ燃料を導入して貯留する空間であるプレヒータ室３０内において、その全外周に空間を有するように収装されて熱交換を行うもので、ヒータユニット３１の伝熱板は電極も兼ねて図示しないバッテリに接続されているとともに電子制御ユニット１０に接続されて、その通電を制御されるようになっている。
【００１８】
電子制御ユニット１０は、一般的なエンジン制御プログラムが記憶手段にインストールされたものを使用するが、通常の燃料噴射制御機能に加えてキイをＯＮ状態にした時からスタータモータの作動開始までのエンジン始動初期において、燃料供給管路９Ａのベーパライザ３入口側に配設された第二遮断弁２ｂを開閉制御して、ベーパライザ３に流入するＬＰＧ燃料の量を所定量以内に制限する機能を有していることを特徴としている。
【００１９】
即ち、電子制御ユニット１０は、低温始動時における第二遮断弁２ｂの開閉を制御するために、プレヒータ室３０に配設された燃料圧力センサ１１によって検知された燃料圧力データを逐次モニタするようになっており、また、これに加えて燃料供給管路９Ｂに配設された燃料圧力センサ１２からの燃料圧力データ、冷却水通路８ａに配設された冷却水温度センサ１３からの冷却水温度データ、エンジン４に配設されたエンジン回転数モニタ１４からのエンジン回転数データも逐次モニタする。
【００２０】
そして、電子制御ユニット１０は、キイをＯＮ状態にした時に冷却水温度センサ１３によりエンジン冷却水温度を検知して、電気加熱部３ｂを用いてＬＰＧ燃料を加熱する必要があるか否かを判断し、ＬＰＧ燃料を電気的に加熱する必要があると判断した場合にはヒータユニット３１への通電を指令するが、同時にプレヒータ室３０に配設した燃料圧力センサ１１を用いて燃料圧力を検知するようになっている。一方、ＬＰＧ燃料を電気的に加熱する必要がないと判断した場合には、ヒータユニット３１への通電を指令しないとともにエンジン４の始動初期における第二遮断弁２ｂの開弁時間の制御も必要ないので第二遮断弁２ｂは開弁させたままの状態にしておく。
【００２１】
エンジン冷却水温度が低温の場合には電子制御ユニット１０がヒータユニット３１への通電を指令してプレヒータ室３０の燃料圧力を逐次モニタすることになり、燃料圧力が所定圧力以上になると第二遮断弁２ｂを閉弁してＬＰＧ燃料のベーパライザ３への流入量を制限する。また、この閉弁状態はエンジン４の始動初期、即ち余熱期間終了と同時に終了とされ第二遮断弁２ｂは開弁させられる。
【００２２】
尚、低温時のエンジン始動初期における第二遮断弁２ｂの開弁時間を、プレヒータ室３０の燃料圧力データに加えて、燃料供給管路９Ｂの燃料圧力データ、エンジン冷却水温度データ、エンジン回転数データを基に所定の計算方法を用いて、ＬＰＧ燃料の気化状況を把握するとともに以後の気化量を推定し、これを基にしてヒータユニット３１の温度上昇に伴う気化ガスの圧力でプレヒータ室３０のＬＰＧ燃料がベーパライザ３外に押し出されない最大貯留量を計算して、この量と一致するように決定するようにすると更に正確に第二遮断弁２ｂの開弁操作を制御することが可能となる。
【００２３】
以下、本実施の形態におけるＬＰＧ燃料供給装置の作用について、図２（Ａ）に示す低温始動時の各波形図を用いて、図２（Ｂ）に示す従来のＬＰＧ燃料供給装置の作用（比較例）と比較しながら説明する。
【００２４】
エンジン４の始動に際し、イグニッションキイを回してイグニッション信号がＯＮになると、電子制御ユニット１０を介して冷却水温度センサ１３で冷却水温度を検知して電気的な燃料の加熱が必要か否かを検討し、電気的な加熱が必要と判断した場合に電気ヒータ通電信号をＯＮ状態にする。また、同時に電磁駆動式の第一遮断弁２ａおよび第二遮断弁２ｂにはＯＮ信号が送られいずれも開弁状態とされる。
【００２５】
また、電子制御ユニット１０は電気ヒータ通電信号をＯＮとすることにより、燃料圧力センサ１１を介してプレヒータ室３０内の燃料圧力のモニタを開始しており、燃料圧力値が予め定めた圧力値以上となったとき、第二遮断弁２ｂを閉弁してＬＰＧ燃料のベーパライザ３への流入を制限する。即ち、図２（Ｂ）に示す比較例においては、ベーパライザ３入口側の第二遮断弁２ｂの開弁信号をＯＮにしてそのまま開弁状態を維持しているのに対し、図２（Ａ）に示す本実施の形態では、第二遮断弁２ｂの開弁後から余熱期間終了（スタータモータ始動開始時）までの間において、第二遮断弁２ｂを所定時間だけ閉弁させるように電子制御ユニット１０が制御して、ベーパライザ３に流入する燃料の量を約１／３に制限している。
【００２６】
このようにエンジンの始動初期において電子制御ユニット１０からの指令によって第二遮断弁２ｂの開弁後にベーパライザ３に流入するＬＰＧ燃料の流量を適量に制限するので、ヒータユニット３１の温度が充分に上昇するまでの間にプレヒータ室３０内に所定割合の空間部分（気相部分）を確保することができ、内部に貯留したＬＰＧ燃料（液相部分）がベーパライザ３から押し出されて燃料噴射弁５から噴出するという事態を確実に回避することができるものである。
【００２７】
尚、上述したように、電子制御ユニット１０が燃料圧力センサ１１による燃料圧力データに加え、燃料供給管路９Ｂにおける燃料圧力データ、エンジン冷却水データ、エンジン回転数データ等を用いて、ヒータユニット３１の温度上昇に伴いプレヒータ室３０内に発生した気化ガスによりＬＰＧ燃料がベーパライザ３から押し出されない最大貯留量を算定する場合は、この最大貯留量となる燃料の流入量に一致するように第二遮断弁２ｂの開弁時間を制御する。このことにより、エンジンの低温始動時においてＬＰＧ燃料がベーパライザ３から押し出されることを回避しながら、エンジン始動に必要とする最低限の燃料の供給を確保しやすいものとすることができる。
【００２８】
また、エンジンの低温始動初期において電子制御ユニット１０が第二遮断弁２ｂの閉弁を決定するためのデータとして、プレヒータ室３０の燃料圧力データに加え、或いはこれに代えて、燃料供給管路９Ｂの燃料圧力データ、冷却水温度データ、エンジン回転数データ等を適宜組み合わせて用いれば、さらに的確な制御を実現することができる。
【００２９】
以上述べたように、本発明における燃料供給方法を実施する本実施の形態のＬＰＧ燃料供給装置により、エンジン４の低温始動初期においてＬＰＧ燃料がベーパライザ３に過剰に貯留しないように流入量を制限することで、電気ヒータの温度上昇に伴って発生する気化ガスでＬＰＧ燃料が押し出されて燃料噴射弁５から噴出することを容易に回避することができるため、エンジンの低温始動性を良好なものとすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態を示す配置図。
【図２】（Ａ）は図１の実施の形態における低温始動時の各信号の波形図、（Ｂ）は比較例における低温始動時の各信号の波形図。
【符号の説明】
【００３１】
１  燃料タンク、  ２ａ  第一遮断弁、  ２ｂ  第二遮断弁、  ３  ベーパライザ、  ３ａ  温水加熱部、  ３ｂ  電気加熱部、  ３ｃ  調圧部、  ４  エンジン、  ４ｂ  吸気管路、  ５  燃料噴射弁、  ９Ａ，９Ｂ  燃料供給管路、  １０  電子制御ユニット、  １１，１２  燃料圧力センサ、  １３  冷却水温度センサ、  １４  エンジン回転数モニタ、  ３０  プレヒータ室、  ３１  ヒータユニット
【図１】
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【図２】
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