(57)【要約】【課題】  ベーパライザに貯留した不純物を、ガス燃料の無駄を伴わずに適切なタイミングで自動的に除去するとともにエンジン運転への影響を最小限として、メンテナンスの手間を軽減しながらガス燃料の供給を好適な状態に維持する。【解決手段】  ベーパライザ５の二次室５３底部の不純物貯留室５５に接続された不純物排出通路７とこれを開閉する排出弁８とその開閉制御を行う電子制御ユニット１０を有した不純物排出機構を備え、所定のタイミングで排出弁８を一時的に開弁することでベーパライザ５内に貯留したガス燃料由来の不純物を除去するものとしたガス燃料供給装置とし、この不純物排出機構を、不純物排出通路７末端が吸気管路４ａ内に開口するとともに、電子制御ユニット１０がエンジン高負荷領域において排出弁８を開弁するものとして、不純物をガス燃料とともに吸気管路４ａ内に自動的に排出するものとした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧容器から導入した高圧ガス燃料を減圧・気化するベーパライザと、減圧・気化されたガス燃料を輸送してエンジンの吸気管路内に送出する燃料送出路と、前記ベーパライザの調圧室底部に接続された不純物排出通路および該不純物排出通路を開閉する排出弁および該排出弁の開閉制御を行う制御手段を有した不純物排出機構と、を備えており、
所定のタイミングで前記排出弁を一時的に開弁することで前記ベーパライザ内に貯留したガス燃料由来の不純物を除去するガス燃料供給装置において、
前記不純物排出機構は、前記不純物排出通路末端が前記吸気管路内に開口しているとともに、前記制御手段がエンジン高負荷領域において前記排出弁を開弁するように制御されており、前記ベーパライザ内に貯留した不純物をガス燃料とともに前記吸気管路内に自動的に排出する、
ことを特徴とするガス燃料供給装置。
【請求項２】
前記制御手段は、エンジンの稼働時間を積算した結果を基に不純物排出のタイミングを決定して前記排出弁を開弁する、請求項１に記載したガス燃料供給装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載したガス燃料供給装置において、前記燃料送出路が末端に電子制御式のインジェクタを備えており、前記排出弁が前記インジェクタの噴射周期に同期して間欠的に開弁するように制御される、ことを特徴とするガス燃料供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載したガス燃料供給装置において、前記排出弁の開弁による不純物排出時に、前記インジェクタの駆動パルス幅から前記排出弁の作動パルス幅を引いた部分のパルス幅で前記インジェクタを駆動させることを特徴とする、ガス燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力容器に充填されているガス燃料をベーパライザにより大気圧程度の圧力または所定正圧に減圧・気化し、これを吸気管路に送出してエンジンに供給するガス燃料供給装置に関し、殊に、ベーパライザ内に貯留したタール分やオイル分などからなる不純物を除去するための、不純物除去機構を備えたエンジンのガス燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス燃料、一般には液化石油ガス（ＬＰＧ）または圧縮天然ガス（ＣＮＧ）をエンジンに供給する装置として、圧力容器に充填した高圧のガス燃料をベーパライザ（レギュレータ）で大気圧程度に調整して、吸気管路のミキサ部分で吸引させるか、或いは所定正圧に調整してインジェクタで噴射させることによりエンジンに供給する装置は周知である。
【０００３】
図４は従来のガス燃料供給装置を備えたガス燃料供給システムの配置図を示すものであるが、ベーパライザ５０は、圧力容器１から送入された高圧ガス燃料を大気圧よりも高い圧力に減圧する一次室５１０と、これを更に減圧して大気圧程度の圧力または所定正圧とする二次室５３０とを備えており、二次室５３０で充分に減圧・気化されたガス燃料が吸気管路４ａに送出されるようになっている。
【０００４】
ところで、ガス燃料には精製過程や輸送時のポンプ等からタール分やオイル分などからなる不純物が混入している。この不純物は、ガス燃料がペーパライザで加温され気化することにより抽出されるが、その高い粘性によりそれよりも下流には殆ど流れずに主としてベーパライザの二次室に残留することになる。
【０００５】
そして、この残留不純物により調圧室内のダイヤフラムの作動が阻害されたり、ダイヤフラムのゴム材が劣化したりしてその機能が阻害される、という問題が生じるため、これを排出させる手動の排出手段を設けることが行われている。この場合、ガス燃料を所定正圧に調整してインジェクタから噴射させる燃料供給システムにおいては、安全性の観点から手動の不純物排出手段を設けることができなかった。
【０００６】
このタール分やオイル分を含む不純物を排出するための排出手段として、従来より大気圧程度までガス燃料を減圧する二次室（調圧室）の底部に、ドレーンバルブを設けて定期的に開弁させることによりこれを排出させることが行われている。しかし、この定期的な排出はドレーンバルブを手動で開閉する必要があり、メンテナンスに大きな手間を要するものであった。また定期的な排出を行うにしても、所定期間内における不純物の貯留量の変動により排出すべき時期が異なるため、場合によっては不要な排出作業となったり、或いは排出のタイミングが遅くなったりすることがある。
【０００７】
これに対し、特開２００４−２１８４９６号公報には、ベーパライザに設けた不純物貯留室に透明のホースを接続し、ここに堆積したＬＰＧ中の不純物の液面の高さまたは不純物の堆積量でこれを排出すべきメンテナンス時期を把握させるものとした技術が提示されている。この技術を用いることにより、不純物の排出作業のタイミングを適正化することが容易になる。しかし、この場合においても、メンテナンス者がバルブを開放状態のままで忘れてしまうと、エンジンが始動不能に陥るというトラブルが生じてしまう。
【０００８】
そこで、特開２００４−２５１２０４号公報には、ベーパライザの不純物排出通路に電子制御ユニットで開閉制御される不純物排出弁を設け、電子式制御ユニットが調圧室内に蓄積している不純物の量が許容範囲を超えたか否かを判断し、許容範囲を超えたと判断したときに不純物排出弁を一時的に開弁して、レギュレータとは別に設けた不純物回収容器やオイルパンに不純物を排出するものとした技術が提示されている。この技術は、排出弁締め忘れの心配がないとともに適切なタイミングで自動的に不純物を排出することができるため、メンテナンス者の負担を大きく軽減することが可能となる。
【０００９】
しかしながら、この技術は不純物を不純物回収容器或いはオイルパンに排出するものであるため、不純物排出弁を開弁することによりガス燃料も一緒に流出することになり、ガス燃料の無駄が生じたり環境中に排出されたりする等の問題が生じてしまう。また、排出弁開弁時にガス燃料が流出することでエンジンに供給するガス燃料の空燃比変動を招いてエンジン運転を不調にさせる原因ともなる。この問題は、殊に正圧の気化ガスを噴射する燃料供給システムにおいて顕著となりやすい。
【特許文献１】特開２００４−２１８４９６号公報
【特許文献２】特開２００４−２５１２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、ベーパライザに貯留した不純物をガス燃料の無駄を伴わずに適切なタイミングで自動的に除去するとともにエンジン運転への影響を最小限として、メンテナンスの手間を軽減しながらガス燃料のエンジンへの供給を好適な状態に維持できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明は、高圧容器から導入した高圧ガス燃料を減圧・気化するベーパライザと、減圧・気化されたガス燃料を輸送してエンジンの吸気管路内に送出する燃料送出路と、ベーパライザの調圧室底部に接続された不純物排出通路およびこの不純物排出通路を開閉する排出弁およびこの排出弁の開閉制御を行う制御手段を有した不純物排出機構と、を備えており、所定のタイミングでこの排出弁を一時的に開弁することでベーパライザ内に貯留したガス燃料由来の不純物を除去するものとしたガス燃料供給装置において、この不純物排出機構を、不純物排出通路末端が吸気管路内に開口するとともに、制御手段がエンジン高負荷領域において排出弁を開弁するように制御するものとして、ベーパライザ内に貯留した不純物をガス燃料とともに吸気管路内に自動的に排出するものとした。
【００１２】
これにより、不純物の排出が制御手段による排出弁の自動制御により行われるようになるとともに、不純物がガス燃料と一緒にエンジンに吸引されることからその廃棄の手間が不要となるため、不純物除去に伴うメンテナンスの手間が大きく軽減される。またその際、不純物の排出に伴いガス燃料が流出してエンジンに吸引されところ、そのタイミングをエンジンの高負荷運転時としたことから、これによる空燃比変動を小さいものとすることができる。
【００１３】
また、この不純物の排出は、制御手段がエンジンの稼働時間を積算した結果を基に、不純物排出のタイミングを決定して排出弁を開弁することによるものとすれば、不純物の排出動作が適時かつ適量なものとなって、動作に無駄のないものとなる。
【００１４】
さらに、燃料送出路末端に電子制御式のインジェクタを備えたガス燃料供給装置においては、排出弁の開弁をインジェクタの噴射周期に同期させて間欠的に行うものとすれば、不純物排出に伴うガス燃料の流出がエンジンの燃焼タイミングに一致して燃焼において効率的に利用されるため、空燃比への影響がさらに小さいとともにガス燃料の無駄が少ないものとなる。これに加えて、この排出弁の開弁による不純物の排出時に、インジェクタの駆動パルス幅から排出弁の作動パルス幅を引いた部分のパルス幅でインジェクタを作動させるものとすれば、吸気管路内に供給されるガス燃料の総量は殆ど変動しないものとなるため、空燃比への影響を最小限とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
吸気管路に接続した不純物排出通路の排出弁を制御手段で開閉制御する本発明によると、ベーパライザに貯留した不純物を適切なタイミングで自動的に除去してメンテナンスの手間を要さないとともにガス燃料の無駄が生じないものとし、エンジンの高負荷運転時に排出するようにしたことでエンジン運転への影響を少ないものとして、エンジンへのガス燃料の供給を好適な状態に維持できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、図１は本実施の形態であるガス燃料としてＬＰＧを用いるエンジンのガス燃料供給システムの配置図を示しており、圧力容器（燃料タンク）１は燃料供給管路９Ａによってベーパライザ５（レギュレータ）の一次室５１に接続され、この燃料供給管路９Ａの圧力容器１に近い部分とベーパライザ５に近い部分の２箇所に、電磁駆動の燃料遮断弁３が設置されている。
【００１７】
そして、一次室５１に入ったガス燃料は二次室弁５４ａで開閉される連通孔５２を通り二次室５３内で所定の正圧に減圧されて保有され、燃料送出路９Ｂを通ってインジェクタ６に送出されてエンジン４の吸気管路４ａ内に噴射されるようになっている。
【００１８】
ベーパライザ５の詳細を示す図２の断面図を参照して、二次室弁５４ａはダイヤフラム５４ｂに係合した弁レバー５４ｄに設けられて、二次室５３の圧力とバネ５４ｃのバネ荷重とによるダイヤフラム５４ｂの変化に応じて連通孔５２を開閉するようになっている。二次室５３の下部は不純物貯留室５５を形成し、その底壁に不純物排出通路７が開口しており、その末端が吸気管路４ａ内に開口している。
【００１９】
そして、不純物排出通路７の基端寄りには電磁駆動の排出弁８が配設され、これが電子制御ユニット１０に接続されており（図１参照）、その指令により開閉制御されるようになっている。電子制御ユニット１０は、エンジンの要求するガス燃料を適正空燃比にして供給するためにインジェクタ６の開閉制御を行う周知の電子制御ユニットに、以下に詳細に述べる不純物除去機構の制御機能およびこれに伴うインジェクタ６の噴射量調整機能を付加したものである。尚、この不純物貯留室５５、不純物排出通路７、排出弁８、電子制御ユニット１０で不純物除去機構を構成している。
【００２０】
以下に、本実施の形態の動作について詳細に説明する。
【００２１】
二次室５３内に入ったガス燃料は減圧・気化され、所定の正圧に調整されてインジェクタ６に向けて送出されるが、ガス燃料、殊に本実施の形態で用いるＬＰＧには、精製過程や輸送時のポンプ等からタール分やオイル分などからなる不純物が混入しており、ペーパライザでガス燃料が加温され気化することによりこれが抽出され、二次室５３下部に設けた不純物貯留室５５に貯留される。
【００２２】
この貯留した不純物が所定量を超えると、ダイヤフラム５４ｂの動きを阻害したりそのゴム膜を劣化させたりすることから、所定量になったところで不純物排出通路７に配置した排出弁８を開弁させてこれを除去するものであるが、本実施の形態においては、この排出弁８の制御方法にも特徴があるものである。
【００２３】
即ち、電子制御ユニット１０は、前回排出時からのエンジン４運転時間を積算して記憶手段に記憶しており、これが予め設定された基準時間に達したときに不純物排出時期として判定する。そして、この判定後の最初のエンジン高負荷時（例えばエンジン回転数とエンジンブーストにより判断）において排出弁８を開弁させるように制御するものである。
【００２４】
そして、この排出弁８の開弁は所定回数に分けて間欠的に行うが、これはインジェクタ６のＬＰＧ噴射弁駆動信号のタイミングに同期させて行われる。そして、ＬＰＧ駆動信号に排出弁作動信号を同期させた場合、図３の（Ａ）に示すような波形になるところ、本実施の形態では図３の（Ｂ）に示すように、電子制御ユニット１０が、ＬＰＧ噴射弁駆動信号をそのパルス幅Ｔｉから排出弁作動信号のパルス幅Ｔｔを引いたパルス幅Ｔｘとして、排出弁８に出力して開閉制御するものである。
【００２５】
このような制御としたことで、不純物排出時のインジェクタ６の駆動によるガス燃料の噴射に、排出弁８の作動による不純物を含んだガス燃料の吸気管路内への流出が重なっても、図３の（Ｂ）に示すように、これらの合計時間は殆ど変化しないものであり、従って吸気管路４ａ内に供給されるガス燃料の量も殆ど変動しない。即ち、不純物の排出動作によりエンジン４に供給するガス燃料の空燃比を殆ど変動させないことになることから、エンジンへのガス燃料の供給を好適な状態に維持して、エンジン４の運転性を良好に維持することが容易なものとなる。
【００２６】
また、タール分やオイル分を含む不純物をベーパライザとは別の不純物貯留容器等に溜める手段においては、定期的にこれを廃棄するための手間および費用を要していたのに対し、本実施の形態では不純物がエンジン４で完全に燃焼することからその手間および費用を要しないものとなる。さらに、不純物をガス燃料とともに排出する技術においては、ガス燃料が無駄となったり環境大気中に排出されたりしていたのに対し、本実施の形態では不純物とともに排出されたガス燃料は総てエンジン駆動のための燃焼に利用されることから極めて無駄の少ないものとなる。
【００２７】
尚、ガス燃料をベーパライザで大気圧程度に減圧して吸気管路のミキサ部分で吸引させる方式のガス燃料供給システムにおいても、電子制御ユニットが不純物排出用の排出弁をエンジンの高負荷時に開弁させる構成とすることで、上記同様にガス燃料の無駄を伴わずに不純物を適切なタイミングで自動的に除去することができる。また、使用する燃料はＬＰＧに限らずベーパライザ内に不純物が溜まるガス燃料の総てについて、本発明は実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明における実施の形態のガス燃料供給システムを示す配置図。
【図２】図１のべーパライザの詳細を示す断面図。
【図３】（Ａ）はＬＰＧ噴射弁駆動信号に排出弁作動信号を同期させた場合の波形図、（Ｂ）は本実施の形態におけるＬＰＧ噴射弁駆動信号と排出弁作動信号の波形図。
【図４】従来例におけるガス燃料供給システムを示す配置図。
【符号の説明】
【００２９】
１  圧力容器、  ３  燃料遮断弁、  ４  エンジン、  ４ａ  吸気管路、  ５  ベーパライザ、  ６  インジェクタ、  ７  不純物排出通路、  ８  排出弁、  １０  電子制御ユニット、  ５１  一次室、  ５２  連通孔、  ５３  二次室、  ５４ａ  二次室弁、  ５５  不純物貯留室、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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