(57)【要約】高蒸気圧液体燃料（例ＬＰＧ）噴射システムは、少なくとも２．５ＭＰａの圧力が供給可能な高圧ポンプを使用して、全予想作動温度で燃料を液体状に保つ。燃料は軸方向又は底部供給型噴射器を介してエンジンのシリンダ、又は吸気マニホールドへ直接噴射することができ、同様に噴射される低蒸気圧燃料（例ジーゼル）と混合することもできる。燃料は、混合又は非混合で高圧下で蓄圧器に貯蔵することができ、燃料切り替え中又はエンジンの再スタートにおけるようなある時間後の噴射中、エンジン回転を保持するのに役立つ。この噴射器を使用して如何なる燃料又はそれらの混合物も噴射することができる。【選択図】図１
2010528205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧力２．５ＭＰａで送出が可能な高圧ポンプを使用して、予想される全作動温度でＬＰＧなどの高蒸気圧燃料を液体状に保つ、高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項２】
エンジンの円滑な作動または容易な始動のための連続測定のため、畜圧器を利用して、概略圧力を前記２．５ＭＰａに前記燃料を維持する、請求項１に記載の高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項３】
前記タンクへの戻りラインを備え、前記高圧ポンプへ液体燃料を循環させるように、前記燃料タンク出口ラインの下に前記ポンプを設置し、又は前記タンク内にポンプを有することにより、前記高圧ポンプのキャビテーションを回避させるように、前記高圧ポンプへ前記高蒸気圧液体燃料を供給する、請求項１に記載の高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項４】
前記ポンプは前記高圧器内に記録される前記圧力に応じて間欠的に作動することができ、前記エンジンの１分間作動により前記畜圧器内に常に十分な燃料を残す、請求項１に記載の高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項５】
前記システムは、前記噴射器において比較的一定燃料圧力を保持するため、畜圧器なしに作動することができ、前記燃料ラインの弾性により支援されることが可能な、請求項１に記載の高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項６】
前記高蒸気圧燃料は、共通レールから軸方向又は底部供給型噴射器により供給されることが可能な、請求項１に記載の高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項７】
前記高蒸気圧燃料は、プラスチックまたはプラスチック被覆スチール構造から軸方向又は底部供給型噴射器により供給されることが可能な、請求項１に記載の高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項８】
電気式又は機械式圧力ポンプは、検出され、かつ前記ポンプの作動を制御する前記エンジン管理システムへ伝達される前記畜圧器内の圧力に応じて間欠的に作動することができる、請求項１に記載の高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項９】
変更できるが、２．５ＭＰａを上回ることを予想できない作動圧力でＬＰＧを液体状に保持することができ、かつ高圧ポンプで作動するミキサを介してジーゼルなどの別の低蒸気圧燃料をＬＰＧまたは別の高蒸気圧燃料と混合することができる、高圧液体燃料噴射システム。
【請求項１０】
互いに隣接して、又は一ブロック内の設定口径とストローク寸法により作り出される異なる容量を利用することにより、及び単一軸により作動することができ、同一出力軸により作動される少なくとも二つのギヤーポンプ又は類似の容積式ポンプを有する高圧ポンプシステムを利用する、高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項１１】
前記容積式ポンプが、互いに設定容量を有し、それらの相対比率で前記燃料を混合することができる、高圧ポンプシステムを利用する、高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項１２】
前記好適実施例で、前記ポンプと前記畜圧器の間で前記ポンプより先に作動するミキサ手段を利用して、前記燃料が前記ポンプサイズにより設定される比率で混合される、高圧液体燃料噴射システム。
【請求項１３】
前記燃料が、混合手段を利用して前記ポンプ寸法により設定される比率で混合され、加圧ガス、バネ入り隔膜または他の手段により圧力を変化させることができる畜圧器を満たすようにされる、高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項１４】
前記混合燃料が、前記畜圧器内に加圧下で貯蔵される燃料で設定期間中、作動するように前記エンジンに供給されるのに十分な容量の畜圧器に貯蔵される、高圧液体燃料噴射システム。
【請求項１５】
前記予め混合された燃料が、前記エンジン管理システムへ接続される圧力センサを有する畜圧器内に加圧下で貯蔵され、前記高圧ポンプが前記畜圧器内で所要圧力を維持するように選択的に作動するようにする、高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項１６】
前記燃料混合物が、前記エンジンが作動していない期間後、加熱条件下またはそうでない条件下で、前記エンジンの容易な始動を可能にする圧力で前記畜圧器内に貯蔵される、高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項１７】
前記燃料は、前記タンクを選択するため、ソレノイド式ロックオフ弁を利用するだけで、一つのタンクから導入され、非混合単一燃料として前記畜圧器へ加圧下で供給される、高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項１８】
前記燃料は、前記タンクを選択するため、ソレノイド式ロックオフ弁を利用するだけで選択したタンクから導入され、前記代替え燃料の導入の前に前記噴射器を介して一つの燃料を排出する指示を含み、前記エンジン管理システムからの指示に応じて、燃料を切り替える能力を提供する非混合単一燃料として、選択された圧力で前記畜圧器へ供給され、及びその新しく導入される燃料の最適な使用を提供するため、前記エンジンへの作動指示が変更される、高圧液体燃料噴射システム。
【請求項１９】
前記燃料の混合物は、底部供給型又は軸方向供給型噴射器を利用して、前記畜圧器から共通レールシリンダ内噴射システムへ供給され、前記噴射時期と容量は前記エンジンの状況を記録するセンサからの情報に応じて前記エンジン管理システムの電子信号により制御され、前記エンジンは燃料切換え中、最適出力レベルで作動する、高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項２０】
前記燃料混合物が、前記畜圧器を前記噴射器と接続する硬いスチールまたは柔軟なプラスチックの配管を介して前記畜圧器から軸方向又は底部供給型噴射器へ供給される、高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項２１】
前記燃料混合物が、高熱効率プラスチック被覆剛性金属配管または強化プラスチック配管を介して、前記畜圧器から軸方向又は底部供給型噴射器へ供給される、高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項２２】
前記燃料混合物が、前記混合手段により混合された後、前記畜圧器からまたは直接前記ポンプから前記噴射器へ供給され、ソレノイド式絶縁弁を介して前記エンジン管理システムにより制御される、高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【請求項２３】
前記燃料混合物が、前記エンジン管理システムにより選択され、前記加圧弁又は他の手段を介して変化する圧力で前記畜圧器から一組の噴射器に供給され、前記噴射時期とパルス幅は、燃料タイプの切換え中に、又は前記エンジンの一定動作中に最大効率を得るように、前記燃料の圧力と温度及び前記エンジン排気管内の酸素センサからの読み取り値を参照することにより、噴射パラメータを変更することができる前記エンジン管理システムにより制御される、高蒸気圧液体燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＰＧなどの高蒸気圧燃料用の噴射システム又は混合燃料噴射及び一つの燃料から別の燃料への切り替えに関する。
【０００２】
本発明は、前記エンジンにその有効臨界出力レベルでの回転を維持させるため、液体状に保持され、火花点火内燃エンジンの吸気マニホールド又はシリンダへ、又は直接ジーゼルエンジン又は圧縮エンジンのシリンダへ噴射する軸方向供給型又は底部供給型液体燃料噴射器へ供給される、ＬＰＧ単独で、又はガソリンやジーゼルのような低蒸気圧燃料との混合燃料で、高圧ポンプと畜圧器を利用して一定かつ十分な高圧燃料供給を保証する方法を提供する。火花点火燃焼エンジンで、本発明は例えばＬＰＧからガソリンへのような高蒸気圧燃料から別の低蒸気圧燃料への途切れのない切り替えを可能にする。構成されるシステムは電子的手段により制御される。
【背景技術】
【０００３】
もし液体石油ガス（ＬＰＧ）を液体状でエンジンに供給することができ、体積効果即ち、液体から気体への相変化により提供される、よりよい燃焼の利点が得られるならば、それは最も有利である。従来技術（オーストラリア特許Ｎｏ６４７，５６１、６４７，８５７）は、液体ＬＰＧを火花点火（ＳＩ）エンジンの吸気マニホールドへ供給する高エネルギ効率低圧法を開示している。有利な代案は、ＬＰＧの高蒸気圧を克服し、それによりＬＰＧの吸気マニホールドへの供給、又は非常に望ましい液体状態で直接シリンダへのＬＰＧ供給を可能にすることである。そうする手段を図１に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】オーストラリア特許第６４７  ５６１号
【特許文献２】オーストラリア特許第６４７  ８５７号
【特許文献３】英国特許４族  第０３  ７９２  ４９５．８号
【特許文献４】国際出願ＰＣＴ／ＧＢ２００３／００３６４３号明細書
【発明の概要】
【０００５】
燃料のタンクへの戻りを省略することにより装置を簡略化することができると非常に有利である。付加的な利点としてはＬＰＧのタンク温度を上昇させないことである。
【０００６】
この記述は燃料としてのＬＰＧの使用に集中しているが、高圧ポンプ入口前のミキサを利用してＬＰＧが一つの成分である混合燃料を使用することが可能である。又、ポンプと燃料測定装置は、図２に示すように畜圧器の前段か又はこれと一体化されたミキサとの一体型でもよい。
【０００７】
内燃エンジン用の高圧液体ＬＰＧ燃料供給システムを製造し、設置するための経済的方法を記述する。ＬＰＧはＬＰＧタンクから蒸気圧供給か、又はタンク内の低圧水中ポンプを利用して供給され、水中ポンプから最大２５０ｋＰａ高いタンク蒸気圧で少なくとも２．５ＭＰａの圧力を供給することができる高圧ポンプへのＬＰＧ供給が提供される。低圧ポンプ使用の背後にある目標は、高圧ポンプの入口側でのキャビテーションを回避することである。引用された従来技術のオーストラリア特許Ｎｏ６４７，５６１と６４７，８５７で開示されるように、タンクから高圧ポンプの入口側への液体状のＬＰＧのポンプ供給は、ＬＰＧタンクへの戻りラインと一方向弁の形の圧力調節装置とを含み、この種の弁はあるクラッキング圧力の固定バネを有し、タンクへの戻り口に設置される。ジーゼル用戻りラインの類似のシステムを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】高圧を供給するポンプを示す。
【図２】圧力センサの代わりに圧力スイッチにより直接制御される電気式圧力ポンプを示す。
【図３】マスタ／スレーブ固定測定ポンプを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
好適実施例における高圧ポンプは、圧力２．５ＭＰａで燃料ラインと、最高回転で１分間対象エンジンへ燃料を供給することができると想定される容量を有する蓄圧器へ液体ＬＰＧを供給する。
【００１０】
一分間の時間は一つのタイプの燃料から別のタイプの燃料への切り替えを達成するのに十分な時間である。エンジン管理システムは、第一燃料を燃料ラインと蓄圧器から殆ど排出するのに必要な時間を計算し、液体燃料を供給する同じ噴射器を通して噴射される燃料に最適の圧力で別の燃料へ切り替える前に、ラインの圧力と温度を測定する。
【００１１】
高圧ポンプと蓄圧器は、ＬＰＧがエンジンへの直接噴射、又はエンジン吸気マニホールドへの噴射のために液体状に留まることを保証する如何なる圧力にも設定することができる。
【００１２】
要求に応じて、液体ＬＰＧは、分配マニホールド及び柔軟性のある高圧燃料ラインを介して、エンジン上の軸方向供給型噴射器及び底部供給型噴射器へ供給され、ＬＰＧを各噴射器へ提供する。代案としては、シリンダへの直接燃料噴射に適した方法である最近のジーゼルエンジンに見られる共通レールシステムを利用することである。
【００１３】
蓄圧器内の圧力に応じて作動する圧力スイッチは、設定圧力（ここでは２．５ＭＰａ）に達すると、直接又はエンジン管理システム（ＥＭＳ）を介して高圧ポンプをオフにする。蓄圧器内の圧力が１００ｋＰａ、又は他の好ましい圧力差だけ降下すると、スイッチは設定圧力を回復するため、高圧ポンプをオンにする。
【００１４】
又、高圧ポンプの速度は、供給速度をエンジン要件に一致させ、これにより一定圧力を維持するため、ＥＭＳにより調節することができる。
【００１５】
蓄圧器を使用して、全ての作動時間において噴射器へ液体状のＬＰＧの一定供給を保証し、エンジンの停止期間後のエンジンの始動を支援し、又は好んで蓄圧器を省略することにより一つの燃料から別の燃料へ切り替える場合、蓄圧器内の古い燃料を排出するのに必要な時間を削減し、高圧ポンプに依存して、エンジンの円滑作動を保証するため全作動時において十分な高圧燃料を提供する。蓄圧器の省略は液体ＬＰＧをポンプから噴射器へ導くために利用される配管の弾力性により助けられる。ホットスタートは、エンジンが停止中、燃料ライン中のＬＰＧ気化のため瞬間的ではない。この発明で、高圧畜圧器を使用して、エンジンの瞬時スタート又は再スタートに備えてＬＰＧを液体状に保つ。
【００１６】
噴射器は、２０ＭＰａ迄及びそれ以上の圧力でＬＰＧを供給し、好ましくは２．５ＭＰａ前後の圧力で作動し、システムの駆動に必要なエネルギを制限するが、尚シリンダへの直接噴射又はエンジンマニホールドへの噴射を可能にするように設計される。噴射圧力は、エンジンの吸気マニホールドへの噴射、又はエンジンシリンダへの直接噴射のため、噴射器先端で液体燃料を維持するような値である。システムは部品の熱遮断及び車両又は他の手段のエアコンシステムによる高蒸気圧燃料の冷却により支援される。
【００１７】
従来技術での経験は、エンジンの噴射器と燃料ラインを通る燃料の連続循環により、ＬＰＧの加熱に遭遇している。
【００１８】
その熱が蒸気圧を上昇させ、ＬＰＧタンクを満杯にするために必要な時間に影響し、更に費用の追加と戻り配管の複雑さを引き起こす、タンク内のＬＰＧ温度上昇を回避するように、ＬＰＧタンクへの戻りラインなしに、高圧ポンプからエンジンへＬＰＧを供給可能にすることが望ましい。
【００１９】
高蒸気圧燃料システムの一例として、液化石油ガス燃料車両の作動に関して本発明を概論するが、本発明はこの燃料に限定されない。この発明はこの種のエンジンが一般に使用するガソリン噴射器に等しいか、又はこれより小さい寸法の高圧底部供給型又は軸方向供給型噴射器の利点を備える設備を提供する。この発明により論じられる底部供給型噴射器は筐体や容器に設置される必要なく、噴射器の外殻がこの機能を果たす。これらは燃料レールを構成する一連の容器に設置せず、好適実施例ではポンプ又は蓄圧器から噴射器への柔軟性のある高圧燃料ラインにより接続される。一般的なレールシステム又はプラスチック被覆のスチール製燃料ラインを使用して噴射器へ供給する。
【００２０】
液体ＬＰＧを噴射器の噴射口へ供給するため、作動する全正常条件でＬＰＧを液体状に保持するために十分な圧力が高圧ポンプにより与えられ、望ましい圧力は２．５ＭＰａであることは役立つことであり、この発明において希望のオプションとして特定される。普通の実施例では、軸方向供給型噴射器を利用し、噴射器上部を経由して燃料を供給する。底部供給型噴射器では、噴射器底部へ燃料が供給され、もし剛性があり使用される柔軟性のある配管が接続されるか、又は共通レールが使用されるアームを経由することが要求されるならば、そこから除去される。噴射器のノズルは直径が８又は９ｍｍで比較的細く、噴射器がエンジンメーカにより吸気マニホールドに備えられる孔にぴったり合うことを保証するカラーを取り付けることができる。これは組み立ての迅速化と経済性に役立つ。
【００２１】
ＬＰＧの温度と圧力は、ＥＭＳを介して一覧表からＬＰＧの成分を決定するため、近い位置で採取される。オーストラリア特許Ｎｏ６４７，８５７に開示されるように、次にこの知識を利用して燃料成分固有の基本噴射パルス幅及び点火時期を設定し、次にその読み取り値は、エンジンの効果的作動に通常ＥＭＳにより要求される酸素センサ及び他の入力値により修正される。
【００２２】
（二重燃料システム）
オーストラリア特許Ｎｏ６４７，５６１“燃料噴射方法”及びＮｏ６４７，８５７“二重燃料噴射システム”にあるように、底部供給型噴射器を介して、液体状の燃料を噴射する二重燃料システムで、必要とする噴射器、高圧ＬＰＧ用の比較的低流量噴射器及び低圧ガソリン噴射用の比較的高流量の噴射器の寸法を決める問題が存在する。
【００２３】
一つの高圧ポンプと一組の高圧噴射器の使用は、ガソリン又は他の低蒸気圧燃料のみで作動する場合、もう一組の低圧噴射器の必要性を排除する。
【００２４】
この問題は、２．５ＭＰａの比較的高圧で両燃料を噴射することにより、この発明で克服される。一つの燃料を代替のタンクへ流さないことを保証するため、注意して使用される燃料を燃料ライン上のロックオフソレノイドを使用して選択することができる。
【００２５】
燃料を設定比率で混合することができるミキサを使用して、異なる燃料の混合供給を使用することができ、この比率は変更することができる。図２で示される好適実施例で、燃料の加圧を燃料の相対容量の積分測定で示す。共通軸上に取り付けられた２台のポンプを使用して積分測定を行うシステムを図３に示す。燃料の十分な混合は、蓄圧器前段の、又は一体化部分であるミキサでも達成することができる。
【００２６】
もしＬＰＧタンク内のポンプが省略できれば、経済的に役立ち、これは高圧ポンプ入口のキャビテーションを回避する性能に依存し、従って遭遇する作動条件に依存する。
【００２７】
この発明に先立ち、高蒸気圧燃料から低蒸気圧燃料への切り替えの一般的方法は、燃料レール内の圧力がオーストラリアや欧州では主としてＬＰＧで米国ではプロパンである、高蒸気圧燃料を切り替え後、低下することを許容することである。燃料レールの圧力が２５０ｋＰａより低いレベル迄、又は燃料ポンプが通常送出するレベル迄低下することに対して、ガソリンのような低蒸気圧燃料はその間エンジンが効果的に作動しない２分の時間を必要とする。エンジンが自動車の中にあれば、燃料切り替え中、自動車は通常動かず、これが焦燥、不便、更に危険の源となり得る。全燃料が類似圧力で噴射され、圧力調節に時間を必要としないので、この問題は回避される。
【００２８】
進歩性は、両燃料又は他の適切な代替燃料の混合噴射のため、又は単一燃料としてガソリン又はＬＰＧを選択された燃料のソレノイド制御で、一組の噴射器を介した噴射のため、高圧ポンプを使用することにある。この種のシステムで、出力変化は燃料切り替え時に最小になり、両燃料を高圧で成功裡に噴射することができる。ＬＰＧ又はガソリン、又はガソリンとＬＰＧの混合に対しては、エンジンは火花点火エンジンであり、ジーゼルまたはジーゼルとＬＰＧの混合に対して、エンジンは圧縮点火エンジンであるが、英国特許４族、ＥＰＡＮｏ０３，7９２，４９５．８、ＰＣＴＮＯＰＣＴ／ＧＢ２００３／００３，６４３で開示されるような、花火点火を備えた可変圧縮エンジンは上記燃料の全てを使用することができる。
【００２９】
燃料の温度と圧力が供給されるエンジン管理システムの計算設備を使用して、噴射器に対する適切なパルス幅を計算することができる。エンジンにより使用される燃料混合の検証は、エンジン管理システムへも読み戻され燃料測定誤差を補正する排出センサから導かれ、従って、この発明は高圧単一燃料噴射、又は一つの燃料から他の燃料へ切り替えることができる、又はエンジンの効果的機能が中断されることなく混合燃料で作動することができる高蒸気圧燃料及び低蒸気圧燃料を利用する二重燃料システムを目指す。
【００３０】
混合燃料は一般にＬＰＧとガソリン又はエタノールであるが、エンジンが圧縮点火エンジンであり、その場合最大効率のための燃料混合噴射が直接シリンダへ行われるバイオジーゼルを含む、ＬＰＧとジーゼルの混合物を使用することができる。
【００３１】
本発明の様々な形体を記述してきたが、本発明はそれに限定されず、本発明の精神と範囲内にある変更や修正を含むことができることに注意すべきである。
【００３２】
（最良の方法）
最良の方法は結合システムとして見ると、図２と３に示すものである。
【００３３】
（発明の方法）
その方法は、放射を抑制し、使用できる燃料を最大限活用し、ユーザに、より大きな経済性と満足を与えるように自動車工業向けの機械方式である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
最高の用途は輸送、主として個人輸送及びトラックであるが、重要な用途はフォークリフト、清掃車、研磨車及び発電設備のような分野に存在する。
【図１】
2010528205.tif 000003
【図２】
2010528205.tif 000004
【図３】
2010528205.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月14日(2010.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】高圧液体ＬＰＧ燃料供給装置の製造及び設置方法と二重又は混合燃料供給システム
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＰＧなどの高蒸気圧燃料用の噴射システム又は混合燃料噴射及び一つの燃料から別の燃料への切り替えに関する。
【０００２】
本発明は、液体噴射器へ液体状に保持され、ＬＰＧ単独で、又はガソリンやジーゼルのような低蒸気圧燃料との混合燃料で、高蒸気圧燃料の一定で十分な高圧燃料供給を提供するため、高圧ポンプシステムと畜圧器を利用する液体燃料噴射システムを提供する。火花点火燃焼エンジンで、本発明は例えばＬＰＧからガソリンへのような高蒸気圧燃料から別の低蒸気圧燃料への途切れのない切り替えを可能にする。構成されるシステムはエンジン管理システムなどの電子的手段により制御される。
【背景技術】
【０００３】
もし液体石油ガス（ＬＰＧ）を液体状でエンジンに供給することができ、体積効果即ち、液体から気体への相変化により提供される、よりよい燃焼の利点が得られるならば、それは最も有利である。従来技術（オーストラリア特許Ｎｏ６４７，５６１、６４７，８５７）は、液体ＬＰＧを火花点火（ＳＩ）エンジンの吸気マニホールドへ供給する高エネルギ効率低圧法を開示している。本発明によると、有利な代案は、ＬＰＧの高蒸気圧を克服し、それによりＬＰＧの吸気マニホールドへの供給、又は非常に望ましい液体状態で直接シリンダへのＬＰＧ供給を可能にすることである。そうする手段を図１に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献１】オーストラリア特許第６４７  ５６１号
【特許文献２】オーストラリア特許第６４７  ８５７号
【特許文献３】英国特許４族  第０３  ７９２  ４９５．８号
【特許文献４】国際出願ＰＣＴ／ＧＢ２００３／００３６４３号明細書
【発明の概要】
【０００４】
燃料のタンクへの戻りを省略することにより装置を簡略化することができると非常に有利である。付加的な利点としてはＬＰＧのタンク温度を上昇させないことである。
【０００５】
この記述は燃料としてのＬＰＧの使用に集中しているが、高圧ポンプ入口前のミキサを利用してＬＰＧが一つの成分である混合燃料を使用することが可能である。又、ポンプと燃料測定装置は、図２に示すように畜圧器の前段か又はこれと一体化されたミキサとの一体型でもよい。
本発明は、一態様で、高蒸気圧燃料を保持する圧力タンクから液体状で高蒸気圧燃料を受けるように配置され、前記燃焼エンジン用噴射器へ前記液体燃料を供給するように配置される可変容量式畜圧器へ液体状でポンプ供給されることを保証するのに十分高い制御圧力で、前記圧力タンクから前記液体高蒸気圧燃料をポンプ供給するように配置される高圧電気式ポンプシステムと、液体状で、前記制御圧力で前記燃料噴射器へポンプ供給される前記燃料を維持するための調節システムと、を備える燃焼エンジン用液体燃料噴射システムを提供する。
【０００６】
内燃エンジン用の経済的高圧液体ＬＰＧ燃料供給システムを記述する。ＬＰＧはＬＰＧタンクから蒸気圧供給か、又はタンク内の低圧水中ポンプを利用して供給され、水中ポンプから最大２５０ｋＰａ高いタンク蒸気圧で少なくとも２．５ＭＰａの圧力を供給することができる高圧ポンプへのＬＰＧ供給が提供される。低圧ポンプ使用の背後にある目標は、高圧ポンプの入口側でのキャビテーションを回避することである。引用された従来技術のオーストラリア特許Ｎｏ６４７，５６１と６４７，８５７で開示されるように、タンクから高圧ポンプの入口側への液体状のＬＰＧのポンプ供給は、ＬＰＧタンクへの戻りラインと一方向弁の形の圧力調節装置とを含み、この種の弁はあるクラッキング圧力の固定バネを有し、タンクへの戻り口に設置される。ジーゼル用戻りラインの類似のシステムを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高圧を供給するポンプを示す。
【図２】圧力センサの代わりに圧力スイッチにより直接制御される電気式圧力ポンプを示す。
【図３】マスタ／スレーブ固定測定ポンプを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
好適実施例における高圧ポンプは、圧力２．５ＭＰａで燃料ラインと、最高回転で１分間対象エンジンへ燃料を供給することができると想定される容量を有する蓄圧器へ液体ＬＰＧを供給する。図１と図２に示すように、畜圧器は、畜圧器容量を変化させるために移動可能であるバネ入り隔膜による可変容量畜圧器である。
【０００８】
一分間の時間は一つのタイプの燃料から別のタイプの燃料への切り替えを達成するのに十分な時間である。エンジン管理システムは、第一燃料を燃料ラインと蓄圧器から殆ど排出するのに必要な時間を計算し、液体燃料を供給する同じ噴射器を通して噴射される燃料に最適の圧力で別の燃料へ切り替える前に、ラインの圧力と温度を測定する。
【０００９】
高圧ポンプと蓄圧器は、ＬＰＧがエンジンへの直接噴射、又はエンジン吸気マニホールドへの噴射のために液体状に留まることを保証する如何なる圧力にも設定することができる。
【００１０】
要求に応じて、液体ＬＰＧは、分配マニホールド及び柔軟性のある高圧燃料ラインを介して、エンジン上の軸方向供給型噴射器及び底部供給型噴射器へ供給され、ＬＰＧを各噴射器へ提供する。代案としては、シリンダへの直接燃料噴射に適した方法である最近のジーゼルエンジンに見られる共通レールシステムを利用することである。
【００１１】
蓄圧器内の圧力に応じて作動する圧力スイッチは、設定圧力（ここでは２．５ＭＰａ）に達すると、直接又はエンジン管理システム（ＥＭＳ）を介して高圧ポンプをオフにする。蓄圧器内の圧力が１００ｋＰａ、又は他の好ましい圧力差だけ降下すると、スイッチは設定圧力を回復するため、高圧ポンプをオンにする。
【００１２】
又、高圧ポンプの速度は、供給速度をエンジン要件に一致させ、これにより一定圧力を維持するため、ＥＭＳにより調節することができる。
【００１３】
蓄圧器を使用して、全ての作動時間において噴射器へ液体状のＬＰＧの一定供給を保証し、エンジンの停止期間後のエンジンの始動を支援し、又は好んで蓄圧器を省略することにより一つの燃料から別の燃料へ切り替える場合、蓄圧器内の古い燃料を排出するのに必要な時間を削減し、高圧ポンプに依存して、エンジンの円滑作動を保証するため全作動時において十分な高圧燃料を提供する。従来の蓄圧器の省略は弾性が配管を畜圧器とするので、液体ＬＰＧをポンプから噴射器へ導くために利用される配管の弾力性により助けられる。ホットスタートは、エンジンが停止中、燃料ライン中のＬＰＧ気化のため瞬間的ではない。この発明で、高圧畜圧器を使用して、エンジンの瞬時スタート又は再スタートに備えてＬＰＧを液体状に保つ。
【００１４】
噴射器は、２０ＭＰａ迄及びそれ以上の圧力でＬＰＧを供給し、好ましくは２．５ＭＰａ前後の圧力で作動し、システムの駆動に必要なエネルギを制限するが、尚シリンダへの直接噴射又はエンジンマニホールドへの噴射を可能にするように設計される。噴射圧力は、エンジンの吸気マニホールドへの噴射、又はエンジンシリンダへの直接噴射のため、噴射器先端で液体燃料を維持するような値である。システムは部品の熱遮断及び車両又は他の手段のエアコンシステムによる高蒸気圧燃料の冷却により支援される。
【００１５】
従来技術での経験は、エンジンの噴射器と燃料ラインを通る燃料の連続循環により、ＬＰＧの加熱に遭遇している。
【００１６】
その熱が蒸気圧を上昇させ、ＬＰＧタンクを満杯にするために必要な時間に影響し、更に費用の追加と戻り配管の複雑さを引き起こす、タンク内のＬＰＧ温度上昇を回避するように、ＬＰＧタンクへの戻りラインなしに、高圧ポンプからエンジンへＬＰＧを供給可能にすることが望ましい。
【００１７】
高蒸気圧燃料システムの一例として、液化石油ガス燃料車両の作動に関して本発明を概論するが、本発明はこの燃料に限定されない。この発明はこの種のエンジンが一般に使用するガソリン噴射器に等しいか、又はこれより小さい寸法の高圧底部供給型又は軸方向供給型噴射器の利点を備える設備を提供する。この発明により論じられる底部供給型噴射器は筐体や容器に設置される必要なく、噴射器の外殻がこの機能を果たす。これらは燃料レールを構成する一連の容器に設置せず、好適実施例ではポンプ又は蓄圧器から噴射器への柔軟性のある高圧燃料ラインにより接続される。一般的なレールシステム又はプラスチック被覆のスチール製燃料ラインを使用して噴射器へ供給する。
【００１８】
液体ＬＰＧを噴射器の噴射口へ供給するため、作動する全正常条件でＬＰＧを液体状に保持するために十分な圧力が高圧ポンプにより与えられ、望ましい圧力は２．５ＭＰａであることは役立つことであり、この発明において希望のオプションとして特定される。普通の実施例では、軸方向供給型噴射器を利用し、噴射器上部を経由して燃料を供給する。底部供給型噴射器では、噴射器底部へ燃料が供給され、もし剛性があり使用される柔軟性のある配管が接続されるか、又は共通レールが使用されるアームを経由することが要求されるならば、そこから除去される。噴射器のノズルは直径が８又は９ｍｍで比較的細く、噴射器がエンジンメーカにより吸気マニホールドに備えられる孔にぴったり合うことを保証するカラーを取り付けることができる。これは組み立ての迅速化と経済性に役立つ。
【００１９】
ＬＰＧの温度と圧力は、ＥＭＳを介して一覧表からＬＰＧの成分を決定するため、近い位置で採取される。オーストラリア特許Ｎｏ６４７，８５７に開示されるように、次にこの知識を利用して燃料成分固有の基本噴射パルス幅及び点火時期を設定し、次にその読み取り値は、エンジンの効果的作動に通常ＥＭＳにより要求される酸素センサ及び他の入力値により修正される。
【００２０】
（二重燃料システム）
オーストラリア特許Ｎｏ６４７，５６１“燃料噴射方法”及びＮｏ６４７，８５７“二重燃料噴射システム”にあるように、底部供給型噴射器を介して、液体状の燃料を噴射する二重燃料システムで、必要とする噴射器、高圧ＬＰＧ用の比較的低流量噴射器及び低圧ガソリン噴射用の比較的高流量の噴射器の寸法を決める問題が存在する。
【００２１】
一つの高圧ポンプと一組の高圧噴射器の使用は、ガソリン又は他の低蒸気圧燃料のみで作動する場合、もう一組の低圧噴射器の必要性を排除する。
【００２２】
本発明の一態様によると、この問題は、２．５ＭＰａの比較的高圧で両燃料を噴射することにより、この問題は改善される。一つの燃料を代替の端クへ流さないことを保証するため、注意して使用される燃料を燃料ライン上のロックオフソレノイドを使用して選択することができる。
【００２３】
燃料を設定比率で混合することができるミキサを使用して、異なる燃料の混合供給を使用することができ、この比率は変更することができる。図２で示される好適実施例で、燃料の加圧を燃料の相対容量の積分測定で示す。共通軸上に取り付けられた２台のポンプを使用して積分測定を行うシステムを図３に示す。燃料の十分な混合は、蓄圧器前段の、又は一体化部分であるミキサでも達成することができる。
【００２４】
もしＬＰＧタンク内のポンプが省略できれば、経済的に役立ち、これは高圧ポンプ入口のキャビテーションを回避する性能に依存し、従って遭遇する作動条件に依存する。
【００２５】
この発明に先立ち、高蒸気圧燃料から低蒸気圧燃料への切り替えの一般的方法は、燃料レール内の圧力がオーストラリアや欧州では主としてＬＰＧで米国ではプロパンである、高蒸気圧燃料を切り替え後、低下することを許容することである。燃料レールの圧力が２５０ｋＰａより低いレベル迄、又は燃料ポンプが通常送出するレベル迄低下することに対して、ガソリンのような低蒸気圧燃料はその間エンジンが効果的に作動しない２分の時間を必要とする。エンジンが自動車の中にあれば、燃料切り替え中、自動車は通常動かず、これが焦燥、不便、更に危険の源となり得る。全燃料が類似圧力で噴射され、圧力調節に時間を必要としないので、この問題は回避される。
【００２６】
この発明で、両燃料または他の適切な代替燃料の混合噴射のため、又は単一燃料としてガソリン又はＬＰＧを選択された燃料のソレノイド制御で、一組の噴射器を介して、高圧ポンプを使用することができる。この種のシステムで、出力変化は燃料切り替え時に最小になり、両燃料を高圧で成功裡に噴射することができる。ＬＰＧ又はガソリン、又はガソリンとＬＰＧの混合に対しては、エンジンは火花点火エンジンであり、ジーゼルまたはジーゼルとＬＰＧの混合に対して、エンジンは圧縮点火エンジンであるが、英国特許４族、ＥＰＮｏ０３，7９２，４９５．８、ＰＣＴＮＯＰＣＴ／ＧＢ２００３／００３，６４３で開示されるような、花火点火を備えた可変圧縮エンジンは上記燃料の全てを使用することができる。
【００２７】
燃料の温度と圧力が供給されるエンジン管理システムの計算設備を使用して、噴射器に対する適切なパルス幅を計算することができる。エンジンにより使用される燃料混合の検証は、エンジン管理システムへも読み戻され燃料測定誤差を補正する排出センサから導かれる。従って、この発明は高圧単一燃料噴射、又は一つの燃料から他の燃料へ切り替えることができる、又はエンジンの効果的機能が中断されることなく混合燃料で作動することができる高蒸気圧燃料及び低蒸気圧燃料を利用する二重燃料システムを目指す。
【００２８】
混合燃料は一般にＬＰＧとガソリン又はエタノールであるが、エンジンが圧縮点火エンジンであり、その場合最大効率のための燃料混合噴射が直接シリンダへ行われるバイオジーゼルを含む、ＬＰＧとジーゼルの混合物を使用することができる。
【００２９】
本発明の様々な形体を記述してきたが、本発明はそれに限定されず、本発明の精神と範囲内にある変更や修正を含むことができることに注意すべきである。
【００３０】
（最良の方法）
好ましい方法は結合システムとして見ると、図２と３に示すものである。
【００３１】
（発明の方法）
その方法は、放射を抑制し、使用できる燃料を使用し、ユーザに、より大きな経済性と満足を与えるように自動車工業向けの機械方式である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
最高の用途は輸送、主として個人輸送及びトラックであるが、重要な用途はフォークリフト、清掃車、研磨車及び発電設備のような分野に存在する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力タンクから液体状で高蒸気圧燃料を受けるように配置され、前記燃焼エンジン用燃料噴射器へ前記液体燃料を供給するように配置される可変容量式畜圧器へ液体状でポンプ供給されることを保証するのに十分高い制御圧力で、前記圧力タンクから前記液体高蒸気圧燃料をポンプ供給するように配置される、高圧電気式ポンプシステムと、液体状で、前記制御圧力で前記燃料噴射器へポンプ供給される前記燃料を維持するための調節システムと、を備える燃焼エンジン用液体燃料噴射システム。
【請求項２】
前記制御圧力は、少なくとも２．４ＭＰａである、請求項１に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項３】
前記調節システムは、狭い圧力範囲内に前記制御圧力を維持するように適合される、請求項１または２に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項４】
前記畜圧器は、代替え燃料への切換えを可能にするために十分な時間、前記エンジンの作動を維持する一方、前記切り替え中、前記高蒸気圧液体燃料の圧力を維持し、かつ類似圧力で前記代替え燃料を供給するのに十分な燃料容量を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項５】
前記調節システムは、前記畜圧器と、前記狭い圧力範囲内に前記圧力を維持するため、前記高圧電気式ポンプシステムをオンオフするため、前記畜圧器内の圧力レベルに応じて作動可能な圧力スイッチと、を備える請求項３に添付の請求項３または４に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項６】
前記狭い圧力範囲の限界は、２．４ＭＰａと２．５ＭＰａである、請求項５に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項７】
前記圧力スイッチは、前記燃焼エンジンを制御するエンジン管理システムを介して、前記高圧電気式ポンプを作動させる、請求項５または６に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項８】
前記高圧電気式ポンプシステムの下流には、前記燃焼を前記圧力タンクへ戻すように配置される燃焼ラインがない、請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項９】
第二燃料を保持する第二タンクと、前記第二燃料及び前記高圧電気式ポンプシステムの下流の高蒸気圧燃料を混合するための供給システムとを備え、これにより前記畜圧器は両燃料の混合物を保持する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項１０】
前記高圧電気式ポンプシステムは、高蒸気圧燃料に対して一定比率の第二燃料を前記畜圧器へポンプ供給するように適合される、請求項９に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項１１】
前記畜圧器へ供給される前に、両燃料を混合するミキサを備える、請求項９または１０に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項１２】
前記ポンプシステムは、前記同一出力軸により作動される少なくとも２台のポンプを備える、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項１３】
前記畜圧器は、燃料を概ね一定圧力に維持するように適合される弾性燃料ラインを備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項１４】
前記畜圧器は、前記燃料を概ね一定圧力にするように前記容器の燃料保持容量を変化させるように移動可能である隔膜を有する容器を備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項１５】
前記隔膜は、バネと加圧ガスの少なくとも一つからの力に応じて移動可能である、請求項１４に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項１６】
前記燃焼エンジンを作動させるため、前記第二燃料と高蒸気圧燃料の一つのみを選択するための弁切り替えシステムを備える、請求項９〜１２に添付の請求項９〜１２のいずれか一項に、または請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項１７】
前記弁切り替えシステムは、エンジン管理システムにより作動可能なソレノイド式ロックオフ弁を備える、請求項１６に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項１８】
前記燃料噴射器は、軸方向又は底部供給型噴射器を備える、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項１９】
前記畜圧器は、共通レールシリンダ内噴射システムに燃料を提供する、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項２０】
前記制御圧力は、前記高圧ポンプシステムを制御するエンジン管理システムにより設定可能である、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の液体燃料噴射システム。
【請求項２１】
前記図面のいずれかを参照して概ねここに記述される液体燃料噴射システム。
【国際調査報告】
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