(57)【要約】【課題】  気化ガス燃料をエンジンに供給する装置について、大気圧が変化して燃料噴射圧が変動する状況であっても、良好な空燃比が得られるようにする。【解決手段】  燃料タンク１０に貯留した液化ガス燃料をベーパライザ６に送り内部で気化させるとともに所定正圧の気化ガスに調整してエンジン２の吸気管路５２に配置したインジェクタ８に送ってガス燃料を供給するものであって、電子制御ユニット１１Ａがインジェクタ８の開弁制御を実行するガス燃料供給装置１Ａにおいて、ベーパライザ６とインジェクタ８との間に燃料噴射圧検出手段としての圧力センサ１５を配設し、検出した燃料噴射圧と予め記憶した規準燃料噴射圧との差に応じて、インジェクタ８の開弁時間を補正することにより、燃料噴射圧の変化に伴う空燃比のズレを解消する方向に制御するものとした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクに貯留した液化ガス燃料をベーパライザに送り該ベーパライザ内部の気化室で気化させるとともに大気圧を背圧としたダイヤフラムで区画された調圧室で所定正圧の気化ガスに調整してエンジンの吸気管路に送るとともに所定の検出手段で検出したデータを基に電子制御ユニットにより前記吸気管路に配置したインジェクタの開弁制御を実行して前記エンジンにガス燃料を供給するガス燃料供給装置において、前記検出手段としてベーパライザと前記インジェクタとの間の燃料供給管路に気化したガス燃料の圧力を検出する燃料噴射圧検出手段が配設され、前記燃料噴射圧検出装置により検出した燃料噴射圧と予め記憶した規準燃料噴射圧との差に応じて前記電子制御ユニットがインジェクタの開弁時間を補正することにより、燃料噴射圧の変化に伴う空燃比のズレを解消する方向に制御することを特徴とするガス燃料供給装置。
【請求項２】
前記検出手段として大気圧検出手段が併用され、検出した大気圧データおよび燃料噴射圧データの両方を用いて前記電子制御ユニットが前記インジェクタの開弁時間を補正する請求項１記載のガス燃料供給装置。
【請求項３】
前記燃料噴射圧検出手段が燃料噴射圧を大気圧との差圧としてのゲージ圧で検出するものであり、前記電子制御ユニットが絶対圧で検出した大気圧データを用いて、検出した燃料噴射圧をゲージ圧から絶対圧に換算する請求項２記載のガス燃料供給装置。
【請求項４】
前記燃料噴射圧検出手段が、燃料噴射圧を絶対圧で検出するものである請求項１または２に記載のガス燃料供給装置。
【請求項５】
燃料タンクに貯留した液化ガス燃料をベーパライザに送り該ベーパライザ内部の気化室で気化させるとともに大気圧を背圧としたダイヤフラムで区画された調圧室で所定正圧の気化ガスに調整してエンジンの吸気管路に送るとともに所定の検出手段で検出したデータを基に電子制御ユニットにより前記吸気管路に配置したインジェクタの開弁制御を実行して前記エンジンにガス燃料を供給するガス燃料供給装置において、前記検出手段として大気圧検出手段が配置され、検出した大気圧データを基に電子制御ユニットが燃料噴射圧を予測し、予測した燃料噴射圧と予め記憶した規準燃料噴射圧との差に応じて、前記インジェクタの開弁時間を補正して燃料噴射圧の変化に伴う空燃比のズレを解消する方向に制御することを特徴とするガス燃料供給装置。
【請求項６】
前記大気圧検出手段が大気圧を絶対圧で検出するとともに前記電子制御ユニットが予測する燃料噴射圧力も絶対圧である請求項５記載のガス燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＰＧ（液化石油ガス）やＬＮＧ（液化天然ガス）などの液化ガス燃料を減圧気化させて得た気体燃料をエンジンに供給する装置に関し、殊に、大気圧の変化により燃料噴射圧が変動するような状況であっても、良好な空燃比を得ることのできるガス燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＰＧやＬＮＧなどの液化ガス燃料は、従前より火花点火エンジンの燃料に用いられており、レギュレータ（ベーパライザ）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て吸気管路に吸引させてエンジンに供給する方式が広く採用されているが、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が広く用いられている。
【０００３】
この所定正圧の気化ガスに調整する方式においては、液化ガス燃料を加熱気化させる手段としてエンジン冷却水の熱を利用することが慣用されている。即ち、ガス燃料供給装置１Ｄが配設された図４のエンジンの燃料供給システムの配置図に示すように、燃料タンク１０から液体の状態で取り出されたガス燃料は、燃料タンク１０近傍およびエンジンルーム内に配置された遮断弁５ａ，５ｂを通過し、ベーパライザ６へと導かれる。ベーパライザ６はエンジン冷却水を循環させることで導入し液化ガス燃料との間で熱交換を行い、これを蒸発・気化させるようになっている。
【０００４】
また、ベーパライザ６は調圧機能を有しており、インジェクタ８に気化ガスを送出する吐出圧力は大気圧との圧力差をほぼ一定に調整されている。そして、インジェクタ８はエンジン点火系や噴射系の制御を行う電子制御ユニット１１Ｄ（ＥＣＵ）から出力される開弁信号により所定時間開弁してエンジン２に気体の状態としたガス燃料を噴射供給する。
【０００５】
しかし、このような従来のガス燃料供給装置１Ｄにおいて、ベーパライザ６内で調圧される噴射圧はダイヤフラム背圧側を大気圧としていることから、大気圧との差圧としてのゲージ圧は一定であるものの、標高の変動などによる大気圧の上下によりその絶対圧が変動してしまう、という現象が起きやすい。
【０００６】
即ち、一般的にインジェクタ８から噴射される気体燃料の流量は、圧縮性流体として以下に示す数式１で表されるが、この式から噴射圧（絶対圧）が変化すると密度も変化するため、開口面積が同じでも流量が変化することになる。これを実際のエンジン２に搭載した場合を考えてみると、車両が高地に行って気圧が低下することで燃料噴射圧が低下するため、インジェクタ８の駆動パルス幅が同じでも燃料流量が低下することになる。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
一方、吸入空気量はエアフローメータ１２で質量流量として計測されるので、電子制御ユニット１１Ｄからインジェクタ８に出力される開弁時間の信号は平地の場合と変わらない。従って、噴射圧（絶対圧）の低下により流量が低下する分だけ空燃比にズレが生じて高地では空燃比がリーンになってしまう、という問題が発生する。
【特許文献１】特開平６−１７７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、液化ガス燃料を減圧気化させて得た気体燃料をエンジンに供給する装置について、高度変化などにより大気圧が変化して燃料噴射圧が変動する状況であっても、良好な空燃比が得られ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】
【００１０】
そこで、本発明は、燃料タンクに貯留した液化ガス燃料をベーパライザに送り該ベーパライザ内部の気化室で気化させるとともに大気圧を背圧としたダイヤフラムで区画された調圧室で所定正圧の気化ガスに調整してエンジンの吸気管路に送るとともに所定の検出手段で検出したデータを基に電子制御ユニットにより前記吸気管路に配置したインジェクタの開弁制御を実行して前記エンジンにガス燃料を供給するガス燃料供給装置において、前記検出手段としてベーパライザと前記インジェクタとの間の燃料供給管路に気化したガス燃料の圧力を検出する燃料噴射圧検出手段が配設され、前記燃料噴射圧検出装置により検出した燃料噴射圧と予め記憶した規準燃料噴射圧との差に応じて前記電子制御ユニットがインジェクタの開弁時間を補正することにより、燃料噴射圧の変化に伴う空燃比のズレを解消する方向に制御するものとした。
【００１１】
このような構成とすることで、ベーパライザに内装したダイヤフラム背圧側の大気圧が変化する等して燃料噴射圧が変動する場合であっても、この変動量に対応してインジェクタの開弁時間を補正して空燃比のズレを最小限とすることができ、空燃比を良好に維持しやすい燃料噴射制御とすることができる。
【００１２】
また、このガス燃料供給装置において、大気圧検出手段が併設され、検出した大気圧データおよび燃料噴射圧データの両方を用いて、電子制御ユニットがインジェクタの開弁時間を補正するものとすれば、実際の大気圧変動に応じて補正量に調整を加えることにより一層適切な燃料噴射制御を実現しやすいものとなる。
【００１３】
さらに、この大気圧検出手段を備えたガス燃料供給装置において、燃料噴射圧検出手段が燃料噴射圧を大気圧との差圧としてのゲージ圧で検出するものとし、電子制御ユニットが絶対圧で検出した大気圧データを用いて、検出した燃料噴射圧をゲージ圧から絶対圧に換算するものとすれば、燃料噴射圧を直接絶対圧で検出する場合と比べ、低コストで良好な空燃比を維持しやすいものとなる。
【００１４】
さらにまた、上述したガス燃料供給装置において、燃料噴射圧検出手段は燃料噴射圧を絶対圧で検出するものとすれば、大気圧との差圧としてのゲージ圧で検出するものと異なり、車両の運転状況に標高の変化を伴う場合であっても燃料噴射圧を正確に検出しやすいものとなる。
【００１５】
一方、上述したガス燃料供給装置とは異なり、燃料タンクに貯留した液化ガス燃料をベーパライザに送りその内部の気化室で気化させるとともに大気圧を背圧としたダイヤフラムで区画された調圧室で所定正圧の気化ガスに調整してエンジンの吸気管路に配置したインジェクタに送りエンジンにガス燃料を供給するものであって、所定の検出手段で検知したデータを基に電子制御ユニットがインジェクタの開弁制御を実行するガス燃料供給装置において、大気圧検出手段が配設され、電子制御ユニットが、検出した大気圧データを基に燃料噴射圧を予測し、予測した燃料噴射圧と予め記憶した規準燃料噴射圧との差に応じて、インジェクタの開弁時間を補正して燃料噴射圧の変化に伴う空燃比のズレを解消する方向に制御するものとすれば、空気量補正のために予め大気圧検出手段を備えている場合等において、燃料噴射圧検出手段を不要として一層低コストで良好な空燃比を得ることができる。
【００１６】
そして、このガス燃料供給装置において、大気圧検出手段は大気圧を絶対圧で検出するとともに電子制御ユニットが予測する燃料噴射圧力も絶対圧とすれば、相対圧としてのゲージ圧によるものと比べて、大気圧の変化による影響を最小限として精度の高い燃料噴射制御を実現しやすいものとなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、気圧の変化等による燃料噴射圧の変動に的確に対応して、良好な空燃比を得る燃料噴射制御を実現できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、本実施の形態のガス燃料供給装置１Ａを配設したエンジンの燃料供給システムの配置図を示す図１を参照して、燃料タンク１０にはＬＰＧなどのガス燃料が液体の状態で貯留されており、燃料タンク１０から延びた燃料供給管路９Ａがベーパライザ６に接続している。また、燃料供給管路９Ａには燃料タンク１０出口寄りに第一遮断弁５ａが配設され、ベーパライザ６入口寄りに第二遮断弁５ｂが配設されている。
【００１９】
ベーパライザ６は、ガス燃料を液体の状態から減圧・気化して所定正圧の気化ガスに調整して送出するものであり、内部上流側にエンジン冷却水を熱源に用いた加熱室を備え、その下流側には大気圧を背圧とするとともに調圧バネを有するダイヤフラムで区画された調圧室を備えている。また、ベーパライザ６から延びる燃料供給管路９Ｂは、エンジン２の吸気管路５２に開口する複数のインジェクタ８に燃料レール７を介して接続されている。
【００２０】
本実施の形態において、ベーパライザ６からインジェクタ８に接続する燃料供給管路９Ｂに、気化の状態となったガス燃料の噴射圧力を検出する燃料噴射圧検出手段として圧力センサ１５が配設されている点を特徴としている。また、インジェクタ８は電子制御ユニット１１Ａに接続されており、吸気管路５２にはエアフローメータ１２が配置されエンジン２の吸入空気量を検出して電子制御ユニット１１Ａに入力する点は従来のものと同様である。尚、圧力センサ１５で検出する燃料噴射圧は絶対圧となっており、大気圧の変動により影響を受けにくいようになっている。
【００２１】
一方、電子制御ユニット１１Ａは、内装した記憶手段に所定のエンジン制御プログラムがインストールされ、エアフローメータ１２等によるエンジンの状態を示す種々の検出データを基にインジェクタ８の開弁時間を算出して、良好な空燃比を得るために燃料噴射制御を実行する制御装置である点も従来のものと同様である。そして、本発明においては通常の燃料噴射制御機能に加え、圧力センサ１５を用いて検知した燃料噴射圧を基にインジェクタ８の開弁時間を補正する機能を有している点に特徴がある。
【００２２】
即ち、前述したように、ガス燃料供給装置には通常ベーパライザ内に大気圧を背圧とするダイヤフラムで区画された調圧室を備えており、標高が大きく変化するような車両の運転状態においては、大気圧の変化に伴い燃料噴射の絶対圧が変動することで燃料噴射量も変動するため、空燃比を適切にコントロールすることが困難であった。そのため、本発明において圧力センサ１５で燃料噴射圧を常にモニタし、検知した燃料噴射圧に応じてインジェクタ８の開弁時間を補正するようにして、大気圧の変化で生じる空燃比の誤差をなくす方向に制御を行うようにしたものである。
【００２３】
この制御についてさらに詳細に説明すると、電子制御ユニット１１Ａには規準値となる燃料噴射圧（絶対圧）が記憶されており、この値と検知した燃料噴射圧の値とを比較し、インジェクタ８に出力する開弁信号の補正量を計算するようになっている。例えば、背圧としての大気圧が低下することにより燃料噴射圧が規準値よりも低くなる場合は燃料噴射量を増量するように補正し、逆に規準値よりも高くなる場合には燃料噴射量を減量するように補正して、的確な空燃比が得られる燃料噴射時間となるように制御するものである。
【００２４】
このことにより、エンジンを搭載した車両の走行に伴い標高が変化する場合、例えば高地に行って大気圧が低下し燃料噴射圧（絶対圧）が低下するような状況であっても、安定的に良好な空燃比を維持できるようになる。尚、本実施の形態において、圧力センサ１５は燃料噴射圧を絶対圧で検出するようになっており、検出値が大気圧の変動に影響されないことからより的確な燃料噴射制御を実行しやすいものとなっている。
【００２５】
図２は、本発明における第二の実施の形態であるガス燃料供給装置１Ｂを備えたエンジンの燃料供給システムの配置図である。本実施の形態も基本的構成は前述のガス燃料供給装置１Ａとほぼ同様であるが、燃料噴射圧を絶対圧で検出する圧力センサ１５の代わりに、燃料噴射圧をゲージ圧で検出する圧力センサ１６が配設されているとともに、吸気管路５２に大気圧（絶対圧）を測定する圧力センサ１４を追加して配設した点が異なる。
【００２６】
そして、電子制御ユニット１１Ｂは、ゲージ圧で検出した燃料噴射圧と圧力センサ１４で検出した大気圧との関係から所定の計算方法を用いて絶対圧の燃料噴射圧に換算するようになっている。例えば、ゲージ圧の燃料噴射圧にそのときの大気圧に応じて予め設定された所定の係数を掛ける等して、上述のガス燃料供給装置１Ａと同様に燃料噴射時間を補正するものとして、的確な燃料噴射制御を実行できるようになっている。尚、本実施の形態は、エンジンの燃料供給システムに当初から大気圧検出手段が配設されている場合において比較的低コストで上述の効果を得られる点で有利なものとなる。
【００２７】
図３は、発明における第三の実施の形態であるガス燃料供給装置１Ｃを備えたエンジンの燃料供給システムの配置図を示している。本実施の形態は、図２のガス燃料供給装置１Ｂにおける圧力センサ１６を取り外したものであり、圧力センサ１４で検出した大気圧（絶対圧）から所定の導出方法によりベーパライザで気化された燃料の噴射圧を絶対圧で求めて予測するようになっている。そして、上述の二つの実施の形態と同様、電子制御ユニット１１Ｃがインジェクタ８の開弁時間を補正する制御を実行するものである。
【００２８】
本実施の形態おいては、ベーパライザ６の吐出圧（燃料噴射圧）が殆ど変動しない場合や、大気圧の変動に応じたベーパライザ６の吐出圧特性を電子制御ユニット１１Ｃが記憶している場合に適用する意義が大きいものである。例えば、電子制御ユニット１１Ｃの記憶手段に、大気圧（絶対圧）の値とそのときの燃料噴射圧（絶対圧）の値を実験等で連続的に求めた数値を吐出圧特性としてグラフ化または関数化したものを記憶させておき、これを用いて電子制御ユニット１１Ｃが検知した大気圧（絶対圧）から絶対圧の燃料噴射圧を算出することができる。
【００２９】
これにより、大気圧から燃料噴射圧を絶対圧で予測することができ、燃料噴射圧検出手段を不要として構成が簡易化され、気圧が変化し燃料噴射圧が変動するような車両の運転状況であっても、一層低コストで良好な空燃比が得られる燃料噴射制御を実行できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す配置図。
【図２】本発明の第二の実施の形態を示す配置図。
【図３】本発明の第三の実施の形態を示す配置図。
【図４】従来例を示す配置図。
【符号の説明】
【００３１】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  ガス燃料供給装置、  ２  エンジン、  ６  ベーパライザ、  ８  インジェクタ、  ９Ａ，９Ｂ  燃料供給管路、  １０  燃料タンク、  １１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ  電子制御ユニット、  １２  エアフローメータ、１４，１５，１６  圧力センサ、  ５２  吸気管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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