エンジンのＬＰＧ供給装置
【課題】 液相燃料系と気相燃料系とを有するＬＰＧ噴射システムにおけるＬＰＧのエンジン供給を安定したものとする。
【解決手段】 タンク温度センサ３３と気相圧力センサ２５が検出した値に基いてＬＰＧ成分計算手段３５でＬＰＧの成分比を算出し、この成分比を基準として液相圧力センサ１５と液相温度センサ１６が検出した値から液相状態判定手段３６により液相燃料系ＦＬ内の液相ＬＰＧの状態を判断させ、完全液相のときは液相燃料系ＦＬによる燃料供給を行ない気相発生と判断したとき気相燃料系ＦＧに切換えることにより常に正確・高精度の燃料制御ができるようにした。
【解決手段】 タンク温度センサ３３と気相圧力センサ２５が検出した値に基いてＬＰＧ成分計算手段３５でＬＰＧの成分比を算出し、この成分比を基準として液相圧力センサ１５と液相温度センサ１６が検出した値から液相状態判定手段３６により液相燃料系ＦＬ内の液相ＬＰＧの状態を判断させ、完全液相のときは液相燃料系ＦＬによる燃料供給を行ない気相発生と判断したとき気相燃料系ＦＧに切換えることにより常に正確・高精度の燃料制御ができるようにした。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料であるＬＰＧを噴射方式によりエンジンに供給する装置、詳しくは液相のＬＰＧを噴射する系と気相のＬＰＧを噴射する系とをもち、ＬＰＧおよびエンジンの諸状態に応じて系を選択して液相または気相のＬＰＧをエンジンに供給する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＰＧを燃料に使用するエンジンの高出力化を図るため、減圧気化することなく高圧液相の状態で噴射弁を用いて吸気管路に噴射しエンジンに供給することが提案されている。
【０００３】周知のように液相のＬＰＧは温度上昇に伴って気化しやすくなる性質をもっており、温度上昇によって燃料タンクから噴射弁に至る液相燃料系内に気相が発生すると圧力が大幅に変動し、また気相燃料も噴射してしまうため噴射弁からの噴射量を狂わせてエンジンを不調または運転不能とする。
【０００４】その対策として、液相燃料系とは別の噴射弁をもった気相燃料系を具えさせ、液相燃料系内に気相が発生しない状態のときは液相ＬＰＧを噴射するが、気相が発生したときは気相ＬＰＧを噴射するように、使用する燃料系を切換えることが特開昭６３−１８１７２号公報、特開平１１−２１０５５７号公報に提示されている。
【０００５】図８は前記特開昭６３−１８１７２号公報に記載されているＬＰＧ噴射システムを概略的に示した図であって、エンジン５１の吸気管路５２に液相燃料系５４の液相噴射弁５５と気相燃料系６２の気相噴射弁６３とを設置している。液相燃料系５４は燃料タンク５３から液相噴射弁５５に至る液相燃料通路５６にポンプ５７，圧力センサ５８，温度センサ５９を設けてなり、圧力調整器６１を有する戻し通路６０を具えている。気相燃料系６２は戻し通路６０または燃料タンク５３から気相噴射弁６３に至る気相燃料通路６４に気相貯槽６５を設けたものとしている。
【０００６】そして、圧力センサ５８と温度センサ５９とによって圧力と温度とを検出して液相燃料通路５６の液相ＬＰＧに気相が発生していると判断したとき、液相噴射弁５５を停止して気相噴射弁６３により気相ＬＰＧをエンジン５１に供給するものである。
【０００７】図９は前記特開平１１−２１０５５７号公報に記載されているＬＰＧ噴射システムを概略的に示した図であって、図８のものと同様にエンジン５１の吸気管路５２に液相燃料系５４の液相噴射弁５５と気相燃料系６２の気相噴射弁６３とを設置している。液相燃料系５４は燃料タンク５３から液相噴射弁５５に至る液相燃料通路５６にポンプ５７，圧力センサ５８，温度センサ５９を設けてなり、圧力調整器６１を有する戻し通路６０を具えている。一方、気相燃料系６２は燃料タンク５３から気相噴射弁６３に至る気相燃料通路６４に圧力調整器６６，圧力センサ６７，温度センサ６８を設けてなるものとされ、更にエンジン５１の冷却水温度を検出する水温センサ６９を具えている。
【０００８】そして、圧力センサ５８と温度センサ５９とによって圧力と温度とを検出して液相燃料通路５６の液相ＬＰＧに気相が発生していると判断したとき、液相噴射弁５５を停止して気相噴射弁６３により気相ＬＰＧをエンジン５１に供給する、という基本動作において図８R>８のものと同じである。しかし、図９のものでは、圧力センサ６７と温度センサ６８とによって検出した気相燃料通路６４の気相ＬＰＧの状態、即ち完全気相であるか不完全気相であるかに応じて気相噴射弁６３の制御モードを変えるようにしており、更に水温センサ６９によって高温再始動と判断したときは気相噴射弁６３により気相ＬＰＧをエンジンに供給するようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記図８，図９のＬＰＧ噴射システムは、前述のように液相燃料系のＬＰＧの状態、即ち液相のみであるか気相を発生しているかの判断を液相燃料通路の圧力と温度とによって行ない、液相ＬＰＧの供給を継続するか気相ＬＰＧの供給に切換えるかを決定している。従って、ＬＰＧの成分比によっては判断の誤差が大きく、正確な制御が困難になる、という問題がある。
【００１０】また、エンジン始動に際して液相燃料系にＬＰＧが満たされていない場合があり、このような場合は図８のＬＰＧ噴射システムによる始動はもとより、図９R>９のＬＰＧ噴射システムによる冷間始動以外の始動にあたって液相燃料通路のＬＰＧの状態を正確に判断することが困難であり、始動に長時間を要する場合が生じることを避けられない。更に、液相燃料系の液相ＬＰＧの状態のみによって使用する燃料系を選択しているので、液相燃料系のみの使用が継続するとエンジンルーム内の熱で高温となった余剰ＬＰＧが燃料タンクに戻り循環を繰返すことにより、燃料タンク内のＬＰＧの温度・圧力が上昇する。その結果、噴射弁に高精度のものが要求され、且つその制御に複雑なシステムが必要となるばかりか、燃料系を構成する各部品に大きな耐圧強度が必要となり、加えて燃料タンクにＬＰＧを補給する必要を生じたとき内部が高圧であると充填が困難である、という問題を生じる。
【００１１】本発明は前記従来のＬＰＧ噴射システムがもっている前述の諸問題を解決するためになされたものであって、液相ＬＰＧの噴射と気相ＬＰＧの噴射との切換えを適切に行なわせること、およびこのことに加えてエンジンの始動を容易に安定よく行なわせること、更にこれらに加えて燃料タンクの温度・圧力上昇を抑制して噴射弁、制御システム、耐圧強度に対する要求を軽減させることを目的とし、更にまた切換え時の燃料引継ぎが円滑に行なわれるＬＰＧ噴射システムとすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は燃料タンクに充填されているＬＰＧの液相部分と気相部分とを個別に吸気管路に噴射しエンジンに供給する液相燃料系と気相燃料系とを有するＬＰＧ噴射システムがもっている前記問題点を次のようにして解決させることとした。
【００１３】即ち、本発明は前記問題点を解決するための第一手段を、燃料タンクに設置されてその温度を検出するタンク温度センサと；液相燃料系の燃料タンクから液相噴射弁に至る液相燃料通路に設置されてその内部の液相ＬＰＧの圧力および温度を検出する液相圧力センサおよび液相温度センサと；気相燃料系の燃料タンクから気相噴射弁に至る気相燃料通路に設置されてその内部の気相ＬＰＧの圧力および温度を検出する気相圧力センサおよび気相温度センサと；タンク温度センサと気相圧力センサまたは液相温度センサとが検出した各値に基いてＬＰＧの成分比を算出するＬＰＧ成分計算手段と；ＬＰＧ成分計算手段により算出された成分比を基準として、液相圧力センサおよび液相温度センサが検出した各値から液相燃料系内の液相ＬＰＧの状態を判断する液相状態判定手段と；を具え、液相状態判定手段が液相燃料系内の液相ＬＰＧを完全な液相と判断したときは液相燃料系による燃料供給を行なわせ、液相燃料系内に気相を発生していると判断したときは気相燃料系による燃料供給を行なわせるようにした。
【００１４】このように、液相ＬＰＧと気相ＬＰＧとの切換えを液相燃料系内の液相ＬＰＧの圧力・温度のみによることなく、これらに加えＬＰＧの組成を考慮して決定するものとした第一手段によると、ＬＰＧの成分比の相違による判断誤差がなくなり、正確且つ高精度の制御が可能となって、気相発生後も液相燃料系による燃料供給を行なって混合気過薄となる不都合を回避し、広範囲の運転条件下で安定したエンジン性能を得ることができる。
【００１５】次に、本発明は前記問題点を解決するための第二手段を、前記の第一手段に加えてエンジンの温度を検出するエンジン温度センサと；ＬＰＧ成分計算手段により算出されたＬＰＧ成分比およびエンジン温度センサが検出した値に基いてエンジンの始動時に供給する燃料を選定する始動燃料選定手段と；を具え、始動燃料選定手段は始動時のエンジン温度が基準温度よりも低温のとき液相燃料系に始動燃料供給を行なわせ、高温のとき気相燃料系に始動燃料供給を行なわせるものとした。
【００１６】このように、始動時に供給する燃料をエンジン温度によって液相ＬＰＧと気相ＬＰＧのいずれかに選定することを第一手段に付加した第二手段によると、第一手段が有する機能に加えて、あらゆる環境条件下で常にエンジンを容易に且つ安定よく始動させることができる。
【００１７】ここで、始動燃料選定手段をＬＰＧのプロパン比率が高いほど基準温度を低温側へ移行させて気相燃料系による始動燃料供給温度領域を拡張するものとした場合は、始動燃料を適確に供給してエンジンの始動性を更に高めることができる。
【００１８】また、本発明は前記問題点を解決するための第三手段を、前記の第一手段または第二手段に加えてタンク温度センサが検出した値に基いて燃料の切換えを行なわせる切換指令手段；を具え、切換指令手段は燃料タンクが設定温度以上となったとき、液相状態判定手段が液相燃料系による燃料供給を行なわせる判断をしていても、気相燃料系による燃料供給に切換えさせるものとした。
【００１９】このように、燃料タンクが設定温度以上となったとき、燃料供給が液相燃料系で行なわれていてもこれを強制的に気相燃料系に切換えさせることを第一手段または第二手段に付加した第三手段によると、これらが有する機能に加えて、燃料タンク内の気相ＬＰＧが消費されて液相ＬＰＧの蒸発量が大幅に増加することによる気化潜熱がもたらす冷却効果が、燃料タンク内の温度・圧力上昇を抑制して噴射弁、制御システム、各部品の耐圧強度に対する要求を軽減させることができる。
【００２０】更に、本発明は前記問題点を解決するための第四手段を、前記第一手段、第二手段または第三手段に加えてエンジンの回転速度を検出する回転速度センサと；回転速度センサが検出した値に応じて燃料切換え時における液相燃料系の燃料供給停止・開始時期を気相燃料系の燃料供給開始・停止時期よりも遅らせる時間を設定する遅延時間設定手段と；を具え、遅延時間設定手段は液相燃料系から気相燃料系への切換え時に後者の燃料供給開始時点から設定された時間だけ遅れて前者の燃料供給を停止させ、気相燃料系から液相燃料系への切換え時に前者の燃料供給停止時点から設定された時間だけ遅れて後者の燃料供給を開始させるものとした。
【００２１】本発明は液相ＬＰＧを吸気管路に噴射してエンジンに供給することを基本とし、特定条件で気相ＬＰＧを吸気管路に噴射してエンジンに供給するものであり、液相噴射弁はガソリンエンジンの噴射弁と同様に各気筒に対応させて吸気マニホルド枝管のそれぞれに設置して各気筒への応答性・分配性を良好なものとし、気相噴射弁は一時的に使用されるものであることから経済性を考慮して少ない個数を気筒分配性を考慮して液相噴射弁よりも上流側に設置すること、殊に一個のみとしてこれを吸気マニホルド集合部またはそれよりも上流側に設置することが好ましい。
【００２２】燃料切換え時に液相燃料系の燃料供給停止・開始の時期を前述のようにすることを第一手段、第二手段または第三手段に付加した第四手段によると、これらが有する機能に加えて、特に液相噴射弁と気相噴射弁を前記の配置とした場合における燃料切換え時の空燃比変動が解消され、運転性と排気状態を良好に維持することができる。
【００２３】ここで、遅延時間設定手段をエンジンの回転速度が高いほど遅延させる時間を短く設定するものとした場合は、燃料切換え時の空燃比変動を更に確実に解消することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に係るＬＰＧ噴射システムの実施の一形態を示す配置図であって、１はエンジン、２はスロットルボディ３、吸気マニホルド５を含む吸気管路、６は排気管路、７は耐圧容器からなる燃料タンク、８は電子式制御ユニット、ＦＬは液相燃料系、ＦＧは気相燃料系である。
【００２５】液相燃料系ＦＬは燃料タンク７の液相ＬＰＧに浸漬され、フィルタを通して吸込んだ高圧の液相ＬＰＧを更に加圧する燃料ポンプ１２と、これより送出した液相ＬＰＧを燃料ギャラリ１７に送る液相燃料通路１１と、この通路１１に設置した電磁駆動の液相遮断弁１４，液相圧力センサ１５，液相温度センサ１６と、燃料ギャラリ１７に接続されてエンジン１の各気筒に対応して吸気マニホルド５の枝管のそれぞれに設置した液相噴射弁１８と、液相圧力調整器２０を有し液相燃料通路１１の燃料ギャラリ１７に接近した個所から分岐して燃料タンク７に接続した液相戻し通路１９とを具えている。
【００２６】液相圧力センサ１５および液相温度センサ１６は燃料ギャラリ１７に近い個所に設置され、また液相噴射弁１８はエンジン１の吸気ポートに接近した個所に設置されており、噴射直前の液相ＬＰＧの状態を検出し且つエンジン入口近くで噴射させることにより、適正量の液相ＬＰＧを応答よくエンジンに供給できるようになっている。
【００２７】一方、気相燃料系ＦＧは燃料タンク７の気相ＬＰＧに入口を開口させた気相燃料通路２２と、この通路２２に設置した電磁駆動の気相遮断弁２３，気相圧力調整器２４，気相圧力センサ２５，気相温度センサ２６と、吸気マニホルド５の集合部のスロットルボディ３に近い個所に設置した一個の気相噴射弁２７とを具えている。もっとも、気相噴射弁２７は複数個を各気筒に均等分配できるように適宜個所に設置してもよい。
【００２８】気相圧力センサ２５および気相温度センサ２６は気相噴射弁２７に近い個所に設置されており、噴射直前の気相ＬＰＧの状態を検出して適正量の気相ＬＰＧをエンジンに供給するようになっている。
【００２９】エンジン１にはその温度、一般には冷却水の温度を検知するエンジン温度センサ３１および回転速度を検知する回転速度センサ３２とが付設され、これらのほかに排気管路６に設置されて排気状態を検知する酸素センサ、吸気管路２の絞り弁４上流側に設置されて吸入空気量を検知する空気流量センサ、絞り弁４の位置を検知するスロットル開度センサなどエンジン１の状態を検知するセンサ類が設置されていて、これらが検出した値が電子式制御ユニット８に送られて液相噴射弁１８，気相噴射弁２７を制御することは、従来の燃料噴射制御システムと同じである。
【００３０】本実施の形態では、エンジン温度センサ３１，回転速度センサ３２に加えて、燃料タンク７にその内部に充填されているＬＰＧの温度を検知するタンク温度センサ３３を設置している。また、気相圧力調整器２４はエンジン冷却水で加熱するようになっており、温度が低下しても気相を維持して気相噴射弁２７から噴射させることができる。
【００３１】電子式制御ユニット８にはＬＰＧの成分、具体的には図２に示す圧力−温度線図で表されるプロパン成分比に応じた圧力と温度との関係が記憶させてあり、また通常の空燃比制御のためのコントロール変数入力・演算処理・コントロール信号出力手段のほかに、ＬＰＧ成分計算手段３５，液相状態判定手段３６，始動燃料選定手段３７，切換指令手段３８，遅延時間設定手段３９が含まれている。
【００３２】通常のエンジン運転において、液相燃料系ＦＬによる燃料供給を行なっているときは液相圧力センサ１５，液相温度センサ１６が検出した液相ＬＰＧの状態とエンジン１の運転状態とに応じて液相噴射弁１８を制御し、気相燃料系ＦＧによる燃料供給を行なっているときは気相圧力センサ２５，気相温度センサ２６が検出した気相ＬＰＧの状態とエンジン１の運転状態に応じて気相噴射弁２７を制御する。
【００３３】本実施の形態によると、タンク温度センサ３３と気相圧力センサ２５または液相圧力センサ１５とが検出した値に基いて、現在燃料タンク７に充填されているＬＰＧの成分比、本実施の形態ではプロパン成分比をＬＰＧ成分計算手段３５により算出する。この成分比は図２に示す圧力−温度の関係から正確に算出することができる。
【００３４】そして、算出されたＬＰＧの成分比と液相圧力センサ１５，液相温度センサ１６が検出した液相燃料系ＦＬ内の圧力および温度とを用いて、液相状態判定手段３６により液相燃料系ＦＬ内の液相ＬＰＧの状態、即ち完全な液相であるか気相を発生しているかを判断させる。この場合、成分比によって一定の圧力−温度関係を有しているので、検出した圧力および温度の値がこの関係から逸脱していれば気相を発生している、と判断されて液相燃料系ＦＬによる燃料供給を停止して気相燃料系ＦＧによる燃料供給に切換える。
【００３５】以上は請求項１に記載した第一手段の実施の形態であり、現在使用しているＬＰＧの組成を液相燃料系ＦＬ内の液相ＬＰＧの状態判断の要素に加えたことにより、ＬＰＧの成分比の相違による判断誤差がなくなり、正確且つ高精度の制御が可能となって、気相発生後も液相燃料系ＦＬによる燃料供給を継続して混合気過薄を生じる、という不都合をなくし広範囲の運転条件下で安定したエンジン性能を得ることができる。
【００３６】次に、エンジン始動にあたって、ＬＰＧ成分計算手段３５により算出されたＬＰＧの成分比とエンジン温度センサ３１が検出したエンジン温度とを用いて、始動燃料選定手段３７により液相ＬＰＧと気相ＬＰＧのいずれによって始動させるかを選択する。即ち、図３R>３に示すようにエンジン温度が基準温度ＴＥよりも低いときは液相燃料系ＦＬから供給される液相ＬＰＧで始動させ、エンジン温度が基準温度ＴＥよりも高いときは気相燃料系ＦＧから供給される気相ＬＰＧで始動させるものである。このことにより、液相ＬＰＧが気化しにくい低温域で液相ＬＰＧが供給され、あらゆる環境条件下で常にエンジン１を容易に且つ安定よく始動させることが可能となる。尚、エンジン始動後は液相状態判定手段３６の判断に従った燃料供給が行なわれる。
【００３７】本実施の形態では基準温度ＴＥをＬＰＧの成分比に応じて可変としている。即ち、図４に示すようにＬＰＧ成分計算手段３５によって算出したＬＰＧ成分比の内でプロパンが占める比率が高いほど基準温度ＴＥを低温側へ移行させて気相ＬＰＧによる始動温度領域を拡張する。反対に、プロパンが占める比率が低いほど基準温度ＴＥを高温側に移行させて液相ＬＰＧによる始動温度領域を拡張する。
【００３８】以上は請求項２，６に記載した第二手段の実施の形態であり、ＬＰＧ成分比による蒸気圧の相違に応じて基準温度ＴＥを変更することにより、エンジン１の始動性を更に高めることができる。
【００３９】エンジン１が長時間運転を続けたときや高温雰囲気で運転されたとき、エンジン１の周辺が高温となってこれにより熱せられた余剰液相ＬＰＧが液相戻し通路１９を通って燃料タンク７に戻り、これが循環することによって燃料タンク７の温度が次第に上昇する。燃料タンク７の温度が上昇すると、充填されているＬＰＧの気化が進んで圧力が大幅に上昇する。
【００４０】燃料タンク７の温度はタンク温度センサ３３によって検出されており、図５に示すように予め設定した基準温度ＴＦよりも低いときは液相燃料系ＦＬによる燃料供給を継続するが、基準温度ＴＦよりも高温となったときは気相燃料系ＦＧによる燃料供給に切換える。この切換えは切換指令手段３８がタンク温度センサ３３によって検出された温度と基準温度ＴＦとを比較して指令を発することによって行なわれ、液相状態判定手段３６が液相燃料系ＦＬ内を完全な液相ＬＰＧと判断していても、この判断よりも優先して切換えを強制的に行なうものとされている。
【００４１】以上は請求項３に記載した第三手段の実施の形態であり、燃料タンク７の気相ＬＰＧを消費することによって燃料タンク７の圧力が低下し、液相ＬＰＧの蒸発量が大幅に増加して蒸発の際の気化潜熱による冷却効果で燃料タンク７の温度が低下する。このように、燃料タンク７の温度・圧力の上昇が抑制されることによって、液相噴射弁１８，気相噴射弁２７に高い加工精度、複雑な動作制御システムを必要としなくなるとともに、液相燃料系ＦＬ、気相燃料系ＦＧの構成部品の耐圧強度に対する要求を軽減することができ、更に燃料タンク７にＬＰＧを補給するときの充填作業を容易に行なうことができるものである。
【００４２】尚、燃料タンク７の温度が基準温度ＴＦよりも低下したときは、液相状態判定手段３６の判断に従う燃料供給に戻る。尚また、この実施の形態における基準温度ＴＦは一定値に固定しておいてもよいが、ＬＰＧの成分比に応じてプロパン比率が高いほど低温側へ移行させ、気相ＬＰＧに切換える温度領域を拡張させるようにしてもよく、このようにすると燃料タンク７内の温度・圧力の上昇を更に適切に抑制することができる。
【００４３】更に、図１に示した実施の形態のように、常用する液相燃料系ＦＬの液相噴射弁１８を吸気マニホルド枝管毎にエンジン入口近くに設置し、特定条件で使用する気相燃料系ＦＧの気相噴射弁２７を吸気マニホルド集合部に設置したものにおいて、液相燃料系ＦＬによる燃料供給の停止と気相燃料系ＦＧによる燃料供給の開始とを同時に行なうと、気相噴射弁２７がエンジン１から遠いために供給遅れを生じ、混合気が一時的に過薄となる。また、気相燃料系ＦＧによる燃料供給の停止と液相燃料系ＦＬによる燃料供給の開始とを同時に行なうと、液相噴射弁１８がエンジン１に近いために気相ＬＰＧと液相ＬＰＧとが同時に供給されて混合気を一時的に過濃とする。
【００４４】図６（Ｂ）はこの様子を示したものであり、切換え時に空燃比がスパイクを発生してエンジン運転性、排気状態を悪化する、という不都合を生じる。
【００４５】そこで、液相状態判定手段３６および切換指令手段３８が発する指令により切換えを行なうとき、回転速度センサ３２が検出した値に基いて遅延時間設定手段３９により液相燃料系ＦＬの燃料供給停止・開始時期を気相燃料系ＦＧの燃料供給開始・停止時期よりも遅らせる時間を設定し、この設定された遅延時間に従って液相燃料系ＦＬの燃料供給停止と開始とを遅らせるものとした。
【００４６】即ち、液相燃料系ＦＬから気相燃料系ＦＧに切換えるときは、気相燃料系ＦＧによる燃料供給の開始から少し遅れて液相燃料系ＦＬによる燃料供給を停止させることにより、燃料を途切れることなくエンジン１に供給することができる。また、気相燃料系ＦＧから液相燃料系ＦＬに切換えるときは、気相燃料系ＦＧによる燃料供給の停止から少し遅れて液相燃料系ＦＬによる燃料供給を開始させることにより、これらからの燃料を重複させることなくエンジン１に供給することができる。
【００４７】尚、遅延時間設定手段３９で遅延時間を設定するにあたり、図７に示すようにエンジン回転速度が高いほど遅延時間を短く設定することが、回転速度の高低にかかわらず燃料の途切れおよび重複を生じさせないために有効である。
【００４８】以上は請求項４，７に記載した第四手段の実施の形態であり、図６（Ａ）に示したように切換え時における空燃比スパイクの発生がなくなり、一定空燃比の混合気をエンジン１に供給して運転性、排気状態を良好に維持することができる。
【００４９】
【発明の効果】以上のように、燃料タンクのＬＰＧの液相部分を吸気管路に噴射する液相燃料系と、特定条件下で気相部分を吸気管路に噴射する気相燃料系とを具えたＬＰＧ噴射システムにおいて、各燃料系内のＬＰＧの圧力および温度を検知することに加えて、燃料タンクの温度を検知して使用しているＬＰＧの成分比を算出し、これを基準として液相燃料系内の液相ＬＰＧが完全な液相であるか気相を発生しているかを判断するようにした本発明によると、組成が異なるＬＰＧを用いても常に完全な液相ＬＰＧまたは気相ＬＰＧを噴射させることができ、正確な制御を行なって広範囲の運転条件下で安定したエンジン性能を得ることができるものである。
【００５０】また、このことにエンジン温度とＬＰＧ成分比とに基いて始動燃料を選定する手段、燃料タンクの温度に基いて液相燃料系による燃料供給を気相燃料系による燃料供給に強制的に切換える手段、エンジン回転速度に応じた時間だけ燃料切換え時の液相燃料系の供給停止・開始を気相燃料系の供給開始・停止よりも遅延させる手段、のいずれかまたは二以上を加えた本発明によると、エンジンの始動を容易且つ安定よく行なうこと、燃料タンクの温度・圧力上昇を抑制して噴射弁、制御システム、各部品に対する諸要求を軽減すること、切換え時の燃料引継ぎを途切れや重複を生じることなく円滑に行なってエンジン運転性、排気状態を損なわないこと、ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す配置図。
【図２】ＬＰＧの圧力−温度線図。
【図３】エンジン温度による始動燃料選択を説明する図。
【図４】始動燃料選択のエンジン基準温度とＬＰＧ成分比との関係を示す図。
【図５】燃料タンク温度による使用燃料切換えを説明する図。
【図６】液相ＬＰＧと気相ＬＰＧの切換えと空燃比との関連を説明する図。
【図７】燃料切換えの遅延時間設定とエンジン回転速度との関係を示す図。
【図８】従来例の概略配置図。
【図９】異なる従来例の概略配置図。
【符号の説明】
１ エンジン，２ 吸気管路，７ 燃料タンク，８ 電子式制御ユニット，１１ 液相燃料通路，１５ 液相圧力センサ，１６ 液相温度センサ，１８ 液相噴射弁，２２ 気相燃料通路，２５ 気相圧力センサ，２６ 気相温度センサ，２７ 気相噴射弁，３１ エンジン温度センサ，３２ 回転速度センサ，３３タンク温度センサ，３５ ＬＰＧ成分計算手段，３６ 液相状態判定手段，３７始動燃料選定手段，３８ 切換指令手段，３９ 遅延時間設定手段，ＦＬ 液相燃料系，ＦＧ 気相燃料系，
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料であるＬＰＧを噴射方式によりエンジンに供給する装置、詳しくは液相のＬＰＧを噴射する系と気相のＬＰＧを噴射する系とをもち、ＬＰＧおよびエンジンの諸状態に応じて系を選択して液相または気相のＬＰＧをエンジンに供給する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＰＧを燃料に使用するエンジンの高出力化を図るため、減圧気化することなく高圧液相の状態で噴射弁を用いて吸気管路に噴射しエンジンに供給することが提案されている。
【０００３】周知のように液相のＬＰＧは温度上昇に伴って気化しやすくなる性質をもっており、温度上昇によって燃料タンクから噴射弁に至る液相燃料系内に気相が発生すると圧力が大幅に変動し、また気相燃料も噴射してしまうため噴射弁からの噴射量を狂わせてエンジンを不調または運転不能とする。
【０００４】その対策として、液相燃料系とは別の噴射弁をもった気相燃料系を具えさせ、液相燃料系内に気相が発生しない状態のときは液相ＬＰＧを噴射するが、気相が発生したときは気相ＬＰＧを噴射するように、使用する燃料系を切換えることが特開昭６３−１８１７２号公報、特開平１１−２１０５５７号公報に提示されている。
【０００５】図８は前記特開昭６３−１８１７２号公報に記載されているＬＰＧ噴射システムを概略的に示した図であって、エンジン５１の吸気管路５２に液相燃料系５４の液相噴射弁５５と気相燃料系６２の気相噴射弁６３とを設置している。液相燃料系５４は燃料タンク５３から液相噴射弁５５に至る液相燃料通路５６にポンプ５７，圧力センサ５８，温度センサ５９を設けてなり、圧力調整器６１を有する戻し通路６０を具えている。気相燃料系６２は戻し通路６０または燃料タンク５３から気相噴射弁６３に至る気相燃料通路６４に気相貯槽６５を設けたものとしている。
【０００６】そして、圧力センサ５８と温度センサ５９とによって圧力と温度とを検出して液相燃料通路５６の液相ＬＰＧに気相が発生していると判断したとき、液相噴射弁５５を停止して気相噴射弁６３により気相ＬＰＧをエンジン５１に供給するものである。
【０００７】図９は前記特開平１１−２１０５５７号公報に記載されているＬＰＧ噴射システムを概略的に示した図であって、図８のものと同様にエンジン５１の吸気管路５２に液相燃料系５４の液相噴射弁５５と気相燃料系６２の気相噴射弁６３とを設置している。液相燃料系５４は燃料タンク５３から液相噴射弁５５に至る液相燃料通路５６にポンプ５７，圧力センサ５８，温度センサ５９を設けてなり、圧力調整器６１を有する戻し通路６０を具えている。一方、気相燃料系６２は燃料タンク５３から気相噴射弁６３に至る気相燃料通路６４に圧力調整器６６，圧力センサ６７，温度センサ６８を設けてなるものとされ、更にエンジン５１の冷却水温度を検出する水温センサ６９を具えている。
【０００８】そして、圧力センサ５８と温度センサ５９とによって圧力と温度とを検出して液相燃料通路５６の液相ＬＰＧに気相が発生していると判断したとき、液相噴射弁５５を停止して気相噴射弁６３により気相ＬＰＧをエンジン５１に供給する、という基本動作において図８R>８のものと同じである。しかし、図９のものでは、圧力センサ６７と温度センサ６８とによって検出した気相燃料通路６４の気相ＬＰＧの状態、即ち完全気相であるか不完全気相であるかに応じて気相噴射弁６３の制御モードを変えるようにしており、更に水温センサ６９によって高温再始動と判断したときは気相噴射弁６３により気相ＬＰＧをエンジンに供給するようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記図８，図９のＬＰＧ噴射システムは、前述のように液相燃料系のＬＰＧの状態、即ち液相のみであるか気相を発生しているかの判断を液相燃料通路の圧力と温度とによって行ない、液相ＬＰＧの供給を継続するか気相ＬＰＧの供給に切換えるかを決定している。従って、ＬＰＧの成分比によっては判断の誤差が大きく、正確な制御が困難になる、という問題がある。
【００１０】また、エンジン始動に際して液相燃料系にＬＰＧが満たされていない場合があり、このような場合は図８のＬＰＧ噴射システムによる始動はもとより、図９R>９のＬＰＧ噴射システムによる冷間始動以外の始動にあたって液相燃料通路のＬＰＧの状態を正確に判断することが困難であり、始動に長時間を要する場合が生じることを避けられない。更に、液相燃料系の液相ＬＰＧの状態のみによって使用する燃料系を選択しているので、液相燃料系のみの使用が継続するとエンジンルーム内の熱で高温となった余剰ＬＰＧが燃料タンクに戻り循環を繰返すことにより、燃料タンク内のＬＰＧの温度・圧力が上昇する。その結果、噴射弁に高精度のものが要求され、且つその制御に複雑なシステムが必要となるばかりか、燃料系を構成する各部品に大きな耐圧強度が必要となり、加えて燃料タンクにＬＰＧを補給する必要を生じたとき内部が高圧であると充填が困難である、という問題を生じる。
【００１１】本発明は前記従来のＬＰＧ噴射システムがもっている前述の諸問題を解決するためになされたものであって、液相ＬＰＧの噴射と気相ＬＰＧの噴射との切換えを適切に行なわせること、およびこのことに加えてエンジンの始動を容易に安定よく行なわせること、更にこれらに加えて燃料タンクの温度・圧力上昇を抑制して噴射弁、制御システム、耐圧強度に対する要求を軽減させることを目的とし、更にまた切換え時の燃料引継ぎが円滑に行なわれるＬＰＧ噴射システムとすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は燃料タンクに充填されているＬＰＧの液相部分と気相部分とを個別に吸気管路に噴射しエンジンに供給する液相燃料系と気相燃料系とを有するＬＰＧ噴射システムがもっている前記問題点を次のようにして解決させることとした。
【００１３】即ち、本発明は前記問題点を解決するための第一手段を、燃料タンクに設置されてその温度を検出するタンク温度センサと；液相燃料系の燃料タンクから液相噴射弁に至る液相燃料通路に設置されてその内部の液相ＬＰＧの圧力および温度を検出する液相圧力センサおよび液相温度センサと；気相燃料系の燃料タンクから気相噴射弁に至る気相燃料通路に設置されてその内部の気相ＬＰＧの圧力および温度を検出する気相圧力センサおよび気相温度センサと；タンク温度センサと気相圧力センサまたは液相温度センサとが検出した各値に基いてＬＰＧの成分比を算出するＬＰＧ成分計算手段と；ＬＰＧ成分計算手段により算出された成分比を基準として、液相圧力センサおよび液相温度センサが検出した各値から液相燃料系内の液相ＬＰＧの状態を判断する液相状態判定手段と；を具え、液相状態判定手段が液相燃料系内の液相ＬＰＧを完全な液相と判断したときは液相燃料系による燃料供給を行なわせ、液相燃料系内に気相を発生していると判断したときは気相燃料系による燃料供給を行なわせるようにした。
【００１４】このように、液相ＬＰＧと気相ＬＰＧとの切換えを液相燃料系内の液相ＬＰＧの圧力・温度のみによることなく、これらに加えＬＰＧの組成を考慮して決定するものとした第一手段によると、ＬＰＧの成分比の相違による判断誤差がなくなり、正確且つ高精度の制御が可能となって、気相発生後も液相燃料系による燃料供給を行なって混合気過薄となる不都合を回避し、広範囲の運転条件下で安定したエンジン性能を得ることができる。
【００１５】次に、本発明は前記問題点を解決するための第二手段を、前記の第一手段に加えてエンジンの温度を検出するエンジン温度センサと；ＬＰＧ成分計算手段により算出されたＬＰＧ成分比およびエンジン温度センサが検出した値に基いてエンジンの始動時に供給する燃料を選定する始動燃料選定手段と；を具え、始動燃料選定手段は始動時のエンジン温度が基準温度よりも低温のとき液相燃料系に始動燃料供給を行なわせ、高温のとき気相燃料系に始動燃料供給を行なわせるものとした。
【００１６】このように、始動時に供給する燃料をエンジン温度によって液相ＬＰＧと気相ＬＰＧのいずれかに選定することを第一手段に付加した第二手段によると、第一手段が有する機能に加えて、あらゆる環境条件下で常にエンジンを容易に且つ安定よく始動させることができる。
【００１７】ここで、始動燃料選定手段をＬＰＧのプロパン比率が高いほど基準温度を低温側へ移行させて気相燃料系による始動燃料供給温度領域を拡張するものとした場合は、始動燃料を適確に供給してエンジンの始動性を更に高めることができる。
【００１８】また、本発明は前記問題点を解決するための第三手段を、前記の第一手段または第二手段に加えてタンク温度センサが検出した値に基いて燃料の切換えを行なわせる切換指令手段；を具え、切換指令手段は燃料タンクが設定温度以上となったとき、液相状態判定手段が液相燃料系による燃料供給を行なわせる判断をしていても、気相燃料系による燃料供給に切換えさせるものとした。
【００１９】このように、燃料タンクが設定温度以上となったとき、燃料供給が液相燃料系で行なわれていてもこれを強制的に気相燃料系に切換えさせることを第一手段または第二手段に付加した第三手段によると、これらが有する機能に加えて、燃料タンク内の気相ＬＰＧが消費されて液相ＬＰＧの蒸発量が大幅に増加することによる気化潜熱がもたらす冷却効果が、燃料タンク内の温度・圧力上昇を抑制して噴射弁、制御システム、各部品の耐圧強度に対する要求を軽減させることができる。
【００２０】更に、本発明は前記問題点を解決するための第四手段を、前記第一手段、第二手段または第三手段に加えてエンジンの回転速度を検出する回転速度センサと；回転速度センサが検出した値に応じて燃料切換え時における液相燃料系の燃料供給停止・開始時期を気相燃料系の燃料供給開始・停止時期よりも遅らせる時間を設定する遅延時間設定手段と；を具え、遅延時間設定手段は液相燃料系から気相燃料系への切換え時に後者の燃料供給開始時点から設定された時間だけ遅れて前者の燃料供給を停止させ、気相燃料系から液相燃料系への切換え時に前者の燃料供給停止時点から設定された時間だけ遅れて後者の燃料供給を開始させるものとした。
【００２１】本発明は液相ＬＰＧを吸気管路に噴射してエンジンに供給することを基本とし、特定条件で気相ＬＰＧを吸気管路に噴射してエンジンに供給するものであり、液相噴射弁はガソリンエンジンの噴射弁と同様に各気筒に対応させて吸気マニホルド枝管のそれぞれに設置して各気筒への応答性・分配性を良好なものとし、気相噴射弁は一時的に使用されるものであることから経済性を考慮して少ない個数を気筒分配性を考慮して液相噴射弁よりも上流側に設置すること、殊に一個のみとしてこれを吸気マニホルド集合部またはそれよりも上流側に設置することが好ましい。
【００２２】燃料切換え時に液相燃料系の燃料供給停止・開始の時期を前述のようにすることを第一手段、第二手段または第三手段に付加した第四手段によると、これらが有する機能に加えて、特に液相噴射弁と気相噴射弁を前記の配置とした場合における燃料切換え時の空燃比変動が解消され、運転性と排気状態を良好に維持することができる。
【００２３】ここで、遅延時間設定手段をエンジンの回転速度が高いほど遅延させる時間を短く設定するものとした場合は、燃料切換え時の空燃比変動を更に確実に解消することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に係るＬＰＧ噴射システムの実施の一形態を示す配置図であって、１はエンジン、２はスロットルボディ３、吸気マニホルド５を含む吸気管路、６は排気管路、７は耐圧容器からなる燃料タンク、８は電子式制御ユニット、ＦＬは液相燃料系、ＦＧは気相燃料系である。
【００２５】液相燃料系ＦＬは燃料タンク７の液相ＬＰＧに浸漬され、フィルタを通して吸込んだ高圧の液相ＬＰＧを更に加圧する燃料ポンプ１２と、これより送出した液相ＬＰＧを燃料ギャラリ１７に送る液相燃料通路１１と、この通路１１に設置した電磁駆動の液相遮断弁１４，液相圧力センサ１５，液相温度センサ１６と、燃料ギャラリ１７に接続されてエンジン１の各気筒に対応して吸気マニホルド５の枝管のそれぞれに設置した液相噴射弁１８と、液相圧力調整器２０を有し液相燃料通路１１の燃料ギャラリ１７に接近した個所から分岐して燃料タンク７に接続した液相戻し通路１９とを具えている。
【００２６】液相圧力センサ１５および液相温度センサ１６は燃料ギャラリ１７に近い個所に設置され、また液相噴射弁１８はエンジン１の吸気ポートに接近した個所に設置されており、噴射直前の液相ＬＰＧの状態を検出し且つエンジン入口近くで噴射させることにより、適正量の液相ＬＰＧを応答よくエンジンに供給できるようになっている。
【００２７】一方、気相燃料系ＦＧは燃料タンク７の気相ＬＰＧに入口を開口させた気相燃料通路２２と、この通路２２に設置した電磁駆動の気相遮断弁２３，気相圧力調整器２４，気相圧力センサ２５，気相温度センサ２６と、吸気マニホルド５の集合部のスロットルボディ３に近い個所に設置した一個の気相噴射弁２７とを具えている。もっとも、気相噴射弁２７は複数個を各気筒に均等分配できるように適宜個所に設置してもよい。
【００２８】気相圧力センサ２５および気相温度センサ２６は気相噴射弁２７に近い個所に設置されており、噴射直前の気相ＬＰＧの状態を検出して適正量の気相ＬＰＧをエンジンに供給するようになっている。
【００２９】エンジン１にはその温度、一般には冷却水の温度を検知するエンジン温度センサ３１および回転速度を検知する回転速度センサ３２とが付設され、これらのほかに排気管路６に設置されて排気状態を検知する酸素センサ、吸気管路２の絞り弁４上流側に設置されて吸入空気量を検知する空気流量センサ、絞り弁４の位置を検知するスロットル開度センサなどエンジン１の状態を検知するセンサ類が設置されていて、これらが検出した値が電子式制御ユニット８に送られて液相噴射弁１８，気相噴射弁２７を制御することは、従来の燃料噴射制御システムと同じである。
【００３０】本実施の形態では、エンジン温度センサ３１，回転速度センサ３２に加えて、燃料タンク７にその内部に充填されているＬＰＧの温度を検知するタンク温度センサ３３を設置している。また、気相圧力調整器２４はエンジン冷却水で加熱するようになっており、温度が低下しても気相を維持して気相噴射弁２７から噴射させることができる。
【００３１】電子式制御ユニット８にはＬＰＧの成分、具体的には図２に示す圧力−温度線図で表されるプロパン成分比に応じた圧力と温度との関係が記憶させてあり、また通常の空燃比制御のためのコントロール変数入力・演算処理・コントロール信号出力手段のほかに、ＬＰＧ成分計算手段３５，液相状態判定手段３６，始動燃料選定手段３７，切換指令手段３８，遅延時間設定手段３９が含まれている。
【００３２】通常のエンジン運転において、液相燃料系ＦＬによる燃料供給を行なっているときは液相圧力センサ１５，液相温度センサ１６が検出した液相ＬＰＧの状態とエンジン１の運転状態とに応じて液相噴射弁１８を制御し、気相燃料系ＦＧによる燃料供給を行なっているときは気相圧力センサ２５，気相温度センサ２６が検出した気相ＬＰＧの状態とエンジン１の運転状態に応じて気相噴射弁２７を制御する。
【００３３】本実施の形態によると、タンク温度センサ３３と気相圧力センサ２５または液相圧力センサ１５とが検出した値に基いて、現在燃料タンク７に充填されているＬＰＧの成分比、本実施の形態ではプロパン成分比をＬＰＧ成分計算手段３５により算出する。この成分比は図２に示す圧力−温度の関係から正確に算出することができる。
【００３４】そして、算出されたＬＰＧの成分比と液相圧力センサ１５，液相温度センサ１６が検出した液相燃料系ＦＬ内の圧力および温度とを用いて、液相状態判定手段３６により液相燃料系ＦＬ内の液相ＬＰＧの状態、即ち完全な液相であるか気相を発生しているかを判断させる。この場合、成分比によって一定の圧力−温度関係を有しているので、検出した圧力および温度の値がこの関係から逸脱していれば気相を発生している、と判断されて液相燃料系ＦＬによる燃料供給を停止して気相燃料系ＦＧによる燃料供給に切換える。
【００３５】以上は請求項１に記載した第一手段の実施の形態であり、現在使用しているＬＰＧの組成を液相燃料系ＦＬ内の液相ＬＰＧの状態判断の要素に加えたことにより、ＬＰＧの成分比の相違による判断誤差がなくなり、正確且つ高精度の制御が可能となって、気相発生後も液相燃料系ＦＬによる燃料供給を継続して混合気過薄を生じる、という不都合をなくし広範囲の運転条件下で安定したエンジン性能を得ることができる。
【００３６】次に、エンジン始動にあたって、ＬＰＧ成分計算手段３５により算出されたＬＰＧの成分比とエンジン温度センサ３１が検出したエンジン温度とを用いて、始動燃料選定手段３７により液相ＬＰＧと気相ＬＰＧのいずれによって始動させるかを選択する。即ち、図３R>３に示すようにエンジン温度が基準温度ＴＥよりも低いときは液相燃料系ＦＬから供給される液相ＬＰＧで始動させ、エンジン温度が基準温度ＴＥよりも高いときは気相燃料系ＦＧから供給される気相ＬＰＧで始動させるものである。このことにより、液相ＬＰＧが気化しにくい低温域で液相ＬＰＧが供給され、あらゆる環境条件下で常にエンジン１を容易に且つ安定よく始動させることが可能となる。尚、エンジン始動後は液相状態判定手段３６の判断に従った燃料供給が行なわれる。
【００３７】本実施の形態では基準温度ＴＥをＬＰＧの成分比に応じて可変としている。即ち、図４に示すようにＬＰＧ成分計算手段３５によって算出したＬＰＧ成分比の内でプロパンが占める比率が高いほど基準温度ＴＥを低温側へ移行させて気相ＬＰＧによる始動温度領域を拡張する。反対に、プロパンが占める比率が低いほど基準温度ＴＥを高温側に移行させて液相ＬＰＧによる始動温度領域を拡張する。
【００３８】以上は請求項２，６に記載した第二手段の実施の形態であり、ＬＰＧ成分比による蒸気圧の相違に応じて基準温度ＴＥを変更することにより、エンジン１の始動性を更に高めることができる。
【００３９】エンジン１が長時間運転を続けたときや高温雰囲気で運転されたとき、エンジン１の周辺が高温となってこれにより熱せられた余剰液相ＬＰＧが液相戻し通路１９を通って燃料タンク７に戻り、これが循環することによって燃料タンク７の温度が次第に上昇する。燃料タンク７の温度が上昇すると、充填されているＬＰＧの気化が進んで圧力が大幅に上昇する。
【００４０】燃料タンク７の温度はタンク温度センサ３３によって検出されており、図５に示すように予め設定した基準温度ＴＦよりも低いときは液相燃料系ＦＬによる燃料供給を継続するが、基準温度ＴＦよりも高温となったときは気相燃料系ＦＧによる燃料供給に切換える。この切換えは切換指令手段３８がタンク温度センサ３３によって検出された温度と基準温度ＴＦとを比較して指令を発することによって行なわれ、液相状態判定手段３６が液相燃料系ＦＬ内を完全な液相ＬＰＧと判断していても、この判断よりも優先して切換えを強制的に行なうものとされている。
【００４１】以上は請求項３に記載した第三手段の実施の形態であり、燃料タンク７の気相ＬＰＧを消費することによって燃料タンク７の圧力が低下し、液相ＬＰＧの蒸発量が大幅に増加して蒸発の際の気化潜熱による冷却効果で燃料タンク７の温度が低下する。このように、燃料タンク７の温度・圧力の上昇が抑制されることによって、液相噴射弁１８，気相噴射弁２７に高い加工精度、複雑な動作制御システムを必要としなくなるとともに、液相燃料系ＦＬ、気相燃料系ＦＧの構成部品の耐圧強度に対する要求を軽減することができ、更に燃料タンク７にＬＰＧを補給するときの充填作業を容易に行なうことができるものである。
【００４２】尚、燃料タンク７の温度が基準温度ＴＦよりも低下したときは、液相状態判定手段３６の判断に従う燃料供給に戻る。尚また、この実施の形態における基準温度ＴＦは一定値に固定しておいてもよいが、ＬＰＧの成分比に応じてプロパン比率が高いほど低温側へ移行させ、気相ＬＰＧに切換える温度領域を拡張させるようにしてもよく、このようにすると燃料タンク７内の温度・圧力の上昇を更に適切に抑制することができる。
【００４３】更に、図１に示した実施の形態のように、常用する液相燃料系ＦＬの液相噴射弁１８を吸気マニホルド枝管毎にエンジン入口近くに設置し、特定条件で使用する気相燃料系ＦＧの気相噴射弁２７を吸気マニホルド集合部に設置したものにおいて、液相燃料系ＦＬによる燃料供給の停止と気相燃料系ＦＧによる燃料供給の開始とを同時に行なうと、気相噴射弁２７がエンジン１から遠いために供給遅れを生じ、混合気が一時的に過薄となる。また、気相燃料系ＦＧによる燃料供給の停止と液相燃料系ＦＬによる燃料供給の開始とを同時に行なうと、液相噴射弁１８がエンジン１に近いために気相ＬＰＧと液相ＬＰＧとが同時に供給されて混合気を一時的に過濃とする。
【００４４】図６（Ｂ）はこの様子を示したものであり、切換え時に空燃比がスパイクを発生してエンジン運転性、排気状態を悪化する、という不都合を生じる。
【００４５】そこで、液相状態判定手段３６および切換指令手段３８が発する指令により切換えを行なうとき、回転速度センサ３２が検出した値に基いて遅延時間設定手段３９により液相燃料系ＦＬの燃料供給停止・開始時期を気相燃料系ＦＧの燃料供給開始・停止時期よりも遅らせる時間を設定し、この設定された遅延時間に従って液相燃料系ＦＬの燃料供給停止と開始とを遅らせるものとした。
【００４６】即ち、液相燃料系ＦＬから気相燃料系ＦＧに切換えるときは、気相燃料系ＦＧによる燃料供給の開始から少し遅れて液相燃料系ＦＬによる燃料供給を停止させることにより、燃料を途切れることなくエンジン１に供給することができる。また、気相燃料系ＦＧから液相燃料系ＦＬに切換えるときは、気相燃料系ＦＧによる燃料供給の停止から少し遅れて液相燃料系ＦＬによる燃料供給を開始させることにより、これらからの燃料を重複させることなくエンジン１に供給することができる。
【００４７】尚、遅延時間設定手段３９で遅延時間を設定するにあたり、図７に示すようにエンジン回転速度が高いほど遅延時間を短く設定することが、回転速度の高低にかかわらず燃料の途切れおよび重複を生じさせないために有効である。
【００４８】以上は請求項４，７に記載した第四手段の実施の形態であり、図６（Ａ）に示したように切換え時における空燃比スパイクの発生がなくなり、一定空燃比の混合気をエンジン１に供給して運転性、排気状態を良好に維持することができる。
【００４９】
【発明の効果】以上のように、燃料タンクのＬＰＧの液相部分を吸気管路に噴射する液相燃料系と、特定条件下で気相部分を吸気管路に噴射する気相燃料系とを具えたＬＰＧ噴射システムにおいて、各燃料系内のＬＰＧの圧力および温度を検知することに加えて、燃料タンクの温度を検知して使用しているＬＰＧの成分比を算出し、これを基準として液相燃料系内の液相ＬＰＧが完全な液相であるか気相を発生しているかを判断するようにした本発明によると、組成が異なるＬＰＧを用いても常に完全な液相ＬＰＧまたは気相ＬＰＧを噴射させることができ、正確な制御を行なって広範囲の運転条件下で安定したエンジン性能を得ることができるものである。
【００５０】また、このことにエンジン温度とＬＰＧ成分比とに基いて始動燃料を選定する手段、燃料タンクの温度に基いて液相燃料系による燃料供給を気相燃料系による燃料供給に強制的に切換える手段、エンジン回転速度に応じた時間だけ燃料切換え時の液相燃料系の供給停止・開始を気相燃料系の供給開始・停止よりも遅延させる手段、のいずれかまたは二以上を加えた本発明によると、エンジンの始動を容易且つ安定よく行なうこと、燃料タンクの温度・圧力上昇を抑制して噴射弁、制御システム、各部品に対する諸要求を軽減すること、切換え時の燃料引継ぎを途切れや重複を生じることなく円滑に行なってエンジン運転性、排気状態を損なわないこと、ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す配置図。
【図２】ＬＰＧの圧力−温度線図。
【図３】エンジン温度による始動燃料選択を説明する図。
【図４】始動燃料選択のエンジン基準温度とＬＰＧ成分比との関係を示す図。
【図５】燃料タンク温度による使用燃料切換えを説明する図。
【図６】液相ＬＰＧと気相ＬＰＧの切換えと空燃比との関連を説明する図。
【図７】燃料切換えの遅延時間設定とエンジン回転速度との関係を示す図。
【図８】従来例の概略配置図。
【図９】異なる従来例の概略配置図。
【符号の説明】
１ エンジン，２ 吸気管路，７ 燃料タンク，８ 電子式制御ユニット，１１ 液相燃料通路，１５ 液相圧力センサ，１６ 液相温度センサ，１８ 液相噴射弁，２２ 気相燃料通路，２５ 気相圧力センサ，２６ 気相温度センサ，２７ 気相噴射弁，３１ エンジン温度センサ，３２ 回転速度センサ，３３タンク温度センサ，３５ ＬＰＧ成分計算手段，３６ 液相状態判定手段，３７始動燃料選定手段，３８ 切換指令手段，３９ 遅延時間設定手段，ＦＬ 液相燃料系，ＦＧ 気相燃料系，
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃料タンクに充填されているＬＰＧの液相部分と気相部分とのいずれかを選択して吸気管路に噴射しエンジンに供給する液相燃料系と気相燃料系とを有するものであって、前記燃料タンクに設置されてその温度を検出するタンク温度センサと、前記液相燃料系の前記燃料タンクから液相噴射弁に至る液相燃料通路に設置されてその内部の液相ＬＰＧの圧力および温度を検出する液相圧力センサおよび液相温度センサと、前記気相燃料系の前記燃料タンクから気相噴射弁に至る気相燃料通路に設置されてその内部の気相ＬＰＧの圧力および温度を検出する気相圧力センサおよび気相温度センサと、前記タンク温度センサと前記気相圧力センサまたは液相圧力センサとが検出した各値に基いてＬＰＧの成分比を算出するＬＰＧ成分計算手段と、前記ＬＰＧ成分計算手段により算出された成分比を基準として、前記液相圧力センサおよび液相温度センサが検出した各値から前記液相燃料系内の液相ＬＰＧの状態を判断する液相状態判定手段と、を具え、前記液相状態判定手段が前記液相燃料系内の液相ＬＰＧを完全な液相と判断したときは前記液相燃料系による燃料供給を行なわせ、前記液相燃料系内に気相を発生していると判断したときは前記気相燃料系による燃料供給を行なわせるようにした、ことを特徴とするエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項２】 請求項１に記載したエンジンのＬＰＧ供給装置において、エンジンの温度を検出するエンジン温度センサと、前記ＬＰＧ成分計算手段により算出されたＬＰＧ成分比および前記エンジン温度センサが検出した値に基いてエンジンの始動時に供給する燃料を選定する始動燃料選定手段と、を具え、前記始動燃料選定手段は始動時のエンジン温度が基準温度よりも低温のとき前記液相燃料系に始動燃料供給を行なわせ、高温のとき前記気相燃料系に始動燃料供給を行なわせるものとした、ことを特徴とするエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項３】 請求項１または２に記載したエンジンのＬＰＧ供給装置において、前記タンク温度センサが検出した値に基いて燃料の切換えを行なわせる切換指令手段、を具え、前記切換指令手段は前記燃料タンクが設定温度以上となったとき、前記液相状態判定手段が前記液相燃料系による燃料供給を行なわせる判断をしていても、気相燃料系による燃料供給に切換えさせるようにした、ことを特徴とするエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項４】 請求項１，２または３に記載したエンジンのＬＰＧ供給装置において、エンジンの回転速度を検出する回転速度センサと、前記回転速度センサが検出した値に応じて燃料切換え時における前記液相燃料系の燃料供給停止・開始時期を前記気相燃料系の燃料供給開始・停止時期よりも遅らせる時間を設定する遅延時間設定手段と、を具え、前記遅延時間設定手段は前記液相燃料系から気相燃料系への切換え時に後者の燃料供給開始時点から設定された時間だけ遅れて前者の燃料供給を停止させ、前記気相燃料系から液相燃料系への切換え時に前者の燃料供給停止時点から設定された時間だけ遅れて後者の燃料供給を開始させるようにした、ことを特徴とするエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項５】 前記液相燃料系の液相噴射弁はエンジンの各気筒に対応して前記吸気管路の吸気マニホルド枝管のそれぞれに設置され、前記気相燃料系の気相噴射弁は一個であって前記吸気管路の吸気マニホルド集合部またはそれよりも上流側に設置されている請求項１，２，３または４に記載したエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項６】 前記始動燃料選定手段はＬＰＧのプロパン比率が高いほど前記基準温度を低温側に移行させて前記気相燃料系による始動燃料供給温度領域を拡張するようにされている請求項２，３または４に記載したエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項７】 前記遅延時間設定手段はエンジンの回転速度が高いほど遅延させる時間を短く設定するようにされている請求項４に記載したエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項１】 燃料タンクに充填されているＬＰＧの液相部分と気相部分とのいずれかを選択して吸気管路に噴射しエンジンに供給する液相燃料系と気相燃料系とを有するものであって、前記燃料タンクに設置されてその温度を検出するタンク温度センサと、前記液相燃料系の前記燃料タンクから液相噴射弁に至る液相燃料通路に設置されてその内部の液相ＬＰＧの圧力および温度を検出する液相圧力センサおよび液相温度センサと、前記気相燃料系の前記燃料タンクから気相噴射弁に至る気相燃料通路に設置されてその内部の気相ＬＰＧの圧力および温度を検出する気相圧力センサおよび気相温度センサと、前記タンク温度センサと前記気相圧力センサまたは液相圧力センサとが検出した各値に基いてＬＰＧの成分比を算出するＬＰＧ成分計算手段と、前記ＬＰＧ成分計算手段により算出された成分比を基準として、前記液相圧力センサおよび液相温度センサが検出した各値から前記液相燃料系内の液相ＬＰＧの状態を判断する液相状態判定手段と、を具え、前記液相状態判定手段が前記液相燃料系内の液相ＬＰＧを完全な液相と判断したときは前記液相燃料系による燃料供給を行なわせ、前記液相燃料系内に気相を発生していると判断したときは前記気相燃料系による燃料供給を行なわせるようにした、ことを特徴とするエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項２】 請求項１に記載したエンジンのＬＰＧ供給装置において、エンジンの温度を検出するエンジン温度センサと、前記ＬＰＧ成分計算手段により算出されたＬＰＧ成分比および前記エンジン温度センサが検出した値に基いてエンジンの始動時に供給する燃料を選定する始動燃料選定手段と、を具え、前記始動燃料選定手段は始動時のエンジン温度が基準温度よりも低温のとき前記液相燃料系に始動燃料供給を行なわせ、高温のとき前記気相燃料系に始動燃料供給を行なわせるものとした、ことを特徴とするエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項３】 請求項１または２に記載したエンジンのＬＰＧ供給装置において、前記タンク温度センサが検出した値に基いて燃料の切換えを行なわせる切換指令手段、を具え、前記切換指令手段は前記燃料タンクが設定温度以上となったとき、前記液相状態判定手段が前記液相燃料系による燃料供給を行なわせる判断をしていても、気相燃料系による燃料供給に切換えさせるようにした、ことを特徴とするエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項４】 請求項１，２または３に記載したエンジンのＬＰＧ供給装置において、エンジンの回転速度を検出する回転速度センサと、前記回転速度センサが検出した値に応じて燃料切換え時における前記液相燃料系の燃料供給停止・開始時期を前記気相燃料系の燃料供給開始・停止時期よりも遅らせる時間を設定する遅延時間設定手段と、を具え、前記遅延時間設定手段は前記液相燃料系から気相燃料系への切換え時に後者の燃料供給開始時点から設定された時間だけ遅れて前者の燃料供給を停止させ、前記気相燃料系から液相燃料系への切換え時に前者の燃料供給停止時点から設定された時間だけ遅れて後者の燃料供給を開始させるようにした、ことを特徴とするエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項５】 前記液相燃料系の液相噴射弁はエンジンの各気筒に対応して前記吸気管路の吸気マニホルド枝管のそれぞれに設置され、前記気相燃料系の気相噴射弁は一個であって前記吸気管路の吸気マニホルド集合部またはそれよりも上流側に設置されている請求項１，２，３または４に記載したエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項６】 前記始動燃料選定手段はＬＰＧのプロパン比率が高いほど前記基準温度を低温側に移行させて前記気相燃料系による始動燃料供給温度領域を拡張するようにされている請求項２，３または４に記載したエンジンのＬＰＧ供給装置。
【請求項７】 前記遅延時間設定手段はエンジンの回転速度が高いほど遅延させる時間を短く設定するようにされている請求項４に記載したエンジンのＬＰＧ供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００３−２３９７８５（Ｐ２００３−２３９７８５Ａ）
【公開日】平成１５年８月２７日（２００３．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−３５０８５（Ｐ２００２−３５０８５）
【出願日】平成１４年２月１３日（２００２．２．１３）
【出願人】（０００１５３１２２）株式会社ニッキ (296)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年８月２７日（２００３．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年２月１３日（２００２．２．１３）
【出願人】（０００１５３１２２）株式会社ニッキ (296)
【Ｆターム（参考）】
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