JPH0312657B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はLPGエンジンの吸気系に燃料を供給
する燃料供給装置の改良に関するものである。

（従来技術） 従来、LPGエンジン用燃料供給装置の２段減
圧式ベーパライザは混合器のスロツトルバルブ上
流に位置するベンチユリ部の負圧をベーパライザ
の２次室に導き、その負圧が２次室のダイアフラ
ムに加わることによる弁開閉レバーの動きによつ
てベーパライザの１次室から２次室への燃料通路
を開いて燃料タンクからの燃料を気化・減圧させ
て混合器に供給している。

従つて、ベンチユリ部に負荷が発生しないと
き、レバーはスプリングの付勢力で弁を閉じて１
次室から２次室への燃料通路を閉じ、かつ、混合
器への燃料供給装量を制御する燃料流量制御部は
固定式のジエツト又はスクリユウで最適諸元を決
めて、２次室と混合器を連通する燃料供給通路に
開口面積をセツトしているが、この場合、吸気の
径、即ち、ベンチユリ径を大きくしてエンジンの
体積効率を高め、エンジンの出力を向上させよう
としても、ベンチユリ部に生ずる負圧が小さくな
ることから、低吸入空気量時或は全域において十
分な燃料供給量が得られなくなる。

そこで、この燃料供給量不足を補うには２次減
圧室のダイアフラム或は燃料供給通路の径を非常
に大きくしなければならないが、現実にはそのよ
うなことはできず、このことは特開昭52−100012
号のように電気的にアクチユエータで燃料を制御
しても同じことで、又、特開昭57−122151号は高
吸入空気量時にベーパライザの２次室から正圧の
燃料を混合器に供給して、この問題を解決してい
るが、この場合、１次室から混合器に直接燃料を
供給することによる空燃比変動等の問題、即ち、
ベーパライザを１段減圧室として１次室から燃料
を取出すと、第１図に実線で示す２次室の特性に
比較して１次室では燃料が気化することによる蒸
発潜熱の影響で第１図に点線で示すように温度変
化が大きいため、燃料比重量変化が大きくなり、
これは燃料流量制御を通路の面積或は開閉時間で
制御する場合において供給燃料重量の変化が大き
くなつて空燃比が大幅に変化するという欠点があ
つた。

（発明の目的） 本発明は２段減圧式ベーパライザの２次減圧室
の機構を１次減圧室とほぼ同様の機構として、２
次減圧室圧力を１次減圧室圧力よ低い正圧値と
し、しかも、２次減圧室圧力をエンジン負荷の変
化に対応して変化させた状態で、燃料量制御部の
開口面積をアクチユエータで制御するLPGエン
ジンの燃料供給装置を提供することによつて、空
燃比を安定させた状態でエンジン負荷の上昇に従
つて十分な燃料量を確保し、エンジンの体積効率
を高めて出力を向上させるとともに、出力向上に
よつて最終減速比を小さくしエンジンの使用回転
数を下げて、燃費の向上を図る他、電気アクチユ
エータ駆動による燃料低流量域の制御分解能を向
上させて空燃比の制御精度を良くし、又、過渡運
転時の燃料供給の追従性を向上させて、燃費と運
転性の向上を図ることにある。

（発明の構成） 第２図は本発明の構成を明示する全体構成図で
あつて、本発明はLPGを気化・減圧するベーパ
ライザ１の１次側ダイアフラム室２と燃料タンタ
３との間に、１次側ダイアフラム室２内の圧力が
少なくとも１次側ダイアフラム室２のダイアフラ
ム４を押圧する調圧スプリング５で定まる１次側
設定圧力より大きくなつたときに閉じる１次側減
圧弁６を設け、LPGエンジン７の吸気系８に接
続された前記ベーパライザ１の２次側ダイアフラ
ム室９と前記１次側ダイアフラム室２との間に、
エンジン負荷の増大に従つて２次側ダイアフラム
室９のダイアフラム１０押圧力を大きくするとと
もに２次側ダイアフラム室９内の圧力が２次側ダ
イアフラム室９のダイヤフラム１０押圧力で定ま
る前記１次側設定圧力より低い正圧の２次側設定
圧力より大きくなつたときに閉じる２次側減圧弁
１２を設け、かつ、LPGエンジン７の吸気系８
と２次側ダイアフラム室９との間に燃料供給通路
１３に、アクチユエータ１４駆動の開閉弁１５と
前記燃料供給通路１３の通路面積を変化させるア
クチユエータ１６駆動の燃料量制御弁１７を設け
たLPGエンジンの燃料供給装置にある。

（実施例の構成） 次に、本発明の第１実施例の構成を第３図〜第
６図によつて説明する。

LPGエンジンの吸気系に燃料タンク２１から
の燃料を気化・減圧して供給するベーパライザ２
２の１次側ダイアフラム室２３と燃料タンク２１
に接続されたベーパライザ２２の燃料入口との間
には、１次側ダイアフラム室２３内の圧力が１次
側ダイアフラム室のダイヤフラム２４を押圧する
調圧スプリング２５の付勢力で定まる１次側設定
圧力より大きくなつたときに閉じる１次側減圧弁
２６、この場合、一端部をダイヤフラム２４と一
体のフツク２７に係合してのレバー２８の回転に
よつてレバー２８の他端部に取付けた弁体２９を
本体ケース３０に形成した弁孔３１の弁シート３
２に圧接して弁孔３１を閉じる１次側減圧弁２６
が取付けられ、かつ、ダイアフラム２４は本体ケ
ース３０に取付けられたセツトスクリユウ３３よ
る荷重調整可能な調圧スプリング２５によつて弁
開の１次側ダイアフラム室２３方向に付勢されて
いる。

この１次側ダイアフラム室２３と、LPGエン
ジンの吸気系に接続された前記ベーパライザ２２
の２次側ダイアフラム室３４との間には、負圧作
動のダイアフラム装置３５のダイアフラム３６と
２次側ダイアフラム室３４のダイアフラム３７と
の間に取付けられた押圧スプリング３８と、ダイ
アフラム装置３５内にセツトスクリユウ３９によ
る押圧力調節可能に取付けられてダイアフラム３
６を押圧する調圧スプリング４０との付勢力で定
まる前記１次側設定圧力より低い正圧の２次側設
定圧力より大きくなつたときに閉じる２次側減圧
弁４１と、この場合、一端部をロツド４２を介し
てダイアフラム３７に自在結合させたレバー４３
の回転によつてレバー４３の他端部に取付けた弁
体４４を本体ケース３０に形成した弁孔４５の弁
シート４６に圧接して弁孔４５を閉じる２次側減
圧弁４１が取付けられている。

この２次側ダイアフラム室３４とLPGエンジ
ンの吸気系との間の燃料供給通路４７には、アク
チユエータ駆動を開閉弁４８、この場合、電磁ソ
レノイド４９の励磁によるスプリング５０の付勢
力に抗しての弁体５１の移動によつて本体ケース
３０に形成した弁孔５２を開く開閉弁４８と、燃
料供給通路４７の通路面積を変化させるアクチユ
エータ駆動の燃料量制御弁５３、この場合、ステ
ツプモータ５４の正・逆回転による図示省略、例
えばナツト・スクリユウの回転一直線変換機構を
介してのニードル５５の往復動によつて混合器５
６のベンチユリ部５７に形成した弁孔５８の流路
面積、即ち、燃料供給通路４７の有効断面積を変
化させる燃料量制御弁５３とが取付けられてい
る。

このように形成された燃料供給装置５９の開閉
弁４８の電磁ソレノイド４９と、燃料量制御弁５
３のステツプモータ５４とは、燃料供給通路４７
に取付けられて燃料温度に対応した出力を発生さ
せる燃料温度センサ６０と、吸気管６１に取付け
られて吸入空気量に対応した出力を発生させる吸
入空気量センサ６２と、吸気管６１に取付けられ
て吸入空気温度に対応した出力を発生させる吸入
空気温度センサ６３と、吸気管６１のスロツトル
バルブ６４開度に対応した出力を発生させるスロ
ツトルセンサ６５と、吸気管６１の負圧に対応し
た出力を発生させる負圧センサ６６と、エンジン
始動時に出力を発生させるスタータ６７と、デイ
ストリビユータ６８に取付けられてエンジンの回
転数に対応した出力を発生させる回転数センサ６
９とのそれぞれからの入力信号に対応してエンジ
ンに対する燃料供給を最適制御する電気制御装置
７０からの出力によつて制御され、ベーパライザ
２２のダイアフラム装置３５には吸気管６１負圧
が導入されている。

次に、第５図は電気制御装置７０からの電気回
路図であつて、記憶部７１のプログラムに従つて
制御されるCPU７２には、スタータ６７とイグ
ニツシヨンスイツチ７３、回転数センサ６９から
の信号が入力インターフエイス７４を介して入力
される他、吸入空気量センサ６２と負圧センサ６
６と吸入空気温度センサ６３と燃料温度センサ６
０とスロツトルセンサ６５からの信号が入力イン
ターフエイス７５とＡ／Ｄコンバータ７６を介し
て入力され、前記開閉弁４８の電磁ソレノイド４
９と燃料量制御弁５３のステツプモータ５４には
出力インターフエイス７６とそれぞれの駆動回路
７７，７８を介してCPU７２からの出力が供給
される。

（実施例の作用） 次に、本実施例の作用を第６図のフローチヤー
トによつて説明する。

エンジン始動前のイグニツシヨンスイツチ７３
オン状態において、ステツプ101で燃料量制御弁
５３のニードル５５は予め設定した開口面積の初
期設定位置にセツトされる他、開閉弁４８は閉状
態に保持され、この状態でCPU７２にはイグニ
ツシヨンスイツチ７３、スタータ６７、各センサ
６０，６３，６５，６６，６９からエンジンの停
止及び運転状態に対応した信号が入力され、ステ
ツプ102でエンジンが始動状態かが判定され、始
動状態であればステツプ103でエンジンの始動の
ための燃料量制御弁５３のニードル５５の目標位
置がCPUで算出されるとともにエンジンは最適
条件で始動制御され、ステツプ102で始動状態で
なければ、ステツプ104でエンジン運転状態かが
判定され、停止状態であればステツプ101に戻り、
運転状態であればステツプ105で燃料量制御弁５
３のニードル５５の目標位置がCPU７２で算出
されるとともに、エンジンはその運転状態に対応
して最適制御され、ステツプ106ではエンジン減
速状態かが判定され、減速状態であればステツプ
107で減速状態に対応した燃料量制御弁５３のニ
ードル５５の目標位置がCPU７２で算出される
とともに、エンジンはその減速状態に対応して最
適制御される。

この燃料量制御弁５３による空燃比制御におい
て、ベーパライザ２２から正圧で燃料を混合器５
６に供給することができるため、混合器５６の吸
気部径を大きくしても十分に燃料を供給すること
ができ、その結果、エンジンの体積効率を高めて
出力を向上させることができるとともに、出力の
向上で減速比を小さくしてエンジンの使用回転域
を下げ、これによつて燃費の向上をも図ることが
できる。

即ち、１次側ダイアフラム室２３圧力よりも低
い正圧に２次側ダイアフラム室３４圧力を制御す
る効果は次のとおりである。

燃料タンク２１内燃料圧力は燃料成分、温度に
よつて必然的に変化し、ベーパライザ２２の調圧
機構から１次側ダイアフラム室２３圧力も変化す
るが、２段減圧して２次側ダイアフラム室３４を
正圧とした状態で燃料タンク２１内圧力が変化し
た場合、１次側ダイアフラム室２３圧力の変化率
よりも２次側ダイアフラム室３４圧力の変化率を
小さくできることである。

これは燃料タンク２１の圧力変化をΔP、１次
側ダイアフラム室２３の圧力変化をΔP1、２次側
ダイアフラム室３４の圧力をP2としたとき、１
次側ダイアフラム室２３の圧力変化率は第７図に
点線で示すように、 ΔP1∞K1×ΔP… (1) ここで、K1はベーパライザ２２の設計諸元に
よつて定まる値でK1＜１の関係にある。

更に、２次側ダイアフラム室３４の圧力変化率
は第７図に実線で示すように、 ΔP2∞K2×ΔP1… (2) ここでK2＜１ 以上の(1)(2)式が調圧機構から成立し、これによ
つて燃料タンク２１内圧力が変化してもベーパラ
イザ２２から混合器５６への燃料供給圧力が安定
し、燃料流量の制御精度を向上させることができ
る。

ベーパライザ２２は１次側ダイアフラム室２３
で減圧・気化した燃料を２次側ダイアフラム室３
４で更に減圧し、このときの圧力は１次側ダイア
フラム室２３の燃料が２次側減圧弁４１を押す力
と、２次側ダイアフラム室３４の圧力が２次側ダ
イアフラム室３７に加わつてロツド４２を介して
２次側減圧弁４１を閉じさせる方向に作用する力
と、押圧スプリング３８が２次側ダイアフラム室
３７を押す力との釣合によつて決まる正圧で、こ
の押圧スプリング３８の付勢力が強い程、２次側
ダイアフラム室３４の圧力が高くなる。

一方、２次側ダイアフラム室３４の圧力制御用
ダイアフラム装置３５に導入される吸気管６１か
らの吸気負圧が調圧スプリング４０の付勢力以上
になると、ダイアフラム３６は調圧スプリング４
０の付勢力に抗して第４図の右方向に移動して押
圧スプリング３８の撓量を小さくするとともに荷
重が小さくなるため２次側ダイアフラム室３４の
圧力は低くなる。

その結果、ベーパライザ２２はエンジンが軽負
荷のとき、燃料供給圧力が低く、高負荷のとき高
くなつて次の効果を得ることができる。

(1) ベーパライザ２２からの燃料供給圧力は最大
要求燃料量を供給し得る圧力で決められ、か
つ、ステツピングモータ５４の単位ストローク
当たりの空燃比変化量は第８図に示すように燃
料供給圧力が低い程、小さくなる。

これは燃料量制御弁５３のニードル５５によ
つて変化する弁孔５８の開口面積をＡ、ニード
ル５５の前後圧力をΔPとすると燃料流量Gfは Gf∞Ａ×√ になることから、ΔPが小さくなれば、ステツ
ピングモータ５４単位ストローク当たりの面積
変化量に対する燃料流量変化が小さくなるため
で、このことは空燃比の精密な制御が要求され
る軽負荷域の空燃比制御分解能が向上して軽負
荷域におけるエンジン運転性能を向上させるこ
とができるとともに、燃費特性を向上させかつ
排気ガスレベルを低減することができる。

(2) 負荷急変時は燃料量制御弁５３前後の差圧が
第９図に示すようにベーパライザ２２にて増幅
されるため、前記(1)で示した式 Gf∞Ａ×√ から、要求される燃料増加量に対して、弁孔５
８開口面積の変化量、即ち、ステツピングモー
タ５４のストローク量は小さくすることがで
き、このことは燃料制御系の応答性を向上させ
ることになつて、過渡運転域におけるエンジン
の運転特性を著しく向上させることができる。

次に、第１０図、第１１図は本発明の第２実施
例であつて、この場合は、ベーパライザ８０を構
成する２次側ダイアフラム室８１のダイアフラム
８２押圧用調圧スプリング８３の付勢力調節用と
して前記第１実施例のダイアフラム装置３５に代
えて電磁石装置、例えば電磁ソレノイド８４を用
いるとともに、該電磁ソレノイド８４を吸気負圧
作動の負圧スイツチ８５でオン・オフ切換えする
ことによつて、２次側ダイアフラム室８１圧力を
吸気負圧によつて第１１図のように変化させた他
は、構成、作用、効果とも前記第１実施例とほぼ
同様である。

次に第１３図は本発明の第３実施例であつて、
この場合は、ベーパライザ９０を構成する２次側
ダイアフラム室９１のダイアフラム９２押圧用調
圧スプリング９３の付勢力調節用として前記第１
実施例のダイアフラム装置３５に代えてステツピ
ングモータ９４を用いるとともに、該ステツピン
グモータ９４を吸気負圧に比例した出力を発生さ
せる図示省略負圧センサからの出力に基づいて作
動させるようにした他は、構成、作用、効果とも
前記第１実施例とほぼ同様である。

（発明の効果） 本発明は２段減圧式ベーパライザの２次減圧室
の機構を１次減圧室とほぼ同様の機構として、２
次減圧室圧力を１次減圧室圧力より低い正圧値と
し、しかも、２次減圧室圧力をエンジン負荷の変
化に対応、例えば吸気負圧にほぼ反比例して変化
させた状態で、燃料制御部の開口面積をアクチユ
エータで制御することによつて、空燃比を安定さ
せた状態でエンジン負荷の上昇に従つて十分な燃
料量を確保し、エンジンの体積効率を高めて出力
を向上させるとともに、出力向上によつて最終減
速比を小さくしエンジンの使用回転数を下げて燃
費の向上を計る他、電気アクチユエータ駆動によ
る燃料低流量域の制御分解能を向上させて空燃比
の制御精度を良くし、又、過渡運転時の燃料供給
の追従性を向上させて、燃費と運転特性の向上を
図ることができる効果がある。

即ち、本発明は、ベーパライザの２次室圧力を
正圧にし、この正圧のLPGを混合器のベンチユ
リ部に形成された弁孔に供給していることから、
混合器の吸気口を大きくしてエンジン出力を大幅
に増大することができ、しかも、全運転域でエン
ジン負圧に応じて正圧のベーパライザ２次室圧力
を制御するダイアフラム機構を備えた状態で、燃
料通路面積をアクチユエータ駆動の燃料量制御弁
で変化させているため、エンジン負圧によりベー
パライザ２次室の正圧力が変化して自動的に燃料
量の制御ができている状態でアクチユエータが駆
動されることになつて、アクチユエータの動く巾
を小さくでき、その結果、アクチユエータ駆動に
よる燃料量の制御精度と応答度を大幅に向上させ
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来実施例の比較特性図、第２図は本
発明の構成を明示する全体構成図、第３図は本発
明の第１実施例の説明図、第４図はその要部詳細
図、第５図はその電気回路図、第６図はそのフロ
ーチヤート図、第７図〜第９図はその特性図、第
１０図は本発明の第２実施例の要部詳細図、第１
１図はその特性図、第１２図は本発明の第３実施
例の要部詳細図である。 １……ベーパライザ、２……１次側ダイアフラ
ム室、３……燃料タンク、４，１０……ダイアフ
ラム、５，１１……調圧スプリング、６……１次
側減圧弁、７……LPGエンジン、８……吸気系、
９……２次側ダイアフラム室、１２……２次側減
圧弁、１３……燃料供給通路、１４，１６……ア
クチユエータ、１５……開閉弁、１７……燃料量
制御弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ LPGを気化・減圧するベーパライザの１次
   側ダイアフラム室とベーパライザの燃料入口との
   間に、１次側ダイアフラム室内の圧力が少なくと
   も１次側ダイアフラム室のダイアフラムを押圧す
   る調圧スプリングの付勢力で定める１次側設定圧
   力より大きくなつたときに閉じる１次側減圧弁を
   設け、LPGエンジンの吸気系に接続された前記
   ベーパライザの２次側ダイアフラム室と前記１次
   側ダイアフラム室との間に、エンジン負荷の増大
   に従つて２次側ダイアフラム室のダイアフラム押
   圧力を大きくするとともに２次側ダイアフラム室
   内の圧力が２次側ダイアフラム室の前記ダイアフ
   ラム押圧力で定まる前記１次側設定圧力より低い
   正圧の２次側設定圧力より大きくなつたときに閉
   じる２次側減圧弁を設け、かつ、LPGエンジン
   の吸気系と２次側ダイアフラム室との間の燃料供
   給通路に、アクチユエータ駆動の開閉弁と前記燃
   料供給通路の通路面積を変化させるアクチユエー
   タ駆動の燃量制御弁とを設けることを特徴とする
   LPGエンジンの燃料供給装置。 ２ エンジン負荷の増大に従つて２次側ダイアフ
   ラム室のダイアフラム押圧力を大きくする手段と
   して前記ダイアフラムを押圧する調圧スプリング
   の撓量を変化させるダイアフラム装置を用いるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   LPGエンジンの燃料供給装置。 ３ エンジン負荷の増大に従つて２次側ダイアフ
   ラム室のダイアフラム押圧力を大きくする手段と
   して前記ダイアフラムを押圧する調圧スプリング
   の撓量を変化させる電磁石装置を用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のLPGエ
   ンジンの燃料供給装置。 ４ エンジン負荷の増大に従つて２次側ダイアフ
   ラム室のダイアフラムの押圧力を大きくする手段
   として前記ダイアフラムを押圧する調圧スプリン
   グの撓量を変化させるステツピングモータを用い
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のLPGエンジンの燃料供給装置。