特開 2023-70899 燃料供給制御装置および車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023070899

(43)【公開日】2023-05-22

(54)【発明の名称】燃料供給制御装置および車両

(51)【国際特許分類】

   F02D 19/06 20060101AFI20230515BHJP

【ＦＩ】

F02D19/06 Z

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021183342

(22)【出願日】2021-11-10

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金子 真一郎

(72)【発明者】

【氏名】木内 隆行

(72)【発明者】

【氏名】後藤 康二

【テーマコード（参考）】

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G092AA08

3G092AB07

3G092AB08

3G092DE10S

3G092EA08

3G092EA28

3G092EA29

3G092HE08Z

(57)【要約】

【課題】液体状態のＬＮＧ燃料による部品の破損を防止できる燃料供給制御装置および車両を提供すること。
【解決手段】燃料供給制御装置は、別々のタンクに貯留されているＬＮＧ燃料およびＣＮＧ燃料のいずれか一方を選択的にエンジンに供給する制御を行う燃料供給制御装置であって、エンジンが始動した後、エンジンの暖機が完了したか否かを判定する判定部と、エンジンの暖機が完了していない場合、ＣＮＧ燃料をエンジンに供給するＣＮＧ燃料供給制御を行い、エンジンの暖機が完了した場合、気化したＬＮＧ燃料をエンジンに供給するＬＮＧ燃料供給制御を行う制御部と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

別々のタンクに貯留されているＬＮＧ燃料およびＣＮＧ燃料のいずれか一方を選択的にエンジンに供給する制御を行う燃料供給制御装置であって、
前記エンジンが始動した後、前記エンジンの暖機が完了したか否かを判定する判定部と、
前記エンジンの暖機が完了していない場合、前記ＣＮＧ燃料を前記エンジンに供給するＣＮＧ燃料供給制御を行い、前記エンジンの暖機が完了した場合、気化した前記ＬＮＧ燃料を前記エンジンに供給するＬＮＧ燃料供給制御を行う制御部と、を有する、
燃料供給制御装置。

【請求項2】

前記判定部は、
前記ＬＮＧ燃料の気化に用いられる前記エンジンの冷却水の温度が第１閾値以上である場合、前記エンジンの暖機が完了したと判定し、
前記冷却水の温度が前記第１閾値以上ではない場合、前記エンジンの暖機が完了していないと判定する、
請求項１に記載の燃料供給制御装置。

【請求項3】

前記判定部は、
前記気化したＬＮＧ燃料の温度が第２閾値以上である場合、前記エンジンの暖機が完了したと判定し、
前記気化したＬＮＧ燃料の温度が前記第２閾値以上ではない場合、前記エンジンの暖機が完了していないと判定する、
請求項１に記載の燃料供給制御装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記ＣＮＧ燃料供給制御から前記ＬＮＧ燃料供給制御へ切り替えた場合、その旨の通知を行うように通知装置を制御する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料供給制御装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料供給制御装置を備える、車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、燃料供給制御装置および車両に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば車両等において、液化天然ガス（Liquefied Natural Gas：以下、ＬＮＧ燃料という）をエンジンの燃料に用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。タンクに貯留されている液体状態のＬＮＧ燃料は、気化器によって気化された後、エンジンに供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－９２２０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＬＮＧ燃料には、沸点の異なる複数の成分（例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン等）が含まれている。よって、エンジンの始動時では、沸点が高い成分（例えば、ブタン）が気化しないことにより、ＬＮＧ燃料が液体状態のままエンジンに供給されることがありうる。その際、ＬＮＧ燃料の供給路やエンジンに設けられた部品が破損し、ガス漏れ等の不具合が発生するおそれがある。

【0005】

本開示の一態様の目的は、液体状態のＬＮＧ燃料による部品の破損を防止することができる燃料供給制御装置および車両を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る燃料供給制御装置は、別々のタンクに貯留されているＬＮＧ燃料およびＣＮＧ燃料のいずれか一方を選択的にエンジンに供給する制御を行う燃料供給制御装置であって、前記エンジンが始動した後、前記エンジンの暖機が完了したか否かを判定する判定部と、前記エンジンの暖機が完了していない場合、前記ＣＮＧ燃料を前記エンジンに供給するＣＮＧ燃料供給制御を行い、前記エンジンの暖機が完了した場合、気化した前記ＬＮＧ燃料を前記エンジンに供給するＬＮＧ燃料供給制御を行う制御部と、を有する。

【0007】

本開示の一態様に係る車両は、本開示の一態様に係る燃料供給制御装置を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、液体状態のＬＮＧ燃料による部品の破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施の形態に係るエンジンおよび燃料供給系統の一例を模式的に示す図

【図2】本開示の実施の形態に係る燃料供給制御装置の構成例を示すブロック図

【図3】本開示の実施の形態に係る燃料供給制御装置の動作例を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0011】

まず、図１を用いて、本実施の形態のエンジン１および燃料供給系統Ｓについて説明する。図１は、エンジン１および燃料供給系統Ｓの一例を模式的に示す図である。

【0012】

図１に示すエンジン１および燃料供給系統Ｓは、例えば、図示しない車両（例えば、大型自動車）に搭載される。

【0013】

燃料供給系統Ｓは、図１に示すように、ＬＮＧ燃料をエンジン１に供給するためのＬＮＧ燃料供給系統２と、圧縮天然ガス（Compressed Natural Gas：以下、ＣＮＧ燃料という）をエンジン１に供給するための燃料供給系統３と、を含む。

【0014】

エンジン１は、車両の駆動源であり、気化したＬＮＧ燃料またはＣＮＧ燃料を点火により燃焼させる火花点火式内燃エンジンである。なお、図示は省略するが、エンジン１は、複数の気筒や、それらに燃料を噴射するインジェクタなどを有する。

【0015】

また、エンジン１には、エンジン１の冷却に用いられる冷却水の温度を検知する水温センサ１３が設けられている。水温センサ１３は、後述する燃料供給制御装置１００（図２参照）と電気的に接続されている。水温センサ１３は、随時、冷却水の温度を検知し、その温度を示す情報（以下、水温情報という）を燃料供給制御装置１００へ出力する。

【0016】

ＬＮＧ燃料供給系統２は、図１に示すように、液体状態のＬＮＧ燃料を貯留するＬＮＧタンク４と、ＬＮＧ燃料供給路５と、ＬＮＧ燃料を気化させる気化器６と、ＬＮＧ燃料供給路５を開閉する遮断弁７と、気化器６で気化されたＬＮＧ燃料を減圧するＬＮＧ用レギュレータ８と、を有する。

【0017】

ＬＮＧ燃料供給路５の一端はＬＮＧタンク４に接続されており、ＬＮＧ燃料供給路５の他端はエンジン１に接続されている。また、ＬＮＧ燃料供給路５には、その上流側から順に、気化器６、遮断弁７、ＬＮＧ用レギュレータ８が設けられている。

【0018】

気化器６は、ＬＮＧタンク４からのＬＮＧ燃料を、上述した冷却水によって気化させる。図示は省略するが、気化器６には、エンジン１から延伸した冷却水流路（不図示）が接続されている。

【0019】

遮断弁７は、後述する燃料供給制御装置１００（図２参照）と電気的に接続されており、燃料供給制御装置１００によって開状態または閉状態に制御される。

【0020】

ＣＮＧ燃料供給系統３は、図１に示すように、ＣＮＧ燃料を貯留するＣＮＧタンク９と、ＣＮＧ燃料供給路１０と、ＣＮＧ燃料供給路１０を開閉する遮断弁１１と、ＣＮＧ燃料を減圧するＣＮＧ用レギュレータ１２と、を有する。

【0021】

ＣＮＧ燃料供給路１０の一端はＣＮＧタンク９に接続されており、ＣＮＧ燃料供給路１０の他端はエンジン１に接続されている。また、ＣＮＧ燃料供給路１０には、その上流側から順に、遮断弁１１、ＣＮＧ用レギュレータ１２が設けられている。

【0022】

遮断弁１１は、後述する燃料供給制御装置１００（図２参照）と電気的に接続されており、燃料供給制御装置１００によって開状態または閉状態に制御される。

【0023】

次に、図２を用いて、本実施の形態の燃料供給制御装置１００の構成について説明する。図２は、燃料供給制御装置１００の構成例を示すブロック図である。

【0024】

図２に示す燃料供給制御装置１００は、エンジン１および燃料供給系統Ｓを搭載した車両に搭載される。

【0025】

燃料供給制御装置１００は、別々に貯留されているＬＮＧ燃料およびＣＮＧ燃料のいずれか一方を選択的にエンジン１に供給する制御を行う装置である。

【0026】

図示は省略するが、燃料供給制御装置１００は、ハードウェアとして、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、コンピュータプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、作業用メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を有する。以下に説明する燃料供給制御装置１００の各機能は、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したコンピュータプログラムをＲＡＭにて実行することにより実現される。燃料供給制御装置１００は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって実現されてもよい。

【0027】

図２に示すように、燃料供給制御装置１００は、判定部１１０および制御部１２０を有する。

【0028】

判定部１１０は、エンジン１が始動した場合、エンジン１の暖機が完了したか否かを判定する。

【0029】

例えば、まず、判定部１１０は、エンジン１の始動後、水温センサ１３から水温情報を取得する。

【0030】

そして、判定部１１０は、水温情報に示される冷却水の温度が閾値以上である場合、エンジン１の暖機が完了したと判定する。

【0031】

一方、判定部１１０は、水温情報に示される冷却水の温度が閾値以上ではない場合、エンジン１の暖機が完了していないと判定する。その場合、判定部１１０は、新たに水温情報を取得し、その水温情報に示される冷却水の温度と閾値との比較に基づいて、エンジン１の暖機が完了したか否かを判定する。この判定は、水温情報に示される冷却水の温度が閾値以上になるまで繰り返される。

【0032】

上記閾値（第１閾値の一例）は、例えば、ＬＮＧ燃料が完全に気化したとみなすことができる水温である。この第１閾値は、シミュレーションまたは実験などの結果に基づいて予め設定される。

【0033】

制御部１２０は、判定部１１０によりエンジン１の暖機が完了していないと判定された場合、ＣＮＧ燃料をエンジン１に供給するための制御（以下、ＣＮＧ燃料供給制御という）を行う。

【0034】

具体的には、制御部１２０は、図１に示した遮断弁７を閉状態に制御し、かつ、図１に示した遮断弁１１を開状態に制御する。これにより、ＣＮＧタンク９に貯留されているＣＮＧ燃料がＣＮＧ燃料供給路１０を流れ、ＣＮＧ用レギュレータ１２で減圧されてエンジン１に供給される。

【0035】

上述したＣＮＧ燃料供給制御は、エンジン１の暖機が完了するまで（冷却水の温度が閾値以上になるまで）の間、実行されることになる。

【0036】

一方、制御部１２０は、判定部１１０によりエンジン１の暖機が完了したと判定された場合、ＬＮＧ燃料をエンジン１に供給するための制御（以下、ＬＮＧ燃料供給制御という）を行う。

【0037】

具体的には、制御部１２０は、図１に示した遮断弁７を開状態に制御し、かつ、図１に示した遮断弁１１を閉状態に制御する。これにより、ＬＮＧタンク４に貯留されているＬＮＧ燃料がＬＮＧ燃料供給路５を流れ、気化器６により気化された後、ＬＮＧ用レギュレータ８で減圧されてエンジン１に供給される。

【0038】

次に、燃料供給制御装置１００の動作について、図３を用いて説明する。図３は、燃料供給制御装置１００の動作例を示すフローチャートである。

【0039】

図３のフローは、エンジンの始動時に開始される。なお、ＬＮＧタンク４内のＬＮＧ燃料の残量およびＣＮＧタンク９内のＣＮＧ燃料の残量はともに、エンジン１を駆動するのに十分な量であるとする。

【0040】

まず、判定部１１０は、水温センサ１３から水温情報を取得する（ステップＳ１１）。

【0041】

次に、判定部１１０は、水温情報に示される冷却水の温度が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

【0042】

冷却水の温度が閾値以上ではない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、判定部１１０は、エンジン１の暖機が完了していないと判定する。

【0043】

その場合、制御部１２０は、上述したＣＮＧ燃料供給制御を実行する（ステップＳ１３）。その後、フローは、ステップＳ１１へ戻る。

【0044】

一方、冷却水の温度が閾値以上である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、判定部１１０は、エンジン１の暖機が完了したと判定する。

【0045】

その場合、制御部１２０は、上述したＬＮＧ燃料供給制御を実行する（ステップＳ１４）。これにより、フローは、終了する。

【0046】

以上説明したように、本実施の形態の燃料供給制御装置１００は、別々のタンクに貯留されているＬＮＧ燃料およびＣＮＧ燃料のいずれか一方を選択的にエンジン１に供給する制御を行う装置であって、エンジン１が始動した後、エンジン１の暖機が完了したか否かを判定する判定部１１０と、エンジン１の暖機が完了していない場合、ＣＮＧ燃料をエンジン１に供給するＣＮＧ燃料供給制御を行い、エンジン１の暖機が完了した場合、気化したＬＮＧ燃料をエンジン１に供給するＬＮＧ燃料供給制御を行う制御部１２０と、を有することを特徴とする。

【0047】

この特徴により、エンジン１の始動時にはＣＮＧ燃料によりエンジン１を駆動し、エンジン１の暖機が完了するまではＬＮＧ燃料をエンジン１に供給しないようにできる。

【0048】

よって、液体状態のＬＮＧ燃料によって、エンジン１やＬＮＧ燃料供給路５に設けられた部品（具体的には、部品に用いられているゴム製の部分）の破損を防止できる。その結果、ガス漏れ等の不具合を防止でき、安全性を向上させることができる。

【0049】

また、液体状態のＬＮＧ燃料を使用してのエンジン始動にならないため、始動不良（例えば、始動時間の遅れやラフアイドル等）を防止することができる。

【0050】

また、既存の水温センサ１３や遮断弁７、１１の開閉制御を用いるため、コストがかからない。

【0051】

なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。

【0052】

［変形例１］
実施の形態では、判定部１１０が冷却水の温度に基づいてエンジン１の暖機が完了したか否かを判定する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、判定部１１０は、図示しないガス温度センサの検知結果に基づいて、エンジン１の暖機が完了したか否かを判定してもよい。

【0053】

ガス温度センサは、気化器６よりも下流側に設けられ、気化したＬＮＧ燃料の温度を検知するセンサである。ガス温度センサは、燃料供給制御装置１００と電気的に接続されており、随時、気化したＬＮＧ燃料の温度を検知し、その温度を示す情報（以下、ガス温度情報という）を燃料供給制御装置１００へ出力する。

【0054】

判定部１１０は、エンジン１の始動後、ガス温度センサからガス温度情報を取得する。そして、判定部１１０は、ガス温度情報に示される温度と閾値との比較により、エンジン１の暖機が完了したか否かを判定する。

【0055】

上記閾値（第２閾値の一例）は、例えば、ＬＮＧ燃料が完全に気化したとみなすことができるガスの温度である。この第２閾値は、シミュレーションまたは実験などの結果に基づいて予め設定される。

【0056】

判定部１１０は、ガス温度情報に示される温度が閾値以上である場合、エンジン１の暖機が完了したと判定する。一方、判定部１１０は、ガス温度情報に示される温度が閾値以上ではない場合、エンジン１の暖機が完了していないと判定する。

【0057】

［変形例２］
実施の形態において、制御部１２０は、ＣＮＧ燃料供給制御からＬＮＧ燃料供給制御へ切り替えた場合、その旨の通知を行うように、図示しない通知装置を制御してもよい。

【0058】

通知装置としては、例えば、車室内に設けられた、表示ランプ、ディスプレイ、またはスピーカ等が挙げられる。

【0059】

例えば、通知装置が表示ランプである場合、制御部１２０は、ＣＮＧ燃料が供給中であることを示すランプを消灯し、ＬＮＧ燃料が供給中であることを示すランプを点灯させてもよい。

【0060】

また、例えば、通知装置がディスプレイである場合、制御部１２０は、ＣＮＧ燃料からＬＮＧ燃料に切り替わった旨を示す画像をディスプレイに表示させてもよい。

【0061】

また、例えば、通知装置がスピーカである場合、制御部１２０は、ＣＮＧ燃料からＬＮＧ燃料に切り替わった旨を示す音声をスピーカから出力させてもよい。

【0062】

上述した通知により、ユーザ（例えば、車両の乗員）は、ＣＮＧ燃料からＬＮＧ燃料へ切り替わったことを容易に認識することができる。

【0063】

また、制御部１２０は、エンジン１の暖機が完了するまでの間、エンジン１の暖機が完了していない旨の通知を行うように通知装置を制御してもよい。これにより、ユーザは、エンジン１の暖機が完了していないことを容易に認識できる。

【0064】

［変形例３］
実施の形態では、燃料供給制御装置１００が車両に搭載される場合を例に挙げたが、これに限定されない。燃料供給制御装置１００は、車両以外の移動体（例えば、船舶等）、または、定置式エンジンを備えた機械などに搭載されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0065】

本開示の燃料供給制御装置および車両は、エンジンの燃料として、沸点が互いに異なる複数の成分を含む液化天然ガスを用いる場合に有用である。

【符号の説明】

【0066】

Ｓ 燃料供給系統
１ エンジン
２ ＬＮＧ燃料供給系統
３ ＣＮＧ燃料供給系統
４ ＬＮＧタンク
５ ＬＮＧ燃料供給路
６ 気化器
７ 遮断弁
８ ＬＮＧ用レギュレータ
９ ＣＮＧタンク
１０ ＣＮＧ燃料供給路
１１ 遮断弁
１２ ＣＮＧ用レギュレータ
１３ 水温センサ
１００ 燃料供給制御装置
１１０ 判定部
１２０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2023-01-12

【手続補正1】

【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】

別々のタンクに貯留されているＬＮＧ燃料およびＣＮＧ燃料を切り替えることで選択的にエンジンに供給する制御を行う燃料供給制御装置であって、
前記ＬＮＧ燃料が貯留される前記タンクからの前記ＬＮＧ燃料を前記エンジンの冷却水によって気化させる気化器と、
前記気化器よりも下流側に設けられ、気化した前記ＬＮＧ燃料の温度を検知するガス温度センサと、
前記気化したＬＮＧ燃料の温度が閾値以上である場合、前記エンジンの暖機が完了したと判定し、前記気化したＬＮＧ燃料の温度が前記閾値以上ではない場合、前記エンジンの暖機が完了していないと判定する判定部と、
前記ＬＮＧ燃料の温度が前記閾値以上ではない場合、前記ＣＮＧ燃料を前記エンジンに供給するＣＮＧ燃料供給制御を行い、前記ＬＮＧ燃料の温度が前記閾値以上である場合、気化した前記ＬＮＧ燃料を前記エンジンに供給するＬＮＧ燃料供給制御を行う制御部と、を有する、
燃料供給制御装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記ＣＮＧ燃料供給制御から前記ＬＮＧ燃料供給制御へ切り替えた場合、その旨の通知を行うように通知装置を制御する、
請求項１に記載の燃料供給制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の燃料供給制御装置を備える、車両。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

本開示の一態様に係る燃料供給制御装置は、別々のタンクに貯留されているＬＮＧ燃料およびＣＮＧ燃料を切り替えることで選択的にエンジンに供給する制御を行う燃料供給制御装置であって、前記ＬＮＧ燃料が貯留される前記タンクからの前記ＬＮＧ燃料を前記エンジンの冷却水によって気化させる気化器と、前記気化器よりも下流側に設けられ、気化した前記ＬＮＧ燃料の温度を検知するガス温度センサと、前記気化したＬＮＧ燃料の温度が閾値以上である場合、前記エンジンの暖機が完了したと判定し、前記気化したＬＮＧ燃料の温度が前記閾値以上ではない場合、前記エンジンの暖機が完了していないと判定する判定部と、前記ＬＮＧ燃料の温度が前記閾値以上ではない場合、前記ＣＮＧ燃料を前記エンジンに供給するＣＮＧ燃料供給制御を行い、前記ＬＮＧ燃料の温度が前記閾値以上である場合、気化した前記ＬＮＧ燃料を前記エンジンに供給するＬＮＧ燃料供給制御を行う制御部と、を有する。