(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
性状の異なる複数の燃料について相互に独立して設ける燃料供給系と、それぞれの燃料について内燃機関の吸気量に応じた適量の噴射量を設定可能とする制御手段とを備え、前記内燃機関に供給する燃料を選択的に切り替えて供給可能とする内燃機関の燃料供給装置において、切替補正量を、燃料切替前の前記内燃機関の回転数を含む運転条件に基づいて標準噴射量より少ない所定割合に決定し、一の燃料から別な燃料への切替要求時には、この切替要求時に噴射を行っている気筒の次の気筒から全気筒を一巡する間に全気筒に対して切替後燃料の通常運転時の標準噴射量に加えて前記切替補正量を噴射することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
切替要求時に噴射を行っている気筒の次の気筒の噴射時間の間に全気筒に対して切替補正量の噴射を開始する非同期噴射により、または、切替要求時に噴射を行っている気筒の次の気筒から全気筒を一巡する間に全気筒に対して順次切替補正量を噴射する同期噴射により、切替補正量の噴射を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
前記切替補正量の噴射を、各気筒の標準噴射量の噴射の前であって直前の吸気行程が終了した後の任意の時に、この標準噴射から独立して行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
前記切替補正量の噴射を、各気筒の標準噴射量の噴射の開始直前または終了直後に、この標準噴射に連続させて行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の燃料供給装置に関する。
特に、複数の燃料を使用し、燃料を切り替えて内燃機関に供給する制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の内燃機関には、ガソリンや軽油等の液体燃料を使用する内燃機関や、圧縮天然ガスや液化石油ガス（ＣＮＧ、ＬＰＧ）等のガス燃料を使用する内燃機関、あるいは、ガス燃料と液体燃料との２種類の燃料を選択して使用を切り替える内燃機関などがある。
そして、このガス燃料と液体燃料との２種類の燃料を選択して使用を切り替える内燃機関を搭載する車両を「バイフューエル車」と称している。
このバイフューエル車の内燃機関の燃料供給装置は、性状の異なる複数の燃料について相互に独立して設ける燃料供給系と、それぞれの燃料について前記内燃機関の吸気量に応じた適量の噴射量を設定可能とする制御手段とを備え、前記内燃機関に供給する燃料を選択的に切り替えて供給可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平６−４３８１４号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の内燃機関の燃料供給装置においては、液体燃料用の燃料供給系と気体燃料用の燃料供給系とが独立して２系統あり、各々を切り替えて使用している。
そして、燃料切替時には、切替前後の燃料供給系が変わるため、吸気通路内に残った切替前の残存余剰燃料と切替直後に切替後燃料の供給が不足する分との過不足を切替前後で適切に調整し、空燃比を制御する必要がある。
特に、バイフューエル気体燃料車において、液体燃料車をベースとして気体燃料用の燃料供給系を追加するケースにおいては、液体燃料から気体燃料への切替直後に液体燃料の燃料供給量が不足しがちである。
従来技術としては、上記の特許文献１に開示される二元燃料の切替制御方法及び装置がある。
この特許文献１のものは、燃料切替後もしばらくは切替前の燃料を供給し続けることで、切替時の燃料過不足を調整しているが、同時に２種類の燃料を供給する必要があり、一時的に制御手段（「エンジンコントローラ」とも換言できる。）の出力電流が増大することや、混合する燃料量の制御が複雑になるという不都合がある。
また、上記の特許文献２に開示されるものもある。
この特許文献２のものは、２系統の燃料供給系を選択的に切り替えて内燃機関に供給する燃料を切り替える内燃機関の燃料供給装置であって、各気筒毎に燃料を噴射供給する同期噴射（シーケンシャル噴射）を行って、途中で燃料切替要求があった場合に、次の気筒から燃料を切り替えて同期噴射を継続するよう制御する技術、あるいは、燃料切替要求があった場合に、燃料切替直後に非同期噴射を行うよう制御する技術を開示している。
しかし、燃料の切替タイミングと噴射形式（同期噴射（シーケンシャル噴射）、非同期噴射（同時噴射、斉時噴射）それぞれ）との関係を細かく配慮しているものの、切替時に供給燃料量に不足が生ずる点については改良の余地があり、さらに、切替時に不足する供給燃料量が、切替直前の噴射量との関連性を見出すまでに至っていないという不都合がある。
【０００５】
この発明は、燃料切替時の燃料不足をなくして空燃比の調節を的確にしつつ内燃機関の滑らかな運転を確保すること、複数燃料の同時使用をなくし制御負荷の増大を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、性状の異なる複数の燃料について相互に独立して設ける燃料供給系と、それぞれの燃料について内燃機関の吸気量に応じた適量の噴射量を設定可能とする制御手段とを備え、前記内燃機関に供給する燃料を選択的に切り替えて供給可能とする内燃機関の燃料供給装置において、切替補正量を、燃料切替前の前記内燃機関の回転数を含む運転条件に基づいて標準噴射量より少ない所定割合に決定し、一の燃料から別な燃料への切替要求時には、この切替要求時に噴射を行っている気筒の次の気筒から全気筒を一巡する間に全気筒に対して切替後燃料の通常運転時の標準噴射量に加えて前記切替補正量を噴射することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、複数の燃料を同時に使用しないので、配分を考慮する必要がなく、制御装置の駆動負荷を低減できる。
また、常に単一燃料のみの制御となるので、燃料切替後も、空燃比フィードバック制御で補正する燃料量も単一となり、その燃料の過不足を考慮すれば良く、良好な制御精度を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は内燃機関の燃料供給装置の制御用フローチャートである。（実施例）
【図２】図２は内燃機関の燃料供給装置の概略構成図である。（実施例）
【図３】図３は切替時噴射、シーケンシャル噴射の前に追加して事前に噴射のタイムチャートである。（実施例）
【図４】図４は切替時噴射、シーケンシャル噴射に追加して噴射のタイムチャートである。（実施例）
【図５】図５はエンジン回転数Ｎｅと切替時噴射（Ｔｃｈｇ  ｍｓ）算出用補正係数Ｋｐｉｎｊとの関係のマップを示す図である。（実施例）
【図６】図６は切替時噴射（Ｔｃｈｇ  ｍｓ）算出用補正係数Ｋｐｉｎｊと吸気管圧力（Ｐｉｎ  ｋＰａ）との関係のマップを示す図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
図１〜図６はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１はバイフューエル車に搭載される内燃機関である。
この内燃機関１は複数の気筒（図示せず）を有し、内燃機関１は、図２に示す如く、吸気系として、エアクリーナ２と吸気管３とスロットルボディ４とサージタンク５と吸気マニホルド６の各分岐管７とを順次に接続し、各気筒に連通する吸気通路８を設けている。
また、前記内燃機関１は、排気系として、排気マニホルド９の各分岐管１０と触媒コンバータ１１と排気管１２とを順次に接続し、各気筒に連通する排気通路１３を設けている。
前記内燃機関１は、スロットルボディ４の吸気通路８にスロットルバルブ１４を設けている。
このスロットルバルブ１４は、図示しないアクセルペダルの操作量に応じてスロットルモータにより開閉動作される。
また、前記内燃機関１は、スロットルバルブ１４を迂回して前記吸気通路８を連通するバイパス空気通路１５を設けている。
このバイパス空気通路１５の途中には、アイドル運転時のエンジン回転数が目標エンジン回転数になるようバイパス空気量を調整するアイドル空気量制御弁（「ＩＳＣバルブ」ともいう。）１６を設けている。
更に、前記内燃機関１は、圧縮天然ガスや液化石油ガス（ＣＮＧ、ＬＰＧ）等の気体燃料と、ガソリンや軽油等の液体燃料との、少なくとも一方が燃焼室（図示せず）に供給される。
また、前記内燃機関１は、は、気体燃料を貯留する気体燃料容器（「ガスボンベ」とも換言できる。）１７を備えている。
この気体燃料容器１７には、気体燃料供給管１８の一端側を接続している。
この気体燃料供給管１８は、他端側を気体燃料デリバリパイプ１９に接続している。
この気体燃料デリバリパイプ１９は、前記吸気マニホルド６の各分岐管７に設けられた気体燃料噴射弁２０をそれぞれ接続している。
また、前記気体燃料供給管１８には、気体燃料容器１７側から順次に、主止弁２１と減圧用の調圧弁２２と気体燃料フィルタ２３と気体燃料圧力・気体燃料温度センサ２４とを配設している。
前記主止弁２１は、前記内燃機関１の停止時に気体燃料を遮断する。
前記調圧弁２２は、気体燃料を減圧して適正な圧力・流量に調整する。
前記気体燃料フィルタ２３は、気体燃料を濾過する。
前記気体燃料圧力・気体燃料温度センサ２４は、気体燃料の圧力を検出するとともに、気体燃料の温度をも検出する。
また、前記内燃機関１は、液体燃料を貯留する液体燃料タンク２５を備えている。
この液体燃料タンク２５内には、液体燃料ポンプ２６を設けている。
この液体燃料ポンプ２６には、液体燃料供給管２７の一端側を接続している。
この液体燃料供給管２７は、他端側を液体燃料デリバリパイプ２８に接続している。
そして、この液体燃料デリバリパイプ２８には、前記吸気マニホルド６の各分岐管７に設けられた液体燃料噴射弁２９をそれぞれ接続している。
また、前記液体燃料供給管２７には、液体燃料フィルタ３０を配設している。
前記液体燃料デリバリパイプ２８には、プレッシャレギュレータ３１を接続している。
このプレッシャレギュレータ３１は、燃料戻り管３２により液体燃料タンク２５に接続されている。
このプレッシャレギュレータ３１は、液体燃料噴射弁２９に供給される液体燃料圧力を調整し、余剰の燃料を燃料戻り管３２により液体燃料タンク２５に戻す。
このとき、この液体燃料タンク２５には、エバポ配管３３の一端側を接続している。
このエバポ配管３３は、他端側を蒸発液体燃料の吸着・放出を行うキャニスタ３４に接続している。
このキャニスタ３４には、パージ配管３５の一端側を接続している。
このパージ配管３５は、他端側を前記スロットルバルブ１４下流側の吸気通路８に連通している。
このパージ配管３５には、パージ制御弁３６を設けている。
このパージ制御弁３６は、キャニスタ３４から吸気通路８に供給される蒸発液体燃料量を調整する。
前記内燃機関１は、吸気通路８の吸気温度を検出する吸気温センサ３７を吸気管３に設け、吸気通路８の吸気流量を検出するエアフローセンサ３８を吸気管３に設け、吸気通路８の吸気圧力を検出する吸気圧力センサ３９をサージタンク５に設け、排気通路１３の排気酸素濃度を検出する空燃比センサ４０を排気マニホルド９に設けている。
前記アイドル空気量制御弁１６や気体燃料噴射弁２０、主止弁２１、気体燃料圧力・気体燃料温度センサ２４、液体燃料ポンプ２６、液体燃料噴射弁２９、パージ制御弁３６、吸気温センサ３７、エアフローセンサ３８、吸気圧力センサ３９、空燃比センサ４０は、気体燃料と液体燃料との少なくとも一方を燃焼室に供給可能な前記内燃機関１の燃料供給装置４１を構成する制御手段４２に接続されている。
そして、この制御手段４２には、燃料選択スイッチ４３（新規）を接続する。
前記制御手段４２は、それぞれの燃料について前記内燃機関１の吸気量に応じた適量の噴射量を設定可能としている。
そして、前記内燃機関１の燃料供給装置４１は、前記内燃機関１に供給する燃料を選択的に切り替えて供給可能としている。
【００１１】
また、前記内燃機関１の燃料供給装置４１の制御手段４２は、一の燃料から別な燃料への切替要求時には、この切替要求時に噴射を行っている気筒の次の気筒から全気筒を一巡する間に全気筒に対して切替後燃料の通常運転時の標準噴射量に加えて切替補正量を噴射する構成を有している。
詳述すれば、バイフューエル車の燃料切替時に、定常運転時に供給する燃料に加えて追加の切替時燃料噴射を「シーケンシャル噴射の前に適量事前に噴射」あるいは「通常のシーケンシャル噴射量に適量加算して噴射」し、切替直後の空燃比を調整する。
また、噴射する非同期噴射量は、予め各エンジン運転条件（吸入空気量、吸気管圧力、エンジン回転数、エンジン負荷、スロットル開度など）に最適な噴射補正量を実試験で求め設定する。
更に、前記燃料供給装置４１は、性状の異なる複数の燃料について相互に独立して設けてあり、また、各気筒毎に独立して噴射制御可能として設けてあるので、気体燃料であるガス燃料の燃料噴射装置、および、液体燃料であるガソリンの燃料噴射装置は、ともに、同期噴射（シーケンシャル噴射）と、非同期噴射（同時噴射、斉時噴射）とを選択的に切り替えて実施することが可能である。
更にまた、ガソリン内燃機関をベースとしているため、ガス燃料の燃料噴射装置は、ガソリンの燃料噴射装置よりも吸気管上流側に配設してある。
標準噴射量とは、基本噴射量に様々な補正量を加えた噴射量のことであり、通常の始動後運転として行う空燃比フィードバック制御に使用する最終的な噴射量のことである。標準噴射量は、所定の圧力に調整された燃料と噴射装置が開弁される時間となる噴射時間とによって制御する。各燃料で、運転状態に応じた所定の補正値をそれぞれ設定する。なお、それらの燃料供給圧は、いずれも低圧（数気圧程度）である。
燃料切替時の燃料不足（空燃比がリーンとなる）が、切替直前の噴射量に対し相関性がある（ある一定の割合となっている）との知見に基づき、燃料噴射量を調整している。図３では、非同期噴射の噴射量を、エンジン回転（及び負荷など）に応じて設定し調整している。
従って、複数の燃料を同時に使用しないので、配分を考慮する必要がなく、制御装置の駆動負荷を低減できる。
また、常に単一燃料のみの制御となるので、燃料切替後も、空燃比フィードバック制御で補正する燃料量も単一となり、その燃料の過不足を考慮すれば良く、良好な制御精度を確保できる。
【００１２】
また、前記切替補正量を、燃料切替前の前記内燃機関１の回転数を含む運転条件に基づいて標準噴射量より少ない所定割合に決定し、切替要求時に噴射を行っている気筒の次の気筒から全気筒を一巡する間に全気筒に対して順次切替補正量の噴射を通常の噴射の前に独立して行う事前噴射を開始する同期噴射により、または、切替要求時に噴射を行っている気筒の次の気筒から全気筒を一巡する間に全気筒に対して順次切替補正量を噴射する同期噴射により、切替補正量の噴射を行う。
つまり、切替補正量が各気筒に一通り加えられた後、その一時的に通過供給された燃料噴射に起因して空燃比の変動が生じても、通常の空燃比フィードバック制御によって、所望の空燃比に制御できるので、排ガスの浄化性能を確保できる。
また、前記内燃機関１の回転数が高くなるほど、燃焼サイクルに要する時間、あるいは各工程に要する時間が短くなるので、シリンダ内への充填効率を考慮して、追加する切替時補正量を決定する係数Ｋｐｉｎｊを決定すれば良い。
従って、前記内燃機関１の回転数を含む運転条件（他に、吸入空気量、吸気管圧力、エンジン負荷（率）、スロットル開度のいずれかを含む）に応じた切替時補正量を加えることで、切替直後の空燃比調節が詳細に設定でき、良好な制御精度を確保できる。
【００１３】
ここで、図３の切替時噴射、切替時補正噴射のタイムチャートについて説明する。
この図３のタイムチャートにおいては、
（１）ｔ０位置にて前記燃料選択スイッチ４３を操作すると、
（２）ｔ１位置にてガソリンよりガス燃料へ噴射燃料を切り替え、
（ｔ０時の噴射気筒の次の噴射気筒の標準噴射開始時）
（３）ｔ２位置にて燃料切替時噴射（ガス）を各気筒のシーケンシャル噴射の前に適量の切替時補正量を標準噴射から独立して噴射する。
（標準噴射時間の前であって直前の吸気行程が終了した後の任意の時）
なお、図３、および後述の図４において、等間隔に並んだ縦の点線は行程の境界を示すものであり、標準噴射が行われる主な行程は、燃料のガス、ガソリンともに排気行程となっている。
また、図４の切替時噴射、シーケンシャル噴射に追加して噴射のタイムチャートについて説明する。
この図４のタイムチャートにおいては、
（１）ｔ０位置にて前記燃料選択スイッチ４３を操作すると、
（２）ｔ１位置にてガソリンよりガス燃料へ噴射燃料を切り替え、
（ｔ０時の噴射気筒の次の噴射気筒の標準噴射開始時）
（３）各気筒のシーケンシャル噴射時に標準噴射量を与える噴射時間に燃料切替時補正噴射（ガス）を与える噴射時間を連続するよう加算して全気筒それぞれに噴射する。燃料切替時補正分は標準噴射分の前又は後に連続させて加算する。
【００１４】
また、切替時噴射量について説明する。
切替時噴射量は、以下の式によって、切替時噴射実施直前の燃料噴射パルス巾（ＴＰ  ｍｓ）に予め実験で求めた切替時噴射（Ｔｃｈｇ  ｍｓ）算出用補正係数Ｋｐｉｎｊを乗じた値より算出される。
Ｔｃｈｇ  ＝  ＴＰ  ×  Ｋｐｉｎｊ
０  ≦  Ｋｐｉｎｊ  ≦  １
そして、切替時噴射（Ｔｃｈｇ  ｍｓ）算出用補正係数Ｋｐｉｎｊは、図５及び図６に示す如く、エンジン回転数（Ｎｅ  ｒｐｍ）、吸気管圧力（Ｐｉｎ  ｋＰａ）などにより調整できるように設定する。
なお、図６において、吸気管圧力が大きい程、スロットルが開いて大気圧に近くなっているということになる。
【００１５】
次に、図１の前記内燃機関１の燃料供給装置４１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００１６】
この内燃機関１の燃料供給装置４１の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、前記制御手段４２は前記燃料選択スイッチ４３からの燃料切替信号を入力する処理（１０２）に移行する。
このとき、前記燃料選択スイッチ４３からの燃料切替信号は、ガソリンである液体燃料とガスである気体燃料との双方向の切替信号がある。
そして、ガソリンである液体燃料からガスである気体燃料への切替信号か否かの判断（１０３）に移行する。
このガソリンである液体燃料からガスである気体燃料への切替信号か否かの判断（１０３）において、判断（１０３）がＹＥＳの場合には、運転状態（吸入空気量、吸気管圧力、エンジン回転数、エンジン負荷、スロットル開度など）に対応する切替時補正ガス噴射量を算出する処理（１０４）に移行する。
判断（１０３）がＮＯ、つまりガスである気体燃料からガソリンである液体燃料への切替信号の場合には、運転状態（吸入空気量、吸気管圧力、エンジン回転数、エンジン負荷、スロットル開度など）に対応する切替時補正ガソリン噴射量を算出する処理（１０５）に移行する。
そして、運転状態（吸入空気量、吸気管圧力、エンジン回転数、エンジン負荷、スロットル開度など）に対応する切替時補正ガス噴射量を算出する処理（１０４）の後には、燃料切替を実施する処理（１０６）に移行し、上記の処理（１０４）で算出した補正噴射量を事前に独立してあるいは通常のシーケンシャル噴射時の噴射量に連続するよう加算してガスである気体燃料を噴射する処理（１０７）の後に、前記内燃機関１の燃料供給装置４１の制御用プログラムのエンド（１１０）に移行する。
また、上述の運転状態（吸入空気量、吸気管圧力、エンジン回転数、エンジン負荷、スロットル開度など）に対応する切替時補正ガソリン噴射量を算出する処理（１０５）の後には、燃料切替を実施する処理（１０８）に移行し、上記の処理（１０５）で算出した補正噴射量を通常のシーケンシャル噴射時の噴射量に加算してガソリンである液体燃料を噴射する処理（１０９）の後に、前記内燃機関１の燃料供給装置４１の制御用プログラムのエンド（１１０）に移行する。
【００１７】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００１８】
例えば、この発明の実施例においては、図３や図４において４気筒内燃機関におけるシーケンシャル噴射を例に挙げて説明したが、その他の内燃機関（３気筒、６気筒など）における同時噴射制御でも、同様に燃料切替噴射制御を実施することができる。
また、この発明の実施例においては、図６において切替時噴射（Ｔｃｈｇ  ｍｓ）算出用補正係数Ｋｐｉｎｊを吸気管圧力（Ｐｉｎ  ｋＰａ）により調整する説明を行ったが、吸気管圧力（Ｐｉｎ  ｋＰａ）の代わりに、スロットル開度（０−１００％など）、エンジン負荷率（０−１．０）などで設定することもできる。
【符号の説明】
【００１９】
１  内燃機関
３  吸気管
６  吸気マニホルド
８  吸気通路
９  排気マニホルド
１１  触媒コンバータ
１２  排気管
１３  排気通路
１４  スロットルバルブ
１７  気体燃料容器（「ガスボンベ」とも換言できる。）
１８  気体燃料供給管
１９  気体燃料デリバリパイプ
２０  気体燃料噴射弁
２１  主止弁
２２  減圧用の調圧弁
２３  気体燃料フィルタ
２４  気体燃料圧力・気体燃料温度センサ
２５  液体燃料タンク
２６  液体燃料ポンプ
２７  液体燃料供給管
２８  液体燃料デリバリパイプ
２９  液体燃料噴射弁
３０  液体燃料フィルタ
３１  プレッシャレギュレータ
３２  燃料戻り管
３４  キャニスタ
３６  パージ制御弁
３７  吸気温センサ
３８  エアフローセンサ
３９  吸気圧力センサ
４０  空燃比センサ
４１  燃料供給装置
４２  制御手段
４３  燃料選択スイッチ
【図１】
0005557094.tif 000002
【図２】
0005557094.tif 000003
【図３】
0005557094.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005557094.tif 000007