(57)【要約】【課題】エンジンの加速時に複数の燃焼室へ気体燃料を均等に分配供給できるＳＰＩ方式を採用した気体燃料供給装置を提供する。【解決手段】ＣＮＧ供給装置31は、ガソリン系エンジンシステムに後付けすることで、ガソリンとＣＮＧを切り替えて運転するバイフューエルエンジンシステムを構成する。エンジン1の吸気通路2には、サージタンク13aと複数の分岐通路13bが設けられる。ＣＮＧ供給装置31は、サージタンク13aより上流の吸気通路2に設けられるＣＮＧインジェクタ32と、同インジェクタ32を制御するサブＥＣＵ51とを含む。サブＥＣＵ51は、ＣＮＧを同期噴射させるようにＣＮＧインジェクタ32を制御するが、エンジン1の加速時には、同期噴射と共に又は同期噴射を中断し、サージタンク13aでの吸気圧力の増加に応じて同期噴射より短い間隔でＣＮＧを複数回で非同期噴射させるようＣＮＧインジェクタ32を制御する。【選択図】図１
2018091194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの複数の燃焼室へ気体燃料を供給するためにシングルポイントインジェクション方式を採用した気体燃料供給装置であって、
前記エンジンには、前記複数の燃焼室へ吸気を導入するための吸気通路が設けられ、前記吸気通路には、吸気が集合するサージタンクと、前記サージタンクから前記各燃焼室へ吸気を分配するための複数の分岐通路とが設けられ、
前記気体燃料供給装置は、前記サージタンクより上流の前記吸気通路にて前記気体燃料を噴射するための気体燃料インジェクタと、前記気体燃料インジェクタを制御するための気体燃料系制御手段とを備え、
前記気体燃料系制御手段は、前記エンジンの回転に同期した所定の間隔で前記気体燃料を同期噴射させるように前記気体燃料インジェクタを制御し、前記エンジンの加速時には、前記同期噴射と共に又は前記同期噴射を中断して、前記サージタンクにおける吸気圧力の増加に応じて、前記同期噴射の間隔よりも短い間隔で前記気体燃料を複数回で非同期噴射させるように前記気体燃料インジェクタを制御する
ことを特徴とする気体燃料供給装置。
【請求項２】
前記気体燃料系制御手段は、前記サージタンクにおける前記吸気圧力が所定量増加する毎に前記非同期噴射を１回行うように前記気体燃料インジェクタを制御することを特徴とする請求項１に記載の気体燃料供給装置。
【請求項３】
前記気体燃料系制御手段は、前記エンジンの加速開始時に、初回の前記非同期噴射を行うように前記気体燃料インジェクタを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の気体燃料供給装置。
【請求項４】
液体燃料系エンジンシステムに対し後付けして組み合わせることにより、液体燃料と気体燃料の使用を切り替えてエンジンを運転するバイフューエルエンジンシステムを構成する気体燃料供給装置であって、
前記液体燃料系エンジンシステムは、複数の燃焼室を有するエンジンと、前記エンジンの運転に関わる液体燃料系機器と、前記エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段による検出結果に基づき、前記エンジンの前記液体燃料による運転を前記液体燃料系機器を使用して制御するための液体燃料系制御手段とを備え、
前記エンジンには、前記複数の燃焼室へ吸気を導入するための吸気通路が設けられ、前記吸気通路には、吸気が集合するサージタンクと、前記サージタンクから前記各燃焼室へ吸気を分配するための複数の分岐通路とが設けられ、
前記運転状態検出手段は、前記サージタンクにおける吸気圧力を検出するための吸気圧力検出手段と、運転者の加速要求を検出するための加速要求検出手段とを含み、
前記気体燃料供給装置は、前記サージタンクより上流の前記吸気通路にて前記気体燃料を噴射するための気体燃料インジェクタと、前記気体燃料インジェクタを制御するための気体燃料系制御手段とを備え、
前記気体燃料系制御手段は、前記エンジンの回転に同期した所定の間隔で前記気体燃料を同期噴射させるように前記気体燃料インジェクタを制御し、前記加速要求検出手段の検出結果に基づき加速が要求されたと判断したときには、前記同期噴射と共に又は前記同期噴射を中断して、前記吸気圧力検出手段により検出される前記吸気圧力の増加に応じて、前記同期噴射の間隔よりも短い間隔で前記気体燃料を複数回で非同期噴射させるように前記気体燃料インジェクタを制御する
ことを特徴とする気体燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気体燃料をエンジンに供給するための装置に係り、例えば、気体燃料と液体燃料を選択的に使用して運転するバイフューエルエンジンシステムを構成するために、液体燃料系エンジンシステムに後付けされて使用される気体燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される技術（「内燃機関の燃料供給装置」）が知られている。この装置は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の気体燃料及び空気を混合する混合器と、混合器に連通し、気体燃料の少なくとも一部が流通する主要燃料通路と、気体燃料の一部を、主要燃料通路の気圧よりも高圧で混合器に噴射するインジェクタと、混合気にてインジェクタより下流に設けられる絞り弁（スロットル弁）とを備える。このようなインジェクタの配置は、いわゆる「ミキサ方式」に相当する。ここで、混合器は、ベンチュリ部を有し、インジェクタはベンチュリ部に設けられる。この装置によれば、インジェクタがベンチュリ部に設けられるので、エンジン負荷の変化に伴って変化するベンチュリ部付近の負圧に連動してインジェクタの燃料噴射圧力が変化する。そのため、エンジン負荷に応じた適切な供給量でインジェクタから気体燃料を噴射することができ、全回転域で燃料供給量の制御性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１５１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の装置では、インジェクタが絞り弁より上流に設けられることから、気体燃料の供給位置からエンジンの各燃焼室までの距離が比較的長くなる。また、エンジンが複数の燃焼室を有する場合、一般には、絞り弁より下流に設けられる吸気マニホールド（サージタンクと複数の分岐通路を含む。）を使用して、気体燃料と空気の混合気を各燃焼室へ分配するようになっている。ここで、エンジンの加速時には、運転者の加速要求に応じた噴射信号を受けて、エンジンの回転に同期した所定の間隔で気体燃料を同期噴射させるようにインジェクタが制御される。しかしながら、インジェクタから同期噴射された気体燃料が混合気となって各燃焼室に到達するまでに遅れが生じ、しかも同期噴射された気体燃料が、吸気マニホールドから各燃焼室へ均等に分配されなくなるおそれがある。すなわち、吸気マニホールド（サージタンク）の中では、気体燃料の分布に偏りが生じることがあり、気体燃料が各燃焼室へ均等に分配されなくなるおそれがある。この結果、個々の燃焼室によっては、混合気の空燃比がリーンとなり、混合気の燃焼が悪化し、エンジンのドライバビリティや排気エミッションが悪化するおそれがある。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジンの加速時に、複数の燃焼室へ気体燃料を均等に分配供給することを可能としたシングルポイントインジェクション方式を採用した気体燃料供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの複数の燃焼室へ気体燃料を供給するためにシングルポイントインジェクション方式を採用した気体燃料供給装置であって、エンジンには、複数の燃焼室へ吸気を導入するための吸気通路が設けられ、吸気通路には、吸気が集合するサージタンクと、サージタンクから各燃焼室へ吸気を分配するための複数の分岐通路とが設けられ、気体燃料供給装置は、サージタンクより上流の吸気通路にて気体燃料を噴射するための気体燃料インジェクタと、気体燃料インジェクタを制御するための気体燃料系制御手段とを備え、気体燃料系制御手段は、エンジンの回転に同期した所定の間隔で気体燃料を同期噴射させるように気体燃料インジェクタを制御し、エンジンの加速時には、同期噴射と共に又は同期噴射を中断して、サージタンクにおける吸気圧力の増加に応じて、同期噴射の間隔よりも短い間隔で気体燃料を複数回で非同期噴射させるように気体燃料インジェクタを制御することを趣旨とする。
【０００７】
上記発明の構成によれば、サージタンクより上流の吸気通路にて、気体燃料インジェクタから気体燃料が噴射される。また、エンジンの定常時には、エンジンの回転に同期した所定の間隔で気体燃料が気体燃料インジェクタから同期噴射される。そして、エンジンの加速時には、同期噴射と共に又は同期噴射が中断されて、サージタンクにおける吸気圧力の増加に応じて、同期噴射の間隔よりも短い間隔で気体燃料が気体燃料インジェクタから非同期噴射により複数回噴射される。従って、エンジンの加速時には、吸気圧力が増加する過程でサージタンクへ少しずつ気体燃料が流れ、サージタンクにおける気体燃料の分布の偏りが少なくなる。また、その気体燃料が吸気と共に各分岐通路を介して各燃焼室へ流れる。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、気体燃料系制御手段は、サージタンクにおける吸気圧力が所定量増加する毎に非同期噴射を１回行うように気体燃料インジェクタを制御することを趣旨とする。
【０００９】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、エンジンの加速時には、サージタンクにおける吸気圧力が所定量増加する毎に気体燃料インジェクタから気体燃料が非同期噴射により１回噴射される。従って、エンジンの加速時には、吸気圧力の増加速度に応じた間隔で気体燃料が非同期噴射され、加速の高低に応じたタイミングで気体燃料がサージタンクへ流れる。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、気体燃料系制御手段は、エンジンの加速開始時に、初回の非同期噴射を行うように気体燃料インジェクタを制御することを趣旨とする。
【００１１】
上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、エンジンの加速開始時には、それと同時に、気体燃料インジェクタから初回の非同期噴射が行われる。従って、加速の早いタイミングから気体燃料がサージタンクへ流れ、その気体燃料が吸気と共に各分岐通路を介して各燃焼室へ流れる。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、液体燃料系エンジンシステムに対し後付けして組み合わせることにより、液体燃料と気体燃料の使用を切り替えてエンジンを運転するバイフューエルエンジンシステムを構成する気体燃料供給装置であって、液体燃料系エンジンシステムは、複数の燃焼室を有するエンジンと、エンジンの運転に関わる液体燃料系機器と、エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、運転状態検出手段による検出結果に基づき、エンジンの液体燃料による運転を液体燃料系機器を使用して制御するための液体燃料系制御手段とを備え、エンジンには、複数の燃焼室へ吸気を導入するための吸気通路が設けられ、吸気通路には、吸気が集合するサージタンクと、サージタンクから各燃焼室へ吸気を分配するための複数の分岐通路とが設けられ、運転状態検出手段は、サージタンクにおける吸気圧力を検出するための吸気圧力検出手段と、運転者の加速要求を検出するための加速要求検出手段とを含み、気体燃料供給装置は、サージタンクより上流の吸気通路にて気体燃料を噴射するための気体燃料インジェクタと、気体燃料インジェクタを制御するための気体燃料系制御手段とを備え、気体燃料系制御手段は、エンジンの回転に同期した所定の間隔で気体燃料を同期噴射させるように気体燃料インジェクタを制御し、加速要求検出手段の検出結果に基づき加速が要求されたと判断したときには、同期噴射と共に又は同期噴射を中断して、吸気圧力検出手段により検出される吸気圧力の増加に応じて、同期噴射の間隔よりも短い間隔で気体燃料を複数回で非同期噴射させるように気体燃料インジェクタを制御することを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成によれば、バイフューエルエンジンシステムにおいて、気体燃料によりエンジンが運転されるときは、サージタンクより上流の吸気通路にて、気体燃料インジェクタから気体燃料が噴射される。また、エンジンの定常時には、エンジンの回転に同期した所定の間隔で気体燃料が気体燃料インジェクタから同期噴射される。そして、エンジンの加速時には、同期噴射と共に又は同期噴射が中断されて、サージタンクにおける吸気圧力の増加に応じて、同期噴射の間隔よりも短い間隔で気体燃料が気体燃料インジェクタから非同期噴射により複数回噴射される。従って、エンジンの加速時には、吸気圧力が増加する過程でサージタンクへ少しずつ気体燃料が流れ、サージタンクにおける気体燃料の分布の偏りが少なくなる。また、その気体燃料が吸気と共に各分岐通路を介して各燃焼室へ流れる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、ＳＰＩ方式を採用した気体燃料供給装置により、エンジンの加速時に、複数の燃焼室へ気体燃料を均等に分配供給することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、加速の高低にかかわらずサージタンクにおける気体燃料の分布の偏りを低減することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、加速の早いタイミングから各燃焼室で混合気を燃焼させることができ、加速応答性を向上させることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、バイフューエルエンジンシステムにおいて、ＳＰＩ方式を採用した気体燃料供給装置により、エンジンの加速時に、複数の燃焼室へ気体燃料を均等に分配供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係り、自動車に搭載されたバイフューエルエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】一実施形態に係り、ＣＮＧ加速噴射制御の内容を示すフローチャート。
【図３】一実施形態に係り、ＣＮＧ加速噴射制御による各種パラメータの推移をモデル的に示すタイムチャート。
【図４】一実施形態に係り、ＣＮＧ加速噴射制御を実行した第１の実験例に関する各種パラメータの推移を示すタイムチャート。
【図５】一実施形態に係り、図４の一部を拡大して示すタイムチャート。
【図６】一実施形態に係り、対比のための第２の実験例に関する各種パラメータの推移を示すタイムチャート。
【図７】一実施形態に係り、図６の一部を拡大して示すタイムチャート。
【図８】一実施形態に係り、対比のための第３の実験例に関する各種パラメータの推移を示すタイムチャート。
【図９】一実施形態に係り、図８の一部を拡大して示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明における気体燃料供給装置を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１に、この実施形態の自動車に搭載されたバイフューエルエンジンシステムを概略構成図により示す。複数（この実施形態では４つ）の気筒を有するエンジン１には、吸気通路２が設けられる。エンジン１の複数の燃焼室３には、吸気通路２を介して燃料と吸気との可燃混合気が供給され、各燃焼室３にて爆発・燃焼され、その燃焼後の排気が排気通路４を介して外部へ排出されるようになっている。エンジン１は、この一連の動作により、ピストン５を上下動させてクランクシャフト６を回転させ、動力を得るようになっている。
【００２１】
吸気通路２には、その入口側から順にエアクリーナ１１、電子スロットル装置１２及び吸気マニホールド１３が設けられる。エアクリーナ１１は、吸気通路２に吸入される吸気を清浄化する。電子スロットル装置１２は、吸気通路２を流れる吸気量を調節する。電子スロットル装置１２は、モータ１４によりスロットル弁１５を開閉駆動させるようになっている。吸気マニホールド１３は、吸気通路２を流れる吸気を、エンジン１の各燃焼室３へ分配するように構成される。すなわち、吸気マニホールド１３は、吸気が集合するサージタンク１３ａと、サージタンク１３ａから各吸気ポート７を介して各燃焼室３へ吸気を分配するための複数に分岐された分岐通路１３ｂとを含む。
【００２２】
この実施形態のバイフューエルエンジシステムは、エンジン１に対しガソリンとＣＮＧとを切り替えて供給することにより、エンジン１を運転するように構成される。このシステムの燃料供給装置２０は、エンジン１にガソリンを供給するためのガソリン供給装置２１と、エンジン１にＣＮＧを供給するためのＣＮＧ供給装置３１とを備える。ガソリンは、本発明の液体燃料の一例に相当し、ＣＮＧは本発明の気体燃料の一例に相当する。ガソリン供給装置２１は、エンジン１にて各吸気ポート７に対応して設けられる複数のガソリンインジェクタ２２と、各ガソリンインジェクタ２２へガソリンを供給するためのガソリンタンク２３、ガソリンライン２４、ガソリンポンプ２５及びデリバリパイプ２６とを備える。ガソリンインジェクタ２２として、各燃焼室３に対応する各吸気ポート７へガソリンを噴射するポート噴射式及びマルチ・ポイント・インジェクション（ＭＰＩ）方式が採用される。ガソリンタンク２３には、ガソリンが貯留される。ガソリンポンプ２５は、ガソリンタンク２３からガソリンライン２４へガソリンを圧送する。ガソリンライン２４へ圧送されたガソリンは、デリバリパイプ２６を介して各ガソリンインジェクタ２２へ供給される。供給されたガソリンは、各インジェクタ２２が制御されることで、各吸気ポート７へ噴射され、各燃焼室３へ供給される。
【００２３】
ＣＮＧ供給装置３１は、一つのＣＮＧインジェクタ３２と、そのインジェクタ３２へＣＮＧを供給するためのＣＮＧボンベ３３及びＣＮＧライン３４とを備える。ＣＮＧインジェクタ３２として、エンジン１の各燃焼室３から離れた位置（吸気マニホールド１３より上流）の吸気通路２にて、吸気通路２にＣＮＧを噴射するためのシングル・ポイント・インジェクション（ＳＰＩ）方式が採用される。この実施形態では、電子スロットル装置１２の直上流の吸気通路２に一つのＣＮＧインジェクタ３２が配置される。ＣＮＧライン３４には、元弁３５、遮断弁３６及びＣＮＧレギュレータ３７が設けられる。元弁３５は電磁弁より構成され、ＣＮＧボンベ３３からＣＮＧライン３４へのＣＮＧの供給と遮断を制御するために開閉される。遮断弁３６は電磁弁より構成され、ＣＮＧの流れを制御するために開閉される。ＣＮＧレギュレータ３７は、ＣＮＧインジェクタ３２へ圧送されるＣＮＧを所定の圧力に調整する。ＣＮＧボンベ３３からＣＮＧインジェクタ３２へ供給されるＣＮＧは、ＣＮＧインジェクタ３２が制御されることで、吸気通路２へ噴射され、吸気通路２、吸気マニホールド１３及び各吸気ポート７を介して各燃焼室３へ供給される。
【００２４】
元弁３５より下流のＣＮＧライン３４には、その部位におけるＣＮＧの圧力を検出するための第１ＣＮＧ圧力センサ６１が設けられる。ＣＮＧレギュレータ３７とＣＮＧインジェクタ３２との間のＣＮＧライン３４には、燃料配管３８が設けられる。この燃料配管３８には、同配管３８におけるＣＮＧの圧力を検出するための第２ＣＮＧ圧力センサ６２と、同配管３８におけるＣＮＧの温度を検出するためのＣＮＧ温度センサ６３とが設けられる。元弁３５及び遮断弁３６が共に開弁されることにより、ＣＮＧボンベ３３からＣＮＧがＣＮＧライン３４等を介してＣＮＧインジェクタ３２へ供給される。一方、元弁３５又は遮断弁３６が閉弁されることで、ＣＮＧインジェクタ３２へのＣＮＧの供給が遮断される。
【００２５】
各燃焼室３に対応してエンジン１に設けられる複数の点火プラグ１６は、イグニションコイル１７から出力される高電圧を受けて点火動作をする。各点火プラグ１６の点火時期は、イグニションコイル１７による高電圧の出力タイミングにより決定される。これら点火プラグ１６及びイグニションコイル１７により点火装置が構成される。
【００２６】
排気通路４に設けられる触媒コンバータ８は、エンジン１から排気通路４へ排出される排気を浄化する。このように浄化された排気が排気通路４から外部へ排出される。
【００２７】
エンジン１の運転状態を検出するために、このエンジンシステムには、各種センサ等４１〜４７が設けられる。電子スロットル装置１２に設けられるスロットルセンサ４１は、スロットル弁１５の開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。排気通路４に設けられる酸素センサ４２は、エンジン１から排気通路４へ排出される排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられる回転速度センサ４３は、クランクシャフト６の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられる水温センサ４４は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温度）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。自動車に設けられる車速センサ４５は、自動車の速度（車速）を検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。運転席に設けられるアクセルセンサ４６は、運転者により操作されるアクセルペダル９の操作量をアクセル開度ＡＣＰとして検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。サージタンク１３ａに設けられる吸気圧センサ４７は、サージタンク１３ａにおける吸気圧力ＰＭを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。上記した各種センサ４１〜４７は、本発明の運転状態検出手段の一例に相当する。また、アクセルセンサ４６は、本発明の加速要求検出手段の一例に相当し、吸気圧センサ４７は、本発明の吸気圧力検出手段の一例に相当する。
【００２８】
この実施形態において、電子スロットル装置１２、ガソリン供給装置２１及び点火装置は、ガソリン系機器（本発明の液体燃料系機器の一例）を構成する。
【００２９】
この実施形態では、エンジン１を制御するために、メイン電子制御装置（メインＥＣＵ）５０とサブＥＣＵ５１が設けられる。メインＥＣＵ５０は、吸気圧センサ４７を除く各種センサ４１〜４６から出力される各種信号を入力するようになっている。サブＥＣＵ５１は、各種センサ４１〜４７のうち、吸気圧センサ４７から出力される信号を直接入力し、スロットルセンサ４１、水温センサ４４及び車速センサ４５から出力される各種信号をメインＥＣＵ５０を介して入力するようになっている。サブＥＣＵ５１には、酸素センサ４２と回転速度センサ４３は接続されていない。
【００３０】
ここで、メインＥＣＵ５０は、入力された各種信号に基づいて、すなわちエンジン１の運転状態に応じて、噴射量制御、点火時期制御及び電子スロットル制御等を実行するために、各ガソリンインジェクタ２２、イグニションコイル１７及び電子スロットル装置１２のモータ１４を制御するようになっている。一方、サブＥＣＵ５１は、入力された各種信号に基づいて、噴射量補正、点火時期補正及びＣＮＧ関連制御等を実行するために、各ＣＮＧインジェクタ３２、イグニションコイル１７、元弁３５及び遮断弁３６を制御するようになっている。メインＥＣＵ５０は、本発明の液体燃料系制御手段の一例に相当し、サブＥＣＵ５１は、本発明の気体燃料系制御手段の一例に相当する。
【００３１】
ここで、噴射量制御とは、メインＥＣＵ５０が、エンジン１の運転状態に応じてガソリンインジェクタ２２を制御することにより、ガソリン噴射量を制御することである。点火時期制御とは、メインＥＣＵ５０が、エンジン１の運転状態に応じてイグニションコイル１７を制御することにより、各点火プラグ１６によるガソリンの点火時期を制御することである。電子スロットル制御とは、メインＥＣＵ５０が、スロットル開度ＴＡに応じてモータ１４を制御することにより、スロットル弁１５の開度を制御することである。一方、噴射量補正とは、サブＥＣＵ５１が、メインＥＣＵ５０の噴射量制御に基づき噴射量を補正し、ＣＮＧインジェクタ３２を制御することにより、ＣＮＧ噴射量を補正制御することである。点火時期補正とは、サブＥＣＵ５１が、メインＥＣＵ５０の点火時期制御に基づき点火時期を補正し、イグニションコイル１７を制御することにより、ＣＮＧの点火時期を補正制御することである。ＣＮＧ関連制御とは、サブＥＣＵ５１が、第１及び第２のＣＮＧ圧力センサ６１，６２、ＣＮＧ温度センサ６３等からの信号に基づき、元弁３５及び遮断弁３６を制御することにより、ＣＮＧの供給を制御することである。
【００３２】
この実施形態で、メインＥＣＵ５０及びサブＥＣＵ５１は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ等よりなる周知の構成を備える。ＲＯＭは、前述した各種制御に係る所定の制御プログラムを予め記憶している。メインＥＣＵ５０は、これらの制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行するようになっている。また、メインＥＣＵ５０は、サブＥＣＵ５１と接続されることにより、ガソリン系の噴射量制御及び点火時期制御を、サブＥＣＵ５１を介して実行するようになっている。また、サブＥＣＵ５１は、メインＥＣＵ５０から出力される噴射量制御及び点火時期制御に係る信号を入力して利用することにより、ＣＮＧ系の噴射量補正及び点火時期補正を実行するようになっている。加えて、サブＥＣＵ５１は、エンジン１の加速時に、ＣＮＧを使用した加速噴射制御を実行するようになっている。
【００３３】
この他、自動車の運転席には、エンジン１の運転を、ガソリンのみを使用したガソリンモードと、ＣＮＧのみを使用したＣＮＧモードとに切り替えるために操作されるモードスイッチ６６が設けられる。同じく、運転席には、現在の運転がガソリンモードであるか、ＣＮＧモードであるかを表示するためのモードランプ６７が設けられる。モードスイッチ６６及びモードランプ６７は、それぞれサブＥＣＵ５１に接続される。モードランプ６７は、その表示がサブＥＣＵ５１により制御される。この実施形態で、ＣＮＧ供給装置３１、各種センサ６１〜６３、モードスイッチ６６及びモードランプ６７によりＣＮＧ系機器が構成される。
【００３４】
この実施形態のバイフューエルエンジンシステムは、ベースとなるガソリン系エンジンシステムに対し、オプションとしてのＣＮＧ系システムを後付けして組み合わせることにより構成される。そして、このエンジンシステムは、モードスイッチ６６がガソリンモードに切り替えられることで、本来のガソリン系エンジンシステムが使用され、ガソリンによる運転が行われる。一方、モードスイッチ６６がＣＮＧモードに切り替えられることで、ガソリン系エンジンシステムの一部とＣＮＧシステムが併せて使用されてＣＮＧによる運転が行われる。この実施形態では、エンジン１、吸気通路２、排気通路４、上記したガソリン系機器、各種センサ４１〜４７及びメインＥＣＵ５０によりガソリン系エンジンシステム（本発明の液体燃料系エンジンシステムの一例）が構成される。また、上記したＣＮＧ系機器及びサブＥＣＵ５１によりＣＮＧ系システム（本発明の気体燃料供給装置の一例）が構成される。
【００３５】
上記したバイフューエルエンジンシステムにおいて、エンジン１の定常運転時には、サブＥＣＵ５１は、エンジン１の回転に同期した所定の間隔でＣＮＧを同期噴射させるようにＣＮＧインジェクタ３２を制御するようになっている。ここで、エンジン１の加速時にも、サブＥＣＵ５１が、ＣＮＧを同期噴射させるようにＣＮＧインジェクタ３２を制御したとする。ところが、ＣＮＧインジェクタ３２からエンジン１の各燃焼室３までの流路が比較的長いことから、ＣＮＧインジェクタ３２から同期噴射されたＣＮＧが混合気となって各燃焼室３に到達するまでには、多少の遅れが生じることになる。加えて、加速時に一つのＣＮＧインジェクタ３２から同期噴射されたＣＮＧは、所定の間隔をもってサージタンク１３ａへ流れるので、サージタンク１３ａの中ではＣＮＧの分布に偏りが生じ、各分岐通路１３ｂから各燃焼室３へＣＮＧが均等に分配されなくなるおそれがある。そこで、この実施形態では、加速時のＣＮＧによる運転を改良するために、サブＥＣＵ５１がＣＮＧ加速噴射制御を実行するようになっている。
【００３６】
次に、このＣＮＧ加速噴射制御について説明する。図２に、そのＣＮＧ加速噴射制御の内容をフローチャートにより示す。
【００３７】
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、サブＥＣＵ５１は、アクセルセンサ４６の検出値に基づきアクセル開度ＡＣＰを取り込む。
【００３８】
次に、ステップ１１０で、サブＥＣＵ５１は、吸気圧センサ４７の検出値に基づき吸気圧力ＰＭを取り込む。
【００３９】
次に、ステップ１２０で、サブＥＣＵ５１は、今回の吸気圧力ＰＭから前回の吸気圧力ＰＭＯを減算することにより吸気圧力変化ΔＰＭを求める。
【００４０】
次に、ステップ１３０で、サブＥＣＵ５１は、エンジン１の運転がＣＮＧモードか否かを判断する。サブＥＣＵ５１は、モードスイッチ６６の操作状態に基づきこの判断を行うことができる。サブＥＣＵ５１は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１４０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１００へ戻す。
【００４１】
ステップ１４０では、サブＥＣＵ５１は、加速開始か否かを判断する。サブＥＣＵ５１は、アクセル開度ＡＣＰの変化に基づきこの判断を行うことができる。サブＥＣＵ５１は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１５０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１６０へジャンプする。
【００４２】
ステップ１５０では、サブＥＣＵ５１は、ＣＮＧの加速開始噴射を実行する。すなわち、サブＥＣＵ５１は、エンジン１の加速開始時に、初回の非同期噴射を１回行うようにＣＮＧインジェクタ３２を制御する。この初回の噴射量については、予め定められた一定値に設定したり、加速開始時の吸気圧力ＰＭに応じた値に設定したりすることができる。
【００４３】
次に、ステップ１６０で、サブＥＣＵ５１は、吸気圧力変化ΔＰＭが所定値を下回るか否かを判断する。すなわち、サブＥＣＵ５１は、加速の程度が小さいか否かを判断する。サブＥＣＵ５１は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２２０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１７０へ移行する。
【００４４】
ステップ１７０では、サブＥＣＵ５１は、吸気圧力変化ΔＰＭが所定値を上回るか否かを判断する。すなわち、サブＥＣＵ５１は、加速の程度が大きいか否かを判断する。サブＥＣＵ５１は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１８０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１９０へ移行する。
【００４５】
ステップ１８０では、サブＥＣＵ５１は、ある程度の加速が続いていると判定し、加速判定フラグＸＡＣＤを「１」に設定する。
【００４６】
次に、ステップ１９０で、サブＥＣＵ５１は、加速判定フラグＸＡＣＤが「１」か否かを判断する。サブＥＣＵ５１は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２００へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１００へ戻す。
【００４７】
ステップ２００では、サブＥＣＵ５１は、吸気圧力ＰＭが所定値を横切るか否かを判断する。すなわち、サブＥＣＵ５１は、加速時の吸気圧力ＰＭの増加に伴って、その吸気圧力ＰＭが所定量増加したか否かを判断する。サブＥＣＵ５１は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ２１０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１００へ戻す。
【００４８】
そして、ステップ２１０では、サブＥＣＵ５１は、加速時噴射を実行する。すなわち、サブＥＣＵ５１は、サージタンク１３ａにおける吸気圧力ＰＭの増加に応じて、同期噴射の間隔よりも短い間隔でＣＮＧを１回だけ非同期噴射させるようにＣＮＧインジェクタ３２を制御し、その後、処理をステップ１００へ戻す。
【００４９】
一方、ステップ１６０から移行してステップ２２０では、サブＥＣＵ５１は、ある程度の加速が継続しないと判定し、加速判定フラグＸＡＣＤを「０」に設定し、その後、処理をステップ１００へ戻す。
【００５０】
図３には、上記したＣＮＧ加速噴射制御による（ａ）アクセル開度ＡＣＰ、（ｂ）スロットル開度ＴＡ、（ｃ）吸気圧力ＰＭ、（ｄ）加速時噴射（非同期噴射）及び（ｅ）同期噴射の推移をモデル的にタイムチャートにより示す。図３において、時刻ｔ１で、アクセル開度ＡＣＰが急増すると、加速開始が判断され、ほぼ同時にスロットル開度ＴＡが急増し始める。また、吸気圧力ＰＭは、時刻ｔ１からやや遅れて増加し始め、時刻ｔ２まで徐々に増加する。この時刻ｔ１〜ｔ２の期間が加速時となる。ここで、図３（ｅ）に示すように、ＣＮＧの同期噴射は、加速時及びその前後で所定の間隔で継続して行われる。これに対し、図３（ｄ）に示すように、加速時噴射（非同期噴射）ＩＳＳは、吸気圧力ＰＭの増加に応じて、同期噴射の間隔よりも短い間隔で複数回（吸気圧力ＰＭが所定量だけ増加する毎に１回）行われる。また、時刻ｔ１の加速開始時には、１回の加速開始噴射（非同期噴射）ＩＳが行われる。
【００５１】
以上説明したこの実施形態のＣＮＧ供給装置によれば、バイフューエルエンジンシステムにおいて、ＣＮＧモードが選択されてＣＮＧによりエンジン１が運転されるときには、サージタンク１３ａより上流の吸気通路２にて、ＣＮＧインジェクタ３２からＣＮＧが噴射される。また、エンジン１の定常時には、エンジン１の回転に同期した所定の間隔でＣＮＧがＣＮＧインジェクタ３２から同期噴射される。そして、エンジン１の加速時には、同期噴射と共に、サージタンク１３ａにおける吸気圧力ＰＭの増加に応じて、同期噴射の間隔よりも短い間隔でＣＮＧがＣＮＧインジェクタ３２から非同期噴射により複数回噴射される。従って、エンジン１の加速時には、吸気圧力ＰＭが増加する過程でサージタンク１３ａへ少しずつＣＮＧが流れ、サージタンク１３ａにおけるＣＮＧの分布の偏りが少なくなる。また、そのサージタンク１３ａの中のＣＮＧが吸気と共に各分岐通路１３ｂを介して各燃焼室３へ流れる。このため、バイフューエルエンジンシステムにおいて、ＳＰＩ方式を採用したＣＮＧ供給装置により、エンジン１の加速時に、複数の燃焼室３へＣＮＧを均等に分配供給することができる。この結果、加速時に各燃焼室３における混合気の空燃比のリーン化を防止することができ、混合気の良好な燃焼を確保することができ、エンジン１のドライバビリティや排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００５２】
この実施形態の構成によれば、エンジン１の加速時には、サージタンク１３ａにおける吸気圧力ＰＭが所定量増加する毎に、ＣＮＧインジェクタ３２からＣＮＧが非同期噴射により１回噴射される。従って、エンジン１の加速時には、吸気圧力ＰＭの増加速度に応じた間隔でＣＮＧが非同期噴射され、加速の高低に応じたタイミングでＣＮＧがサージタンク１３ａへ流れる。このため、加速の高低にかかわらず、サージタンク１３ａにおけるＣＮＧの分布の偏りを低減することができる。
【００５３】
この実施形態の構成によれば、エンジン１の加速開始時には、それと同時に、ＣＮＧインジェクタ３２から初回の非同期噴射が行われる。従って、加速の早いタイミングからＣＮＧがサージタンクへ流れ、そのＣＮＧが吸気と共に各分岐通路１３ｂを介して各燃焼室３へ流れる。このため、加速の早いタイミングから各燃焼室３で混合気を燃焼させることができ、加速応答性を向上させることができる。
【００５４】
図４には、上記ＣＮＧ加速噴射制御を実行した第１の実験例に係り、（ａ）点火信号、（ｂ）メインＥＣＵの噴射信号、（ｃ）ＣＮＧインジェクタ噴射信号、（ｄ）スロットル開度ＴＡ、（ｅ）吸気圧力ＰＭ、（ｆ）空気過剰率及び（ｇ）エンジン回転速度ＮＥの推移をタイムチャートにより示す。図５は、図４の時刻ｔ１〜ｔ２の間を拡大して示すタイムチャートである。なお、第１の実験例では、加速開始時に行われる加速開始噴射を省略している。図６、図７は、対比のための第２の実験例に係り、図６は、図４に準ずるタイムチャートであり、図７は、図５に準ずるタイムチャートである。第２の実験例では、ＣＮＧ噴射に係り、同期噴射の他に、加速開始後に比較的長い非同期噴射を１回だけ行っている。また、図８、図９は、対比のための第３の実験例に係り、図８は、図４に準ずるタイムチャートであり、図９は、図５に準ずるタイムチャートである。第３の実験例では、ＣＮＧ噴射に係り、同期噴射のみを行っている。
【００５５】
この実施形態のＣＮＧ加速噴射制御を実行した第１の実験例では、図５（ｃ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２の間で、ＣＮＧインジェクタ噴射信号に、同期噴射と複数の非同期噴射（加速時噴射）の両方が混在する。ここで、図４（ｆ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ３の間では、空気過剰率（空燃比）は多少リッチ化しながら変動するが、リーンに転じることはない。この結果、図４（ｇ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ３の間では、エンジン回転速度ＮＥが比較的滑らかに上昇することがわかる。
【００５６】
これに対し、対比のための第２の実験例では、図７（ｃ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２の間で、ＣＮＧインジェクタ噴射信号に、同期噴射と１回の長い非同期噴射が混在する。ここで、図６（ｆ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ３の間では、空気過剰率（空燃比）はリッチ化しながら変動し、一瞬リーンに転じることがある。この結果、図６（ｇ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ３の間では、エンジン回転速度ＮＥは徐々に上昇するが、途中何度か変動し、吹けあがりがよくないことがわかる。
【００５７】
一方、対比のための第３の実験例では、図９（ｃ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２の間で、ＣＮＧインジェクタ噴射信号は同期噴射だけとなる。ここで、図８（ｅ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ３では、空気過剰率（空燃比）は一旦リーン化してから、複数の変動を伴いながらリッチ化することがわかる。この結果、図８（ｆ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ３の間で、エンジン回転速度ＮＥは、加速の初期段階で吹けあがらず、もたつきを経てから徐々に上昇することになる。
【００５８】
従って、第１〜第３の実験例の比較からわかるように、この実施形態のＣＮＧ加速噴射制御によれば、エンジン１の加速時において、空気過剰率（空燃比）にリーン化がなく、エンジン回転速度ＮＥの吹けあがりも良好となることから、エンジン１の各燃焼室３へＣＮＧを均等に分配できることが確認できる。
【００５９】
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することができる。
【００６０】
（１）前記実施形態では、気体燃料としてＣＮＧを使用したが、これに限られるものではなく、液化天然ガス（ＬＰＧ）を気体燃料として使用することもできる。
【００６１】
（２）前記実施形態では、本発明の気体燃料供給装置を、バイフューエルエンジンシステムを構成するＣＮＧ供給装置に具体化したが、気体燃料のみを使用してエンジンを運転するための気体燃料供給装置に具体化することもできる。
【００６２】
（３）前記実施形態では、加速開始時に加速開始噴射を１回行うように構成したが、この加速開始噴射を省略することもできる。
【００６３】
（４）前記実施形態では、電子スロットル装置１２の直上流の吸気通路２に一つのＣＮＧインジェクタ３２を配置したが、電子スロットル装置の直下流の吸気通路に一つのＣＮＧインジェクタを配置することもできる。
【００６４】
（５）前記実施形態では、一つのＣＮＧインジェクタ３２を吸気通路２に設けたが、一つのＣＮＧインジェクタの最大噴射量によっては、同じ位置に二つのＣＮＧインジェクタを隣接して設け、両インジェクタを同時に噴射制御することで１回の最大噴射量を増大させることもできる。この場合もＳＰＩ方式に含まれるものとする。
【００６５】
（６）前記実施形態では、加速時噴射において、吸気圧センサ４７の検出信号を使用し、吸気圧力の増加に応じて、同期噴射の間隔よりも短い間隔でＣＮＧを複数回で非同期噴射させるように構成した。これに対し、吸気圧センサ４７を使わず、スロットルセンサ４１の検出信号と回転速度センサ４３の検出信号を使用し、それらの信号から吸気圧力の増加変化を予測し、その予測圧力に応じてＣＮＧを複数回で非同期噴射させるように構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
この発明は、ＣＮＧやＬＰＧなどの気体燃料を使用して運転するエンジンに利用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  エンジン
２  吸気通路
３  燃焼室
４  排気通路
１２  電子スロットル装置
１３  吸気マニホールド
１３ａ  サージタンク
１３ｂ  分岐通路
１６  点火プラグ
１７  イグニションコイル
２１  ガソリン供給装置
２２  ガソリンインジェクタ
３１  ＣＮＧ供給装置
３２  ＣＮＧインジェクタ（気体燃料インジェクタ）
４１  スロットルセンサ（運転状態検出手段）
４２  酸素センサ（運転状態検出手段）
４３  回転速度センサ（運転状態検出手段）
４４  水温センサ（運転状態検出手段）
４５  車速センサ（運転状態検出手段）
４６  アクセルセンサ（運転状態検出手段、加速要求検出手段）
４７  吸気圧センサ（運転状態検出手段、吸気圧力検出手段）
５０  メインＥＣＵ（液体燃料系制御手段）
５１  サブＥＣＵ（気体燃料系制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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