(57)【要約】【課題】燃料としてＬＰＧを用い、ＳＰＩ方式で燃料を供給し、かつ電子制御スロットルを備えたエンジンの低燃圧時のエンジン保護制御方法を提供にある。【解決手段】エンジンの吸気マニホールドの集合部上流側の吸気通路に燃料噴射弁を設置し、これらの燃料噴射弁からの燃料噴射で前記エンジンの複数の気筒にＬＰＧ燃料を供給するように構成され、かつ吸気通路には電子制御スロットルが配置されたエンジンにおける低燃圧時のエンジン保護制御方法であって、エンジン回転数、燃料圧力、スロットル開度、アクセルペダル開度の情報をエンジン制御装置が受け取り、燃料圧力が所定圧以下となった場合に、電子制御スロットルの開度を規制してエンジン回転数を低い回転数に制限した。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気マニホールドの集合部上流側の吸気通路に燃料噴射弁を設置し、これらの燃料噴射弁からの燃料噴射で前記エンジンの複数の気筒にＬＰＧ燃料を供給するように構成され、かつ吸気通路には電子制御スロットルが配置されたエンジンにおける低燃圧時のエンジン保護制御方法であって、エンジン回転数、燃料圧力、スロットル開度、アクセルペダル開度の情報をエンジン制御装置が受け取り、燃料圧力が所定圧以下となった場合に、電子制御スロットルの開度を規制してエンジン回転数を低い回転数に制限したことを特徴とする低燃圧時のエンジン保護制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸気マニホールドの集合部上流側に燃料噴射弁が配置され複数の気筒にＬＰＧ燃料を供給するシングルポイントインジェクション（ＳＰＩ）方式の内燃機関において、供給燃料が低燃圧になった場合の低燃圧時のエンジン保護制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジンの吸気マニホールドの集合部上流側に燃料噴射弁を設置して各気筒に燃料を供給するＳＰＩ方式のものと、各気筒毎に燃料噴射弁を１本ずつ設けて、それぞれの気筒毎に燃料を供給するマルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）方式があり、現在後者の方が一般的ではあるが、コストの問題やＭＰＩに比べＳＰＩの構造が簡単であるという理由から現在でも一部で用いられており、フォークリフトのエンジンとしては多用されている。
【０００３】
燃料としてガソリン、軽油、ＬＰＧがあるが、ＬＰＧを用い、ＳＰＩ方式でエンジンへ燃料を供給する場合、燃料の供給はボンベ内の蒸気圧を利用し、ベーパライザで噴射圧（約０．３ｋｇ／ｃｍ２  ）へ調圧しておこなう。ＬＰＧの場合は燃料ポンプを使用しない。
エンジン用燃料としてのＬＰＧは、プロパン（Ｃ３Ｈ８）成分とブタン（Ｃ４Ｈ１０）成分の混合ガスとして流通しているが、温度と混合比によりボンベ圧が０．６〜１３．０ｋｇ／ｃｍ２  の間で変化し、ベーパライザ特性上流量増加時に燃圧低下の傾向が存在する。
【０００４】
これにより、燃圧が０．２６ｋｇ／ｃｍ２  を下回ると要求噴射量をまかなえなくなってしまい、リーンによる失火、バックファイア等が発生し、排気温度が上昇して触媒の損傷を招くことがある。従って、燃圧がある値以下の場合には流量不足にならぬよう、回転規制、スロットル開度規制を行う必要がある。
【０００５】
このような回転規制方法の一例として、上記の、ＬＰＧを用いるエンジンとは異なるが、ガソリンを燃料として使用し、かつ直噴エンジンについて、低燃圧時における燃料のリーン化やノッキング等を制御する方法が開示または示唆されている（特許文献１参照）。この種の直噴エンジンは、燃焼室内の圧力が非常に高くなる圧縮行程の後期にて燃料噴射を行うため、燃料噴射弁には高圧の燃料を供給しなければならない。そこで、燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁に向けて吐出する電動型の低圧ポンプに加え、この低圧ポンプからの燃料を更に加圧して燃料噴射弁に供給する高圧ポンプを備えている。
【０００６】
高圧ポンプは直噴エンジンのカムシャフトにより駆動されるため、その高圧燃料の吐出量はエンジン回転数の上昇に伴い増加するものの、低圧ポンプは電動型であるためエンジン回転数にかかわらず吐出量は一定である。
このため、低圧ポンプの吐出量は、直噴エンジンの許容最高回転数時における高圧ポンプの最大吐出量よりも十分余裕をもっていなければならない。しかしながら、供給電圧の低下などで低圧ポンプの吐出量が不足すると、燃焼室に供給させる燃料がリーンになって、燃焼室の過熱からのノッキングを招く恐れがある。
低圧ポンプの容量を非常に大きくすれば良いのであるが、重量や消費電力の増加等により問題がある。このため、特許文献１では、可能な限り小型にし、かつリーン化やノッキング問題を生じさせないようにした装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２１０５４号公報（段落番号０００８、００１６、００１７）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したものは燃料がガソリンで、かつ直噴エンジンの場合の問題点の解決方法であり、燃料がＬＰＧで、かつＳＰＩ方式における低燃圧化とは原因の発生が全く異なるため、異なるケースとなり、問題の解決方法の発想が別になる。
エンジン回転をある一定以上に上げない方法として、燃料カット、点火カット等の手段もあるが、混合気のリーン燃焼や触媒温度の上昇を招くことがある。
なお、燃料カットは、燃料カット直後、吸気管内に燃料が残存するため、即燃料カットの燃焼とはならず、リーン燃焼を誘発させてしまう。
また、ＬＰＧの燃料圧力が低下した場合も、同一噴射時間での流量が低下してしまうため同様の現象となる。
この場合、エンジン燃焼室内での着火不能により触媒内での燃焼が起こり、触媒の破損または燃焼速度が抑制されることから吸気管内への逆火の恐れがある。
また、触媒温度の上昇する原因は、燃料のリーン化により着火不能に陥ると、燃料と空気が排気管内に流れ、触媒内での燃焼により起こることによるものである。また、点火カットを行った場合でも、燃料と空気が排気管内に流れることになるため同様の結果を招く恐れがある。
【０００９】
本発明の課題は、燃料としてＬＰＧを用い、ＳＰＩ方式で燃料を供給し、かつ電子制御スロットルを備えたエンジンの低燃圧時のエンジン保護制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述課題を解決するために、本発明は、次のような手段を採用した。
すなわち、本発明は、エンジンの吸気マニホールドの集合部上流側の吸気通路に燃料噴射弁を設置し、これらの燃料噴射弁からの燃料噴射で前記エンジンの複数の気筒にＬＰＧ燃料を供給するように構成され、かつ吸気通路には電子制御スロットルが配置されたエンジンにおける低燃圧時のエンジン保護制御方法であって、エンジン回転数、燃料圧力、スロットル開度、アクセルペダル開度の情報をエンジン制御装置が受け取り、燃料圧力が所定圧以下となった場合に、電子制御スロットルの開度を規制してエンジン回転数を低い回転数に制限したことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は制御方法を示すブロック図、図２はその際の各部材の状態を示すタイムチャート、図３はアクセルペダル開度とスロットル開度との関係を示す図、図４は各部材の情報伝達関係を示すブロック図である。
なお、この発明を適用するエンジンは、エンジンの吸気マニホールドの集合部上流側の吸気通路に燃料噴射弁が設置され、燃料噴射弁からの燃料噴射で前記エンジンの複数の気筒にＬＰＧ燃料を供給する形式のものである。
【００１２】
本制御は、図４に示すように、エンジン１に配置されたクランク角センサ２によるエンジン回転数情報、ＬＰＧ燃料圧力センサ３による燃料圧力情報、電子制御スロットル４に配置されたセンサからのスロットル開度情報及びアクセルペダルに配置された開度センサからのアクセルペダル開度情報等をエンジン制御装置（ＥＣＭ）５が受け取り、燃料の圧力が所定値以下となった場合に、電子制御スロットルの開度を規制してエンジンの回転数を低い回転に制限するように構成したものである。
【００１３】
実際の制御は、図１に示すように、上記の各情報からＥＣＭによってＬＰＧの燃圧が低燃圧か否かが監視されており、制御開始条件が算出され、ＬＰＧの燃圧が例えば０．２６ｋｇ／ｃｍ２  を低燃圧判定値として、その値に達した時点から制御開始ディレイ時間を経過した後、ＬＰＧ低燃圧時回転数低下制御開始フラグが立ったとき、スロットル開度制御が行われる。目標とするスロットル開度は、ＬＰＧの燃圧によって変わり、その燃圧値からＬＰＧ低燃圧時規制スロットル開度が演算される。同時に、ＬＰＧ低燃圧時目標回転数も演算される。
【００１４】
そのとき以降は、スロットル開度は、図３に示すように、アクセペダル開度と関係なく一定の値となり吸気空気量が制限させる。スロットル開度が一気に閉まり、エンジン回転数が急激に降下すると不測の事態が生じないとも限らないので、スロットル開度は予め定めたＬＰＧ低燃圧時規制回転数であるエンジン目標回転数に向かって段階的に下げる。実際には、エンジン回転数は１００ｍｓｅｃ毎に下げられていく。
【００１５】
演算されたＬＰＧ低燃圧時規制スロットル開度とＬＰＧ低燃圧時目標回転数とからエンジンの最高回転数規制制御が行われる。
この制御は、ＥＣＭがエンスト、燃料なし等の判定をした場合に終了し、初期化処理がおこなわれ、目標回転数はガバナ回転数となる。
【００１６】
図２のタイムチャートにより更に説明すると、時刻Ｔ１  でスタートスイッチが入れられてエンジンが回転し始め、Ｔ２  でアクセルペダルが踏み込まれてスロットルが開きだしエンジの回転数が上昇する。ＬＰＧの燃圧が低下してＴ３  のときに予め定めた低燃圧値に達した場合に制御開始ディレイ時間Ｔ４  まで待って低燃圧状態を確認し、ＬＰＧ低燃圧時回転数低下制御開始フラグが立つ。これによりエンジン回転数がＬＰＧ低燃圧規制回転数になるようにスロットル開度が規制される。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、エンジン回転数、燃料圧力、スロットル開度、アクセルペダル開度の情報をエンジン制御装置が受け取り、燃料圧力が所定圧以下となった場合に、電子制御スロットルの開度を規制してエンジン回転数を低い回転数に制限するようにしたので、燃料のリーン化を防止することができ、エンジンの保護を行えるとともに排気管内の触媒の損傷も防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る低燃圧時のエンジン保護制御方法を示す実施の形態を示すブロック図である。
【図２】低燃圧時のエンジン保護制御方法を示すタイムチャートである。
【図３】アクセルペダル開度とスロットル開度との関係を示す図である。
【図４】低燃圧時のエンジン保護制御方法を実施するための装置のブロック図である。
【符号の説明】
１    エンジン
２    クランク角センサ
３    ＬＰＧ燃料圧力センサ
４    電子制御スロットル
５    エンジン制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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