(57)【要約】【課題】デポジットによる過早着火等の不具合が発生する惧れのないバイフューエルエンジンの供給燃料制御装置および方法を提供する。【解決手段】主燃料の気体燃料と副燃料の液体燃料の少なくとも一方を燃焼室に供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、気体燃料による気体燃料運転モードの運転時間を累積する気体燃料運転時間累積手段と、気体燃料運転モードの累積運転時間が所定時間となった後、液体燃料による液体燃料運転モードに少なくとも一時的に切替える運転モード切替手段とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主燃料の気体燃料と副燃料の液体燃料の少なくとも一方を燃焼室に供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、
前記気体燃料による気体燃料運転モードの運転時間を累積する気体燃料運転時間累積手段と、
前記気体燃料運転モードの累積運転時間が所定時間となった後、前記液体燃料による液体燃料運転モードに少なくとも一時的に切替える運転モード切替手段と、
を備えることを特徴とするバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項２】
前記気体燃料運転時間累積手段は、前記所定時間を前記気体燃料運転モードにおける特定の運転領域での運転時間を累積することにより求めることを特徴とする請求項１に記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項３】
前記特定の運転領域は、低負荷・低回転領域であることを特徴とする請求項２に記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項４】
前記運転モード切替手段は、液体燃料による洗浄効果大なる運転領域での連続運転が所定時間続いた後においても少なくとも一時的に液体燃料運転モードに切替えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項５】
前記液体燃料による洗浄効果大なる運転領域は、高負荷領域であることを特徴とする請求項４に記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項６】
前記液体燃料による洗浄効果大なる運転領域は、エンジン冷却水温または潤滑油温が所定値よりも低いときの運転領域であることを特徴とする請求項４に記載のバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項７】
主燃料の気体燃料と副燃料の液体燃料の少なくとも一方を燃焼室に供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、
前記気体燃料による気体燃料運転によってピストン表面にデポジットが所定量堆積したか否かを判定するステップと、
デポジットが所定量堆積したと判定されたとき、前記液体燃料による液体燃料運転に一時的に切替えるステップと、
を含むことを特徴とするバイフューエルエンジンの燃料供給制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバイフューエルエンジンの供給燃料制御装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等においては、大気汚染抑制および省資源の観点からガソリンや軽油等の液体燃料に替えて圧縮天然ガス（ＣＮＧ：Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）等の気体燃料が注目されている。しかし、ＣＮＧの場合は、ガソリン等に比べてそのエネルギー密度が小さい（ガソリンの２０〜３０％程度）ので、ＣＮＧを使用するエンジンを搭載した車両は、ガソリンを使用するエンジンを搭載した車両に比べて航続距離が短い。また、インフラ整備の遅れから、その充填ステーションの数も十分ではなく、長距離の移動に不安が残っている。そこで、かかる気体燃料と液体燃料との少なくとも一方をエンジンに供給可能な二元燃料、すなわち、バイフューエルエンジンが提案されている。
【０００３】
かかるバイフューエルエンジンとしては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。このバイフューエルエンジンは、吸気通路に気体燃料噴射弁と液体燃料噴射弁とを備え、通常運転時においては機関に気体燃料のみを供給し、気体燃料の残量が設定値よりも少なくなったときは供給燃料を液体燃料のみに切替えるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２９４２１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来のバイフューエルエンジンでは、気体燃料の残量が設定値よりも少なくなるまでの通常運転時において、機関に気体燃料のみを供給するようにしているので、かかる気体燃料による運転モードが長期間継続し、燃焼室の表面、特にピストン表面にデポジットが過剰に堆積し易く、その結果として、過早着火（プレイグニッション）等の不具合が発生するという問題がある。これは、気体燃料の場合には、液体燃料のような未揮発成分による燃焼室表面の洗浄作用が期待できないからである。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、かかるデポジットによる過早着火等の不具合が発生する惧れのないバイフューエルエンジンの供給燃料制御装置および方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の一形態に係るバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置は、主燃料の気体燃料と副燃料の液体燃料の少なくとも一方を燃焼室に供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、前記気体燃料による気体燃料運転モードの運転時間を累積する気体燃料運転時間累積手段と、前記気体燃料運転モードの累積運転時間が所定時間となった後、前記液体燃料による液体燃料運転モードに少なくとも一時的に切替える運転モード切替手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、デポジットの堆積が推定される気体燃料運転モードの累積運転時間が所定時間となった後に、液体燃料による液体燃料運転モードに少なくとも一時的に切替えられるので、この堆積されたデポジットを液体燃料の未揮発成分で洗浄除去することができる。
【０００９】
ここで、前記気体燃料運転時間累積手段は、前記所定時間を前記気体燃料運転モードにおける特定の運転領域での運転時間を累積することにより求めることが好ましく、特に、前記特定の運転領域は、低負荷・低回転領域であることが好ましい。
【００１０】
このようにすると、デポジットが堆積し易い特定の運転領域、特に、低負荷・低回転領域での運転時間に基づいて算出できるので、より正確にデポジットの堆積量を推定することが可能である。
【００１１】
なお、前記運転モード切替手段は、液体燃料による洗浄効果大なる運転領域での連続運転が所定時間続いた後においても少なくとも一時的に液体燃料運転モードに切替えることが好ましい。この液体燃料による洗浄効果大なる運転領域は、高負荷領域またはエンジン冷却水温または潤滑油温が所定値よりも低いときの運転領域であってもよい。
【００１２】
このようにすると、高負荷領域においては供給される燃料量が多く、未揮発成分が存在する時間および回数も多いので、洗浄除去が容易に行われる。また、エンジン冷却水温または潤滑油温が所定値よりも低いときも、未揮発成分が多いので、洗浄除去が容易に行われる。
【００１３】
また、上記課題を解決する本発明の他の形態に係るバイフューエルエンジンの燃料供給制御方法は、主燃料の気体燃料と副燃料の液体燃料の少なくとも一方を燃焼室に供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、前記気体燃料による気体燃料運転によってピストン表面にデポジットが所定量堆積したか否かを判定するステップと、デポジットが所定量堆積したと判定されたとき、前記液体燃料による液体燃料運転に一時的に切替えるステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
まず、図１を参照して、本発明が適用されるバイフューエルエンジン１００の概要を説明する。１０１はエンジン本体、１０２はシリンダブロック、１０３はシリンダヘッド、１０４はピストン、１０５は燃焼室、１０６は吸気ポート、１０７は排気ポート、１０８Ｉは吸気弁、１０８Ｅは排気弁、１０９は燃焼室１０５内の頂部に配置された点火栓をそれぞれ示している。吸気ポート１０６は吸気マニフォルド１１０を介してサージタンク１１１に接続され、サージタンク１１１は吸気ダクト１１２を介してエアクリーナ１１３に接続されている。吸気ダクト１１２内にはステップモータ１１４により駆動されるスロットル弁１１５が配置されている。一方、排気ポート１０７は排気マニフォルド１１６および排気管１１７を介してＮＯｘ吸蔵触媒コンバータ１１８に接続されている。
【００１６】
図１のエンジン１００は気体燃料供給系と液体燃料供給系とを具備しており、気体燃料としてＣＮＧを用い、液体燃料としてガソリンを用いている。気体燃料供給系は吸気マニフォルド１１０内の吸気通路または気筒内に噴射可能に配置されたＣＮＧ噴射弁１２０を具備し、このＣＮＧ噴射弁１２０はＣＮＧ供給管１２２を介し車載された気体燃料容器としてのＣＮＧボンベ１２４に接続されている。なお、ＣＮＧ供給管１２２内には図示しない燃料遮断弁およびレギュレータ１２６が配置されている。ＣＮＧボンベ１２４内に充填圧力（例えば、２０ＭＰａ）で充填されているＣＮＧは、レギュレータ１２６により一定の設定圧ＰＲ（例えば、５ＭＰａ）まで減圧され、通常のエンジン制御状態では、この設定圧ＰＲでもってＣＮＧ噴射弁１２０から吸気マニフォルド１１０内の吸気通路または気筒内に噴射され燃焼室１０５に供給される。
【００１７】
同様に、液体燃料供給系は吸気マニフォルド１１０内の吸気通路または気筒内に噴射可能に配置されたガソリン噴射弁１３０を具備し、このガソリン噴射弁１３０はガソリン供給管１３２を介し車載された液体燃料容器としてのガソリンタンク１３４に接続されている。なお、ガソリン供給管１３２内には図示しない燃料ポンプが配置されている。これらのＣＮＧ噴射弁１２０およびガソリン噴射弁１３０は、それぞれ電子制御ユニット３００からの出力信号に基づいて制御される。
【００１８】
電子制御ユニット３００はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２０、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３０、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４０、常時電源に接続されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）３５０、入力ポート３６０、および出力ポート３７０を具備している。
【００１９】
サージタンク１１１にはサージタンク１１１内の絶対圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ１４０が取り付けられている。ＣＮＧボンベ１２４の出口のＣＮＧ供給管１２２内にはＣＮＧボンベ１２４内の残存ＣＮＧ量、すなわち残圧に比例した出力電圧を発生するＣＮＧ残圧センサ１４１が配置され、ガソリンタンク１３４にはガソリンタンク１３４内の残存ガソリン量に比例した出力電圧を発生するガソリン残量センサ１４２が配置されている。これらセンサ１４０、１４１および１４２の出力電圧はそれぞれ対応するＡＤ変換器３８０を介して入力ポート３６０に入力される。また、入力ポート３６０にはエンジン回転数Ｎを表す出力パルスを発生する回転数センサ１４３およびエンジン冷却水温または潤滑油温を検出する温度センサ１４４が接続されている。
【００２０】
一方、出力ポート３７０はそれぞれ対応する駆動回路３９０を介して点火栓１０９、ステップモータ１１４、ＣＮＧ噴射弁１２０、およびガソリン噴射弁１３０に接続されている。
【００２１】
上記構成になる本発明の実施形態では、例えば、図２に示す燃料供給制御ルーチンに従って、エンジン１００に燃料が供給される。この制御ルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割込みによって実行される。制御がスタートすると、まず、ステップＳ２１において、カウンタ１および２が初期状態にリセットされると共に、連続運転フラグがリセットされる。そして、ステップＳ２２に進みＣＮＧによる気体燃料運転モードであるか否かが判断される。ステップＳ２２での判断において、気体燃料運転モードにあると判断されると、ステップＳ２３に進み、気体燃料運転モードにおける運転状態がデポジットの堆積し易い特定運転領域、すなわち低負荷・低回転領域であるか否かが判断される。そして、運転状態が低負荷・低回転領域にあるときは、ステップＳ２４に進み、ここで、後述する機能を果たす連続運転フラグをリセットする。
【００２２】
そして、ステップＳ２５に進み、累積時間を得るためにカウンタ１でカウントアップした後、ステップＳ２６において、累積時間に対応するこのカウンタ１のカウント値が所定値Ａ０より大きいか否かが判断される。この所定値Ａ０は、例えば、上述の低負荷・低回転領域での運転の累積時間として１０時間程度である。なお、ステップＳ２６における判断で所定値Ａ０に満たないときは、ステップＳ２２戻り、運転状態が低負荷・低回転領域にある限り、カウンタ１でのカウントアップを継続することになる。
【００２３】
そこで、カウンタ１のカウント値が所定値Ａ０より大きくなると、ステップＳ２７に進み、液体燃料であるガソリンが規定量以上あるか否かが判断される。これは、ガソリンタンク１３４内の残存ガソリン量に比例した出力電圧を発生するガソリン残量センサ１４２からの入力信号に基づいて行われ、規定量以上あるときには、ステップＳ２８に進む。そして、ＣＮＧ噴射弁１２０による噴射に替えて、ガソリン噴射弁１３０からガソリンが噴射されるガソリン燃料運転モードが一定期間実施された後、ＣＮＧによる気体燃料運転モードに戻されることになる。なお、この一定期間は、例えば、１０分程度である。このガソリンの噴射により、燃焼室１０５内、特にピストン１０４頂面に堆積しているデポジットが洗浄される。
【００２４】
ところで、上記ＣＮＧおよびガソリン燃料の噴射時期および噴射時間に関するデータは、それぞれ、エンジン１００の運転状態、例えば、エンジン負荷を表すサージタンク１１１内の絶対圧ＰＭとエンジン回転数Ｎとの関数として、マップの形で予めＲＯＭ３２０内に記憶されている。このＣＮＧの噴射時間は、レギュレータ１２６で減圧設定される設定圧ＰＲの下で、要求量だけＣＮＧを吸入通路に噴射させるのに必要な時間である。また、ガソリンの噴射時間は、燃料ポンプで昇圧された一定圧の下で、要求量だけガソリンを吸入通路に噴射させるのに必要な時間である。
【００２５】
ここで、図２の制御ルーチンに戻り、ステップＳ２３の判断で、特定運転領域にないと判断されたときには、ステップＳ２９に進み、ガソリンでの洗浄効果大領域内にあるか否かが判断される。ＮＯ場合には、ステップＳ２１に戻る。そして、ＹＥＳの場合には、ステップＳ３０に進み連続運転フラグが立っているか否かが判断され、ＹＥＳの場合には、ステップＳ３１に進む。なお、ステップＳ３０において連続運転フラグが立っていないと判断された場合には、ステップＳ３２に進み、洗浄効果大領域での累積運転時間を得るためのカウンタ２がリセットされた後、ステップＳ３１に進む。ここで、連続運転フラグは、制御ルーチンにおいて、洗浄効果大領域、例えば高負荷運転領域での連続運転時間を継続して累積することを可能とするためのものである。
【００２６】
そこで、ステップＳ３１において、洗浄効果大領域での累積運転時間を上述のカウンタ２でカウントアップする。そして、ステップＳ３３で連続運転フラグを立てた後、ステップＳ３４に進み、カウンタ１でのカウント値が所定値Ａ１より大きいか否か、且つ、カウンタ２でのカウント値が所定値Ｂ２より大きいか否かが判断される。ここで、この所定値Ａ１は、前述の所定値Ａ０よりも小さな値であり、気体燃料運転モードの累積運転時間が所定値Ａ０に満たない場合であっても、ガソリンでの洗浄効果大領域の連続運転が継続したときは、ガソリンで洗浄しておいた方がよいと判断される時間である。また、所定値Ｂ２は、ガソリンでの洗浄効果大領域での連続運転の累積時間、換言すると、洗浄に値する累積時間であり、例えば、１０分程度である。
【００２７】
なお、ステップＳ３４における判断で、カウンタ１でのカウント値が所定値Ａ１に、且つ、カウンタ２でのカウント値が所定値Ｂ２に満たないときは、ステップＳ２２戻り、再度、気体燃料運転モードか否かが判断され、これがＹＥＳで、さらに、ステップＳ２３で運転状態が低負荷・低回転領域でないとして、ステップＳ２９に至ったときには、高負荷運転領域での運転が連続して継続されているとして、カウンタ２でのカウントアップを継続することになる。一方、ステップＳ２３で運転状態が低負荷・低回転領域であると判断されると、ステップＳ２４に進み、連続運転フラグがリセットされるので、次回のルーチンで運転状態が高負荷運転領域に入ったとしても、ステップＳ３０におけるＮＯの判断によりステップＳ３２に進み、カウンタ２がリセットされる。これは、運転状態が一旦高負荷運転領域を離れるとカウンタ２がリセットされることを意味する。
【００２８】
そこで、上述のステップＳ３４における判断で、カウンタ１のカウント値が所定値Ａ１より大きく、且つ、カウンタ２のカウント値が所定値Ｂ１より大きい場合には、ステップＳ２７に進み、液体燃料であるガソリンが規定量以上あるか否かが判断され、規定量以上あるときは、前述のようにステップＳ２８に進んでガソリン噴射弁１３０からガソリンが噴射されるガソリン燃料運転モードが一定期間実施された後、ＣＮＧによる気体燃料運転モードに戻されることになる。
【００２９】
このようにして、デポジットの堆積が推定される気体燃料運転モードの累積運転時間が所定時間、すなわち、所定値Ａ０となった後には、ガソリンによる液体燃料運転モードに少なくとも一時的に一定期間切替えられるので、この堆積されたデポジットをガソリンの未揮発成分で洗浄除去することができる。また、所定値Ａ０未満でも、所定値Ａ１を超えるときは、ガソリンによる洗浄効果大なる運転領域での連続運転が所定時間、すなわち、所定値Ｂ２連続した後においても、少なくとも一時的に一定期間、ガソリンによる液体燃料運転モードに切替えられるので、デポジットを効果的に洗浄除去することができる。
【００３０】
なお、このガソリン燃料による洗浄効果大なる運転領域として、上述の実施形態では、供給される燃料量が多く未揮発成分が存在する時間および回数も多い高負荷領域について説明したが、他の実施の形態として、温度センサ１４４によるエンジン冷却水温または潤滑油温の検出に基づき、それらの温度が所定値よりも低いときの運転領域としてもよい。
【００３１】
このようにすると、高負荷領域と同様に、未揮発成分が多いので、洗浄除去が容易に行われる。
【００３２】
なお、これまで述べてきた実施態様では気体燃料としてＣＮＧを用い、液体燃料としてガソリンを用いた例につき説明した。しかしながら、気体燃料として、例えば、一次燃料である天然ガスおよび石油ガス、或いは二次燃料である石炭転換ガスおよび石油転換ガスを用いることができる。また、液体燃料としてイソオクタン、ヘキサン、ヘプタン、軽油、灯油のような炭化水素、或いは液体の状態で保存しうるブタン、プロパンのような炭化水素、或いはメタノールを用いることができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるバイフューエルエンジンの概要とその実施形態を示す全体線図である。
【図２】本発明の実施形態における燃料供給制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００    バイフューエルエンジン
１２０    ＣＮＧ噴射弁
１２４    ＣＮＧボンベ
１３０    ガソリン噴射弁
１３４    ガソリンタンク
１４１    ＣＮＧ残圧センサ
１４２    ガソリン残量センサ
３００    電子制御ユニット
【図１】
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【図２】
2004239213.tif 000004