(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリン用噴射制御装置およびエンジン運転状態検出手段が配設されたエンジン既設のガソリン噴射システムに、非ガソリン燃料用噴射制御装置とこれに接続された非ガソリン燃料用インジェクタを増設して前記非ガソリン燃料用噴射制御装置が出力するガソリン噴射信号を気筒毎に配設したガソリン噴射信号線を介して受信してガソリン噴射信号に同期して非ガソリン燃料の噴射量を算出するとともにその算出した燃料噴射信号を前記非ガソリン燃料用インジェクタに同じ時期のガソリン噴射駆動信号の入力に同期させて出力するガソリン代替燃料噴射システムにおいて、実施されるエンジンの燃料供給方法であって、前記非ガソリン燃料用噴射制御装置が、予め定めた所定のエンジンの運転状況となった場合に、前記ガソリン噴射信号を用いないで前記エンジン運転状態検出手段で検出したデータを基に直接非ガソリン燃料の噴射量を算出して前記各非ガソリン燃料用インジェクタに燃料噴射信号を出力して単独制御を実行することを特徴とするエンジンの燃料供給方法。
【請求項２】
前記単独制御は、前記非ガソリン燃料用噴射制御装置が低温始動時と判断した場合に実行する請求項１に記載したエンジンの燃料供給方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載したエンジンの燃料供給方法を実施するためのプログラムが格納された記憶手段を備えている非ガソリン燃料用電子制御装置と前記非ガソリン燃料用インジェクタとが前記エンジン既設のガソリン噴射システムに配置されて前記ガソリン代替燃料噴射システムを構成して前記エンジンの燃料供給方法を実施するエンジンの燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設のガソリン噴射システムを、非ガソリン燃料を使用するガソリン代替燃料噴射システムに利用したものにおける、エンジンの燃料供給方法および燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
組成・気化性等の特性がガソリンとは異なるＬＰＧ等の非ガソリン燃料を火花点火エンジンの燃料に使用することは広く知られている。例えば、レギュレータ（ベーパライザ）とミキサとを用いて大気圧程度の圧力に調整した気化ガスを吸気管路に吸引させてエンジンに供給する、という従前から行なわれている周知の方式に代えて、特開平６−１７７０９号公報などに記載されているように気体の状態にして所定圧力に調整したＬＰＧを、吸気管路に噴射させてエンジンに供給する方式や、実開昭６１−１３８８６０号公報などに記載されているようにＬＰＧを液体のまま吸気管路に噴射させてエンジンに供給する方式が提供されている。一方、ＣＮＧはＬＰＧに比べて気体の状態を安定よく維持するので、所定の正圧ガスに調整し吸気管路に噴射させてエンジンに供給することが実用化されている。
【０００３】
これらガソリンとは特性の異なる液化ガス燃料等の非ガソリン燃料をインジェクタより吸気管路に噴射する噴射システムをエンジンに搭載するにあたって、新規のエンジンに対してはエンジン運転状態に応じて最適の燃料供給量を与える噴射量を設定する電子制御装置を使用してインジェクタを制御するように最初からシステムを設計・構築すればよい。
【０００４】
しかし、ガソリン噴射システムを搭載している既存のエンジンに対しては、エンジンの運転状態に応じて最適の燃料供給量を与える噴射量としてガソリン噴射システムを構成する電子制御装置に設定されているので、例えば特開２００４―１０８１４８号公報に記載されているように、ガソリン噴射量に基いてこれと同等の混合気を与える燃料噴射量を種
々のデータを用いて所定の計算式で算出する、というきわめて簡単な機能をもたせた非ガソリン燃料用の電子制御装置を増設し、且つ、燃料の種類ごとに噴射に適した弁口径・ダイナミックレンジをもつインジェクタを使用することにより、既存のガソリン噴射システムをそのまま利用して非ガソリン燃料を用いるガソリン代替燃料噴射システムを構築し、使用する燃料に対応したエンジンに改造することができる。
【０００５】
従来のガソリン代替燃料噴射システム及び後述する本発明のガソリン代替燃料噴射システムに共通した配置図である図１を参照して、このようなガソリン代替燃料噴射システムは、エンジン１の運転状態を各センサ５〜９で検出し、ガソリン噴射信号ｌ１〜ｌｎを出力するガソリン噴射制御装置としての電子制御ユニット１０と、ガソリン噴射信号を非ガソリン燃料用に補正適合して燃料噴射信号Ｏ１〜Ｏｎとし各気筒に設けたインジェクタ２へ出力する非ガソリン燃料噴射制御装置である電子制御ユニット１１とを備えている。
【０００６】
しかし、低温始動時など通常運転時とは異なる特定のエンジン運転状況においては、ガソリン噴射信号からガソリン噴射量を検出し上述した手順でガソリン代替燃料の噴射量を求める場合に、両燃料の特性の違いから最適なガソリン代替燃料の噴射量とすることが困難な場合があり、エンジン運転性を悪化さてしまうという問題がある。また、燃料噴射は吸気行程の開始までに終了するのが好ましいとされているが、上述のようにガソリン噴射信号を検出してからガソリン代替燃料の噴射量に補正して出力することで噴射タイミングに遅れが生じた場合、エンジンの運転状況によってはエンジン出力低下等のトラブルを招く心配もある。
【特許文献１】特開平６−１７７０９号公報
【特許文献２】実開昭６１−１３８８６０号公報
【特許文献３】特開２００４―１０８１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、ガソリン噴射システムを利用したガソリン代替燃料噴射システムについて、非ガソリン燃料用電子制御装置がガソリン噴射信号から非ガソリン燃料の噴射量を算出しても最適な燃料噴射量となりにくかったり噴射タイミングの僅かなズレがエンジントラブルに繋がったりする特定の運転状況において、燃料供給量および噴射タイミングの最適化を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ガソリン用噴射制御装置およびエンジン運転状態検出手段が配設されたエンジン既設のガソリン噴射システムに、非ガソリン燃料用噴射制御装置とこれに接続された非ガソリン燃料用インジェクタを増設して前記非ガソリン燃料用噴射制御装置が出力するガソリン噴
射信号を気筒毎に配設したガソリン噴射信号線を介して受信してガソリン噴射信号に同期して非ガソリン燃料の噴射量を算出するとともにその算出した燃料噴射信号を前記非ガソリン燃料用インジェクタに同じ時期のガソリン噴射駆動信号の入力に同期させて出力するガソリン代替燃料噴射システムにおいて、実施されるエンジンの燃料供給方法であって、
前記非ガソリン燃料用噴射制御装置が、予め定めた所定のエンジンの運転状況となった場合に、前記ガソリン噴射信号を用いないで前記エンジン運転状態検出手段で検出したデータを基に直接非ガソリン燃料の噴射量を算出して前記各非ガソリン燃料用インジェクタに燃料噴射信号を出力して単独制御を実行するものとした。
【０００９】
このようにすることで、例えば低温始動時等、ガソリン噴射信号から非ガソリン燃料の噴射信号に補正する際に温度特性等がガソリンと大きく異なる非ガソリン燃料については狙った燃料噴射量になりにくい場合や噴射タイミングの僅かな遅れがエンジンのトラブルに結びつきやすい場合などの特定の運転状況において、例えばその運転状況に対応した非ガソリン燃料特有の基本噴射量パターンを予め記憶しておき、これをエンジンの運転状態に応じて補正することにより、ガソリン噴射信号と関係なく適正な燃料噴射量を決定して噴射できるものとなり、しかも、噴射タイミングがエンジン周期に遅れることがなく出力低下等のエンジントラブルを招く心配の少ないものとなる。
【００１０】
また、この単独制御は、非ガソリン燃料用噴射制御装置が低温始動時と判断した場合に実行するものとすれば、ガソリンと温度特性が大きく異なる非ガソリン燃料であっても良好な低温始動性を発揮しやすいものとなる。
【００１１】
さらに、上述したエンジンの燃料供給方法を実行するためのプログラムが格納された記憶手段を備えている非ガソリン燃料用電子制御装置と、非ガソリン燃料用インジェクタとが、エンジン既設のガソリン噴射システムに配置されてガソリン代替燃料供給システムを構成してなり、このエンジンの燃料供給方法を実施するエンジンの燃料供給装置とすれば、上述した非ガソリン燃料供給方法を低廉なコストで確実に実現することができる。
【発明の効果】
【００１２】
非ガソリン燃料用電子制御装置がガソリン噴射信号から非ガソリン燃料の噴射量を算出しても最適な燃料噴射量となりにくい場合や噴射タイミングの僅かなズレがエンジントラブルに繋がりやすい場合となる、特定のエンジンの運転状況において、ガソリン噴射信号とは関係なく非ガソリン燃料用噴射制御装置が検知したエンジンの運転状態に応じて直接非ガソリン燃料の噴射量を決定するものとした本発明によると、非ガソリン燃料の供給量と噴射タイミングの最適化を実現することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら本発明における最良の実施の形態を説明する。図１は、エンジン既設のガソリン噴射システムに、非ガソリン燃料用噴射制御装置としての電子制御ユニット１１と非ガソリン燃料用のインジェクタ２を増設してなる、本発明のガソリン代替燃料噴射システムを示す配置図である。本実施の形態は、使用する非ガソリン燃料がＬＰＧ等の比較的気化し易い液化ガス燃料の場合であり、図示しない非ガソリン燃料を充填したボンベの液相部分から延びた図示しない送出管路が、所定の気化手段を経由して複数のインジェクタ２に接続されており、その各インジェクタ２を電子制御ユニット１１が駆動制御するものである。
【００１４】
本発明は、ガソリン用噴射制御装置である電子制御ユニット１０と、図示しないガソリン用インジェクタとを備えたガソリン噴射システムを搭載していた既存のガソリンエンジンを、非ガソリン燃料使用エンジンに改造する場合に適用されるものである。そして、ガソリン用噴射制御装置としての電子制御ユニット１０は、スロットル開度センサ８、ＭＡＰセンサ９、Ｏ２センサ６、水温センサ７、クランク角センサ５により検出したエンジン運転状態に基いて算出したガソリン噴射信号を出力し、図示しないガソリン用インジェクタをこの駆動信号に応じたデューティサイクルで開閉動作させ、エンジン要求流量のガソリンを噴射してエンジンに供給し、点火栓４を所定のタイミングで点火させるものであって、このこと自体は周知の技術である。
【００１５】
本実施の形態においては、非ガソリン燃料用噴射制御装置としての電子制御ユニット１１と非ガソリン燃料用のインジェクタ２とが前記のガソリン噴射システムを残置させて増設され、ガソリン代替燃料噴射システムを構成する。この場合、図示しないガソリン用インジェクタを撤去して非ガソリン燃料用のインジェクタ２とつけ替えればよく、電子制御ユニット１０からガソリン用インジェクタに至る気筒毎の信号線をそのまま電子制御ユニット１１につけ替え接続して、入力信号線とすればよい。
【００１６】
ここで、ガソリン用インジェクタを非ガソリン燃料の噴射に使用することが考えられるが、エンジン要求燃料流量に対応する容積流量はガソリンに比べて非ガソリン燃料の方が各段に大きいので、本発明では非ガソリン燃料の適正な噴射が可能な弁口径、ダイナミックレンジをもつ専用の非ガソリン燃料用のインジェクタ２を使用することとした。
【００１７】
電子制御ユニット１１は、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インターフェース等を備えた汎用の電子制御ユニットであり、そのＲＯＭに以下に述べるガソリン代替用の非ガソリン燃料供給方法を実行するためのプログラムを備えている点を特徴とする。
【００１８】
電子制御ユニット１１は、図４の機能ブロック図に示す様に、ガソリン用噴射制御装置である電子制御ユニット１０によりエンジン運転状態に応じて出力されガソリン噴射信号線を介して入力したガソリン噴射信号ｌ１〜ｌｎに基いて、所定の補正係数を掛ける等して非ガソリン燃料の適正な噴射量を算出し、この算出された非ガソリン燃料噴射量を与える非ガソリン燃料噴射信号Ｏ１〜Ｏ２を、駆動信号線を介して気筒毎にインジェクタ２に出力するものであり、この機能については従来のガソリン代替燃料噴射システムにおける非ガソリン燃料用噴射制御装置と共通している。
【００１９】
この機能に加えて、図２の機能ブロック図に示すように、電子制御ユニット１１はエンジンの所定の運転状況において、ガソリン噴射信号とは関係なしに独自に非ガソリン燃料の噴射量を決定して各インジェクタ２に燃料噴射信号を出力するものとした、単独制御を実行する点を特徴としている。
【００２０】
即ち、電子制御ユニット１１の記憶手段であるＲＯＭには、例えば低温始動時や高出力運転時等、ガソリン噴射信号を補正して非ガソリン燃料噴射信号を生成したのでは適切な燃料噴射制御を達成しにくい場合や燃料噴射タイミングの僅かな遅れがエンジンの出力低下を招きやすい場合等、特定の運転状況毎に予め記憶しておいた基本噴射パターンに、そのときのエンジンの運転状態に基いて所定の計算方法で最適な燃料噴射量を決定することを特徴とした、ガソリン噴射信号によらない単独制御を実行するためのプログラムが記憶されているものである。
【００２１】
図３のフローチャートを用いて、本実施の形態におけるエンジンの非ガソリン燃料供給方法を実施するエンジンの燃料供給装置に配設された電子制御ユニット１１の動作について、以下に詳細に説明する。
【００２２】
電子制御ユニット１１は、エンジンの運転状態を検出する各センサから検出信号を検知し（Ａ１）、エンジンの運転状況が予め定めた単独制御に適した状況であるか否かを判定し（Ａ２）、適した状況でなければガソリン噴射信号による非ガソリン燃料噴射制御に移行する。即ち、ガソリン噴射信号を検知してから（Ｂ１）、各センサ信号を検知し（Ｂ２）、予め定めた所定の計算方法で非ガソリン燃料噴射量を算出して（Ｂ３）、非ガソリン噴射信号を各インジェクタ２に出力するものとし（Ｂ４）、その後は最初に戻って（Ａ１）以降を繰り返す。
【００２３】
一方、単独制御に適した状況であると判定した場合、各センサ信号からエンジンの運転状態を検知し（Ａ３）、例えば冷間始動時であれば予め定めた冷間始動時用の燃料噴射パターンに対し検知したエンジンの運転状態を基に所定の計算方法で非ガソリン燃料噴射量を算出する（Ａ４）。尚、冷間始動時の判定材料としては、水温センサ７とクランク角センサ５で検出したデータが所定の冷間始動時としてのデータ範囲内に収まるかどうか等とすればよい。
【００２４】
そして、検知したエンジンの回転周期に合わせて気筒毎に適切なタイミングで噴射信号を出力し（Ａ５）、その後は最初に戻って（Ａ１）以降を繰り返す。即ち、このような特殊な運転状況においては、燃料の種類の応じて必要な燃料噴射量・およびその期間について経験的に分かっている場合が多いため、その状況の燃料噴射パターンを予め決めておくこと等により、エンジンの運転状況に応じて多少補正するのみで燃料噴射量を決めることができ、適正な燃料供給量とすることが容易となるからである。
【００２５】
また、このような手順とすることで、非ガソリン燃料の噴射信号の出力が各気筒の吸気タイミングに遅れることがないものとなる。尚、本フローチャートで説明するエンジンの燃料供給方法において、単独制御に適した状況であるか否かの判定を連続的に繰り返すものとしたが、非ガソリン燃料噴射信号の出力を所定回数または所定時間行って繰り返すものとしてもよく、或いは、その単独制御の運転状況が冷間始動時のようにエンジン始動から停止までの間に再度発生しない性質のものであれば、単独制御となってから所定時間またはエンジンの回転周期を所定回数経過した後、一律にガソリン噴射信号による非ガソリン噴射制御に移行するものとしてもよい。
【００２６】
以上述べたように、本実施の形態のエンジンの燃料供給方法およびその装置により、非ガソリン燃料用制御装置が単独制御に適したエンジンの運転状況であるか否かを的確に判定して、単独制御となった場合にはエンジンの運転状態を基に燃料噴射信号を生成するので、各気筒の周期に遅れることなく燃料を噴射することができるとともに、エンジンが要求する燃料供給量に合致する燃料噴射量を算出することができる。従って、非ガソリン燃料の供給量と噴射タイミングの最適化が実現されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明における実施の形態と従来例に共通した燃料供給システムの配置図。
【図２】本発明における実施の形態の非ガソリン燃料供給装置における信号の流れを示す機能ブロック図。
【図３】図２の非ガソリン燃料供給装置における非ガソリン燃料噴射制御装置の動作を示すフローチャート。
【図４】従来例の非ガソリン燃料供給装置における信号の流れを示す機能ブロック図。
【符号の説明】
【００２８】
１  エンジン、２  インジェクタ、５  クランク角センサ、６  Ｏ２センサ、７  水温センサ、８  スロットル開度センサ、９  ＭＡＰセンサ、  １０，１１  電子制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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