(57)【要約】【課題】  ガソリン噴射システムを利用したＬＰＧ噴射システムにおいて、ガソリン噴射弁駆動信号からＬＰＧに最適な噴射量となる噴射信号を算出し、過渡運転時の空燃比を最適なものとする。【解決手段】  ガソリン用電子式制御装置２０が出力するガソリン噴射弁駆動信号を入力してＬＰＧの噴射量を算出するＬＰＧ用電子式制御装置１５とＬＰＧ噴射弁７とを具えたＬＰＧ噴射システムによりＬＰＧをエンジンに供給するにあたり、ＬＰＧ用電子式制御装置１５に所定の演算フィルタ機能を具えさせ、入力されたガソリン噴射弁駆動信号を基にＬＰＧ噴射弁駆動信号を算出する前段階において、ガソリンとＬＰＧとの気化性の差によるガソリン噴射弁駆動信号の過剰部分をフィルタ機能によりカットして適正空燃比とするように修正するものとした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン既設のガソリン噴射システムに、当該システムが具えているガソリン用電子式制御装置がエンジン運転状態に応じて出力するガソリン噴射弁駆動信号を入力してガソリンよりも気化性の高い非ガソリン燃料の噴射量を算出する非ガソリン燃料用電子式制御装置とガソリン燃料噴射弁とを具えた非ガソリン燃料噴射システムを増設し、前記非ガソリン燃料用電子式制御装置は入力された前記ガソリン噴射弁駆動信号から算出した非ガソリン燃料駆動信号を前記非ガソリン燃料噴射弁に出力して非ガソリン燃料を液体のまま噴射させるエンジンの燃料供給方法において、
前記非ガソリン燃料用電子式制御装置が所定の演算フィルタ機能を具え、入力された前記ガソリン噴射弁駆動信号を基に前記非ガソリン燃料噴射弁駆動信号を算出する前段階において、ガソリンと非ガソリン燃料の気化性の差による前記ガソリン噴射弁駆動信号の過剰部分を修正する、
ことを特徴とするエンジンの燃料供給方法。
【請求項２】
前記演算フィルタはデジタルローパスフィルタであって、前記ガソリン噴射弁駆動信号の高周波数帯を減衰させることによって前記過剰部分を修正するものとされている、請求項１に記載したエンジンの燃料供給方法。
【請求項３】
前記デジタルローパスフィルタは、入力された前記ガソリン噴射弁駆動信号をフィルタ関数Tizn =W×Tin+(1−W)×Tizn-1（但しTi はガソリン噴射弁駆動信号、Tiz は非ガソリン燃料噴射弁駆動信号、Wはフィルタ係数であって１以下で０を超える数）を用いて前記高周波数帯を減衰させるものとされている、請求項２に記載したエンジンの燃料供給方法。
【請求項４】
前記非ガソリン用電子式制御装置は、前記ガソリン噴射弁駆動信号に加えてエンジン回転数データおよびエンジン冷却水温度データが入力され、当該入力データに対応して前記デジタルローパスフィルタの減衰周波数帯を変更するものとされている請求項２または３に記載したエンジンの燃料供給方法。
【請求項５】
前記デジタルローパスフィルタは、そのフィルタ係数Wが式W=W1×W2（但し、W1はエンジン冷却水温の関数、W2はエンジン回転数の関数）である請求項３または４に記載したエンジンの燃料供給方法。
【請求項６】
請求項１，２，３，４または５に記載したエンジン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が格納された記憶手段を具えた非ガソリン燃料用電子式制御装置と、前記非ガソリン燃料噴射弁とが前記既設のガソリン燃料供給装置に配置されて前記非ガソリン燃料噴射システムを構成し、前記非ガソリン燃料供給方法を実行するものとされていることを特徴と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、既設エンジンのガソリン噴射システムをガソリンよりも気化性の高い非ガソリン燃料の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装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンよりも気化性の高いＬＰＧ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おり、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、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案されている。ここでＬＰＧのようにガソリンよりも気化性の高い非ガソリン燃料を液体のまま吸気管路に噴射する燃料供給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式制御装置を使用して噴射弁を制御するように、最初からシステムを設計・構築すればよい。
【０００３】
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がガソリン噴射システムを構成する電子式制御装置に設定されているので、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算出する、というきわめて簡単な機能をもたせた電子式制御装置を増設し、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噴射弁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の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。法詳しくは既設のガソリン噴射システムを正圧供給このような燃料噴射システムは、上述したガソリン噴射システムにおけるガソリン用電子式制御装置が出力するガソリン噴射弁駆動信号が非ガソリン燃料用電子式制御装置に入力され、ここで非ガソリン燃料に最適な噴射量に換算して非ガソリン燃料噴射弁駆動信号を出力して非ガソリン燃料噴射弁から液体のまま噴射させるものである。
【０００４】
しかしながら、このような非ガソリン燃料噴射システムによる燃料供給は、ガソリン噴射弁駆動信号から一定倍率および一定オフセット量を設定する、という単純な換算方式では、ガソリンと気化性の異なる燃料を用いたときに噴射弁下流において吸気管の内壁に付着する付着燃料の量に差が生じることを避けられない。従って、定常運転では問題はないが過渡運転時において最適な空燃比に制御することが困難となってしまう。殊に、ＬＰＧなどのガソリンに比べて気化しやすい燃料の場合、ガソリンよりも吸気管内壁への付着量が少ないことから、ガソリンの場合の付着燃料分の補正値をそのまま使用すると燃料噴射量が過剰となって混合気過濃となるため、失火するなどの問題が発生しやすい。
【特許文献１】実開昭６１―１３８８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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非ガソリン燃料噴射システムについて、ガソリン噴射弁駆動信号から非ガソリン燃料に最適な噴射量となる噴射信号を算出し、過渡運転時の空燃比を最適のものとすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明はエンジン既設のガソリン噴射システムに、このシステムが具えているガソリン用電子式制御装置がエンジン運転状態に応じて出力するガソリン噴射弁駆動信号を入力してガソリンよりも気化性の高い非ガソリン燃料の噴射量を算出する非ガソリン燃料用電子式制御装置と非ガソリン燃料噴射弁とを具えた非ガソリン燃料噴射システムを増設し、非ガソリン燃料用電子式制御装置が入力されたガソリン噴射弁駆動信号から算定した非ガソリン燃料駆動信号を非ガソリン燃料噴射弁に駆動信号を出力して非ガソリン燃料を液体のまま噴射させるものとした、エンジンの燃料供給方法が持っている前記課題を次のように解決するものとした。
【０００７】
即ち、増設された非ガソリン燃料用電子式制御装置が所定の演算フィルタ機能を具え、入力されたガソリン噴射弁駆動信号を基に非ガソリン燃料噴射弁駆動信号を算出する前段階において、ガソリンと非ガソリン燃料の気化性の差によるガソリン噴射弁駆動信号の過剰部分を修正するものとした。
【０００８】
このような簡易な手段により、ガソリンが吸気管内壁に付着する量を考慮して増量した噴射量をこれよりも気化性が高く付着量の少ない非ガソリン燃料に適した噴射量に容易に修正することが可能となり、非ガソリン燃料使用の過渡運転時でも空燃比を最適に制御できるようになる。
【０００９】
また、この演算フィルタをデジタルローパスフィルタとして、ガソリン噴射弁駆動信号の高周波数帯を減衰させることによって過剰部分を修正するものとすれば、低廉なコストで過渡運転時におけるガソリン噴射弁駆動信号の急激な変化を緩やかな波形の信号に修正して空燃比を最適なものとすることができる。
【００１０】
さらに、このデジタルローパスフィルタのフィルタ関数について、入力されたガソリン噴射弁駆動信号をフィルタ関数Tizn =W×Tin+(1−W)×Tizn-1（但しTi はガソリン噴射弁駆動信号、Tiz は非ガソリン燃料噴射弁駆動信号、Wはフィルタ係数であって１以下で０を超える数）を用いて高周波数帯を減衰させるものとすれば、フィルタの処理計算を簡易なものとしながらガソリン噴射弁駆動信号の過剰部分を確実にカットすることができる。
【００１１】
さらにまた、非ガソリン燃料用電子式制御装置に、ガソリン噴射弁駆動信号に加えてエンジン回転数データおよびエンジン冷却水温度データが入力されるものとして、これらの入力データに対応してデジタルローパスフィルタの減衰周波数帯を変更するものとすれば、エンジンの運転状況およびエンジン環境の変化に迅速に対応して空燃比を一層的確に制御できるものとなり、そのデジタルローパスフィルタのフィルタ係数Wを式W=W1×W2（但し、W1はエンジン冷却水温の関数、W2はエンジン回転数の関数）から算出するものとすれば、エンジン回転数およびエンジン冷却水温度のデータを減衰周波数帯の変更に反映させてさらに的確な空燃比制御を行うことができる。
【００１２】
さらに加えて、上述したエンジン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が格納された記憶手段を具えた非ガソリン燃料用電子式制御装置と、非ガソリン燃料噴射弁とが既設のガソリン燃料供給装置に配置されて非ガソリン燃料噴射システムを構成してなり、この非ガソリン燃料供給方法を実行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施することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、簡易かつ低廉な構成でガソリン噴射弁駆動信号からガソリンよりも気化性の高い非ガソリン燃料に最適な噴射量となる噴射信号を算出できるようになり、過渡運転時に空燃比を最適なものと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】
【００１４】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は非ガソリン燃料にＬＰＧを用いた場合の実施の形態を示す配置図であって、ＬＰＧを充填したボンベ１の液相部分から延び、燃料ポンプ３および電磁駆動の遮断弁４を有する送出管路２が吸気管８に配置したＬＰＧ噴射弁７に接続されている。本発明はガソリン用電子式制御装置２０およびガソリン噴射弁を具えたガソリン噴射システムを搭載している既存のガソリンエンジンを、ＬＰＧを燃料とするエンジンに改造する場合に適用されるものである。
【００１５】
ガソリン用電子式制御装置２０は絞り弁開度、吸入空気量、吸入負圧、エンジン回転速度、エンジン冷却水温度、排気酸素濃度などのエンジン運転状態１７に基いて算出したガソリン噴射弁駆動信号を出力し、ガソリン噴射弁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するものであって、このこと自体は周知である。
【００１６】
本実施の形態においては、ＬＰＧ用電子式制御装置１５とＬＰＧ噴射弁７とを具えたＬＰＧ噴射システムが上記のガソリン噴射システムに増設される。この際、ガソリン噴射弁は撤去されＬＰＧ噴射弁７につけ替えられて、ガソリン用電子式制御装置２０からガソリン噴射弁に至る駆動信号線１６をそのままＬＰＧ用電子式制御装置１５につけ替え接続して入力信号線としている。
【００１７】
ここで、ガソリン噴射弁をＬＰＧ噴射弁に使用することも可能であるが、エンジン要求燃料流量に対応する容積流量が異なるので、本発明ではＬＰＧの適正な噴射が容易に可能な弁口径、ダイナミックレンジをもつ専用のＬＰＧ噴射弁７を使用することとした。また、ＬＰＧ用電子式制御装置１５はガソリン用電子式制御装置２０がエンジン運転状態１７に応じて出力するガソリン噴射弁駆動信号に基いてＬＰＧの適正な噴射量を算出し、この算出されたＬＰＧ噴射量を与えるＬＰＧ噴射弁駆動信号を駆動信号線２４によりＬＰＧ噴射弁７に出力する。
【００１８】
ガソリン用電子式制御装置２０がエンジン運転状態１７に応じて出力したガソリン噴射弁駆動信号は、入力信号線１６を通ってＬＰＧ用電子式制御装置１５に入力され、このＬＰＧ用電子式制御装置１５は前記の入力信号に基きガソリンに代えてエンジンが要求する流量のＬＰＧを噴射させるＬＰＧ噴射弁駆動信号を算出し、ＬＰＧ噴射弁７を駆動させるようになっている。そして、このガソリン噴射弁駆動信号の他にエンジン冷却水温度１８およびエンジン回転数１９がＬＰＧ用電子式制御装置１５に入力される。
【００１９】
ＬＰＧ用電子式制御装置１５は、図示しないＲＯＭにガソリン噴射弁駆動信号を基に所定の計算式でＬＰＧ噴射弁駆動信号を算出するプログラムが格納されているが、その算出の前段階においてデジタルローパスフィルタが配置されており、ガソリン噴射弁駆動信号の高周波数成分を減衰させるようになっている。
【００２０】
即ち、ＬＰＧ噴射弁駆動信号を算出するプログラム自体はガソリン燃料の噴射量を非ガソリン燃料であるＬＰＧの噴射量に一定倍率および一定オフセット量で換算するものであるが、その前段階に配置されたデジタルローパスフィルタは図５のブロック図に示す機能を具えており、フィルタ関数Tizn =W×Tin+(1−W)×Tizn-1（但しTi はガソリン噴射弁駆動信号、Tiz はＬＰＧ噴射弁駆動信号、Wはフィルタ係数であって１以下で０を超える数）を用いて、過渡運転時におけるガソリン噴射弁駆動信号の高周波数成分を減衰させて緩やかな信号曲線に修正するものである。
【００２１】
また、図６の（Ａ）および（Ｂ）のグラフに示すように、ＬＰＧ用電子式制御装置１５に入力されたエンジン冷却水温度１８およびエンジン回転数１９のデータが、それぞれエンジン冷却水温度の関数W1およびエンジン回転数の関数W2とされており、W=W1×W2としてこのデジタルローパスフィルタにおけるフィルタ係数Wに反映されるようになっている。このことにより、エンジン冷却水温度１８およびエンジン回転数１９によるエンジン運転状態を逐次検知して、これらによりフィルタ係数Ｗを逐次変更することができることから、ＬＰＧの噴射量がより精密に制御されるようになる。
【００２２】
以下に、本実施の形態におけるＬＰＧ噴射システムの作用について図２〜６を用いて詳細に説明する。図２はガソリン噴射システムおよび本実施の形態のＬＰＧ噴射システムおいて、絞り弁開度に対応した噴射時間およびこれによる空燃比を比較するグラフを示すものである。ガソリン燃料の場合は、実線ａで示すように加速後に噴射量（噴射時間）が大きく立ち上がるものの空燃比は殆ど変化しない。これは、噴射されたガソリンが吸気管内壁に付着し遅れて燃焼室内に入ることを考慮して噴射量を補正しているためである。
【００２３】
一方、本実施の形態のＬＰＧ噴射システムにおいては、図３のタイミング図に示すように、ガソリン噴射弁駆動信号Tiを噴射ごとにＬＰＧ用電子式制御装置１５で逐次解析し、ＬＰＧに適した噴射量を算出してＬＰＧ噴射弁駆動信号Tiznに変換する。その変換の前段階において、ガソリン噴射弁駆動信号Tinは図５のデジタルローパスフィルタを経由することで高周波数成分が減衰されるようになっている。
【００２４】
そのため、本実施の形態の場合は図２の破線ｂで示すように噴射量（噴射時間）の立ち上がりが緩やかとなって空燃比のグラフ傾斜も平坦なものとなり、一点鎖線ｃで示す従来のガソリン噴射システムをそのまま利用した場合における空燃比のように急激に立ち上がって混合気過濃となってしまうことがない。
【００２５】
ここで、デジタルローパスフィルタはフィルタ係数Wに支配されるものであるが、フィルタ係数Wは１以下で０を超える値とされ、W=1ではフィルタが効かず（総ての周波数を通す）、Wが０に近くなるほど高周波成分をカットする結果となる。フィルタ係数Wは図６の（Ａ），（Ｂ）に示すようなエンジン冷却水温の関数W1とエンジン回転数の関数W2との積とされており、これらの関数は実験的に最適化を行って得るものである。
【００２６】
斯かる計算をガソリン噴射弁駆動信号Tin毎に行って、図２の噴射量のグラフにおけるＡ部分の拡大図である図４に示すようにガソリン噴射弁駆動信号Tinの急激な立ち上がりに対してＬＰＧ噴射弁駆動信号Tiznの変化を緩やかにすることができる。このように、比較的簡単な構成でコストを低廉なものとしながら、過渡的な運転条件においても空燃比の変化を一点鎖線ｃのような急激な波形ではなく破線ｂに示すような緩やかなものにすることができる。尚、減速時において同様の手法でガソリン噴射弁駆動信号Tinの急激な立ち下がりを抑制する修正が行われる。また、本発明に用いる演算フィルタ機能は非ガソリン燃料用電子式制御装置自体の機能として当初から設定してもよいし、電子式制御装置に部品として追加して機能させるものとしてもよい。
【００２７】
以上述べたように、既設のガソリン噴射システムに追加する非ガソリン燃料噴射システムにおける非ガソリン燃料用電子式制御装置に簡単な計算を実行する演算フィルタ機能を内蔵させることで、ガソリンよりも気化性の高い非ガソリン燃料を用いるときに発生する過渡運転時の空燃比変化を緩やかなものとすることができる。また、非ガソリン燃料用電子式制御装置に入力するセンサ信号の種類を最小限のものにすることで比較的コストを低廉なものとして、エンジンの運転状態変化に対応して非ガソリン燃料の噴射量をきめ細かく算出できるようになり、最適の空燃比に制御して過渡運転性を良好なものとすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態を示す配置図。
【図２】絞り弁開度に対応した燃料噴射量およびこれによる空燃比について本実施の形態と通常のガソリン噴射システムとを比較するためのグラフ。
【図３】図１のＬＰＧ用電子式制御装置に入力されるガソリン噴射弁駆動信号とこれに対応して出力されるＬＰＧ噴射弁駆動信号を示す噴射タイミング図。
【図４】図２のＡ部分を拡大したグラフ。
【図５】図１のＬＰＧ用電子式制御装置に内蔵されているデジタルローパスフィルタの動作ブロック図。
【図６】（Ａ）はフィルタ係数Wを算出するための冷却水温の関数W1を示すグラフ、（Ｂ）はエンジン回転数の関数W2を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２９】
１  ボンベ、２  供給管路、７  ＬＰＧ噴射弁、１５  ＬＰＧ用電子式制御装置、１７  エンジン運転状態、１８  冷却水温度、１９  エンジン回転数、２０  ガソリン用電子式制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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