(57)【要約】【課題】  ガソリン噴射システムを利用した正圧ガス燃料供給装置においてガソリン噴射弁駆動信号から加速時の割込み噴射信号を正確に判別し、且つ正圧ガスの割込み噴射量を所要の混合気が得られるようにして加速運転性を良好にする。【解決手段】  エンジン既設のガソリン噴射システムに正圧ガス用電子式制御装置と正圧ガス噴射弁とが増設されてなる正圧ガス噴射システムにおいて、正圧ガス用電子式制御装置がガソリン噴射弁駆動信号Ｔｎのシリンダ別の噴射順序をモニタして通常の噴射順序と一致するか否かを判断し（Ａ２）、異なる順序の噴射信号を割込み噴射信号Ｔｘとして判別する（Ｂ１）とともに、吸気管圧力をモニタして加速状況を判断し、これに基いて正圧ガスの割込み噴射量を算定して（Ｂ２）、ガソリン噴射弁駆動信号Ｔｘに同期して正圧ガスの割込み噴射信号Ａｘを出力する（Ｂ３）ものとした。【選択図】      図４
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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正圧ガス噴射量を算出する正圧ガス用電子式制御装置と正圧ガス噴射弁とを具えた正圧ガス噴射システムを増設し、前記正圧ガス用電子式制御装置は算出した正圧ガス噴射量を与える正圧ガス噴射弁駆動信号を次のガソリン噴射弁駆動信号の入力に同期して前記正圧ガス噴射弁に出力するエンジンの正圧ガス燃料供給方法において、
前記正圧ガス用電子式制御装置は前記ガソリン噴射弁駆動信号から噴射周期、噴射時間、シリンダの噴射順序のうち少なくとも一つをモニタし、このモニタ結果から通常噴射信号と割込み噴射信号とを判別するための予め設定したロジックを用いて前記ガソリン噴射弁駆動信号中の割込み噴射信号を判別し、予め設定した割込み噴射量算定方法を用いて正圧ガスの割込み噴射量を決定して、前記割込み噴射信号と判別されたガソリン噴射弁駆動信号にほぼ同期して正圧ガスの割込み噴射信号を出力する、
ことを特徴とするエンジンの正圧ガス燃料供給方法。
【請求項２】
前記正圧ガス用電子式制御装置が前記ガソリン噴射弁駆動信号からモニタする項目に少なくとも前記噴射周期および噴射時間を含み、前記割込み噴射信号の判別のためのロジックが同一シリンダの１サイクル中で２回目の噴射信号であると認識した場合に前回の噴射信号よりも小さい噴射信号を前記割込み噴射信号として判別するものとされている請求項１に記載したエンジンの正圧ガス燃料供給方法。
【請求項３】
前記正圧ガス用電子式制御装置が前記ガソリン噴射弁駆動信号からモニタする項目に少なくとも前記シリンダの噴射順序を含み、前記割込み噴射信号の判別のためのロジックが通常の噴射順序と異なる順序で入力された噴射信号を前記割込み噴射信号として判別するものとされている請求項１に記載したエンジンの正圧ガス燃料供給方法。
【請求項４】
前記正圧ガス用電子式制御装置が前記モニタ項目に加えて吸気管圧力をモニタし、前記割込み噴射量算定方法が前記吸気管圧力の変化量に応じて割込み噴射量を算定するものとされている請求項１，２または３に記載したエンジンの正圧ガス燃料供給方法。
【請求項５】
前記正圧ガス用電子式制御装置が前記モニタ項目に加えて吸気管圧力およびエンジン温度をモニタし、前記割込み噴射量算定方法が前記吸気管圧力の変化量および前記エンジン温度に応じて割込み噴射量を算定するものとされている請求項１，２または３に記載したエンジンの正圧ガス燃料供給方法。
【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正圧ガス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正圧ガス用電子式制御装置と、ガス燃料を充填したボンベと、当該ボンベから延設され圧力調整器および正圧ガス噴射弁が配置された送出管路とが、エンジン既設のガソリン噴射システムに増設されて正圧ガス噴射システムを構成してなり、前記正圧ガス燃料供給方法を実行するものであることを特徴とするエンジンの正圧ガス燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＰＧまたはＣＮＧを所定の正圧ガスに調整し、電子制御される噴射弁を用いてエンジンに供給する正圧ガス燃料供給方法および装置に関し、詳しくは既設のガソリン噴射システムを正圧ガス噴射システムに利用したものにおける正圧ガス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】
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、所定圧力に調整した正圧ガスを吸気管路に噴射させてエンジンに供給する方式が考えらえている。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通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】
前記の正圧ガスを供給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。
【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正圧ガス噴射量を算出する、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、且つ正圧ガスの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正圧ガス噴射システムを構築し、正圧ガス燃料使用の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
【０００５】
このような正圧ガス噴射システムは、前記の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正圧ガス用電子式制御装置に入力され、ここで所定の正圧ガス噴射量に換算して正圧ガス噴射弁駆動信号を出力するものである。そして、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を受けて正圧ガス用電子式制御装置が正圧ガス噴射量を算出した結果である正圧ガス噴射弁駆動信号は、次のガソリン噴射弁駆動信号の入力に同期して出力される。
【０００６】
一方、通常のガソリン噴射システムにおいては、加速時に燃料の壁流や制御の応答遅れにより混合気が一時的に薄くなりエンジン運転性が悪化するのを防止する目的で、絞り弁開度量やその変化量を検出してこれを基に必要に応じて通常の噴射周期の間に割込み噴射を行い、瞬間的に燃料を濃くすることで対応している。従って、このようなガソリン噴射システムを改造してなる正圧ガス噴射システムも加速時においてこの割込み噴射信号を取り込んで正圧ガスを噴射させるものである。
【０００７】
しかしながら、前記の機能のみを具えた正圧ガス用の電子式制御装置では通常の噴射信号と割込み噴射信号とを正確に判別することができず、従って割込み噴射する正圧ガスの量を的確に算出することができないため、加速時に正圧ガス噴射量を所要の混合気が得られるようにすることが容易ではない。特に、ドライブレンジでの軽いアクセルペダル踏み込みによる発進時には絞り弁開度量や吸入空気量の変化が小さいために割込み噴射が行われず、エンジンが失火してエンジン運転性を極度に悪化させてしまう、という問題が生じやすい。
【特許文献１】特開平６−１７７０９号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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正圧ガス噴射システムについて、加速時にガソリン噴射弁駆動信号から割込み噴射信号を正確に判別できるようにするとともに、これに対応する正圧ガスの割込み噴射量を所要の混合気が得られるように決定することで、加速時のエンジン運転性を良好にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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正圧ガス噴射量を算出する正圧ガス用電子式制御装置と正圧ガス噴射弁とを具えた正圧ガス噴射システムを増設し、正圧ガス用電子式制御装置は算出した正圧ガス噴射量を与える正圧ガス噴射弁駆動信号を次のガソリン噴射弁駆動信号の入力に同期して正圧ガス噴射弁に出力するエンジンの正圧ガス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。
【００１０】
即ち、正圧ガス用電子式制御装置がガソリン噴射弁駆動信号から噴射周期、噴射時間、シリンダの噴射順序のうち少なくとも一つをモニタし、このモニタ結果から通常噴射信号と割込み噴射信号とを判別するため予め設定したロジックを用いてガソリン噴射弁駆動信号中の割込み噴射信号を判別し、予め設定した割込み噴射量算定方法を用いて正圧ガスの割込み噴射量を決定して、割込み噴射信号と判別されたガソリン噴射弁駆動信号にほぼ同期して正圧ガスの割込み噴射を行うものとした。
【００１１】
これにより、ガソリン噴射弁駆動信号中の割込み噴射信号を即座に判別してこの信号に遅れることなく的確な量の正圧ガスの割込み噴射を実施することができるため、加速時に噴射する正圧ガス噴射量を適正量としてエンジンの加速運転性を良好なものとすることができるようになる。
【００１２】
また、この正圧ガス用電子式制御装置がガソリン噴射弁駆動信号からモニタする項目を少なくとも噴射周期および噴射時間を含むものとし、割込み噴射信号の判別のためのロジックが同一シリンダの１サイクル中で２回目の噴射信号であると認識した場合に前回の噴射信号よりも小さい噴射信号を割込み噴射信号として判別するものとすれば、判別のための処理負荷を比較的小さなものとして噴射信号にほぼ同期して正圧ガスの割込み噴射信号を出力することができる。
【００１３】
或いは、ガソリン噴射弁駆動信号からモニタする項目に少なくともシリンダの噴射順序を含むものとし、割込み噴射信号の判別のためのロジックが通常の噴射順序と異なる順序で入力された噴射信号を割込み噴射信号と判別するものとすれば、判別する噴射信号が終了するまで待つ必要がないため、さらに判別のために要する時間が短縮されてこれに遅れることなく同期することができる。
【００１４】
さらに、この正圧ガス用電子式制御装置が先述したモニタ項目に加えて吸気管圧力をモニタするものとし、割込み噴射量算定方法が吸気管圧力の変化量に応じて割込み噴射量を算定するものとすれば、加速状況に応じて正圧ガス噴射量をきめ細かく算定することができるためエンジンの加速運転性を一層良好なものとすることができ、これに加えて正圧ガス用電子式制御装置がエンジン温度をモニタするものとして吸気管圧力の変化量とエンジン温度に応じて割込み噴射量を算定するものとすれば、加速状況とエンジン温度とによって正圧ガス噴射量を更にきめ細かく且つ適正値に算定することができ、エンジンの加速運転性を尚一層良好なものとすることができる。
【００１５】
さらにまた、上述したエンジンの正圧ガス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正圧ガス用電子式制御装置と、ガス燃料を充填したボンベと、このボンベから延設され圧力調整器および正圧ガス噴射弁とが配置された送出管路とがエンジン既設のガソリン燃料供給装置に増設されて正圧ガス噴射システムを構成してなり、エンジンの正圧ガス燃料供給方法を実行するものであることを特徴とするエンジンの正圧ガス燃料供給装置とすれば、上述した各方法を比較的低コストで実施することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、加速時におけるガソリン噴射弁駆動信号から割込み噴射信号を正確に判別できるようになる。また、これに対応する正圧ガスの割込み噴射量を的確なものとして、加速時のエンジン運転性を良好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】
【００１７】
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は正圧ガス燃料に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フィルタ３および電磁駆動の遮断弁４を有する送出管路２が圧力調整器５に接続されている。
【００１８】
圧力調整器５はエンジン冷却水を通過循環させる冷却水室６と、送出管路２が接続された予熱室７と、正圧ガス管路１４を接続した調圧室８とを有しており、冷却水室６と予熱室７とは互いに隣接してエンジン冷却水とＬＰＧとの間で熱交換が行なわれるようになっている。調圧室８は調整ばね９を作用させたダイヤフラム１０によって容積可変とされており、また予熱室７と調圧室８とを連通させた導通路１１はダイヤフラム１０の変位に応じて回動するレバー１２に取り付けた入口弁１３によって開閉される。
【００１９】
ボンベ１から送出管路２を通って予熱室７に入った液相ＬＰＧは、冷却水室６のエンジン冷却水により加熱されて気化ガスとなり、この気化ガスは調圧室８の圧力が設定圧力よりも低くなると入口弁１３が導通路１１を開くことによって調圧室８に流入し、設定圧力よりも高くなると入口弁１３が導通路１１を閉じることによって調圧室８への流入を停止する。このことにより、予熱室７で作られた気化ガスは所定圧力に調整された正圧ガスとして調圧室８に保有される。
【００２０】
本発明はガソリン用電子式制御装置１５とガソリン噴射弁１７と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ガスエンジンに改造する場合に適用されるものである。ガソリン用電子式制御装置１５は絞り弁開度、吸入空気量、吸入負圧、エンジン回転速度、冷却水温度、排気酸素濃度などのエンジン運転状態１８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１７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。
【００２１】
本実施の形態においては、ＬＰＧ用電子式制御装置２１と正圧ガス噴射弁２３とを具えた正圧ガス噴射システムが前記のガソリン噴射システムを残置させて増設される。この場合、ガソリン噴射弁１７を撤去して正圧ガス噴射弁２３につけ替えることができ、このときはガソリン用電子式制御装置１５からガソリン噴射弁１７に至る駆動信号線１６をそのままＬＰＧ用電子式制御装置２１につけ替え接続して入力信号線とする。
【００２２】
しかし、図示実施の形態のようにガソリン噴射弁１７を撤去することなく残置させてその近くの適宜個所に正圧ガス噴射弁２３を設置する場合は、駆動信号線１６からＬＰＧ用電子式制御装置２１に至る分岐線を設けて入力信号線２４とする。ガソリン噴射弁１７はガソリン噴射弁駆動信号により開閉動作するが、ガソリン燃料系を空にする、撤去する、などの処置を施しておくことにより、ガソリンを噴射することなく単に開閉を繰り返すだけとなり、本発明を実施するうえで何の支障もない。
【００２３】
ここで、ガソリン噴射弁１７を正圧ガス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正圧ガスの方が各段に大きいので、本発明では正圧ガス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正圧ガス噴射弁２３を使用することとした。また、ＬＰＧ用電子式制御装置２１はガソリン用電子式制御装置１５がエンジン運転状態１８に応じて出力するガソリン噴射弁駆動信号に基いて正圧ガスの適正な噴射量を算出し、この算出された正圧ガス噴射量を与える正圧ガス噴射弁駆動信号を駆動信号線２２により正圧ガス噴射弁２３に出力する。加えて、ＬＰＧ用電子式制御装置２３には、吸気管圧力２５、エンジン温度２６が入力されるようになっている。
【００２４】
次に、図１の配置図および図２のシリンダ別の噴射タイミング図を参照して、ガソリン用電子式制御装置１５がエンジン運転状態１８に応じて出力したシリンダ別のガソリン噴射弁駆動信号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は、入力信号線２４を通ってＬＰＧ用電子式制御装置２１に入力され、このＬＰＧ用電子式制御装置２１は前記の入力信号に基きガソリンに変えてエンジンが要求する流量の正圧ガスを噴射させる正圧ガス噴射弁駆動信号Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ａ３を算出する。
【００２５】
算出された正圧ガス噴射弁駆動信号Ａ１・・・は次のガソリン噴射弁駆動信号Ｔ２・・・が入力されたとき、これと同期して出力される。即ち、Ｔ１に基いて算出したＡ１は次のＴ２の入力に同期して出力され、以後も同様に次の入力に同期して前回の入力に基いて算出した駆動信号を出力する。
【００２６】
運転者がアクセルペダルを操作して加速する場合、図３の噴射タイミング図に示すように通常のガソリン噴射弁駆動信号Ｔ１・・・中に割込み噴射信号Ｔｘが出力される。この場合、通常のＬＰＧ用電子式制御装置２１においてＴ１の後に出力された割込み噴射信号Ｔｘを割込み噴射信号として判別することは容易ではない。また、判別できてもこれに対応する正圧ガスの割込み噴射信号ＡｘがＡ１の後であると、運転者の加速操作に対応して噴射ガスを即座に濃くすることができないため、スムースな加速を行えないものとなる。
【００２７】
そこで、本実施の形態においては、ＬＰＧ用電子式制御装置２１に内蔵されたＲＯＭにシリンダ別のガソリン噴射弁駆動信号Ｔ１・・・の順序を検知して通常の噴射順序と異なる順序で入力された噴射信号を割込み噴射信号Ｔｘとして認識するとともに、この認識された割込み噴射信号Ｔｘに同期してＬＰＧガスの割込み噴射信号Ａｘを出力させるためのプログラムが格納されており、ガソリン噴射弁駆動信号中の割込み噴射信号Ｔｘを判別して対応できるようになっている。また、このＲＯＭには、ＬＰＧガスの割込み噴射信号Ａｘを出力するにあたり、モニタしている吸気管圧力（吸気マニホルド圧）２５の変化量でエンジンの加速状況を判断するとともに、エンジン温度２６でエンジンの温度状況を判断し、この加速状況と温度状況とに応じてＬＰＧの割込み噴射量を決定してこれに応じた噴射信号を出力するプログラムも格納されている。加速状況は割込み噴射量の増量割合を決定するうえで必要なデータであり、温度状況は温度による圧力変化が大きいＬＰＧの流量補正を行ううえで有用なデータである。
【００２８】
次に、図４のフローチャートを用いて本実施の形態におけるＬＰＧ用電子式制御装置２１の動作について説明する。ＬＰＧ用電子式制御装置２１は、ガソリンの噴射信号Ｔｎを検知すると（Ａ１）これが予め決められたシリンダ別噴射信号の順序に一致するか否かでその順序の正しさを判断する（Ａ２）。これが正しい場合は割込み噴射信号Ｔｘがないと判断し（Ａ３）、モニタされているエンジン温度２６を基に通常のＬＰＧガス噴射量を算定する（Ａ４）。そして、この算定結果に従って噴射信号Ｔｎ+１に同期して通常のＬＰＧガス噴射信号Ａｎを出力する。
【００２９】
これに対し、Ａ２でシリンダ別の噴射順序が正しくないと判断した場合、割込み噴射信号Ｔｘがあると判断し（Ｂ１）、吸気管圧力２５およびエンジン温度２６を基にＬＰＧガスの割込み噴射量を算定して（Ｂ２）、Ｔｘに同期してＬＰＧの割込み噴射信号Ａｘを出力する（Ｂ３）。
【００３０】
以上述べたように、本実施の形態においてシリンダ別に予め設定されているガソリン噴射信号の順序と異なる順序の噴射信号と認識した場合にこれを割込み噴射信号と判別することにより、信号の終了まで待つ必要もなく判断できることから即座に対応することができるため、この判断された信号にほぼ同期してＬＰＧの割込み噴射信号を出力することができる。従って、エンジンの加速に対応して即座に必要量のＬＰＧを供給して良好な加速を得ることができる。
【００３１】
一方、図５のフローチャートに示すように、本実施の形態における割込み噴射信号の判別方法を実行するプログラムと異なり、ガソリンの噴射信号Ｔｎを検知して（Ａ６）同一シリンダにおいて１サイクルに２回ガソリン噴射信号が入力された場合に（Ａ７）、２回目の噴射信号Ｔｎが一回目の噴射信号Ｔｎ−１より小さい噴射時間の噴射信号であるか否かを判定して（Ｂ４）、小さい場合に割込み信号Ｔｘがあると判別する（Ｂ５）ものとしたプログラムを用いても実施可能である。この場合、ステップＢ５から図４のＢ３，Ｂ４と同一のステップＢ６，Ｂ７に進み、またＡ７，Ｂ４で否と判定されたときは図４のＡ３，Ａ４，Ａ５と同一のステップＡ８，Ａ９，Ａ１０に進む。尚、正圧ガスとしてＣＮＧを用いても同様に実施することもできるが、この場合圧力調整器５に予熱室７は不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態を示す配置図。
【図２】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３】図２においてガソリン噴射弁駆動信号に割込み噴射信号を含む場合の噴射タイミング図。
【図４】図１のＬＰＧ用電子式制御装置の動作を示すフローチャート。
【図５】図４の割込み噴射信号判別方法と異なる判別方法を用いたＬＰＧ用電子式制御装置の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３３】
１  ボンベ、２  供給管路、５  圧力調整器、１５  ガソリン用電子式制御装置、２１  ＬＰＧ用電子式制御装置、２３  ＬＰＧ噴射弁、２５  吸気管圧力、２６  エンジン温度
【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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