(57)【要約】【課題】筒内温度を推定することなく、液体燃料噴射弁の詰まり防止を実現する。【解決手段】液体燃料噴射弁の通電時間を規定する第１パルス信号を出力する第１制御装置と、気体燃料噴射時には前記第１パルス信号を基に気体燃料噴射弁の通電時間を規定する第２パルス信号を生成して前記気体燃料噴射弁に出力する第２制御装置と、を備える燃料噴射システムにおいて、前記第２制御装置は、前記気体燃料噴射時に燃料カットの発生を検知した場合、前記燃料カットの終了後に前記第１制御装置から入力される前記第１パルス信号を前記液体燃料噴射弁に出力するクリーニングモードを実施する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料噴射弁の通電時間を規定する第１パルス信号を出力する第１制御装置と、
気体燃料噴射時には前記第１パルス信号を基に気体燃料噴射弁の通電時間を規定する第２パルス信号を生成して前記気体燃料噴射弁に出力する第２制御装置と、を備える燃料噴射システムにおいて、
前記第２制御装置は、前記気体燃料噴射時に燃料カットの発生を検知した場合、前記燃料カットの終了後に前記第１制御装置から入力される前記第１パルス信号を前記液体燃料噴射弁に出力するクリーニングモードを実施することを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項２】
前記第２制御装置は、前記クリーニングモードの実施によって前記液体燃料噴射弁による液体燃料噴射回数が所定値に達した場合に、前記気体燃料噴射に復帰することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射システム。
【請求項３】
前記第２制御装置は、前記燃料カットの終了後にエンジン回転数が所定範囲内であることを条件として前記クリーニングモードを実施することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射システム。
【請求項４】
前記第２制御装置は、前記第１制御装置から入力される前記第１パルス信号の有無に基づいて前記燃料カットの発生及び終了を判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の燃費性能及び環境保護性能を向上させる技術として、ガソリン等の液体燃料と圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の気体燃料とを選択的に切替えて単一エンジンに供給するバイフューエルシステムが知られている。このバイフューエルシステムは、開発コストを削減するために、既存のガソリン噴射システムに新規のガス噴射システムを増設する形で構築される場合が多い。
【０００３】
下記特許文献１には、ガソリン噴射量を制御する既存ＥＣＵから出力されるガソリンパルス（ガソリン噴射量に応じたパルス幅を有し、ガソリンインジェクタを駆動するために使用されるパルス信号）を新規ＥＣＵに入力し、この新規ＥＣＵによってガソリンパルスからガス燃料に適したパルス幅を有するガスパルス（ガスインジェクタを駆動するために使用されるパルス信号）に変換する技術が開示されている。
【０００４】
また、バイフューエルシステムでは、液体燃料による運転が長期間継続すると、すなわちガスインジェクタによる運転が長時間行われない場合に、ガスインジェクタにデポジットが付着して詰まりが発生する可能性がある。下記特許文献２には、燃料カット制御中であって且つ筒内温度がガス燃料の自着火温度より低い場合に、ガスインジェクタの詰まり防止制御、すなわちガスインジェクタによるガス燃料噴射を実施する技術が開示されている。なお、下記特許文献１に開示されていないが、一般的に液体燃料による運転が長時間行われない場合に、液体燃料インジェクタにデポジットが付着して詰まりが発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表平６−５０２４７２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２０２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２に記載されたインジェクタの詰まり防止技術を、上記特許文献１に記載のシステム構成に適用する場合、開発コスト削減の観点から既存ＥＣＵに変更を加えたくはないので、新規ＥＣＵ側に、燃料カット制御中であって且つ筒内温度が自着火温度より低いという条件を満足するか否かを判断し、その条件を満足する場合にインジェクタの詰まり防止制御を行う機能を設ける必要がある。
【０００７】
その場合、燃料カット中においては、既存ＥＣＵからガソリンパルスが出力されないので、新規ＥＣＵもガスパルスを出力することができず、液体燃料インジェクタによる液体燃料噴射（詰まり防止制御）を実施することができない。また、特許文献２では、吸気温度、冷却水温、エンジン回転数などを用いた演算式によって筒内温度を推定する（段落００４９参照）が、そのような演算機能を新規ＥＣＵ側に追加すると、演算処理の複雑化を招き、ＣＰＵの負荷が重くなる。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、液体燃料噴射弁の通電時間を規定する第１パルス信号を出力する第１制御装置と、気体燃料噴射時には前記第１パルス信号を基に気体燃料噴射弁の通電時間を規定する第２パルス信号を生成して前記気体燃料噴射弁に出力する第２制御装置とを備える燃料噴射システムにおいて、筒内温度を推定することなく、液体燃料噴射弁の詰まり防止を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では、燃料噴射システムに係る第１の解決手段として、液体燃料噴射弁の通電時間を規定する第１パルス信号を出力する第１制御装置と、気体燃料噴射時には前記第１パルス信号を基に気体燃料噴射弁の通電時間を規定する第２パルス信号を生成して前記気体燃料噴射弁に出力する第２制御装置と、を備える燃料噴射システムにおいて、前記第２制御装置は、前記気体燃料噴射時に燃料カットの発生を検知した場合、前記燃料カットの終了後に前記第１制御装置から入力される前記第１パルス信号を前記液体燃料噴射弁に出力するクリーニングモードを実施する、という手段を採用する。
【００１０】
また、本発明では、燃料噴射システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第２制御装置は、前記クリーニングモードの実施によって前記液体燃料噴射弁による液体燃料噴射回数が所定値に達した場合に、前記気体燃料噴射に復帰する、という手段を採用する。
【００１１】
また、本発明では、燃料噴射システムに係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記第２制御装置は、前記燃料カットの終了後にエンジン回転数が所定範囲内であることを条件として前記クリーニングモードを実施する、という手段を採用する。
【００１２】
また、本発明では、燃料噴射システムに係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、前記第２制御装置は、前記第１制御装置から入力される前記第１パルス信号の有無に基づいて前記燃料カットの発生及び終了を判断する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、第２制御装置が、気体燃料噴射時に燃料カットの発生を検知した場合、前記燃料カットの終了後、つまり第１制御装置による第１パルス信号の出力が再開した後にクリーニングモードを実施するので、問題なく液体燃料噴射弁のクリーニング（液体燃料噴射）を実施できる。また、本発明では、燃料カットの終了後に液体燃料噴射を実施するので、従来技術のように、燃料カット中の燃料自着火を防止するために筒内温度を推定する必要もない。従って、本発明によれば、筒内温度を推定することなく、液体燃料噴射弁の詰まり防止を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る燃料噴射システムＡの概略構成図である。
【図２】２ｎｄ−ＥＣＵ４が実施するインジェクタ詰まり防止処理を示すフローチャートである。
【図３】インジェクタ詰まり防止処理によって、ガス運転時に２ｎｄ−ＥＣＵ４から出力されるガスパルス信号及びガソリンパルス信号がどのように変化するのかを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る燃料噴射システムＡの概略構成図である。この燃料噴射システムＡは、液体燃料（例えばガソリン）と気体燃料（例えば圧縮天然ガス）とを選択的に切替えて単一エンジン（図示省略）に供給するバイフューエルシステムであり、液体燃料供給系１と、気体燃料供給系２と、１ｓｔ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３と、２ｎｄ−ＥＣＵ４と、燃料切替スイッチ５とから構成されている。
【００１６】
液体燃料供給系１は、ガソリンタンク１１と、ガソリン供給パイプ１２と、ガソリンインジェクタ１３（液体燃料噴射弁）とから構成されている。ガソリンタンク１１は、液体燃料としてガソリンを貯蔵する耐腐食性容器であり、ガソリンを吸い上げてガソリン供給パイプ１２へ送出するポンプ及びレギュレータ（図示省略）などを内蔵している。
【００１７】
ガソリン供給パイプ１２は、ガソリンタンク１１からガソリンインジェクタ１３へガソリンを配送するための配管である。ガソリンインジェクタ１３は、例えばエンジンの吸気ポートに向けて噴射口が露出するように吸気管に装着された電磁弁（例えばソレノイドバルブ等）であり、２ｎｄ−ＥＣＵ４から入力されるガソリンパルス信号に応じて所定量のガソリンを噴射する。
【００１８】
気体燃料供給系２は、ガスタンク２１と、高圧ガス供給パイプ２２と、遮断弁２３と、レギュレータ２４と、低圧ガス供給パイプ２５と、ガスインジェクタ２６（気体燃料噴射弁）と、ガス燃料圧力センサ２７と、ガス燃料温度センサ２８とから構成されている。
【００１９】
ガスタンク２１は、気体燃料として圧縮天然ガス（ＣＮＧ）が充填された高耐圧容器である。高圧ガス供給パイプ２２は、ガスタンク２１からレギュレータ２４へ高圧のガス燃料を配送するための高耐圧配管である。遮断弁２３は、高圧ガス供給パイプ２２に介挿された電磁弁であり、２ｎｄ−ＥＣＵ４から入力される遮断弁駆動信号に応じて開弁或いは閉弁する。
【００２０】
レギュレータ２４は、遮断弁２３の下流側に配置された減圧弁であり、遮断弁２３の開弁時にガスタンク２１から供給される高圧のガス燃料を所望の圧力まで減圧して低圧ガス供給パイプ２５へ送出する。低圧ガス供給パイプ２５は、レギュレータ２４からガスインジェクタ２６へ低圧のガス燃料を配送するための低耐圧配管である。ガスインジェクタ２６は、例えばエンジンの吸気ポートに向けて噴射口が露出するように吸気管に装着された電磁弁であり、２ｎｄ−ＥＣＵ４から入力されるガスパルス信号に応じて所定量のガス燃料を噴射する。
【００２１】
ガス燃料圧力センサ２７は、レギュレータ２４より低圧側、つまり低圧ガス供給パイプ２５の内部圧力（低圧側のガス燃料圧力）を検出し、その検出結果を示すガス燃料圧力信号を２ｎｄ−ＥＣＵ４へ出力する。ガス燃料温度センサ２８は、低圧ガス供給パイプ２５の内部温度（低圧側のガス燃料温度）を検出し、その検出結果を示すガス燃料温度信号を２ｎｄ−ＥＣＵ４へ出力する。
【００２２】
１ｓｔ−ＥＣＵ３（第１制御装置）は、各種センサ（図示省略）から入力されるエンジン運転状態を示す各種センサ信号に基づいてガソリン噴射量を算出すると共に、そのガソリン噴射量を得るために必要なガソリンインジェクタ１３の通電時間（以下、ガソリンインジェクタ通電時間と称す）を算出し、パルス幅がガソリンインジェクタ通電時間に設定されたガソリンパルス信号（第１パルス信号）を生成して２ｎｄ−ＥＣＵ４に出力する。
【００２３】
２ｎｄ−ＥＣＵ４（第２制御装置）は、ガス燃料圧力センサ２７から入力されるガス燃料圧力信号と、ガス燃料温度センサ２８から入力されるガス燃料温度信号と、１ｓｔ−ＥＣＵ３から入力されるガソリンパルス信号と、燃料切替スイッチ５から入力される燃料切替信号とに基づいて、ガソリンインジェクタ１３、ガスインジェクタ２６及び遮断弁２３の通電制御を行う。
【００２４】
この２ｎｄ−ＥＣＵ４は、燃料切替スイッチ５から入力される燃料切替信号を基に使用燃料としてガソリンが選択されていると認識した場合、ガソリン噴射モード（液体燃料噴射モード）に移行する一方、使用燃料としてガスが選択されていると認識した場合、ガス噴射モード（気体燃料噴射モード）に移行する。
【００２５】
２ｎｄ−ＥＣＵ４は、１ｓｔ−ＥＣＵ３から入力されるガソリンパルス信号に基づいてガスインジェクタ２６の通電時間（以下、ガスインジェクタ通電時間と称す）を算出し、ガス噴射モード時には、遮断弁２３を開弁させてガスタンク２１からガスインジェクタ２６へのガス燃料の供給を開始すると共に、パルス幅がガスインジェクタ通電時間に設定されたガスパルス信号（第２パルス信号）をガスインジェクタ２６に出力する一方、ガソリン噴射モード時にはガソリンパルス信号をガソリンインジェクタ１３に出力する。
【００２６】
燃料切替スイッチ５は、ユーザの手動操作によって燃料の切替えを可能とするスイッチであり、そのスイッチの状態、つまり使用燃料としてガソリンが選択されているのか、或いはガスが選択されているのかを示す燃料切替信号を２ｎｄ−ＥＣＵ４に出力する。
【００２７】
次に、上記のように構成された燃料噴射システムＡの動作について詳細に説明する。
１ｓｔ−ＥＣＵ３は、エンジン運転中であれば、燃料切替スイッチ５の状態に関係なく（つまりガソリン運転、ガス運転に関係なく）、各種センサ信号から認識したエンジン運転状態を基に毎回の燃料噴射タイミングにおいてガソリンインジェクタ１３から噴射すべきガソリン噴射量を算出すると共に、そのガソリン噴射量を得るために必要なガソリンインジェクタ通電時間を算出し、パルス幅がガソリンインジェクタ通電時間に設定されたガソリンパルス信号を生成して２ｎｄ−ＥＣＵ４に出力する。
【００２８】
４サイクルエンジンの場合、クランク軸が２回転する間に１回の燃料噴射を実施する必要があるので、クランク軸が２回転する毎に、１ｓｔ−ＥＣＵ３から２ｎｄ−ＥＣＵ４へ所定パルス幅のガソリンパルス信号が１回出力されることになる。
【００２９】
２ｎｄ−ＥＣＵ４は、上記のように１ｓｔ−ＥＣＵ３から入力されるガソリンパルス信号のパルス幅をガソリンインジェクタ通電時間として測定し、このガソリンインジェクタ通電時間をガスインジェクタ２６の流量特性、ガス燃料圧力及びガス燃料温度に基づいて補正することにより、ガスインジェクタ通電時間を算出する。
【００３０】
そして、２ｎｄ−ＥＣＵ４は、ガス噴射モード時において、遮断弁２３を開弁させた状態で、パルス幅がガスインジェクタ通電時間に設定されたガスパルス信号を生成してガスインジェクタ２６に出力する。これにより、エンジン運転状態に応じて要求される量のガス燃料がガスインジェクタ２６から噴射されることになる。
【００３１】
一方、２ｎｄ−ＥＣＵ４は、ガソリン噴射モード時には、１ｓｔ−ＥＣＵ３から入力されるガソリンパルス信号を、そのままガソリンインジェクタ１３に出力する。これにより、エンジン運転状態に応じて要求される量のガソリン燃料がガソリンインジェクタ１３から噴射されることになる。
【００３２】
ここで、ガス燃料運転を長時間続けていると、ガソリンインジェクタ１３にデポジット（例えばガス燃料の充填時に使用されるコンプレッサのオイル等）が付着して詰まりが発生する可能性がある。そこで、２ｎｄ−ＥＣＵ４は、ガソリンインジェクタ１３の詰まりを防止するために、図２のフローチャートで示されるインジェクタ詰まり防止処理を実施する。なお、２ｎｄ−ＥＣＵ４は、図２に示すインジェクタ詰まり防止処理を、一定の制御周期で繰り返し実施する。
【００３３】
図２に示すように、２ｎｄ−ＥＣＵ４は、インジェクタ詰まり防止処理を開始すると、まず、現在ガス運転中か否か（ガス噴射モードか否か）を判断し（ステップＳ１）、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ２の処理に移行する一方、「Ｎｏ」の場合には今回のインジェクタ詰まり防止処理を終了（ＥＸＩＴ）する。
【００３４】
２ｎｄ−ＥＣＵ４は、上記ステップＳ１にて「Ｙｅｓ」の場合、現在燃料カット中か否かを判断し（ステップＳ２）、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ３の処理に移行する一方、「Ｎｏ」の場合にはステップＳ５の処理に移行する。ここで、燃料カット中の場合、１ｓｔ−ＥＣＵ３によるガソリンパルス信号の出力が停止するので、２ｎｄ−ＥＣＵ４は、１ｓｔ−ＥＣＵ３から入力されるガソリンパルス信号の有無に基づいて燃料カット中か否か（つまり燃料カットの発生及び終了）を判断する。
【００３５】
２ｎｄ−ＥＣＵ４は、上記ステップＳ２にて「Ｙｅｓ」の場合、現在のエンジン回転数が所定範囲内か否かを判断し（ステップＳ３）、「Ｎｏ」の場合には今回のインジェクタ詰まり防止処理を終了する一方、「Ｙｅｓ」の場合にはクリーニングモードの実施を許可した後、今回のインジェクタ詰まり防止処理を終了する（ステップＳ４）。ここで、不図示のクランクセンサから出力されるクランクパルス信号（クランク軸が所定角度回転するのに要する時間を１周期とするパルス信号）が２ｎｄ−ＥＣＵ４に入力されており（図１参照）、２ｎｄ−ＥＣＵ４は、このクランクパルス信号からエンジン回転数を算出する。
【００３６】
なお、エンジン回転数の「所定範囲」とは、ガス噴射からガソリン噴射へと安全に切替えることができる回転数範囲を指す。例えば、高回転域では、ガス／ガソリン噴射の同時切替えができず、両方噴射、若しくは噴射抜けが発生する虞や、噴射燃料の切替えによる回路故障が発生する虞もあるので、例えば４０００ｒｐｍ以上のエンジン回転数では噴射燃料の切替えは行わない。また、通常、アイドル回転数よりも低回転域での切替えは、燃焼の不安定化を招く可能性があるので、例えばアイドル回転数が６００ｒｐｍの場合には、５００ｒｐｍ以下のエンジン回転数では噴射燃料の切替えは行わない。
【００３７】
また、２ｎｄ−ＥＣＵ４は、上記ステップＳ２にて「Ｎｏ」の場合、つまり燃料カットが終了した場合、クリーニングモードの実施が許可されているか否かを判断し（ステップＳ５）、「Ｎｏ」の場合には今回のインジェクタ詰まり防止処理を終了する一方、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ６の処理に移行する。
そして、２ｎｄ−ＥＣＵ４は、上記ステップＳ５にて「Ｙｅｓ」の場合、つまりクリーニングモードの実施が許可されている場合、ガソリンインジェクタ１３によるガソリン噴射回数が所定値に達したか否かを判断し（ステップＳ６）、「Ｎｏ」の場合にはステップＳ７の処理に移行する一方、「Ｙｅｓ」の場合にはステップＳ８の処理に移行する。
【００３８】
２ｎｄ−ＥＣＵ４は、上記ステップＳ６にて「Ｎｏ」の場合、つまりガソリンインジェクタ１３によるガソリン噴射回数が所定値に達していない場合、１ｓｔ−ＥＣＵ３から入力されるガソリンパルス信号をガソリンインジェクタ１３に出力するクリーニングモードを実施する（ステップＳ７）。これにより、ガソリンインジェクタ１３によるガソリン噴射が実施され、ガソリンインジェクタ１３に付着したデポジットを除去できる（クリーニングできる）。なお、ガソリン噴射回数の「所定値」は、ガソリン噴射により、十分にガソリンインジェクタ１３に付着したデポジットを除去できる程度の回数に設定されている。
【００３９】
また、２ｎｄ−ＥＣＵ４は、上記ステップＳ６にて「Ｙｅｓ」の場合、つまりガソリンインジェクタ１３によるガソリン噴射回数が所定値に達した場合、クリーニングのためのガソリン噴射からガス運転のためのガス噴射（つまりガスインジェクタ２６へのガスパルス信号の出力）に復帰する（ステップＳ８）。そして、２ｎｄ−ＥＣＵ４は、クリーニングモードの実施許可を終了した後、今回のインジェクタ詰まり防止処理を終了する（ステップＳ９）。
【００４０】
以上のインジェクタ詰まり防止処理をまとめると、２ｎｄ−ＥＣＵ４は、ガス噴射時に燃料カットの発生を検知した場合、燃料カットの終了後にエンジン回転数が所定範囲内であること（安全に噴射燃料の切替えが可能であること）を条件としてクリーニングモードを実施し、このクリーニングモードの実施によってガソリンインジェクタ１３によるガソリン噴射回数が所定値に達した場合に、ガス噴射に復帰することになる。
【００４１】
図３は、このようなインジェクタ詰まり防止処理によって、ガス運転時に２ｎｄ−ＥＣＵ４から出力されるガスパルス信号及びガソリンパルス信号がどのように変化するのかを示すタイミングチャートである。この図３に示すように、ガス運転中では２ｎｄ−ＥＣＵ４からガスインジェクタ２６にガスパルス信号が出力されているが、燃料カット中にはガスパルス信号の出力が停止し、燃料カットの終了後に、クリーニングモードの実施によって２ｎｄ−ＥＣＵ４からガソリンインジェクタ１３にガソリンパルス信号が出力され、ガソリン噴射回数が所定値に達した時点でガス噴射に復帰することになる。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、２ｎｄ−ＥＣＵ４が、ガス噴射時に燃料カットの発生を検知した場合、燃料カットの終了後、つまり１ｓｔ−ＥＣＵ３によるガソリンパルス信号の出力が再開した後にクリーニングモードを実施するので、問題なくガソリンインジェクタ１３のクリーニング（ガソリン噴射）を実施できる。また、本実施形態では、燃料カットの終了後にガソリン噴射を実施するので、従来技術のように、燃料カット中の燃料自着火を防止するために筒内温度を推定する必要もない。従って、本実施形態によれば、筒内温度を推定することなく、ガソリンインジェクタ１３の詰まり防止を実現することができる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において実施形態を変更しても良いことは勿論である。例えば、ＣＮＧ以外の気体燃料とガソリン以外の液体燃料とを選択的に切替えて単一エンジンに供給するバイフューエルシステムにも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ…燃料噴射システム、１…液体燃料供給系、２…気体燃料供給系、３…１ｓｔ−ＥＣＵ（第１制御装置）、４…２ｎｄ−ＥＣＵ（第２制御装置）、５…燃料切替スイッチ、１３…ガソリンインジェクタ（液体燃料噴射弁）、２６…ガスインジェクタ（気体燃料噴射弁）
【図１】
2013174137.tif 000003
【図２】
2013174137.tif 000004
【図３】
2013174137.tif 000005