(57)【要約】【課題】内燃機関の燃焼室内に水が発生することを防止することができるガス燃料内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】エンジンシステムにおいて、外気温が低いときに、エンジン１０が冷間始動されて暖機完了前にエンジン１０が停止されるショートトリップを禁止するＥＣＵ４０を有し、ＥＣＵ４０は、外気温が所定値未満でイグニッションオン後の初回エンジン始動時の場合に、エンジン水温がＬＰＧ燃料のプロパン率に応じて決定される判定値以上になるまでエンジン１０のショートトリップを禁止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃料を使用するガス燃料内燃機関の制御装置において、
外気温が低いときに、内燃機関が冷間始動されて暖機完了前に内燃機関が停止されるショートトリップを禁止するショートトリップ禁止部を有し、
前記ショートトリップ禁止部は、外気温とエンジン水温とが、それぞれに予め設定された所定温度以下であるときに、ショートトリップを禁止する
ことを特徴とするガス燃料内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載するガス燃料内燃機関の制御装置において、
前記ショートトリップ禁止部は、外気温が所定値未満でイグニッションオン後の初回エンジン始動時の場合に、エンジン水温がガス燃料の成分に応じて決定される判定値以上になるまでショートトリップを禁止する
ことを特徴とするガス燃料内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するガス燃料内燃機関の制御装置において、
前記ショートトリップ禁止部は、ショートトリップを禁止している旨を報知する
ことを特徴とするガス燃料内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載するガス燃料内燃機関の制御装置において、
前記ショートトリップ禁止部は、ショートトリップを禁止した場合にアイドル回転数を上昇させる
ことを特徴とするガス燃料内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス燃料を使用するガス燃料内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の制御装置として、例えば、特許文献１に記載された制御装置がある。この内燃機関の制御装置は、外気温が低いときに、内燃機関が冷間始動されて暖機完了前に内燃機関が停止されるショートトリップを検出するショートトリップ検出手段と、ショートトリップ検出手段で検出されたショートトリップの回数をカウントするカウント手段とを備えている。そして、カウント手段によりカウントされたショートトリップの回数が所定値以上になった場合に、内燃機関の運転領域を制限する制御を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９２７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の内燃機関の制御装置では、ショートトリップが繰り返されると、燃料室内の燃焼ガスが冷えて水が発生する。そして、発生した水が点火プラグの碍子に付着して始動不良になるおそれがある。また、発生した水によって燃焼室内の部品（例えば、バルブやピストン等）が錆びるおそれもある。
【０００５】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、内燃機関の燃焼室内に水が発生することを防止することができるガス燃料内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、ガス燃料を使用するガス燃料内燃機関の制御装置において、外気温が低いときに、内燃機関が冷間始動されて暖機完了前に内燃機関が停止されるショートトリップを禁止するショートトリップ禁止部を有し、前記ショートトリップ禁止部は、外気温とエンジン水温とが、それぞれに予め設定された所定温度以下であるときに、ショートトリップを禁止することを特徴とする。
【０００７】
このガス燃料内燃機関の制御装置では、ショートトリップ禁止部により、外気温とエンジン水温とが、それぞれに予め設定された所定温度以下であるときに、ショートトリップが禁止される。つまり、低温環境下で内燃機関が冷間時であるときに、燃料ガス温度が低く燃焼室内に水が発生するおそれがあると判断され、ショートトリップが実行される条件を満たしていても、ショートトリップを行わずに内燃機関の運転を継続させる。これにより、燃焼ガス温度の低下によって燃料室内に水が発生することを防止することができる。従って、次回始動時に始動不良になることもなく燃焼室内の部品（例えば、バルブやピストン等）が錆びることもない。
【０００８】
上記したガス燃料内燃機関の制御装置において、前記ショートトリップ禁止部は、外気温が所定値未満でイグニッションオン後の初回エンジン始動時の場合に、エンジン水温がガス燃料の成分に応じて決定される判定値以上になるまでショートトリップを禁止することが望ましい。
【０００９】
このようにすることにより、ガス燃料の成分に応じた判定値以上になるまではエンジンが継続運転される。言い換えると、ガス燃料の成分に応じて最適なショートトリップ禁止期間を設定することができる。従って、必要以上にショートトリップ禁止期間を設定することがないため、ショートトリップを禁止することによって燃費が低下することを抑制することができる。
【００１０】
上記したガス燃料内燃機関の制御装置において、前記ショートトリップ禁止部は、ショートトリップを禁止している旨を報知してもよい。
なお、ショートトリップを禁止している旨には、ユーザに対してイグニッションオフにしないように促す旨の報知なども含まれる。
【００１１】
このようにすることにより、ショートトリップが禁止されていることをユーザが知らずに、イグニッションオフしてしまうことを防止することができる。
【００１２】
上記したガス燃料内燃機関の制御装置において、前記ショートトリップ禁止部は、ショートトリップを禁止した場合にアイドル回転数を上昇させることが望ましい。
【００１３】
このようにすることにより、エンジン水温の上昇を早めることができるので、ショートトリップ禁止期間を短縮することができる。従って、ショートトリップを禁止することによって燃費が低下することをより抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るガス燃料内燃機関の制御装置によれば、燃焼室内に水が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係るエンジンシステムの概略構成を示す図である。
【図２】ショートトリップ禁止制御の内容を示すフローチャートである。
【図３】判定値を決定するマップデータの一例を示す図である。
【図４】ショートトリップ禁止制御が実施されたときのタイムチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のガス燃料内燃機関の制御装置を具体化した実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態は、液化石油ガス（ＬＰＧ）を使用するＬＰＧエンジンの制御装置に本発明を適用したものである。そこで、実施形態に係るＬＰＧエンジンの制御装置を含むＬＰＧエンジンシステムの構成について、図１を参照しながら説明する。
【００１７】
図１に示すエンジン１０は、周知の構造を有するレシプロタイプのものであり、本実施形態では４気筒を有している。このエンジン１０では、吸気通路１１を通じて吸入される空気とＬＰＧ燃料との可燃混合気を、各気筒の燃焼室で爆発・燃焼させ、その燃焼後の排気を排気通路１２を通じて排出させることにより、ピストン１３を動作させてクランクシャフトを回転させ、動力を得るようになっている。そして、イグニッション（ＩＧ）オンでレディオンになる（ブレーキオン状態でパワー（スタート）スイッチがオンされる、または、スタータスイッチによるクランキング操作を実施する）と、エンジン１０が始動されて、所定の条件を満たすとエンジン１０が間欠停止（アイドルストップ）されるようになっている。エンジン１０には、エンジン回転数を検出するためにクランク角センサ１４が設けられているとともに、エンジン水温を検出する水温センサ１９が設けられている。
【００１８】
吸気通路１１には、エアフローセンサ１６とスロットルバルブ１７とが設けられている。エアフローセンサ１６は、吸気通路１１を流れてエンジン１０に吸入される空気量（吸入空気量）を検知するものである。スロットルバルブ１７は、バルブ開度を調整することにより吸気通路１１を流れる空気の流量を制御するものである。なお、スロットルバルブ１７の開度は、スロットル開度センサ１７ａにより検知されるようになっている。一方、排気通路１２には、Ａ／Ｆセンサ１８が設けられている。Ａ／Ｆセンサ１８は、エンジン１０における空燃比を検知するものである。これらの各種センサは、後述するＥＣＵ（制御部）４０に接続されている。
【００１９】
また、エンジン１０の各気筒に対応して、それぞれインジェクタ１５が設けられている。なお、図１では１つのインジェクタ１５のみを示し、その他を省略している。各インジェクタ１５は、各気筒の吸気ポートに対してＬＰＧ燃料を噴射するものである。インジェクタ１５は、電磁式噴射弁であり、通常は閉じられており、電気的に開かれるようになっている。各インジェクタ１５には、ＬＰＧ燃料が燃料タンク２０から燃料配管３０を介して供給される。このようにして供給されたＬＰＧ燃料は、各インジェクタ１５が作動（開弁）することにより、各気筒に設けられた各吸気ポートへ噴射され、空気との可燃混合気を形成して、エンジン１０の各気筒に取り込まれる。
【００２０】
燃料タンク２０は、ＬＰＧ燃料を収容するものである。この燃料タンク２０には、耐圧性が要求されるため、ボンベ形状をなす金属製のものが使用されている。この燃料タンク２０には、燃温センサ２１と燃圧センサ２２とが取り付けられている。燃温センサ２１は、燃料タンク２０内のＬＰＧ燃料の温度を検出し、その検出結果に応じた電気信号を出力するものである。燃圧センサ２２は、燃料タンク２０内のＬＰＧ燃料の圧力を検出し、その検出結果に応じた電気信号を出力するものである。これら燃温センサ２１および燃圧センサ２２は、後述するＥＣＵ４０に接続されている。そして、燃温センサ２１および燃圧センサ２２から出力される電気信号はともにＥＣＵ４０に入力される。
【００２１】
燃料配管３０は、燃料ポンプ２３と分岐配管３１とを接続している。燃料ポンプ２３は、燃料タンク２０のＬＰＧ燃料を汲み出し、燃料配管３０及び分岐配管３１を介して各インジェクタ１５に圧送するものである。
【００２２】
分岐配管３１の一端は燃料配管３０に接続され、他端は戻り配管３２に接続されている。そして、戻り配管３２の他端は、燃料タンク２０内上部で開放されている。これにより、戻り配管３２は、燃料配管３０および分岐配管３１を通じて各インジェクタ１５へ圧送されたＬＰＧ燃料の全部または一部を燃料タンク２０に戻すようになっている。このため、各インジェクタ１５が作動しているときには、各インジェクタ１５に圧送されて噴射されなかった分のＬＰＧ燃料が、各インジェクタ１５を通った後、戻り配管３２を介して燃料タンク２０に戻される。また、この戻り配管３２には、プレッシャレギュレータ３３が設けられている。これにより、燃料配管３０及び分岐配管３１内の燃料圧力、つまり燃料ポンプ２３の出口からプレッシャレギュレータ３３までの間の燃料圧力が一定圧に調整されている。
【００２３】
上記のエンジンシステムは、ＥＣＵ４０によって、統括的に制御されている。このため、ＥＣＵ４０には、エンジンシステムに設けられた各種センサ及び各種スイッチからの出力信号が入力されるようになっている。ＥＣＵ４０は、周知のように中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、およびバックアップＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭは、ショートトリップ禁止制御を含む各種制御に係る所定の制御プログラム（マップデータも含む）を予め記憶している。そして、ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムにしたがって各種制御を実行するようになっている。
【００２４】
ここで、エンジン１０が冷間始動されて暖機完了前にエンジン１０が停止されるショートトリップが繰り返されると、燃料室内のガスが冷えて水が発生する。そして、発生した水が点火プラグの碍子に付着して始動不良になる、あるいは、発生した水によって燃焼室内の部品（例えば、バルブやピストン等）が錆びるおそれがある。そのため、上記のエンジンシステムでは、一定の条件下でショートトリップを禁止する制御を実施している。
【００２５】
そこで、上記したエンジンシステムにおけるショートトリップ禁止制御について、図２を参照しながら説明する。このショートトリップ禁止制御は、ＥＣＵ４０が、図２に示す制御フローチャートに基づき実施する。すなわち、ＥＣＵ４０は、イグニッション（ＩＧ）がオンされ（ステップＳ１）、ブレーキオン状態でパワー（スタート）スイッチがオンされてレディオン状態になる、または、スタータスイッチによるクランキング操作を実施すると（ステップＳ２）、エンジン１０を始動させる（ステップＳ３）。
【００２６】
次に、ＥＣＵ４０は、外気温が所定温度（本実施形態では５℃に設定されている）未満であるか否かを判断する（ステップＳ４）。このとき、外気温が５℃未満である場合には（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ショートトリップを禁止して、ユーザに対してショートトリップ禁止状態である旨を報知する（ステップＳ５）。具体的な報知として、例えば、インストルメントパネルに「しばらくＩＧオフにしないで下さい」と文字で表示したり、警告ランプを点灯させたりすることが挙げられる。このような報知により、ショートトリップが禁止されていることをユーザが知らずに、ＩＧオフしてしまうことを防止することができる。なお、外気温が５℃以上である場合には（ステップＳ４：ＮＯ）、判定値を所定値に設定する（ステップＳ１０）。所定値としては、例えば、一般的なＬＰＧ燃料はプロパン率が２０％であるため、プロパン率が２０％における判定値（本実施形態では４７℃）を用いればよい。
【００２７】
そして、ＥＣＵ４０は、ショートトリップを禁止した後、エンジン１０のアイドル回転数を通常の回転数Ｎ１よりも上昇させた回転数Ｎ２にてアイドル運転を行う（ステップＳ６）。例えば、回転数Ｎ２は、回転数Ｎ１の１．５〜２倍程度に設定される。これにより、エンジン水温の上昇を早めることができるので、ショートトリップ禁止期間を短縮することができる。従って、ショートトリップを禁止することによって燃費が低下することを抑制することができる。
【００２８】
続いて、ＥＣＵ４０は、燃料タンク２０のＬＰＧ燃料におけるプロパン率に基づき判定値を決定する（ステップＳ７）。プロパン率は、ＬＰＧ燃料におけるプロパンの割合（モル比）である。このプロパン率は、燃温センサ２１及び燃圧センサ２２の検出信号に基づき、ＬＰＧの飽和蒸気圧曲線を利用して算出される。また、判定値は、ショートトリップの禁止を解除して、エンジン停止を許可するか否かを判定するためのエンジン水温の値であり、プロパン、ブタンの露点を考慮して設定されたものである。
【００２９】
ステップＳ７の処理では、ＥＣＵ４０は、図３に示すマップデータから判定値を決定する。例えば、本実施形態において、プロパン率が２０％と算出されたとすると、判定値が４７℃に決定される。なお、マップデータは、ＥＵＣ４０のＲＯＭに記憶されている。
【００３０】
その後、ＥＣＵ４０は、エンジン水温が、ステップＳ７で決定した判定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ８）。このとき、エンジン水温が判定値以上である場合には（ステップＳ８：ＹＥＳ）、エンジン１０の停止を許可する（ステップＳ９）。つまり、ショートトリップ禁止を解除する。このとき、報知（警告）をオフにするとともに、アイドル回転の設定を通常回転数Ｎ１に下げる。その後、ＥＣＵ４０は、通常のアイドル運転時の制御を実施する。一方、エンジン水温が判定値未満である場合には（ステップＳ８：ＮＯ）、ＥＣＵ４０は、ショートトリップ禁止を継続して、ステップＳ４以降の処理を繰り返す。
【００３１】
このようにＥＣＵ４０は、外気温とエンジン水温とが、それぞれに予め設定された所定温度（本実施の形態では、５℃と４７℃）未満であるときに、ショートトリップを禁止する。つまり、低温環境下でエンジン１０が冷間時であるときには、燃焼ガス温度が低く燃焼室内に水が発生するおそれがあると判断して、ショートトリップが実行される条件を満たしていても、ショートトリップを行わずにエンジン１０の運転を継続させる。これにより、燃焼ガス温度の低下によって燃焼室内に水が発生することを防止することができる。従って、次回始動時に始動不良になることもなく燃焼室内の部品（例えば、バルブやピストン等）が錆びることもない。また、ＬＰＧ燃料の成分（プロパン率）に応じたショートトリップ禁止期間（言い換えるとエンジン１０の運転継続期間）を設定することができる。従って、必要以上にショートトリップ禁止期間を設定することがないため、ショートトリップを禁止することによって燃費が低下することを抑制することができる。
【００３２】
ここで、上記した制御を実施した場合における各種信号及びエンジン１０の状態変化について、図４を参照しながら説明する。時刻Ｔ１にてイグニッション（ＩＧ）オンにされ、時刻Ｔ２にてレディオン状態となる。例えば、ユーザがブレーキペダルを踏み込んでパワー（スタート）スイッチを押した状態である。そうすると、エンジン１０が始動（初回始動）して、アイドル運転が開始される。このとき、外気温が１℃で所定温度（５℃）未満であるとともに、エンジン水温が判定値（４７℃）未満であるため、ショートトリップ禁止制御が実施される。そのため、警告表示がオンされるとともに、アイドル回転数の設定が通常の回転数Ｎ１よりも高い回転数Ｎ２にされる。これにより、エンジン１０は、回転数Ｎ２でアイドル運転される。
【００３３】
そして、時刻Ｔ３にて、エンジン水温が判定値４７℃に達すると、ショートトリップ禁止を解除する。これにより、警告表示がオフされるとともに、エンジン１０の停止が許可される。また、アイドル回転数の設定が通常の回転数Ｎ１に戻される。従って、時刻Ｔ３以降は、通常のアイドル運転が実施される。そのため、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までエンジン１０が停止（間欠停止）され、時刻Ｔ４にて通常のアイドル回転数Ｎ１でアイドル運転が開始される。
【００３４】
以上、詳細に説明したように本実施形態に係るエンジンシステムによれば、ＥＣＵ４０により、外気温が所定温度（例えば５℃）未満であり、エンジン水温が判定値（例えば４７℃）未満であるときに、ショートトリップが禁止されて、ショートトリップを行わずにエンジン１０のアイドル運転が継続される。これにより、燃焼ガス温度の低下によって燃料室内に水が発生することを防止することができる。従って、エンジン１０が次回始動時に始動不良になることもなく燃焼室内の部品（例えば、バルブやピストン等）が錆びることもない。
【００３５】
なお、上記した実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記の実施形態では、ＬＰＧ燃料を使用するエンジンシステムに本発明を適用した場合について例示したが、本発明はＬＰＧ燃料に限らずガス燃料（例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）燃料）を使用するエンジンシステムにも適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  エンジン
１１  吸気通路
１２  排気通路
１３  ピストン
１５  インジェクタ
１９  水温センサ
２０  燃料タンク
２１  燃温センサ
２２  燃圧センサ
２３  燃料ポンプ
４０  ＥＣＵ（制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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