(57)【要約】【課題】既存のガソリン噴射システムをガソリン代替燃料噴射システムに改造する場合に、ガソリン噴射制御装置によるフィードバック制御の実行に対し低コストでガソリン代替燃料噴射制御装置が適切に対処可能として、良好な燃料噴射制御を実現できるようにする。【解決手段】ガソリン代替燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット３Ａがガソリン噴射制御装置としての電子制御ユニット２によるフィードバック制御状態を検知して対処することにより、所定の空燃比を維持するものとしたガソリン代替燃料噴射システムにおいて、電子制御ユニット３Ａが、検知したガソリン噴射信号から所定の方法でフィードバック制御特有の波形部分からなるフィードバック成分を検出し、これを指標値として使用してフィードバック制御状態にあるか否かを判定して検知することを特徴とする。【選択図】図１
2009019509.tif 000002
【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付設したガソリン噴射制御装置が出力するガソリン噴射信号を基にガソリン代替燃料の噴射量を算出して駆動信号としてインジェクタに出力するガソリン代替燃料噴射制御装置が増設され、前記ガソリン噴射制御装置におけるフィードバック制御状態を前記ガソリン代替燃料噴射制御装置が検知して対処することにより、所定の空燃比を維持するガソリン代替燃料噴射システムにおいて、前記ガソリン代替燃料噴射制御装置におけるフィードバック制御状態を、前記ガソリン噴射信号の特有の波形部分からなるフィードバック成分を基にして所定の方法で求めた指標値を使用して判定する判定手段により検知することを特徴とするガソリン代替燃料噴射システム。
【請求項２】
前記指標値を求めるための所定の方法が、前記ガソリン噴射信号におけるフィードバック成分のうち所定範囲を超える周波数帯部分を取り出してスパイク状の波形にすることを特徴とする請求項１に記載したガソリン代替燃料噴射システム。
【請求項３】
前記所定範囲を超える周波数帯部分は、所定のデジタル・フィルタ機能を使用して取り出されることを特徴とする請求項２に記載したガソリン代替燃料噴射システム。
【請求項４】
前記ガソリン代替燃料噴射制御装置がカウンタ機能を有しており、スパイク状波形を構成するスパイク周期毎にカウントし、該カウント数が予め定めたしきい値を超えた場合に前記フィードバック制御状態にあると判定することを特徴とする請求項２または３に記載したガソリン代替燃料噴射システム。
【請求項５】
前記フィードバックが制御状態にあると判定した後は、前記ガソリン代替燃料噴射制御装置が空燃比過濃に対応するための過濃予測量をゼロに向かって徐々に減ずる処理を行うことを特徴とする請求項１，２，３または４に記載したガソリン代替燃料噴射システム。
【請求項６】
前記ガソリン噴射信号を入力するための入力端子を有し、前記入力端子から入力されたガソリン噴射信号を基にガソリン代替燃料に適した噴射量に修正して出力するとともに、前記ガソリン噴射信号におけるフィードバック成分を分析して前記ガソリン代替燃料についてのフィードバック制御状態を検知するフィードバック検知手段を備えていることを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載したガソリン代替燃料噴射システムに配設されるガソリン代替燃料噴射制御装置。
【請求項７】
排気管に配設した排気状態検出手段からの出力信号を入力するための専用の入力端子を不要としたことを特徴とする請求項６に記載した前記ガソリン代替燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンエンジンをＬＰＧ（液化石油ガス）やＣＮＧ（圧縮天然ガス）などのガソリン代替燃料用エンジンに改造する場合における、ガソリン代替燃料噴射システム及びこれに使用されるガソリン代替燃料噴射制御装置に関する。
【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やＣＮＧ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。これら非ガソリン燃料をインジェクタから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り、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ガソリン噴射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。
【０００３】
しかしながら、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電子制御ユニットに設定されている。そこで、例えば特開２００３−９７３２６号公報に記載されているように、入力された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所定の計算式で算出する、という簡単な機能をもたせたガソリン代替燃料噴射制御装置を増設することで、既存のガソリン噴射システムをそのまま利用してガソリン代替燃料噴射システムを構築し、使用燃料に対応したエンジンに改造することが可能である。
【０００４】
図９は、このような従来のガソリン代替燃料エンジンの燃料噴射システムの配置図を示すものであり、代替燃料用に改造したエンジン１に対応させるために、既設のガソリン噴射制御装置である電子制御ユニット２にガソリン代替燃料用の燃料噴射制御装置である電子制御ユニット３Ｂを増設し、ガソリン噴射信号Ｅを電子制御ユニット３Ｂの入力端子３１で受信させ、その内部で代替燃料に適した修正を行いガソリン代替燃料用のインジェクタ駆動信号Ｆを出力してインジェクタ４を駆動制御するものとして、改造後においても高精度の排気性能を確保しようとしたものである。
【０００５】
これに加えて、電子制御ユニット３Ｂはエンジン１と三元触媒装置７との間に配設されている排気酸素濃度センサ１０の信号Ａや、エンジン１側に配設された冷却水温度センサ１２からの信号Ｇ、その他の信号Ｊを各々取り込み、これらのデータを基にガソリン代替燃料を用いた場合でもガソリン噴射システムと遜色ない高精度の空燃比制御を行うことも可能である。尚、これらの入力データは、ガソリン用の電子制御ユニット２とガソリン代替用の電子制御ユニット３Ｂとの間で高速通信ケーブルを介する信号Ｃ，Ｉにより送受信する場合もある。
【０００６】
このような接続状態及び構成の電子制御ユニット３Ｂでは、排気酸素濃度センサ１０からの信号Ａを途中で分岐して利用することで、ガソリン用の電子制御ユニット２がフィードバック制御を行っているか否かを判断するのが通常であり、この判断によりガソリン噴射制御における空燃比過濃補正量を予測し、これに対応した制御を行うことで良好な空燃比を確保可能として、高度な排気性能（環境性能）を実現している。
【０００７】
図８は、このようなガソリン代替燃料用の電子制御ユニット３Ｂ内部で処理・実行される計算ブロック図を示している。入力端子３１を介して入力したガソリン噴射信号Ｅから、余分な情報を除いてガソリン流量Ｋを算出（２０）するが、条件によってはガソリン噴射システムにおいて空燃比過濃で運転する場合もあることから、これを種々の情報から予測（２１）して、ガソリン流量Ｋを減量する（Ｏ）処理を行う。さらに、ガソリン代替燃料が適切に燃焼するように補正（２４）を行った後、ガソリン代替燃料噴射信号Ｆとして出力する。
【０００８】
このとき、除去倍率Ｎは１．０が設定されて、過濃予測量Ｌ通りにガソリン流量Ｋが減量（Ｏ）される。しかし、予測に反してガソリン用電子制御ユニット２がフィードバック状態になる場合があり、これに対応するため、排気酸素センサ１０による信号Ａの挙動を監視（４２）して、これよりフィードバック制御状態にあると判断すれば（Ｍフラグが成立）、除去倍率Ｎに０を代入（２３）してガソリン空燃比の過濃予測量Ｌを０にして無効化する制御を行っている。
【０００９】
ところが、このような従来のガソリン代替燃料エンジンの燃料噴射制御方法においては、図９に示したように排気酸素濃度センサ１０とガソリン用の電子制御ユニット２との間から信号Ａの配線を分岐してガソリン代替用の電子制御ユニット３Ｂに入力するため、ガソリン用の電子制御ユニット２における故障診断に悪影響を与えたり、ガソリン代替燃料用の電子制御ユニット３Ｂに専用の入力端子３２が必要となってコストの高騰を伴ったりする。また、排気空燃比センサなどの技術的に信号を分岐することが難しい排気状態検出手段は本来利用出来ないものである。
【特許文献１】特開２００３−９７３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするためになされたものであり、既設のガソリン噴射制御装置にガソリン代替燃料噴射制御装置を追加してガソリン噴射システムをガソリン代替燃料噴射システムに改造する場合に、ガソリン噴射制御装置によるフィードバック制御の実行に対し、低コストでガソリン代替燃料噴射制御装置が適切に対処するものとして、良好な燃料噴射制御を実現できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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付設したガソリン噴射制御装置が出力するガソリン噴射信号を基にガソリン代替燃料の噴射量を算出して駆動信号としてインジェクタに出力するガソリン代替燃料噴射制御装置が増設され、前記ガソリン噴射制御装置におけるフィードバック制御状態を前記ガソリン代替燃料噴射制御装置が検知して対処することにより、所定の空燃比を維持するガソリン代替燃料噴射システムにおいて、前記ガソリン代替燃料噴射制御装置におけるフィードバック制御状態を、前記ガソリン噴射信号の特有の波形部分からなるフィードバック成分を基にして所定の方法で求めた指標値を使用して判定する判定手段により検知することにした。
【００１２】
従来のガソリン代替燃料噴射システムにおいては、排気状態検出信号を分岐し専用の入力端子でガソリン代替燃料噴射制御装置に入力することでガソリン噴射システムによるフィードバック制御状態を検出して対応しているため、制御装置に専用の入力端子を要してコスト高となるとともに排気状態検出手段の種類によっては信号を分岐・入力できなかったのに対し、このように検知したガソリン噴射信号を分析することにより専用の入力端子を要することなくフィードバック制御状態を検知して対処できるようになる。
【００１３】
また、そのフィードバック成分の検出は、ガソリン噴射信号におけるフィードバック成分のうち所定範囲を超える周波数帯部分を取り出してスパイク状の波形にすることによるものとすれば、フィードバック制御状態を容易に検出できるものとなり、この場合、所定範囲を超える周波数帯部分はデジタル・フィルタ機能を使用して取り出されるものとすれば、フィードバック制御状態を更に確実に検知できる。
【００１４】
さらに、上述したガソリン代替燃料噴射システムにおいて、ガソリン代替燃料噴射制御装置はカウント機能を有しており、スパイク状波形を構成するスパイク周期毎にカウントし、カウント数が予め定めたしきい値を超えた場合にフィードバック制御状態にあると判定するものとすれば、さらに確実な判定が行えるようになり、より精度の高い燃料噴射制御が行える。
【００１５】
さらにまた、上述したガソリン代替ガス燃料噴射システムにおいて、フィードバック制御状態にあると判定した後は、ガソリン代替燃料噴射制御装置は空燃比過濃に対応するための過濃予測量をゼロに向かって徐々に減ずるものとすれば、排気性能やエンジン運転性に対する悪影響を最小限に抑えやすい。
【００１６】
加えて、ガソリン代替燃料噴射制御装置から出力されたガソリン噴射信号を入力する入力端子を有し、検知したガソリン噴射信号を基にガソリン代替燃料に適した噴射量に修正して出力するとともに、このガソリン噴射信号を分析してフィードバック制御状態を検知するフィードバック検知手段を備えていることを特徴とする、上述したガソリン代替燃料噴射システムに配設されるガソリン代替燃料噴射制御装置とすれば、これを既存のガソリン噴射システムに増設することにより、コストの高騰を抑えながらガソリン代替燃料噴射システムを容易に構築できるものとなる。
【００１７】
この場合、排気管に配設した排気状態検出手段からの出力信号を入力するための専用の入力端子を不要としたガソリン代替燃料噴射制御装置とすれば、コストの高騰の抑制がさらに確実なものとなる。
【発明の効果】
【００１８】
入力されたガソリン噴射信号を分析することによりガソリン代替燃料噴射制御装置がガソリン噴射制御装置によるフィードバック制御状態を検知するものとした本発明により、ガソリン噴射制御装置によるフィードバック制御の実行に対し、低コストでガソリン代替燃料噴射制御装置が適切に対処することにより、良好な燃料噴射制御を確保可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、エンジン既設のガソリン噴射システムに、ガソリン代替燃料噴射制御装置である電子制御ユニット３Ａとガソリン代替燃料用のインジェクタ４を増設してなる、本実施の形態のガソリン代替燃料噴射システムを示す配置図である。その基本的構成は、前述した図９の従来のガソリン代替ガス燃料噴射システムとほぼ共通しているが、ガソリン代替燃料噴射制御装置である電子制御ユニット３Ａにおいて、排気酸素濃度センサ１０からの出力信号Ａを入力する入力端子３２を廃するとともに、電子制御ユニット２から出力されたガソリン噴射信号Ｅを分析することにより、ガソリン噴射制御装置である電子制御ユニット２によるフィードバック制御状態を検知するようにした点が異なる。
【００２１】
このように、ガソリン噴射制御装置によるフィードバック制御状態の検知に、排気状態検出手段からの出力信号を分岐して使用しない構成としたことにより、排気管に配設された排気状態検出手段が信号の途中分岐が難しい排気空燃比センサであっても実施できることに加え、ガソリン代替燃料噴射制御装置に排気状態検出手段からの出力信号を入力するための専用の入力端子を設ける必要がなくなり、低コスト化を実現しやすいものとなっている。
【００２２】
次に、本実施の形態のガソリン代替燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット３Ａが実施する燃料噴射制御方法の特徴部分について、図２，図３に示す計算ブロック図を参照しながら、その動作手順を詳細に説明する。
【００２３】
図２は本実施の形態の電子制御ユニット３Ａ内で実行される信号処理の手順を示す計算ブロック図であるが、図８の従来の計算ブロック図と相違する部分のうち、フィードバック判定処理のブロック（２２）が重要である。図３はこのブロックの詳細を示しており、その信号処理の流れを説明すると、入力されたガソリン噴射信号Ｅから高周波数帯のみを通過させるデジタル・ハイパス・フィルタ（５０）を使用して、フィードバック判別に必要な情報のみを分離（Ｅ１）して、これに適切なゲイン（５１）を与え、これをフィードバック指標値（Ｅ２）とする。
【００２４】
このフィードバック指標値（Ｅ２）は、ＰＩ制御されたフィードバック制御の特にＰ分に良く反応することから、このＰ分の周期と極性及びレベルをカウンタ（５２）でカウントし、このカウント数Ｕが所定のしきい値Ｖ以上になれば、フィードバック制御状態にあると見なして、判定フラグをＭ＝０→１に変更して保持する。また、誤作動を避けるため、冷却水温データの信号Ｇや入力したその他の情報Ｊにより適切な条件ではないと判断（５３）した場合は、フラグＲによってカウンタ（５２）の処理が停止するようになっている。
【００２５】
次に、図２のフィードバック判定ブロック（２２）中の信号の動作例を示す図４の波形図及びグラフを参照しながら、本実施の形態の作用を説明する。フィードバック制御中ではない場合、ガソリン噴射信号Ｅから信号処理されたフィードバック指標値Ｅ２には大きなスパイクはなく、不規則且つ短い周期でゼロ付近を上下する値となる。そして、フィードバック制御が始まれば、ＰＩ制御によってガソリン噴射信号Ｅに微細な上下振動が発生し、フィードバック指標値Ｅ２にはゼロに対して大きなスパイク状の上下振動が規則的に発生する。
【００２６】
図３に示したカウンタ５２は、この上下振動を周期毎にカウントしてカウント数Ｕを加算し、これが予め定めたしきい値Ｖを超えると、フィードバック判定フラグＲを１にセットする。この処理に関連する部分を拡大した図５の波形図を参照してフィードバック判定カウント処理の内容を詳しく説明すると、フィードバック指標値Ｅ２が正のしきい値＋Ｓを超えてから、Ｔ１時間以上、Ｔ２時間以内に、負のしきい値−Ｓ未満になり、その次に正のしきい値＋Ｓを超える条件もＴ１時間以上、Ｔ２時間以内となるように判定するロジックを使用することにより、ノイズ成分を除去しながら正確にカウントできる精度を確保可能としている。
【００２７】
このロジックをフローチャートにしたのが図６である。カウント条件が許可フラグＲによって許可されれば、このフローチャートに従ってフィードバック指標値Ｅ２の判定が始まり、指標値の周期毎に確実にカウント数Ｕを加算する処理を行うことができる。
【００２８】
図７は、本実施の形態におけるフィードバック判定後の動作例の波形図及びグラフを示している。カウント数Ｕが所定のしきい値Ｖ以上になると、フィードバック判定フラグＭが０→１になり、このフラグによって、次の行程の空燃比の過濃予測量に反映する倍率を計算するブロック（２３）の処理が起動して、除去倍率Ｎを徐々に１．０から０．０に変化させるようになっている。これにより、スムースに空燃比過濃分の予測量を除去しつつ、排気性能やエンジン運転性に悪影響を及ぼさない適切な制御を実現することができる。
【００２９】
このように、本実施の形態においてフィードバック判定ブロック（２２）の技術を利用したことにより、排気酸素濃度センサ１０の出力信号Ａを用いなくても、ガソリン代替燃料噴射制御装置である電子制御ユニット３Ａがフィードバック状態を確実に検出できるものとなり、これに対応して的確な燃料噴射制御を容易に行えるものとなり、エンジン運転性を良好に維持しながら良好な空燃比を確保できるものとなる。
【００３０】
これに加えて、電子制御ユニット３Ａに信号Ａを入力するための専用の入力端子３２を配設する必要がなくなり、コストの低廉化を達成しやすいものとなり、さらに、排気成分検出手段として技術的に信号を分岐しにくい排気空燃比センサを使用するシステムであっても対応可能となり、より多くのガソリン噴射システムに対応してガソリン噴射システムを構築できるものとなる。
【００３１】
以上、述べたように、既設のガソリン噴射制御装置にガソリン代替燃料噴射制御装置を追加してガソリン噴射システムをガソリン代替燃料噴射システムに改造する場合に、ガソリン噴射制御装置によるフィードバック制御の実行に対し、本発明により、コストの高騰を伴うことなくガソリン代替燃料噴射制御装置が適切に対処するものとして、良好な燃料噴射制御を実現できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明における実施の形態のガソリン代替ガス燃料噴射システムを示す配置図。
【図２】図１のガソリン代替燃料用電子制御ユニットの動作を説明するための計算ブロック図。
【図３】図２の計算ブロック図の一部を詳細に示した部分図。
【図４】図２のフィードバック判定ブロック中の動作例を示す波形図及びグラフ。
【図５】図４のフィードバック判定カウント部分の詳細な波形図。
【図６】フィードバック判定カウントのフローチャート。
【図７】フィードバック判定後の動作例を示す波形図及びグラフ。
【図８】図９の従来例のガソリン代替用制御ユニットの動作を説明するためのブロック図。
【図９】従来例におけるガソリン代替ガス燃料噴射システムを示す配置図。
【符号の説明】
【００３３】
１  エンジン、２，３Ａ  電子制御ユニット、４  インジェクタ、１０  排気酸素濃度センサ、１２  エンジン冷却水温度センサ、３１，３２  入力端子
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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