(57)【要約】  多燃料エンジン制御システムへの導入を実現するためのインジェクタ・エミュレーション装置であって、該システムの第１の燃料単独による稼働時に、複数の燃料インジェクタを稼働させてエンジン（６）の選択された気筒（８）内に第１の燃料を噴射させる第１の制御装置（４）と、該システムの多燃料モードによる稼働時に、上記第１の制御装置（４）に代わり、上記複数のインジェクタ（１０）を稼働させて上記第１の燃料を噴射させる第２の制御装置（５４）とを備え、上記第１の制御装置は上記多燃料モードによる稼働用にインジェクタ・エミュレーション装置に接続される。このインジェクタ・エミュレーション装置は、エミュレート中のインジェクタ（１０）の電気負荷特性を模する電気負荷装置（１５７）を備え、さらにエミュレート対象のインジェクタ（１０）のインダクタンス特性とフライバック特性を模する電子手段を有する。【選択図】図７
2012520417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多燃料エンジン制御システムへの導入を実現するためのインジェクタ・エミュレーション装置であって、上記システムは、
該システムの第１の燃料単独による稼働時に、複数の燃料インジェクタを稼働させてエンジンの選択された気筒内に第１の燃料を噴射させる第１の制御装置と、
該システムの多燃料モードによる稼働時に、上記第１の制御装置に代わり、上記複数のインジェクタを稼働させて上記第１の燃料を噴射させる第２の制御装置とを備え、
上記第１の制御装置は上記多燃料モードの間、制御のためにインジェクタ・エミュレーション装置に接続され、
上記インジェクタ・エミュレーション装置はエミュレート対象のインジェクタの電気負荷特性を模する電気負荷装置を有し、
さらに、エミュレート対象のインジェクタのインダクタンス特性とフライバック特性を模する電子手段を有する、インジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項２】
上記第１の制御装置に接続される第１及び第２の電気端子、並びに該第１及び第２の端子間の一次電流経路を定義する回路を有し、上記負荷装置は上記一次電流経路を流れる電流を制御する、請求項１に記載のインジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項３】
上記一次電流経路を流れる電流を制御する上記負荷装置を所定の様式で制御し、エミュレート対象のインジェクタを流れる電流を再現する負荷装置制御回路をさらに備える、請求項２に記載のインジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項４】
上記負荷装置に接続されるマイクロプロセッサ を有し、該マイクロプロセッサは上記負荷装置を上記所定の様式で制御するようにプログラムされ、上記一次電流経路を流れる電流を生成する、請求項３に記載のインジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項５】
上記マイクロプロセッサ は、デジタル／アナログ・コンバータ及び増幅器を介して上記負荷装置に接続されている、請求項４に記載のインジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項６】
上記一次電流経路内において上記負荷装置よりも上流側に電気抵抗が配されており、上記増幅器は上記抵抗の両端における電圧降下を検出し、この検出された電圧降下に応じて、上記負荷装置を制御して上記一次電流経路を流れる電流を変化させる、請求項５に記載のインジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項７】
上記負荷装置がトランジスタである、請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載のインジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項８】
上記トランジスタがＰチャネルＭＯＳＦＥＴである、請求項７に記載のインジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項９】
上記負荷装置上で稼働する冷却手段を備える、請求項７または８に記載のインジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項１０】
実質的に添付の図５〜図１０を参照しながら説明され、またこれら添付図面中に示されるインジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項１１】
上記第１の制御装置とエミュレート対象の複数のインジェクタとの間に作動的に続されるスイッチ手段を備え、該スイッチ手段は、上記第１の制御装置が上記インジェクタの所定の一つを操作している際に、該第１の制御装置を切り換えて残りのインジェクタの中の予め選択された一つを操作することができる、請求項１に記載のインジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項１２】
上記第２の制御装置を上記所定の一つのインジェクタに接続する別のスイッチ手段をさらに備える、請求項１１に記載のインジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項１３】
実質的に添付の図１１〜図１５を参照しながら説明され、またこれら添付図面中に示されるインジェクタ・エミュレーション装置。
【請求項１４】
多燃料エンジン制御システムであって、該システムは、該システムの第１の燃料単独による稼働時に、複数の燃料インジェクタを稼働させてエンジンの選択された気筒内に第１の燃料を噴射させる第１の制御装置と、
該システムの多燃料モードによる稼働時に、上記第１の制御装置に代わり、上記複数のインジェクタを稼働させて上記第１の燃料を噴射させる第２の制御装置とを備え、
上記多燃料モードによる稼働時は上記第１の制御装置が前述の請求項のいずれかに記載されたインジェクタ・エミュレーション装置に接続されている、多燃料エンジン制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に車両エンジン用のデュアル燃料稼働システムに用いられるインジェクタ・エミュレーション装置に関するが、用途はこれに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
本発明者等は車両エンジン用のデュアル燃料稼働システムを開発しており、現在、国際特許出願番号ＰＣＴ／ＧＢ２００８／００３１８８号としてＰＣＴ出願中である。
【０００３】
この稼働システムを、図１〜図４−１、４−２を参照しながら説明する。
【０００４】
図１において、公知のディーゼル・エンジン・アセンブリを符号２で示す。このエンジン・アセンブリは、エンジン６を制御するディーゼル・エンジン制御部（ＥＣＵ）４を有する。このＥＣＵ４はＯＥＭ（相手先ブランド製造者）により、上記エンジン６の所要動力及び所要燃料に影響し得る様々なパラメータを考慮して該エンジン６が出来るだけ効率よく動作する如く設計されている。上記エンジンの形式は問わないが、ここでは６本の気筒８と６本のディーゼル燃料インジェクタ１０とを備えたコモン・レール・インジェクタ・エンジンを例示する。エンジン６はさらに吸気マニホールド１４及び排気マニホールド１６を備える。
【０００５】
ここに例示するエンジン６はさらに、エンジンの性能を公知の様式で増強させるためのターボ・チャージャー１２を備える。エンジン６の動作中は、ターボ・チャージャー１２からの圧縮空気が上記エンジン６の吸気マニホールド１４を経て気筒８内へ吸入される。各インジェクタ１０はディーゼル燃料を気筒内へ噴射する。各インジェクタ１０によるエンジン内への燃料噴射量と、各インジェクタによる燃料噴射のタイミングとは、ＥＣＵ４により制御される。ディーゼル燃料は公知の様式で空気と混合され、上記エンジン６の圧縮サイクル中に爆発し、エンジン６に動力を生じさせる。圧縮後は、燃料と空気とが入り交じった排気ガスが排気マニホールド１６に流入する。排気ガスは排気マニホールド１６へ、更には消音器と後処理システム（図示せず）へと導かれる。
【０００６】
上記ディーゼルＥＣＵ４は、該ＥＣＵ４に作動的に接続されている複数の第１のセンサ１８の動作を制御する。上記第１のセンサの各々は特定の可変パラメータ、例えばペダル位置、マニホールド圧力、冷媒温度、エンジン位置、エンジン回転速度、燃料温度、燃料圧力、吸気温度、車両の走行速度、オイル圧力、オイル温度等を検知する。
【０００７】
上記ディーゼルＥＣＵ４はまた、走行速度、エンジン回転速度、トルク、車両の速度限界等のパラメータを制御する複数のスイッチ２０に作動的に接続されている。これらスイッチは、特定の変数の限界設定値に応じてディーゼルＥＣＵ４への信号の送信も行う。
【０００８】
上記ディーゼルＥＣＵ４はマスター・ユニットを構成し、各センサ１８、スイッチ２０およびインジェクタ１０は該マスターＥＣＵ４により制御されるスレーブ・ユニットを構成する。
【０００９】
上記ディーゼルＥＣＵ４は、第１のセンサ１８およびスイッチ２０から送信される第１の入力信号２２を受信するための信号受信装置（図示せず）を備える。上記第１の入力信号２２の各々の値は、検知されている変数に依存する。ここに示す例では、上記第１の入力信号２２はパルス幅変調信号またはアナログ信号であり、そのパルス幅又は電圧レベルが検知されている変数に応じて変化する。上記ディーゼルＥＣＵ４は上記入力信号２２を受信し、検知されている変数の値に応じて、第１の出力信号２４を上記インジェクタ１０の各々に送信する。上記第１の出力信号２４の各々は、上記エンジン６内に噴射されるディーゼル燃料の量と、上記エンジン内にディーゼル燃料が噴射されるエンジン・サイクルに関連したタイミングとを決定する。
【００１０】
ＯＥＭは、上記ディーゼルＥＣＵ４がすべての測定パラメータに応じて上記エンジン内へのディーゼル燃料の適正噴射量とその噴射タイミングとを決定できる様、３次元データ・アレイであるエンジン・マップを開発する。これにより、上記エンジンは与えられた一般的な条件の下で最も効率的に稼働される。
【００１１】
上記ディーゼルＥＣＵはまた、上記エンジン・アセンブリ２内の他の電気コンポーネントに対する制御信号の入力も行う。ここに示す例では、上記エンジン・アセンブリはさらに、車両システムＥＣＵ２６、電子ブレーキ・システムＥＣＵ２７、自動変速機ＥＣＵ２８、サスペンション制御部２９、及びタコグラフ３０を備える。これらコンポーネントの各々は、ここでは上述のようなＣＡＮループにより構成されたバス・システム３２により、ディーゼルＥＣＵ４に作動的に接続されている。上記ユニット２６〜３０は、上記ディーゼルＥＣＵ４に作動的に接続される電子制御装置でもある。
【００１２】
上記ディーゼルＥＣＵ４は、上記センサ１８およびスイッチ２０からディーゼルＥＣＵ４に送信される上記第１の入力信号２２に応答して、上記ユニット２６〜３０に対する入出力を行う。
【００１３】
上記エンジン６内へのディーゼル燃料の噴射タイミングと噴射量とを制御する目的で、上記ディーゼルＥＣＵ４は複数の第１の出力信号２４をインジェクタ１０に送信し、各インジェクタはこれら複数の第１の出力信号２４の１つを受信する。上記インジェクタ１０の各々は、第１の出力信号を受信すると、リターン信号３４を上記ディーゼルＥＣＵ４に送信する。これにより、ディーゼルＥＣＵ４は、インジェクタ１０が正しく動作していることを確認する。
【００１４】
同様に、上記ディーゼルＥＣＵ４は、上記ＣＡＮループ・バス・システム３２を経由してバス信号３６を送信することにより、これらコンポーネント２６〜３０の動作に対する制御を入力する。上記ユニット２６〜３０の各々は、システムが正常に稼働していることを確認するためにディーゼルＥＣＵにリターン信号３８を戻すものであり、また、例えば所定の１本の車輪が他の車輪と同期せずに空回りしていることを電子ブレーキ・システムが検知した場合に、エンジン出力の低減を要求してその車輪の空回りを防ぐ、といった様な、システム要求に応じたエンジン出力の変更を要求するものである。
【００１５】
図２および図３に戻り、国際特許出願番号ＰＣＴ／ＧＢ２００８／００３１８８号に記載した発明の一実施例に係るエンジン・アセンブリを、参照符号５０で総括的に示す。上記エンジン・アセンブリは、図１や上述の説明に記載した公知のエンジン・アセンブリ２の各コンポーネントを備える。各コンポーネントには、参照し易い様に、対応する参照符号を付してある。
【００１６】
上記エンジン・アセンブリ５０は、図１に示したディーゼルＥＣＵ４の形態をとる第１のＥＣＵを備え、複数の第１のセンサ１８とスイッチ２０とに作動的に接続されている。上記ディーゼルＥＣＵ４はまた、該ディーゼルＥＣＵ４の制御下においてエンジン６内へディーゼル燃料を噴射可能な複数のディーゼル・インジェクタ１０に作動的に接続されている。上記ディーゼルＥＣＵ４はさらに、図１を参照しながら上述した様に、上記エンジン・アセンブリ内の他のユニット２６〜３０に対し、ＣＡＮバス・システム３２を通じて入力を行うことができる。
【００１７】
上記エンジン・アセンブリ５０はさらに、上記ディーゼルＥＣＵ４に作動的に接続されると共に、該ディーゼルＥＣＵ４からの制御入力を受け入れる第２のＥＣＵ５４を備える。上記第２のＥＣＵ５４には複数の第２のセンサ５６が作動的に接続され、ここに示す例では、該第２のセンサ５６はマニホールド圧力、冷媒温度、ガス圧力、およびガス温度を計測するものである。上記エンジン・システム５０はさらに、複数のガス・インジェクタ５８、およびガス・インジェクタ・ドライバ６０とを備えており、これら両者は上記第２のＥＣＵ５４に作動的に接続されている。
【００１８】
上記エンジン・システム５０はさらに、第２のＥＣＵ５４に作動的に接続されて閉ループ入力を実現するλセンサ６２を備える。このセンサ６２は、上記エンジンの排ガス中の酸素濃度を測定するための広帯域酸素センサである。
【００１９】
上記第２のＥＣＵ５４は、ディーゼル燃料単独による第１のモード、または、メタンに代表される気体燃料とディーゼル燃料とをエンジンに供給する第２のモードによる上記エンジン・アセンブリ５０の稼働を可能とする。
【００２０】
図２は上記第１のモードで稼働するエンジン・システム５０、図３は上記第２のモードで稼働する上記エンジン・アセンブリ５０を示す。
【００２１】
上記エンジン・アセンブリ５０はさらに、上記エンジンの上記第１のモードによる稼働から上記第２のモードによる稼働への切換えを行うトリガ装置（図２、図３には図示せず）を備える。以下、図４−１、４−２を参照しながら詳述する。
【００２２】
上記エンジン・アセンブリ５０が上記第１のモードで稼働している時は、上記エンジンのデュアル燃料モードはいわば休止状態にある。これは上記第２のＥＣＵ５４が上記エンジン・アセンブリ５０の稼働に何ら影響を及ぼさないことを意味する。この点について、以下により詳しく説明する。
【００２３】
まず、図２を見ると、ここに示すエンジン・システム５０は上記第１のモードで稼働できる。上記第１のモードによる稼働時には、上記エンジン・アセンブリ５０は図１および先の文中で説明した上記エンジン・アセンブリ２と同様に稼働する。
【００２４】
上記第２のＥＣＵ５４は、上記ディーゼルＥＣＵ４から送信される上記第１の出力信号２４を、これらが上記ディーゼル・インジェクタ１０に受信されるよりも先に受信するものである。
【００２５】
上記エンジン・システム５０が上記第１のモードで稼働し、且つ、上記第２のＥＣＵ５４が休止状態にある時、上記第１の出力信号２４はエンジン・アセンブリ２内である場合と同様、上記インジェクタ１０へそのまま伝送される。さらに、上記第２のＥＣＵ５４は、上記ディーゼルＥＣＵ４が送信した上記第１の出力信号２４の各々について、リターン信号６４を上記ディーゼルＥＣＵ４に送信する。これにより、上記ディーゼル・インジェクタが正常に稼働していることが上記ディーゼルＥＣＵ４に伝えられる。
【００２６】
上記エンジン・システム５０が上記第２のモードで稼働している場合、即ち、図３に示すようにメタンとディーゼル燃料との混合燃料を用いている場合、上記エンジン・システム５０は上記ＥＣＵ５４に上記第２のモードによる稼働を開始させる。上記第２のＥＣＵ５４は次に、上記ディーゼルＥＣＵ４から送信された上記第１の出力信号２４を変形して第１の変形信号６６、および第２の算出信号６８を生成する。以下、これら変形信号６６、６８を生成する方法を、さらに詳しく説明する。上記第１の変形信号６６は上記ディーゼル・インジェクタ１０へ送られ、ディーゼル燃料の上記エンジン６内への噴射を制御する。上記第２の算出信号は上記ガス・インジェクタ・ドライバ６０へ送られ、上記ガス・インジェクタ・ドライバ６０はこれらの信号を順に用いて上記エンジン６内への上記ガス・インジェクタ５８を介したメタンの噴射を制御する。国際特許出願番号ＰＣＴ／ＧＢ２００８／００３１８８号の実施態様では、上記ガス・インジェクタ・ドライバ６０と上記第２のＥＣＵ５４とは独立している。他の実施態様では（図示せず）、上記ガス・インジェクタ・ドライバ６０を上記第２のＥＣＵ５４の一部分としてもよい。
【００２７】
上記第２のＥＣＵ５４は、上記ディーゼルＥＣＵ４から上記第１の出力信号２４を受信するエミュレータ７０を備える。ここで示す実施形態では、上記エミュレータ７０は、上記第２のＥＣＵ５４の一部分である。他の実施態様では（図示せず）、上記エミュレータ７０を上記第２のＥＣＵ５４から独立させてもよい。
【００２８】
上記エミュレータ７０は、上記ディーゼルＥＣＵ４から受信された上記第１の入力信号２４の各々に対応して、リターン信号６４を上記ディーゼルＥＣＵ４へ送る。上記リターン信号６４は、上記エンジンが第１のモードで稼働していることを上記ディーゼルＥＣＵに伝える。上記ディーゼルＥＣＵ４から見れば上記エンジンは正常に稼働しているので、上記ディーゼルＥＣＵ４は上記エンジンが第１のモードで稼働している場合の様式にしたがって、コンポーネント２２、２４、２６、２８および３０との通信を行う。
【００２９】
上記第２のＥＣＵ５４は、上記第１の出力信号を受信すると、この第１の出力信号２４にもとづき、上記エンジン６を第１のモードで稼働する上で必要とされるディーゼル燃料噴射の目標期間を算出する。次に、上記第２のＥＣＵ５４は上記第１の出力信号２４のパルス幅を狭める形でこれらを変形し、上記第１の変形信号６６を生成する。パルス幅が狭められた第１の変形信号６６は、上記エミュレータ７０により上記ディーゼル・インジェクタ１０へ送られる。このことは、上記エンジン６がディーゼル燃料単独で稼働していた場合に想定される噴射量に比べて、該エンジン６内へのディーゼル燃料の噴射量が減じられることを意味する。
【００３０】
次に、上記第２のＥＣＵは、上記インジェクタ１０から噴射されるディーゼル燃料の噴射量の低減による上記エンジン６へのエネルギー供給量の減少分を算出する。上記第２のＥＣＵはさらに、上記エンジンが第１のモードにしたがってディーゼル燃料単独で稼働されていた場合と実質的に等しいエネルギーを、該エンジン６がその内部に噴射されるディーゼル燃料とガスとの双方から得るために、追加的に噴射されるメタンの量を算出する。
【００３１】
上記λセンサ（ラムダ・センサ）６２は、上記エンジンの排気ガス中の未燃焼酸素含量を測定し、この酸素含量の測定値に応じた信号７６を上記第２のＥＣＵ５４に送る。
【００３２】
上記ガス・インジェクタ５８をドライブする上記ガス・インジェクタ・ドライバ６０へ送信する上記第２の変形信号６８を生成する前に、上記第２のＥＣＵ５４は他の変数も考慮に入れる。
【００３３】
かかる変数の一つが、上記λセンサ（ラムダ・センサ）６２で測定される排気ガス中の上記酸素含量である。ＯＥＭがラムダ・センサを上記ディーゼル・エンジン制御システムの一部として組み込むことは少ないが、デュアル燃料エンジンでは必要であろう。
【００３４】
上記λセンサ６２は閉ループによって上記第２のＥＣＵに接続されているので、上記第２のＥＣＵ５４は排気ガス中の酸素含量を連続的にモニタすることができ、上記エンジン６の効率的な稼働を実現するために、該エンジン６内へ噴射されるディーゼル燃料およびガスの相対量を調節することができる。上記第２のＥＣＵ５４はまた、上記エンジンに取り込まれる空気の量を変化させるための空気制御バルブを制御してエンジンに取りこまれる空気／燃料混合気の空気燃料比を変化させ、さらにディーゼル燃料とガス燃料との効率的な燃焼を実現する。上記ガスは、上記エンジン・サイクル中、ディーゼル燃料とは異なる時点で噴射される。
【００３５】
上記第２のＥＣＵ５４はまた、他のエンジン・パラメータに応じた信号も送信する第２のセンサ５６に作動的に接続されている。
【００３６】
上記第２のセンサ５６の各々は第２の入力信号７４を送信し、この信号は上記第２のＥＣＵ５４に受信される。上記第２の入力信号７４は、上記第２のセンサ５６の各々によって測定される上記変数の各々に依存する。
【００３７】
したがって、上記第２のＥＣＵは、上記第１の変形信号６６および第２の算出信号６８の長さを算出する際に、上記第１の入力信号２４、上記第２の入力信号７４および上記λセンサ６２から送信される信号７６を考慮する。上記第２の算出信号６８は、上記第２のＥＣＵ５４によって上記ガス・インジェクタ・ドライバ６０へ送信され、上記ガス・インジェクタ・ドライバ６０は該第２の算出信号６８によって受信された命令にしたがって、上記ガス・インジェクタ５８の各々を制御する。
【００３８】
国際特許出願番号ＰＣＴ／ＧＢ２００８／００３１８８号によれば、上記第２のＥＣＵ５４、ガス・インジェクタ・ドライバ６０、λセンサ６２及び第２のセンサ５６を、ディーゼル燃料が単独で供給される既存のエンジン・アセンブリ２にレトロフィットして、ディーゼル燃料が単独で供給される第１のモードと、メタン又はディーゼル燃料とメタンの混合物が供給される第２のモードとで稼働可能なエンジン・アセンブリ５０を得ることができる。
【００３９】
ここで、図４−１、４−２に戻り、上記エンジンの動作についてフローチャート８０を参照しながら説明する。
【００４０】
図２及び図３を参照しながら説明した上記エンジン・システムと対応する上記エンジン・アセンブリ５０の各部には、参照し易い様に、対応する参照符号を付してある。
【００４１】
上記エンジンが「開始」８２にて始動すると、上記ディーゼルＥＣＵは該エンジンをディーゼル燃料単独の供給による上記第１のモードで稼働させる。
【００４２】
上記エンジン６が出来るだけ効率よく稼働できる様、上記ディーゼルＥＣＵは、第１のセンサ１８、スイッチ２０、及びドライバ制御装置８４より第１の入力信号２２を受信する。次に、上記ディーゼルＥＣＵは、上記第１のセンサ１８、スイッチ２０、及びドライバ制御装置８４から受信した上記入力信号２２に基づき、複数の第１の出力信号２４を上記ディーゼル・インジェクタ１０へ送信する。
【００４３】
これにより、上記エンジンは第１のモードで稼働し、上記第２のＥＣＵ５４は効率よく休止状態となる。上記エンジンが稼働し続けている間、上記第２のＥＣＵ５４はエンジン温度８６、ガス蒸気温度８８、ガス蒸気圧９０及び手動休止スイッチ９２等のパラメータをモニタする。これらセンサの各々はスイッチ９２とともに、上記第２のＥＣＵ５４に作動的に接続されている。ここに示す例では、上記第２のＥＣＵは、上記エンジン温度が所定の下限値を上回っているか下回っているかをモニタする。上記エンジン温度が上記所定の下限値を下回っていれば、上記第２のＥＣＵ５４は休止状態を保ち、上記エンジンは上記第１のモードで稼働し続ける。
【００４４】
一方、上記エンジン温度が上記所定の下限値を上回っている場合、上記第２のＥＣＵ５４は、上記ガス蒸気圧が所定の範囲内に収まっているか否かを調べる。上記ガス温度が所定の範囲内に収まっていない場合、上記エンジンは上記第１のモードで稼動し続ける。
【００４５】
上記ガス蒸気温度が上記所定の範囲内に収まっている場合には、上記第２のＥＣＵ５４は、上記ガス蒸気圧が所定の範囲内に収まっているか否かを調べる。上記ガス蒸気圧が所定の範囲内に収まっていない場合、上記エンジンは上記第１モードで稼働し続ける。
【００４６】
上記ガス蒸気圧が所定の範囲内に収まっている場合には、上記第２のＥＣＵ５４は、上記手動休止スイッチ９２がオン／オフいずれの状態であるかを調べる。上記休止スイッチ９２がオンであれば、センサ８６、８８及び９０で測定される変数が所定の範囲内にあるか、又は上記エンジン温度が所定の下限値を上回っていたとしても、上記エンジンは上記第１のモードで稼働し続ける。一方、上記休止スイッチ９２がオフであれば、上記エンジン・システムは上記第２のモードによる稼働を開始する。この場合、上記第２のＥＣＵはエネルギー計算を行い、上記エンジンに対して上述の如く適正なエネルギー投入を行う上で必要な、該エンジン内に噴射されるべきガス／ディーゼル燃料の比率を算出する。この結果、上記第２のＥＣＵ５４により第１の変形信号６６が生成される。この第１の変形信号６６は、ディーゼル・インジェクタ１０の制御に用いられる。
【００４７】
上記第２のＥＣＵはまた、本例にて上記マニホールド圧力の絶対値、ガス蒸気圧、ガス蒸気温度、エンジン温度及び空気燃料比を測定する第２のセンサ５６から信号を受信する。上記第２のセンサ５６により測定された変数にもとづいて、上記第２のＥＣＵ５４は、上記ガス・インジェクタ５８により上記エンジン内へ噴射すべきガスの必要量を算出し、上記ガス・インジェクタ５８をドライブする上記ガス・インジェクタ・ドライバ６０へ送信される上記第２の算出信号６８を生成する。
【００４８】
図１乃至図４−１、４−２を参照しながら上述した上記オペレーティング・システムにおいて、該システムを既存の車両に適合させようとした場合、ＯＥＭによる第１のＥＣＵ４から上記インジェクタ１０へ引き回される接続配線を取り外し、代わりに上記インジェクタ１０を上記第２のＥＣＵ５４に接続する必要がある。上記ＥＣＵ４から引き回される上記接続配線は、上記インジェクタ１０から切り離された後、１つ或いは複数のインジェクタ・エミュレーション装置に接続されるので、該ＥＣＵ４は適当なリターン信号６４を受信して、自身があたかもまだオリジナルのインジェクタ１０に接続されているかの様に自身を錯覚させ、この様にして正しく稼働し続ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４９】
本発明は、図１乃至図４−１、４−２に示す上記オペレーティング・システムへの適用に特に適したインジェクタ・エミュレーション装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【００５０】
本発明の一実施態様によれば、多燃料エンジン制御システムへの導入を実現するためのインジェクタ・エミュレーション装置であって、上記システムは、該システムの第１の燃料単独による稼働時に、複数の燃料インジェクタを稼働させてエンジンの選択された気筒内に第１の燃料を噴射させる第１の制御装置と、該システムの多燃料モードによる稼働時に、上記第１の制御装置に代わり、上記複数のインジェクタを稼働させて上記第１の燃料を噴射させる第２の制御装置とを備え、上記第１の制御装置は上記多燃料モードの間、制御のためにインジェクタ・エミュレーション装置に接続され、上記インジェクタ・エミュレーション装置はエミュレート対象のインジェクタの電気負荷特性を模する電気負荷装置を有し、さらに、エミュレート対象のインジェクタのインダクタンスとフライバック特性を模する電子手段を有する、インジェクタ・エミュレーション装置が提供される。
【００５１】
本発明の第１の実施態様によれば、上記エミュレーション装置は、上記第１の制御装置に接続される第１及び第２の電気端子、並びに該第１及び第２の端子間の一次電流経路を定義する回路を有し、上記負荷装置は上記一次電流経路を流れる電流を制御する。
【００５２】
本発明の第２の実施態様によれば、上記エミュレーション装置は上記第１の制御装置とエミュレート対象の複数のインジェクタとの間に作動的に接続されるスイッチ手段を備え、該スイッチ手段は、上記第１の制御装置が上記インジェクタの所定の１つを操作している際に、残りのインジェクタの中の予め選択された一つを操作する様に該第１の制御装置を切り換える。
【００５３】
上記第２の実施形態によれば、上記第１の制御装置は、残りの上記インジェクタの中の一つを操作する。このインジェクタの１つが、上記インジェクタの中の上記の所定の１つをエミュレートするよう動作する。
以下に述べる本発明の様々な側面は、下記の添付図面を参照しながら説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ディーゼル燃料単独の供給を受ける公知のエンジンの一部を構成するディーゼルＥＣＵの模式図である。
【図２】国際特許出願番号ＰＣＴ／ＧＢ２００８／００３１８８号に記載した本発明の一実施例に係るエンジン・アセンブリの模式図である。
【図３】第２のモードで稼働中の、図２に示すエンジン・アセンブリを示す模式図である。
【図４−１】図２及び図３に示すエンジン・アセンブリの動作を示すフローチャートである。
【図４−２】図２及び図３に示すエンジン・アセンブリの動作を示すフローチャートである。
【図５】インジェクタの両端にかかる電圧とその内部を流れる電流を示す特性図である。
【図６】インジェクタと電気駆動源との接続例を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施態様に係るインジェクタ・エミュレーション装置の回路レイアウトを示す回路図である。
【図８】図７に示したエミュレーション装置を複数備えたシステムの模式図である。
【図９】図７に示したエミュレーション装置を複数備えたシステムの模式図である。
【図１０】図７に示したエミュレーション装置を複数備えたシステムの模式図である。
【図１１】６気筒ディーゼル・エンジンの燃料加圧のシーケンス例を示す表である。
【図１２】本発明の第２の実施態様に係るインジェクタ・シミュレーション装置の動作原理を示す模式図である。
【図１３】上記第２の実施態様のさらに別の変形例を示す、図１２と同様の図面である。
【図１４】別モードによる稼働時の上記装置を示す、図１３と同様の図面である。
【図１５】本発明の第２の実施態様に係る装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本発明の好ましい実施態様は、選択された所定の一つのインジェクタ１０を起動する際に上記ＥＣＵ４が観測すると考えられる電気の流れを模するものである。
【００５６】
即ち、図６に例示するように、ＥＣＵ４は第１の配線１０１及び第２の配線１０２を通じてインジェクタ１０に接続されている。上記第１の配線１０１は、上記ＥＣＵ４のプラス側端子１０３に接続され、上記第２の配線はマイナス側端子１０４に接続されている。上記インジェクタ１０はソレノイド（図示せず）を備え、該ソレノイドは電流が供給されると上記インジェクタ１０を開き、上記ＥＣＵ４で決定された所定期間、対応するエンジン気筒内に燃料を噴射する。
【００５７】
ここに図示した例は市販車のディーゼル・エンジン・システムをベースとしたもので、この種の車の典型的な電源は２８ボルト仕様である。
【００５８】
上記ＥＣＵ４が選択された１つのインジェクタ１０を起動して上記エンジンの選択された気筒へ燃料を供給すると、該ＥＣＵ４は上記インジェクタのソレノイドを流れる電流の変化をモニタし、これをメモリに記憶されている予測電流パターンと比較する。モニタされた電流パターンが記憶されている予測パターンと同様であれば、上記ＥＣＵ４は上記インジェクタが正常に動作していると見なして正常動作を行う。
【００５９】
正常動作中の燃料インジェクタ１０のソレノイドを流れる典型的な電流のパターンを図５に模式的に示す。
【００６０】
最初は、上記インジェクタ１０のソレノイドの両端には電圧が印加されていないので、電流は流れない（図中、点Ｓ）。
【００６１】
上記ＥＣＵ４は、まずプラス側端子１０３を電源（即ち、車載のバッテリー電源）に切り換えることにより上記インジェクタ１０を起動し、これと連動して端子１０４を０ボルトに切り換える（即ち、車両の接地電位）。これにより、上記の例では、上記インジェクタ１０の上記ソレノイドの両端に２８ボルトの電圧が印加される。連動的な端子１０４の切り換えには、該端子１０４が端子１０３と同時に切り換えられる場合と、端子１０３よりも数マイクロ秒遅れて切り換えられる場合とが含まれる。これにより、実際に上記ソレノイドが上記インジェクタ１０の噴射シーケンス中で最初に「ＯＮ」となり、電圧グラフ中では点Ｓｖがその時点を示している。
【００６２】
上記ＥＣＵ４は、第１の期間（Ｔｉ）にわたって上記ソレノイドのＯＮ状態を保ち、その後端子１０３を電源から切り離すか、又は端子１０４を接地電位から切り離すことにより該ソレノイドをＯＦＦとする。これにより、上記の印加電圧は、グラフ中の点Ｏｖで示されるように０Ｖとなる。
【００６３】
上記ソレノイドが最初にＯＮになると（点Ｓｖ）、電流が流れ始め、徐々に増加して所定の最大電流値に達する（グラフ中、レベルＣｍａｘ）。図示される例では、この最大電流値Ｃｍａｘは１２．５Ａである。このグラフから解るように、流れる電流の量は点ＳからレベルＣｍａｘまで上記期間Ｔｉにわたって徐々に増大しており、いきなりゼロからＣｍａｘへ跳ね上がる訳ではない。これは、上記ソレノイド・コイルが電気エネルギーを蓄えて徐々に強い磁力が形成されるからである。十分に強い磁場が上記ソレノイドにより一旦形成されると、該ソレノイドは上記インジェクタ１０を開く（即ち、燃料を噴射する）。上記初期期間Ｔｉにわたる電流の流れの増大は、一般にインジェクタのインダクタンス（“Ｌ”）特性と呼ばれており、正常動作を行うインジェクタには常にみられるものである。
【００６４】
上記ソレノイドは上記の初期期間Ｔｉが経過するとＯＦＦとされる。これは、上記電圧を印加し続けると電流が増大し続け、ソレノイド・コイルを損傷してしまうからである。但し、必要量の燃料を噴射するには上記インジェクタが十分な長さの期間にわたって開いている必要があるので、これを実現するために、上記ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦ切替えを所定の期間（Ｔｈ）にわたって繰り返す。インジェクタ・ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦ切替えは、該ソレノイドを流れる電流のアンペア数をモニタする上記ＥＣＵ４の制御下で行われる。動作の初期では、モニタ中のアンペア数がＣｍａｘ（本例では１２．５Ａ）に達すると、上記ＥＣＵ４はモニタ中の電流アンペア数が所定の最小値Ｃｍｉｎ（本例では１０．０Ａ）に下がるまで上記ソレノイドをＯＦＦとする。
【００６５】
電流値がＣｍｉｎまで下がると、上記ＥＣＵ４は上記ソレノイドを再びＯＮとする。上記ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦ切換えに係るこの初期シーケンス（モニタ中のアンペア数値が１２．５Ａ及び１０．０Ａとなる所で上記スイッチのＯＮ／ＯＦＦを行う）は所定の期間、例えば１ｍｓの間、継続される。その後、上記ＯＮ／ＯＦＦ切換えのトリガ電圧を低い値（図５には図示せず）に変更し、例えば８．５ＡでＯＦＦ、６．０ＡでＯＮとなるようにする。この様な上記ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦ切換えを、一般に上記インジェクタのホールド状態という。
【００６６】
上記の電流グラフを見ると、上記ソレノイドが毎回ＯＦＦとなっても、該ソレノイドが生成する磁力の減衰に伴って電流は流れ続ける。この電流を、グラフ中ではＦで示す。この電流は上記インジェクタに予測される特性であり、一般に「フライバック」として知られている。上記ＥＣＵ４はこのフライバック特性をモニタし、これをメモリに記憶されている所定のフライバック特性と比較する。モニタされたフライバック特性が記憶されている予測値と合致していれば、上記ＥＣＵ４は上記インジェクタが正常に動作していると見なした動作を行う。
【００６７】
また図５によれば、上記ソレノイドがＯＮ状態を保つ期間は、時間の経過と共に徐々に短縮していることもわかる。これは、上記インジェクタが開き、燃料が噴射され始めた後に上記インジェクタ・ソレノイドのインダクタンス特性が変化するからである。上記ＥＣＵ４は上記ソレノイドがＯＮ状態を保つ期間の変化もモニタし、このモニタされた変化をメモリに記憶されている所定の変化と比較する。上記のモニタされた変化が記憶されている予測値と合致していれば、上記ＥＣＵ４は上記インジェクタが正常に動作していると見なした動作を行う。動作異常としては、インジェクタの目詰まりが挙げられる。この場合、上記インダクタンス（ひいては、上記インジェクタがＯＮ状態を保つ期間の変化）がメモリに記憶されている上記所定の時間変化と異なっている可能性があり、上記ＥＣＵ４は上記インジェクタの動作異常を記録する。
【００６８】
これに加え、ＥＣＵ４に内蔵される上記ドライバは、上記インジェクタ・ソレノイドがＯＦＦとなる時点で遮断する。上記インジェクタ・ソレノイドは５５Ｖ付近に可動域（ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）を有し、その可動域はＥＣＵ４に内蔵される上記ドライバの遮断特性に制限される。上記ソレノイドが上記駆動源の電圧に比べて比較的高い電圧まで到達できることで、ソレノイド内の磁場が速やかに減衰し、上記インジェクタ１０が素早く閉じる。
【００６９】
本発明の実施態様は、上記ＥＣＵ４を、その操作及びモニタの対象としていた、上記インジェクタ１０から切り離し、その代わりに、該ＥＣＵ４が操作及びモニタの対象としていた、オリジナルのインジェクタに期待される性能に適合する様式で動作する、エミュレーション装置に接続する際の問題を解決しようとするものである。この様にして、たとえオリジナルの設計とは異なるシステムに導入され、そのシステム内で稼働される場合であっても、上記ＥＣＵ４は当初の設計にしたがって正常に動作する。
【００７０】
本発明の第１の実施態様によれば、インジェクタのソレノイドの動作をシミュレートする電気装置１５０の形態をとるインジェクタ・エミュレーション装置が提供される。
【００７１】
即ち、上記装置１５０は、上記ＥＣＵ４がオリジナルのインジェクタ１０（即ち、操作及びモニタの対象としてプログラムされていたインジェクタ１０）に接続されていた場合にモニタするであろう電流パターン（図５を参照）をエミュレートするよう動作する。特に、上記装置は、動作中は電気エネルギーを消費してソレノイド・コイルを模し、ＯＦＦ状態に保たれている間は電流を逆流させてインジェクタのフライバック特性を模する。上記装置１５０はまた、上記ＥＣＵ４がオリジナルのインジェクタ１０に接続されている場合に行うであろう方法と同じ方法で、該ＥＣＵ４に該装置のＯＮ／ＯＦＦ切換え速度を変更させる。
【００７２】
本発明の第１の実施態様に係る電気インジェクタ・エミュレーション装置の好ましい一例について、回路図を図７に示す。実際には、発生した熱は効率よく利用されるように、数台の装置１５０が並列動作を行うことが考えられる。
【００７３】
上記回路は、ＥＣＵ４の上記プラス側端子１０３に接続されるプラス側入力端子１５２と、ＥＣＵ４の上記マイナス側端子１０４に接続されるマイナス側端子１５４を備える。入力端子１５２と出力端子１５４との間には、電流検知用抵抗１５５、両端子１５２，１５４間の電流を制御するための選択可変電気負荷装置１５７、及び補助ＤＣ電源１５９を経る、一次電流経路が存在する。
【００７４】
上記負荷装置１５７を制御するために制御回路が設けられている。該制御回路はマイクロプロセッサ１６０、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１６２及びオペアンプ１６４を含む。上記オペアンプ１６４のマイナス側入力端子１６６は、上記回路中、上記電流検知用抵抗１５５と上記負荷装置１５７との間に接続されている。上記オペアンプ１６４はまた、抵抗１６８を介して上記プラス側入力端子１５２に接続されており、この接続によって上記オペアンプが抵抗１５５の両端で生ずる電圧降下を検出することができる。
【００７５】
上記ＥＣＵ４が最初に上記エミュレーション装置１５０を起動すると、端子１５２，１５４間に動作電圧（本例では２８Ｖ）が印加される。この端子１５２，１５４間の「スイッチＯＮ」により、上記マイクロプロセッサが起動され、上記ＤＡＣ１６２に供給する、電流ランピング（ｒａｍｐｉｎｇ）制御出力信号のシーケンスを開始される。上記ＤＡＣ１６２は上記負荷装置１５７を操作し、上記一次電流経路を流れる電流を最小値から最大値まで引き上げさせる。
【００７６】
上記ＥＣＵ４は、最小電流値を検出すると上記装置１５０をＯＮに切り換え、最大電流値を検出すると該装置１５０をＯＦＦに切り換える。上記マイクロプロセッサは、毎回の各スイッチＯＮ時における電流のランピング上昇を再現するようプログラムされており、エミュレート対象の上記インジェクタのシミュレーションされる電流のランピング上昇を模し、該インジェクタのインダクタンス特性を再現する。
【００７７】
上記一次電流経路を流れる電流で導通させる場合、上記負荷装置１５７は電気エネルギーを消費し、そのエネルギーを熱の形で放散する。その動作温度を所望且つ所定のレベルに保つために、上記負荷装置１５７が強制冷却式の熱交換器１９０の上に実装されていることが好ましく、本実施態様では図８〜図１０に示すＥＣＵ５４の外装がその役目を果たしている。上記インジェクタ１０と（上記供給及び／又は戻り流路上に位置する）燃料供給源１９５との間を流れる燃料を、上記負荷装置１５７の冷媒として用いることが好ましい。この上記負荷装置１５７が、エミュレート対象の上記インジェクタについて予測される速度で電気エネルギーを消費するものとして選択されている。
【００７８】
図８〜図１０に示す上記実施態様では、複数のエミュレーション装置１５０が並列に稼働しており、各装置１５０は１つの負荷装置１５７を有する。上記負荷装置１５７はそれぞれ強制冷却式の熱交換器１９０上に実装されており、本例では上記ＥＣＵ５４の外装がその役目を果たしている。
【００７９】
２８Ｖ電源を備えた市販車用の負荷装置は、１００Ｖ定格のエンハンスメント型ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。かかるデバイスとしては、ＩＲＦ５２１０型（インタナショナル・レクティファイアー社のＨＥＸＦＥＴ世代のトランジスタ）が挙げられる。但し、上記負荷装置１５７としては、例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴや、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）、又はバイポーラ・トランジスタ等、他のデバイスを使用してもよい。
【００８０】
上記ＥＣＵ４が上記装置１５０をＯＦＦにすると、該装置１５０は上記の重要なフライバック特性を示す必要がある。上記補助電源１５９が上記ＥＣＵ４に戻す必須の電流を供給する一方で、該ＥＣＵ４は端子１５２にて上記２８Ｖドライブ電源を切り離し、上記システム中を流れる電流をパルス幅変調（ＰＷＭ）にて制御する。上記装置１５０は、マイクロプロセッサ１６０による制御の下、図５にランプＦで示す如く負の電流ランプを与える。上記マイクロプロセッサは、ＥＣＵ４が端子１５２において上記２８Ｖドライブ電源が切り離されたことを観測すると、このモードに入る。
【００８１】
フライバック特性（ランプＦの期間中）を模するための電流を供給するために補助電源１５９を導入する代わりに、代替の部品を上記一次電流経路に導入することも考えられる。コンデンサ等の電気デバイスを電源の代用品として上記目的に供することができ、上記装置１５０がランプＦ状態にある時の電気エネルギーの供給を行わせることができる。
【００８２】
図７の回路図に示す小型のインダクタ１７０は、複数の電気装置１５０を並列で用いた場合、制御に望ましくない発振を含む電流の細かいリップル効果を除去するフィルタとして機能する。小型のインダクタ１７０はこの発振を防ぎリップルを防ぐ。
【００８３】
上記インダクタ１７０は、シミュレーション対象の噴射サイクルの最終段でフライバック電圧のスパイク機能（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を発生させると共に、上記装置１５０を構成する各デバイス間における望ましくない制御の発振の防止手段を実現する様、精密に設計されている。
【００８４】
ランプ電流Ｆは、素早く減衰するプロファイルを有する。これにより、上記インダクタ１７０は、正常動作を行うインジェクタが生成するのと同様にして、上記システム内に電圧スパイクを発生させる。上記インダクタ１７０は、上記ＥＣＵ４が装置１５０を最後にスイッチＯＦＦする時に５５Ｖのスパイク電圧を発生させる。
【００８５】
装置１５０はさらに、該回路１５０のゲインの制御と上記オペアンプ１６４の保護に用いられる抵抗１８０を有する。
【００８６】
本発明の第２の実施態様によれば、上記エミュレーション装置はユニット・ポンプ電子制御（ＵＰＥＣ）システム下で稼働されるディーゼル・エンジンと併用される切替え装置の形態をとる。ＵＰＥＣシステムでは、あらゆる時点において所定の１本の気筒に併設されるインジェクタのみが最大圧力を示し、他の気筒に併設される各インジェクタではそれらの燃料キャビティ内の燃料の圧力がゼロと最大圧力の間の適当な値をとる。インジェクタは、対応するシリンダのキャビティ内の燃料が最大圧力である場合のみ、対応するシリンダ内に燃料を噴射する。本発明の第２の実施態様では、上記ＥＣＵ４に動作しているものと見なされているインジェクタをエミュレートするために、この事実は利用される。
【００８７】
上記第２の実施態様の根拠となる基本原理によれば、上記エンジンをデュアル燃料モードで稼働する必要がある時に、該第２の実施態様のスイッチング装置は上記ＥＣＵ４とインジェクタ１０のバンクとの間の接続を切り換え、燃料キャビティが最大圧力より低いインジェクタを該ＥＣＵ４が動作させる一方、点火された気筒に併設されるインジェクタ１０を上記第２のＥＣＵ５４が動作させる。
【００８８】
図１１に、ＵＰＥＣシステム内で動作する６気筒ディーゼル・エンジンに関する表を示す。表中の左欄は、気筒１〜６が順番に点火される点火シーケンスを示す。つまり、これらの気筒に併設される上記インジェクタは、同じ順番で加圧される。これと同時に、点火していない気筒に併設されるインジェクタは順次シーケンスに入る。これらインジェクタの燃料キャビティの圧力は最小値である。このシーケンスを、図１１の右欄に示す。
【００８９】
例えば、この表から解るように、気筒１に併設されるインジェクタが最大圧力である場合、気筒２に併設されるインジェクタは最小圧力である。したがって、原理的には、上記ＥＣＵ４が作動して気筒１に併設される上記インジェクタを制御する時、本発明のスイッチング装置は接続を上記ＥＣＵ４から気筒２に併設される上記インジェクタへと切り換える。この様子を図１２〜図１４のダイアグラムに示す。上記スイッチング装置を、参照符号２００で示す。このスイッチング装置２００は、第２の駆動回路２１０と複数のスイッチ２２０とを有する。
【００９０】
上記スイッチング装置２００が作動して、上記ＥＣＵ４との接続を上記気筒１に併設されるインジェクタから上記気筒２に併設されるインジェクタへと切り換えると、該気筒１に併設されるインジェクタは第２の駆動回路２１０（図１３）で稼働されるようになり、このインジェクタはデュアル燃料稼働用に所望の量の上記第１の燃料を噴射する如く操作される。
【００９１】
図１４は、上記気筒３に併設されるインジェクタが最大圧力で、上記気筒１に併設されるインジェクタが最小圧力である様子を示している。したがって、本発明のスイッチング装置は上記ＥＣＵ４との接続を上記気筒３に併設されるインジェクタから上記気筒１に併設されるインジェクタへと切り換える必要がある。
【００９２】
上述のような切換え操作を可能とするスイッチ構成を、図１３と図１４に模式的に示す。
【００９３】
図１３は、上記ＥＣＵ４が作動して上記気筒１に併設されるインジェクタを操作しようと制御するが、実際には上記気筒２に併設されるインジェクタに上記ＥＣＵ４が接続されている状況を示している。上記気筒２のインジェクタの動作時、上記ＥＣＵ４は該インジェクタから電流のフィードバックを受け、上記気筒１のインジェクタを正しく稼働させている様に錯覚する。この結果、上記ＥＣＵ４は正常に動作する。図１３はまた、上記ＥＣＵ５４が上記気筒１のインジェクタに接続され、このインジェクタを該ＥＣＵ５４のプログラムにしたがって操作している様子を示す。図１３に示す状態では、上記気筒３に併設されるインジェクタには何ら電気的接続が行われていない。
【００９４】
上記スイッチング装置２２０は２個の接点を内蔵する四角い箱として図示されている。簡単のために、箱の中に通常のスイッチ記号を用いて示してあるが、本実施態様の各スイッチ２２０は図１５に示す回路を有する。この段階での図示は省略するが、この他に各スイッチング装置２２０への接続が３系統あり、ひとつはバッテリーの接地電位（０Ｖ）へ、残る２つはマイクロプロセッサの制御入力端子へ接続されている。
【００９５】
図１４は、上記ＥＣＵ４が作動して上記気筒３のインジェクタを制御する様子を示している。この状態において、本発明のスイッチング装置２００は上記ＥＣＵ４との接続を上記気筒３のインジェクタから上記気筒１のインジェクタに切り換え、（図１４に図示はしないが）代わりに上記気筒３のインジェクタを第２の駆動回路２１０に接続してインジェクタ３を制御する。
【００９６】
これより、上記エンジンの完全な１点火サイクル中では、上記ＥＣＵ５４の制御下で所定の気筒のインジェクタが１回作動して燃料を噴射し、且つ、上記ＥＣＵ４の制御下でエミュレーション・インジェクタとして１回作動させることが解る。上記気筒１のインジェクタの構成を図１３と図１４に示す。他の気筒２〜６に併設されるインジェクタも、同様に構成されている。
【００９７】
スイッチ２２０の電子回路の具体例を図１５に示す。この例はＭｅｒｃｅｄｅｓ  Ａｘｏｒシステム向けに特化されたものである。
【００９８】
この回路は、インジェクタ１０に向けたパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動信号を、第１のＥＣＵ４の様な駆動源から最小圧力を有する気筒のインジェクタへ送信する目的で用いられる。
【００９９】
スイッチ２２０は、エミュレート対象となるインジェクタの数に応じてこの回路の複製を複数含む。
【０１００】
ＥＣＵ５４内では、各インジェクタ１０毎に設けられた回路３００に２つの用途がある。ここで、「駆動源」とはＥＣＵ４からのＯＥドライブであり、該ＯＥドライブを上記ＥＣＵ５４の入力から、デュアル燃料モードによる稼働時にエミュレータとして用いられているインジェクタへ繋ぎ、ディーゼル燃料単独による稼働時にはＯＥ設計者が想定しているインジェクタへ繋ぐ。デュアル燃料モードでは、ディーゼル燃料を通過させて上記エンジン内へ導く上記インジェクタは、上記第２の駆動回路２１０で制御される。ＥＣＵ５４内では、１本のインジェクタ１０につき一つの第２の駆動回路が設けられている。これらの回路２１０は、ＥＣＵ５４に内蔵のメインのデュアル燃料マイクロプロセッサから送られるコマンドにしたがって上記インジェクタを制御する役割を果たし、ＯＥシステムで想定される量よりも少ない量のディーゼル燃料を上記エンジンに供給する。
【０１０１】
ＯＥＭで採用される構成や戦略によっては、これとは違ったインジェクタのシーケンスが必要になる場合も考えられる。
【０１０２】
各スイッチ２２０は、基本的に上述の目的に特化して設計された高速電子二極スイッチである。このスイッチング装置２２０は、マイクロプロセッサ制御用の異なる入力２系統と、車両ＯＥシステムの駆動源からの入力２系統と、インジェクタ１０への出力２系統を有する。
【０１０３】
ＴＲ１の位置に選択される素子は、エンハンスメント型ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。実際に選択した素子は、インタナショナル・レクティファイアー社のＨＥＸＦＥＴ世代のトランジスタ、ＩＲＦ５２１０型である。電流は上記ＯＥシステムの駆動源（＋）側からこの素子を通り、ブロッキング・ダイオードＤ１を経て上記インジェクタ１０のプラス側端子へ流れるか、又はこの素子で阻止される。
【０１０４】
ＴＲ３は上記インタナショナル・レクティファイアー社のＨＥＸＦＥＴ世代のＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、上記インジェクタ・ドライブのマイナス側のメイン・スイッチとして用いられる。電流は上記インジェクタのマイナス側端子から上記オリジナル・システムの駆動源（−）へ流れるか、又はこの素子で阻止される。選択した型番はＩＲＬ３７０５Ｎである。
【０１０５】
これら２種類の素子ＴＲ１及びＴＲ３は、あらゆる条件下でペアとして動作するもので、二極スイッチとして機能する。
【０１０６】
この設計は上記Ａｘｏｒ向けに最適化されたものであるが、この他にもＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）又は普通のバイポーラ・トランジスタを用いてこれを実現する方法がある。
【０１０７】
上記電子回路中のコンポーネントは、マイクロプロセッサの制御により動作又は非動作状態となる。ＯＮ制御時にマイクロコントローラからｈｉｇｈのロジック信号を受け取ると、Ｒ１１はＣ２、Ｒ２及びＴＲ５を通じてＴＲ１のゲートに容量結合してその電位を０Ｖとし、速やかにＴＲ１をＯＮとする。Ｒ２はこの時点でピーク電流を制限する様に働き、一方ＺＤ２はＴＲ１のゲート・ソース間電圧を約１３Ｖにクランプする。Ｒ４はＣ２の充電後にＴＲ１のＯＮ状態を保つ。Ｒ４はまた、ＯＦＦ状態においてＣ２を放電する役割も果たす。
【０１０８】
ＴＲ１が一旦ＯＮとなり、上記駆動源の電圧がドレインに現れると、Ｃ５、Ｒ８、Ｒ９及びＺＤ３の同様の動作によりＴＲ３もＯＮとなる。戻り電流の経路は上記「駆動源」を通過する。Ｃ６は、上記インジェクタ駆動サイクルのＰＷＭ制御のＯＦＦ時、ＴＲ３をＯＮ状態に保つゲート電圧を保持する。ダイオードＤ２はＣ６の放電を防ぎ、ＴＲ３のＯＮ状態を保つ。Ｒ６とＲ１０の時定数は約２０ｍｓであり、上記インジェクタ駆動のＯＦＦ状態を取り扱うには十分な時間である。
【０１０９】
ＴＲ２は、必要に応じ（例えば、障害が検出された場合）速やかにＴＲ１をＯＦＦにする為に用いられる。ＴＲ２は、上記マイクロプロセッサによってロジック信号がＨＩＧＨに設定される「マイクロプロセッサ・ポートＯＦＦ制御」によりＯＮとなり、ＴＲ１はＯＦＦとなる。
【０１１０】
Ｄ１は、他の駆動源から上記インジェクタへ供給される電流がＴＲ１を通って逆流し、正常動作を妨げることを防ぐために用いられる。
【図１】
2012520417.tif 000003
【図２】
2012520417.tif 000004
【図３】
2012520417.tif 000005
【図４−１】
2012520417.tif 000006
【図４−２】
2012520417.tif 000007
【図５】
2012520417.tif 000008
【図６】
2012520417.tif 000009
【図７】
2012520417.tif 000010
【図８】
2012520417.tif 000011
【図９】
2012520417.tif 000012
【図１０】
2012520417.tif 000013
【図１１】
2012520417.tif 000014
【図１２】
2012520417.tif 000015
【図１３】
2012520417.tif 000016
【図１４】
2012520417.tif 000017
【図１５】
2012520417.tif 000018
【国際調査報告】
2012520417.tif 000019
2012520417.tif 000020
2012520417.tif 000021