JP2004150411A - エンジンのガソリン代替燃料噴射制御装置 - Google Patents

エンジンのガソリン代替燃料噴射制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ガソリン代替燃料の噴射遅れを防止して、空燃比の適正化を図ること。
【解決手段】ＬＰＧ噴射制御装置は、各気筒に設けたインジェクタ６と、各種センサ３１〜３５で検出される運転状態から各気筒の吸気行程初めにガソリン噴射信号を出力するガソリン用電子制御装置（ガソリン用ＥＣＵ）２と、ガソリン噴射信号をＬＰＧへ適合補正してＬＰＧ噴射信号として各インジェクタ６へ出力するＬＰＧ用ＥＣＵ３とを備える。ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、ある気筒の今回ＬＰＧ噴射に際し、ガソリン用ＥＣＵ２からの今回ガソリン噴射信号Ｑ１〜Ｑ４の出力開始時から、見込みの前噴射量分だけ対応するインジェクタ６へＬＰＧ噴射信号を出力し、今回ガソリン噴射信号Ｑ１〜Ｑ４の出力終了時から、今回ガソリン噴射量に対応するＬＰＧ噴射量と前噴射量との差である後噴射量分だけＬＰＧ噴射信号を各インジェクタ６へ出力する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの各気筒毎に液化石油ガス（ＬＰＧ）や液化天然ガス（ＬＮＧ）等のガソリン代替燃料を噴射供給するガソリン代替燃料噴射制御装置に係る。詳しくは、ガソリン噴射制御ユニットを含むベースシステムに、ガソリン代替燃料噴射制御ユニット及びガソリン代替燃料噴射用燃料系デバイスを追加し、ベースシステムのガソリン噴射制御ユニットから出力されるガソリン噴射信号をガソリン代替燃料噴射制御ユニットによりガソリン代替燃料噴射信号に補正して出力し、ガソリン代替燃料噴射用燃料系デバイスによりガソリン代替燃料噴射を行うようにしたエンジンのガソリン代替燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ガソリン代替燃料として、例えば、ＬＰＧを燃料とするエンジンに関する技術が種々提案されている。例えば、下記の非特許文献１には、「ＬＰＧ燃料エンジンシステムの研究開発動向」と題する発表がなされており、その中で、第５世代（電子制御液状噴射方式）の研究開発として、Ｖｉａｌｌｅ社が「ＬＰｉシステム」として生産・販売している燃料供給システムが紹介されている。
【０００３】
「ＬＰｉシステム」は、ガソリンとＬＰＧを切り換えて使用する「バイフューエルシステム」として構成される。図４に示すように、このシステムは、ベースとなるベース車ガソリン用エンジンコントロールユニット（ガソリンＥＣＵ）と、ガソリンインジェクタを含むガソリン用燃料系デバイスと、ＬＰＧ用コントロールコンピュータ（ＬＰＥ）と、ＬＰＧインジェクタを含むＬＰＧ用燃料系デバイスと、ＬＰＧ／ガソリン切替スイッチとを備える。このスイッチの切り替えにより、ガソリンＥＣＵ及びガソリンインジェクタ等を使用してエンジンにガソリンを噴射するモードと、ＬＰＥ及びＬＰＧインジェクタ等を使用してエンジンにＬＰＧを噴射するモードとが切り換えられる。ＬＰＧの噴射モードでは、ＬＰＥがガソリンＥＣＵと連動してＬＰＧインジェクタによるＬＰＧ噴射量を制御する。即ち、ベースとなるガソリンＥＣＵは、空気量、吸気温、エンジン冷却水温及びエンジン負荷等の測定値に基づいてガソリン噴射量（ガソリン噴射時間）を決定し、その噴射信号をＬＰＥへ出力する。ＬＰＥは、そのガソリン噴射時間をＬＰＧ噴射量（ＬＰＧ噴射時間）に換算（補正）してＬＰＧインジェクタへ出力することにより、ＬＰＧの噴射を実行する。
【０００４】
「ＬＰｉシステム」では、ベースとなるガソリンシステムが独立噴射を採用する場合でも、ＬＰＧシステムについては、２気筒へ同時に噴射するグループ噴射が採用される。又、ＬＰＥにはクランク角信号が取り込まれず、ベースのガソリンＥＣＵで決定されるガソリン噴射時間の噴射終了タイミングに同期してＬＰＧインジェクタによる噴射が開始されるようになっている。
【０００５】
ここで、「ＬＰｉシステム」のＬＰＧ噴射制御を多気筒エンジンの独立噴射に適用した場合、ガソリンＥＣＵによるガソリン噴射タイミングと、ＬＰＥによるＬＰＧ噴射タイミングとの関係は、図５（ａ），（ｂ）のように示すことができる。このグラフでは、４気筒エンジンについて示されており、１番気筒＃１、３番気筒＃３、４番気筒＃４及び２番気筒＃２の順序で燃料噴射が行われる。この図５（ａ）において、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」及び「Ｄ」を付した長方形は、各気筒＃１，＃３，＃４，＃２に対応したガソリン噴射信号を示し、図５（ｂ）において、「Ａ’」、「Ｂ’」、「Ｃ’」及び「Ｄ’」を付した長方形は、各気筒＃１，＃３，＃４，＃２に対応したＬＰＧ噴射信号を示し、それぞれ長さの違いが噴射時間の違いを表している。図５（ａ）に示すように、所定時間のガソリン噴射信号が吸気行程の初めに出力される。そして、そのガソリン噴射信号の終了タイミングに同期して、図５（ｂ）に示すように、各気筒＃１，＃３，＃４，＃２毎に、ＬＰＧ噴射信号が出力され始める。
【０００６】
【非特許文献１】
『自動車技術』Ｖｏｌ．５５，Ｎｏ．５，２００１，ｐ．３０−３７
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したようにＬＰＧ噴射制御を多気筒の独立噴射制御に適用した場合、各気筒＃１〜＃４では、ベースとなるガソリン噴射の終了タイミングにＬＰＧ噴射を開始しているので、個々のＬＰＧ噴射がガソリン噴射よりも遅れて行われることになる。
【０００８】
ここで、一般に、燃料噴射タイミングについては、吸気行程の開始までに噴射が終了していることが望ましいと言われている。しかしながら、前記ＬＰＧ噴射制御では、図５（ａ）に示すように、各気筒＃１〜＃４毎に吸気行程の初めにガソリン噴射を行っていることから、それと対応した気筒＃１〜＃４でＬＰＧ噴射タイミングが、図５（ｂ）に示すように、吸気行程の中・後期にかかることになる。このため、ＬＰＧ噴射の終了時期近くで噴射されるＬＰＧが対応する気筒＃１〜＃４に吸い込まれ難くなり、適正な空燃比が得られなくなり、エンジンの出力低下を招いたり、排気エミッションを悪化させるおそれがある。
【０００９】
特に、エンジンが高負荷となるときには、ガソリンＥＣＵで算出されるベースのガソリン噴射量が相対的に多くなり、これに伴いＬＰＥで補正されるＬＰＧ噴射信号も長くなる。このため、ＬＰＧ噴射の終了時期付近が圧縮行程にさしかかることもあり、ＬＰＧが対応する気筒＃１〜＃４に完全には入らなくなることもあり、上記問題は一層深刻化することになる。
【００１０】
上記のような問題は、ＬＰＧ以外のＬＮＧ等のガソリン代替燃料をガソリンの代わりに使用するエンジンでも起こり得ることである。
【００１１】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、全気筒でガソリン代替燃料の噴射遅れを防止し、エンジンの空燃比の適正化を図ることを可能にしたエンジンのガソリン代替燃料噴射制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の気筒を含み、各気筒毎に一連の吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を相互にずらしながら順次繰り返すように動作するエンジンと、各気筒毎にガソリン代替燃料を噴射供給するための複数のインジェクタと、エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、検出された運転状態に基づき所定の噴射順序に対応する気筒へ供給すべきガソリン噴射量を算出し、その噴射量を各気筒の吸気行程の初めにガソリン噴射信号として出力するためのガソリン噴射制御ユニットと、各気筒毎に出力されるガソリン噴射信号をガソリン代替燃料への適合のために補正してガソリン代替燃料噴射信号として各気筒毎のインジェクタへ順次出力するためのガソリン代替燃料噴射制御ユニットとを備えたエンジンのガソリン代替燃料噴射制御装置において、ガソリン代替燃料噴射制御ユニットは、ある気筒の今回のガソリン代替燃料噴射に際し、ガソリン噴射制御ユニットからの今回のガソリン噴射信号の出力開始時から、見込みの前噴射量に相当する前噴射時間だけガソリン代替燃料噴射信号を出力し、その後、ガソリン噴射制御ユニットからの今回のガソリン噴射信号の出力終了時から、今回のガソリン噴射量に対応するガソリン代替燃料噴射量と見込みの前噴射量との差を後噴射量としてその後噴射量に相当する後噴射時間だけガソリン代替燃料噴射信号を出力することを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成によれば、各気筒毎に一連の吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を相互にずらしながら順次繰り返すように動作するエンジンにつき、運転状態検出手段によりその運転状態が検出される。そして、その検出された運転状態に基づき、ガソリン噴射制御ユニットでは、所定の噴射順序に対応する気筒へ供給すべきガソリン噴射量が算出され、その噴射量が、各気筒の吸気行程の初めに、ガソリン噴射信号として出力される。ガソリン代替燃料噴射制御ユニットでは、各気筒毎に出力されるガソリン噴射信号がガソリン代替燃料への適合のために補正されてガソリン代替燃料噴射信号として各気筒毎のインジェクタへ順次出力され、各インジェクタによりガソリン代替燃料の噴射が行われる。
ここで、ガソリン代替燃料噴射制御ユニットでは、ある気筒の今回のガソリン代替燃料噴射に際し、最初に、ガソリン噴射制御ユニットからの今回のガソリン噴射信号の出力開始時から、見込みの前噴射量に相当する前噴射時間だけガソリン代替燃料噴射信号が対応するインジェクタへ出力される。その後、ガソリン噴射制御ユニットからの今回のガソリン噴射信号の出力終了時から、今回のガソリン噴射量に対応するガソリン代替燃料噴射量と見込みの前噴射量との差を後噴射量としてその後噴射量に相当する後噴射時間だけガソリン代替燃料噴射信号が対応するインジェクタへ出力される。従って、ある気筒の今回のガソリン代替燃料噴射に際し、今回のガソリン代替燃料噴射量の分の噴射が、見込みの前噴射量と後噴射量とに分割されて当該気筒の吸気行程が完了するまでの間に行われることになる。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、見込みの前噴射量は、ガソリン噴射制御ユニットにて前回以前の噴射順序に対応して算出されたガソリン噴射量のうち所定割合に相当することを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、見込みの前噴射量が、ガソリン噴射制御ユニットにて前回以前の噴射順序に対応して算出されたガソリン噴射量に応じて決定されるので、そのときどきのエンジンの運転状態に応じた見込みの前噴射量が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエンジンのガソリン代替燃料噴射制御装置を具体化した一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１に、本実施の形態のＬＰＧエンジンシステムを概略構成図に示す。このエンジンシステムは、ガソリン用エンジン１と、本発明のガソリン噴射制御ユニットとしてのガソリン用電子制御装置（ガソリン用ＥＣＵ）２とを含むベースシステムに対して、本発明のガソリン代替燃料噴射制御ユニットとしてのＬＰＧ用電子制御装置（ＬＰＧ用ＥＣＵ）３及びＬＰＧ噴射用燃料系デバイスを設けることにより構成される。このエンジンシステムでは、ガソリン用ＥＣＵ２より出力されるガソリン噴射信号をＬＰＧ用ＥＣＵ３によりＬＰＧへの適合のために補正してＬＰＧ噴射信号として出力し、ＬＰＧ噴射用燃料系デバイスによりＬＰＧ噴射を行うように構成したモノフューエルタイプのものである。
【００１８】
車両に搭載されたこのエンジンシステムは、ガソリン代替燃料としてのＬＰＧを貯留するためのＬＰＧタンク４を備える。ＬＰＧタンク４に内蔵されたＬＰＧポンプ５は、同タンク４に貯留されたＬＰＧを吐出する。この実施の形態で、ガソリン用エンジン１は、レシプロタイプの４気筒エンジンであり、１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３及び４番気筒＃４のそれぞれ毎に一連の吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を相互にずらしながら順次繰り返すように動作するものである。各気筒＃１〜＃４のそれぞれには、ＬＰＧを噴射供給するためのＬＰＧインジェクタ６が設けられる。ＬＰＧポンプ５から吐出されたＬＰＧは、ＬＰＧライン７及びデリバリパイプ８を通じて各ＬＰＧインジェクタ６へ供給される。供給されたＬＰＧは、各ＬＰＧインジェクタ６が作動することにより、吸気通路９に通じる各気筒＃１〜＃４の吸気ポートへ液状に噴射される。吸気通路９には、外部から空気が取り込まれる。吸気通路９に取り込まれた空気と、各ＬＰＧインジェクタ６から噴射されたＬＰＧとは、可燃混合気として各気筒＃１〜＃４の燃焼室１０に吸入される。
【００１９】
吸気通路９には、所定のアクセル装置（図示略）により操作されるスロットルバルブ１１が設けられる。このスロットルバルブ１１が開閉されることにより、吸気通路９から各燃焼室１０に吸入される空気量（吸気量）が調節される。
【００２０】
各気筒＃１〜＃４の燃焼室１０にそれぞれ設けられた点火プラグ１２は、イグニッションコイル１３から出力される点火信号を受けて点火動作する。各点火プラグ１２及びイグニションコイル１３は、燃焼室１０に吸入された可燃混合気に点火するための点火装置を構成する。各気筒＃１〜＃４において、吸気行程で燃焼室１０に吸入された可燃混合気は、圧縮行程で圧縮され、膨張行程で点火プラグ１２がスパーク動作することにより爆発・燃焼して膨張する。燃焼後の排気ガスは、その後の排気行程で燃焼室１０から排気通路１４を通じて外部へ排出される。そして、各気筒＃１〜＃４の燃焼室１０における可燃混合気の燃焼に伴い、ピストン１５が上下運動してクランクシャフト１６が回転することにより、車両を走行させるための駆動力がエンジン１で得られる。
【００２１】
ＬＰＧポンプ５の出口とＬＰＧライン７の途中には、ＬＰＧの流通を強制的に遮断するための遮断弁１７，１８がそれぞれ設けられる。デリバリパイプ８からＬＰＧタンク４に戻るリターンライン１９の末端には、デリバリパイプ８におけるＬＰＧ圧力を一定に保つためのプレッシャレギュレータ２０が設けられる。
【００２２】
エンジン１等に設けられた各種センサ３１，３２，３３，３４，３５は、エンジン１の運転状態に関する各種運転パラメータを検出するための本発明の運転状態検出手段に相当するものであり、それぞれガソリン用ＥＣＵ２に接続される。
即ち、スロットルバルブ１１の近傍に設けられたスロットルセンサ３１は、スロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。吸気通路９に設けられた吸気圧センサ３２は、スロットルバルブ１１より下流側の吸気通路９における吸気圧ＰＭを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられた水温センサ３３は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられた回転速度センサ３４は、クランクシャフト１６の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。排気通路１４に設けられた酸素センサ３５は、排気通路１４へ排出された排気ガス中の酸素濃度（出力電圧）Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
【００２３】
この実施の形態で、ガソリン用ＥＣＵ２は、前述した各種センサ３１〜３５から出力される各種信号を入力する。ガソリン用ＥＣＵ２は、これらの入力信号に基づき、ガソリン噴射制御及び点火時期制御等を実行し、ＬＰＧ用ＥＣＵ３に対し、各気筒＃１〜＃４に対応したガソリン噴射信号Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を出力すると共に、イグニションコイル１３に各気筒＃１〜＃４に対応した点火信号を出力する。ガソリン噴射信号Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４とは、本来、ベースシステムでは、ガソリンインジェクタを駆動するための駆動信号に相当するものである。
【００２４】
ここで、ガソリン噴射制御とは、本来のベースシステムにおいて、各気筒＃１〜＃４に設けられるガソリンインジェクタによるガソリン噴射量及びその噴射時期をエンジン１の運転状態に基づいて制御することである。従って、ガソリン用ＥＣＵ２では、エンジン１の運転状態に応じたガソリン噴射量が算出され、その噴射量がガソリン噴射信号Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４としてＬＰＧ用ＥＣＵ３へ出力される。点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に応じてイグニションコイル１３を制御することにより、各気筒＃１〜＃４の点火プラグ１２による点火時期を制御することである。
【００２５】
ここで、ＬＰＧタンク４、ＬＰＧポンプ５、ＬＰＧライン７、プレッシャレギュレータ８、各ＬＰＧインジェクタ６、リターンライン１９及び遮断弁１７，１８は、ベースシステムをモノフューエルタイプのＬＰＧエンジンシステムにするために、ガソリン噴射用燃料系デバイスに代えて設けられたＬＰＧ噴射用燃料系デバイスである。ＬＰＧは、ガソリンに比べ、温度や圧力に対する性状変化が大きいことから、各ＬＰＧインジェクタ６からのＬＰＧ噴射量を正確に算出するために、ＬＰＧの温度状態及び圧力状態に合わせてＬＰＧ噴射量を補正する必要がある。そこで、ＬＰＧの温度状態及び圧力状態を検出するために、ＬＰＧタンク４には、タンク用ＬＰＧ温度センサ３６及びタンク用ＬＰＧ圧力センサ３７が設けられ、デリバリパイプ８には、パイプ用ＬＰＧ温度センサ３８及びパイプ用ＬＰＧ圧力センサ３９が設けられる。これらセンサ３６〜３９は、ＬＰＧ用ＥＣＵ３にそれぞれ接続される。又、ＬＰＧ用ＥＣＵ３には、ＬＰＧポンプ５、二つの遮断弁１７，１８及び各気筒＃１〜＃４のＬＰＧインジェクタ６がそれぞれ接続される。更に、ＬＰＧ用ＥＣＵ３にも、スロットルセンサ３１が接続される。
【００２６】
この実施の形態で、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、各種センサ３１，３６〜３９から出力される各種信号を入力する。ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、これらの入力信号に基づき、ガソリン噴射信号Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４をＬＰＧへの適合のために補正する補正制御と、ガソリン噴射時期をＬＰＧ噴射時期に置き換えるための時期制御を実行し、各気筒＃１〜＃４毎のＬＰＧインジェクタ６へＬＰＧ噴射信号として順次出力する。
【００２７】
ガソリン用ＥＣＵ２及びＬＰＧ用ＥＣＵ３は、それぞれ中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。各ＥＣＵ２，３は、それぞれＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭと、外部入力回路及び外部出力回路等とをバスにより接続してなる論理演算回路を構成する。各ＲＯＭは、各種制御に関する所定の制御プログラムを予め記憶したものである。各ＲＡＭは、各ＣＰＵの演算結果を一時記憶するものである。各バックアップＲＡＭは、予め記憶したデータを保存するものである。各ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ３１〜３９からの検出信号に基づき、所定の制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。
【００２８】
図２に、このエンジンシステムのＬＰＧ噴射制御に関わる電気的構成をブロック図に示す。ガソリン用ＥＣＵ２には、上記した各種センサ３１〜３５がそれぞれ接続される。ＬＰＧ用ＥＣＵ３には、上記した各種センサ３１，３６〜３９がそれぞれ接続される。ガソリン用ＥＣＵ２は、２番気筒＃２、１番気筒＃１、３番気筒＃３及び４番気筒＃４のそれぞれに対応したガソリン噴射信号Ｑ２，Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４のための出力端子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄを有する。これらの出力端子４１ａ〜４１ｄが、ＬＰＧ用ＥＣＵ３に設けられた各入力端子４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄに対してパラレルに接続される。又、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、２番気筒＃２、１番気筒＃１、３番気筒＃３及び４番気筒＃４にそれぞれ対応したＬＰＧ噴射信号のための出力端子４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを有する。これらの出力端子４３ａ〜４３ｄは、各入力端子４２ａ〜４２ｄからの信号に対応しており、２番気筒＃２、１番気筒＃１、３番気筒＃３及び４番気筒＃４毎に設けられた各ＬＰＧインジェクタ６にそれぞれ接続される。これにより、ガソリン用ＥＣＵ２から出力された２番気筒＃２に対応するガソリン噴射信号Ｑ２は、ＬＰＧ用ＥＣＵ３においてＬＰＧへの適合のために補正され、２番気筒＃２に対応するＬＰＧインジェクタ６へＬＰＧ噴射信号として出力される。同様に、ガソリン用ＥＣＵ２から出力された１番気筒＃１に対応するガソリン噴射信号Ｑ１は、ＬＰＧ用ＥＣＵ３においてＬＰＧへの適合のために補正され、１番気筒＃１に対応するＬＰＧインジェクタ６へＬＰＧ噴射信号として出力される。又、ガソリン用ＥＣＵ２から出力された３番気筒＃３に対応するガソリン噴射信号Ｑ３は、ＬＰＧ用ＥＣＵ３においてＬＰＧへの適合のために補正され、３番気筒＃３に対応するＬＰＧインジェクタ６へＬＰＧ噴射信号として出力される。同様に、ガソリン用ＥＣＵ２から出力された４番気筒＃４に対応するガソリン噴射信号Ｑ４は、ＬＰＧ用ＥＣＵ３においてＬＰＧへの適合のために補正され、４番気筒＃４に対応するＬＰＧインジェクタ６へＬＰＧ噴射信号として出力される。
【００２９】
ここで、ＬＰＧ用ＥＣＵ３が実行するＬＰＧ噴射制御の処理内容を図３（ａ），（ｂ）に従って説明する。図３（ａ），（ｂ）は、各気筒＃１〜＃４に対応して、ガソリン用ＥＣＵ２から出力されるガソリン噴射信号と、ＬＰＧ用ＥＣＵ３から出力されるＬＰＧ噴射信号の関係を示すタイムチャートである。このチャートでは、１番気筒＃１、３番気筒＃３、４番気筒＃４及び２番気筒＃２の順序でＬＰＧ噴射が行われる。図３（ａ）において、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」及び「Ｄ」を付した長方形は、各気筒＃１，＃３，＃４，＃２に対応したガソリン噴射量（ガソリン噴射時間）に相当するガソリン噴射信号を示し、図３（ｂ）において、「Ａ１，Ａ２」、「Ｂ１，Ｂ２」、「Ｃ１，Ｃ２」及び「Ｄ１，Ｄ２」を付した長方形は、各気筒＃１，＃３，＃４，＃２に対応したＬＰＧ噴射量（ＬＰＧ噴射時間）に相当するＬＰＧ噴射信号を示し、それぞれ長さの違いが噴射時間の違いを表している。
【００３０】
以下には、図３（ｂ）に楕円で示す４番気筒＃４に係るタイミングにおけるＬＰＧ噴射を一例として説明する。
【００３１】
先ず、時刻ａ１では、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、ガソリン用ＥＣＵ２からのガソリン噴射信号Ｑ１における噴射開始時刻＃１ＯＮをＲＡＭに記憶する。次に、時刻ａ２で、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、ガソリン噴射信号Ｑ１における噴射終了時刻＃１ＯＦＦをＲＡＭに記憶する。そして、時刻ａ２〜時刻ｃ１までの間で、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は以下の値を算出する。
▲１▼ガソリン噴射時間ＴＡＵｇ３６０
ＴＡＵｇ３６０＝（＃１ＯＦＦ）−（＃１ＯＮ）
ここで、ガソリン噴射時間ＴＡＵｇ３６０は、４番気筒＃４から見て３６０℃Ａ前のガソリン噴射時間を意味する。即ち、図３（ａ）において最初に「Ａ］を付した長方形の長さに相当する時間が算出される。
▲２▼ＬＰＧ前噴射時間Ｔｌｐｇ１
Ｔ１＝ＴＡＵｇ３６０＊（ｎ／１００）
Ｔｌｐｇ１＝Ｔ１＋ＴＶＬ
ここで、「ｎ」は、ＬＰＧ噴射時間の真の要求値ＴＡＵｌｐｇに対する百分率を意味し、「５０〜６０」程度の値が当てはめられる。「ＴＶＬ」は、ＬＰＧ噴射時間の無効通電時間（定数として定義される）を意味する。
▲３▼ＬＰＧ燃料特有の補正係数Ｋｌｐｇ
補正係数Ｋｌｐｇは、ガソリン噴射量をＬＰＧへの適合のために補正することに使用されるものであり、ガソリンとＬＰＧの燃料性状の違いによる補正、ＬＰＧタンク内燃料温度・圧力、デリバリパイプ内燃料温度・圧力から所定の計算式等により求められる。
【００３２】
次に、時刻ｃ１で、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、ガソリン用ＥＣＵ２からのガソリン噴射信号Ｑ４における噴射開始時刻＃４ＯＮをＲＡＭに記憶する。即ち、図３（ａ）において最初に「Ｃ」を付した長方形の先頭にかかる時刻を記憶する。そして、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、このタイミングで、４番気筒＃４のＬＰＧインジェクタ６をＯＮして、上記で算出されたＬＰＧ前噴射時間Ｔｌｐｇ１が経過したときに同インジェクタ６をＯＦＦする。これにより、図３（ｂ）において、最初に「Ｃ１」を付した長方形の分だけＬＰＧ噴射が行われる。つまり、ここでは、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、４番気筒＃４の今回のＬＰＧ噴射に際し、ガソリン用ＥＣＵ２からの今回のガソリン噴射信号Ｑ４の出力開始時から、見込みの前噴射量に相当するＬＰＧ前噴射時間Ｔｌｐｇ１だけ対応するＬＰＧインジェクタ６へＬＰＧ噴射信号を出力して、同インジェクタ６を通電するのである。
【００３３】
次に、時刻ｃ２で、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、ガソリン噴射信号Ｑ４における噴射終了時刻＃４ＯＦＦをＲＡＭに記憶する。即ち、図３（ａ）において最初に「Ｃ」を付した長方形の末尾にかかる時刻を記憶する。そして、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、このタイミングで、４番気筒＃４のＬＰＧインジェクタ６をＯＮする。そして、この時刻ｃ２のタイミングで、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、以下の値を算出する。
▲４▼ガソリン噴射時間ＴＡＵｇ
ＴＡＵｇ＝（＃４ＯＦＦ）−（＃４ＯＮ）
▲５▼有効ガソリン噴射時間Ｔｇａｓ
Ｔｇａｓ＝ＴＡＵｇ−ＴＶＧ
ここで、「ＴＶＧ」は、ガソリン噴射時間の無効通電時間（定数として定義される）を意味する。
▲６▼４番気筒＃４のＬＰＧインジェクタ６に関するＬＰＧ噴射時間の真の要求値ＴＡＵｌｐｇ
ＴＡＵｌｐｇ＝Ｔｇａｓ＊Ｋｌｐｇ
▲７▼４番気筒＃４のＬＰＧインジェクタ６に関するＬＰＧ後噴射時間のうちの有効通電時間Ｔ２
Ｔ２＝ＴＡＵｌｐｇ−Ｔ１
ここでは、真の要求値ＴＡＵｌｐｇにおけるＬＰＧ前噴射時間Ｔｌｐｇ１の分は既に噴射されているので、その残り分が有効通電時間Ｔ２として求められる。
▲８▼４番気筒＃４のＬＰＧインジェクタ６に関するＬＰＧ後噴射時間Ｔｌｐｇ２
Ｔｌｐｇ２＝Ｔ２＋ＴＶＬ
そして、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、時刻ｃ２でＯＮした４番気筒＃４のＬＰＧインジェクタ６を、ＬＰＧ後噴射時間Ｔｌｐｇ２だけ経過したときにＯＦＦする。これにより、図３（ｂ）において、最初に「Ｃ２」を付した長方形の分だけＬＰＧ噴射が行われる。つまり、ＬＰＧ用ＥＣＵ３は、ガソリン用ＥＣＵ２からの今回のガソリン噴射信号Ｑ４の出力終了時から、今回のガソリン噴射量に対応するＬＰＧ噴射量と見込みの前噴射量との差をＬＰＧ後噴射量としてそのＬＰＧ後噴射量に相当するＬＰＧ後噴射時間Ｔｌｐｇ２だけＬＰＧ噴射信号を対応するインジェクタ６へ出力して同インジェクタ６を通電するのである。他の気筒＃２，＃１，＃３のＬＰＧ噴射についても同様である。
【００３４】
以上説明した本実施の形態のエンジンのＬＰＧ噴射制御装置によれば、各気筒＃１，＃３，＃４，＃２毎に一連の吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を相互にずらしながら順次繰り返すように動作するガソリン用エンジン１において、各種センサ３１〜３５によりその運転状態が検出される。そして、その検出された運転状態に基づき、ガソリン用ＥＣＵ２では、所定の噴射順序に対応する気筒＃１，＃３，＃４，＃２へ供給すべきガソリン噴射量が算出され、そのガソリン噴射量が、各気筒＃１，＃３，＃４，＃２の吸気行程の初めにガソリン噴射信号Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ２として出力される。ＬＰＧ用ＥＣＵ３では、各気筒＃１，＃３，＃４，＃２毎に出力されるガソリン噴射信号Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ２が、ＬＰＧへの適合のために補正されてＬＰＧ噴射信号として各気筒＃１，＃３，＃４，＃２毎のＬＰＧインジェクタ６へ順次出力され、各ＬＰＧインジェクタ６によりＬＰＧ噴射が行われる。
【００３５】
ここで、ＬＰＧ用ＥＣＵ３では、ある気筒＃１，＃３，＃４，＃２の今回のＬＰＧ噴射に際し、最初に、ガソリン用ＥＣＵ２からの今回のガソリン噴射信号Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ２の出力開始時から、見込みの前噴射量に相当するＬＰＧ前噴射時間Ｔｌｐｇ１の分だけＬＰＧ噴射信号が対応するＬＰＧインジェクタ６へ出力される。その後、ガソリン用ＥＣＵ２からの今回のガソリン噴射信号Ｑ１，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ２の出力終了時から、今回のガソリン噴射量に対応するＬＰＧ噴射量と見込みの前噴射量との差を後噴射量としてその後噴射量に相当するＬＰＧ後噴射時間Ｔｌｐｇ２の分だけＬＰＧ噴射信号が対応するＬＰＧインジェクタ６へ出力される。従って、ある気筒＃１，＃３，＃４，＃２の今回のＬＰＧ噴射に際し、今回のＬＰＧ噴射量分の噴射が、見込みの前噴射量と後噴射量とに分割されて当該気筒＃１，＃３，＃４，＃２の吸気行程が完了するまでの間に行われる。このため、全気筒＃１，＃３，＃４，＃２でＬＰＧの噴射遅れを防止することができ、エンジン１における空燃比の適正化を図ることができ、不適正な空燃比によるエンジン１の出力低下と排気エミッションの悪化を抑えることができるようになる。
【００３６】
この実施の形態では、見込みの前噴射量が、ＬＰＧ用ＥＣＵ３にて３６０℃Ａ前の噴射順序に対応して算出されたガソリン噴射量（ガソリン噴射時間ＴＡＵｇ３６０）に応じて決定される。従って、今回の噴射順序に近接した３６０℃Ａ前のエンジン１の運転状態に応じた見込みの前噴射量が得られ、そのときの運転状態に適合したＬＰＧ前噴射時間Ｔｌｐｇ１が、２分割された前部分のＬＰＧ噴射として使用される。このため、見込みの前噴射量に過不足が生じることがなく、１回分のＬＰＧ噴射量を、見込みの前噴射量と後噴射量とにバランス良く分割することができる。これにより、燃焼室１０に取り込まれる可燃混合気に濃淡ムラが生じることを防止し、可燃混合気の良好な燃焼特性を確保することができる。
【００３７】
この実施の形態では、ガソリン噴射信号Ｑ１〜Ｑ４に応じたガソリン噴射量をＬＰＧへ適合させるために、各種センサ３６〜３９で実際に検出されるＬＰＧの温度状態及び圧力状態に応じてガソリン噴射信号Ｑ１〜Ｑ４が補正される。このため、より正確なＬＰＧ噴射信号を得ることができ、ＬＰＧ噴射制御の精度を向上させることができる。
【００３８】
尚、この発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
【００３９】
（１）前記実施の形態では、本発明のエンジンのガソリン代替燃料噴射制御装置を４気筒のエンジン１に具体化したが、４気筒以外に２気筒や６気筒のエンジンにも具体化することができる。
【００４０】
（２）前記実施の形態では、本発明のエンジンのガソリン代替燃料噴射制御装置をＬＰＧ専用のモノフューエルタイプのエンジンシステムに適用化したが、ガソリンとＬＰＧとを切り替えるバイフューエルタイプのエンジンシステムに適用してもよい。
【００４１】
（３）前記実施の形態では、ＬＰＧをガソリン代替燃料として用いたＬＰＧ噴射制御装置に具体化したが、ガソリン代替燃料としてＬＮＧを用いたＬＮＧ噴射制御装置に具体化することもできる。
【００４２】
（４）前記実施の形態では、今回のＬＰＧ噴射における見込みの前噴射量を、３６０℃Ａ前、即ち前々回の噴射順序に対応して算出されたガソリン噴射量に基づいて算出した。これに対して、見込みの前噴射量を、前回の噴射順序に対応して算出されたガソリン噴射量に基づいて算出したり、一周期前の同一気筒に関わるガソリン噴射量に基づいて算出したりすることもできる。又、見込みの前噴射量を任意の所定値とすることもできる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明の構成によれば、ガソリン代替燃料噴射制御ユニットは、ある気筒の今回のガソリン代替燃料噴射に際し、ガソリン噴射制御ユニットからの今回のガソリン噴射信号の出力開始時から、見込みの前噴射量に相当する前噴射時間だけガソリン代替燃料噴射信号を出力する、その後、ガソリン噴射制御ユニットからの今回のガソリン噴射信号の出力終了時から、今回のガソリン噴射量に対応するガソリン代替燃料噴射量と見込みの前噴射量との差を後噴射量としてその後噴射量に相当する後噴射時間だけガソリン代替燃料噴射信号を出力するようにしている。従って、ある気筒の今回のガソリン代替燃料噴射に際し、今回のガソリン代替燃料噴射量の分の噴射が、見込みの前噴射量と後噴射量とに分割されて当該気筒の吸気行程が完了するまでの間に行われる。このため、全ての気筒でガソリン代替燃料の噴射遅れを防止することができ、エンジンの空燃比の適正化を図ることができるという効果を発揮する。
【００４４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、見込みの前噴射量を、ガソリン噴射制御ユニットにて前回以前の噴射順序に対応して算出されたガソリン噴射量のうち所定割合に相当するものとしている。従って、そのときどきのエンジンの運転状態に応じた見込みの前噴射量が得られるようになる。
このため、請求項１に記載の発明の効果に加え、込みの前噴射量に過不足が生じることがなく、１回分のガソリン代替燃料噴射量を、見込みの前噴射量と後噴射量とにバランス良く分割することができ、エンジンに取り込まれる可燃混合気に濃淡ムラが生じることを防止し、可燃混合気の良好な燃焼特性を確保できるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図である。
【図２】ＬＰＧ噴射制御に関わる電気的構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、各気筒に対応したガソリン噴射信号とＬＰＧ噴射信号との関係を示すタイムチャートである。
【図４】従来のエンジンシステムを示す概略構成図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、従来例に係り、各気筒に対応したガソリン噴射信号とＬＰＧ噴射信号との関係を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ ガソリン用エンジン
２ ガソリン用ＥＣＵ（ガソリン噴射制御ユニット）
３ ＬＰＧ用ＥＣＵ（ガソリン代替燃料噴射制御ユニット）
６ ＬＰＧインジェクタ
３１ スロットルセンサ
３２ 吸気圧センサ
３３ 水温センサ
３４ 回転速度センサ
３５ 酸素センサ（３１〜３５は運転状態検出手段に相当する。）
＃１ １番気筒
＃２ ２番気筒
＃３ ３番気筒
＃４ ４番気筒
Ｑ１ １番気筒のガソリン噴射信号
Ｑ２ ２番気筒のガソリン噴射信号
Ｑ３ ３番気筒のガソリン噴射信号
Ｑ４ ４番気筒のガソリン噴射信号

Claims (2)

  1. 複数の気筒を含み、前記各気筒毎に一連の吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を相互にずらしながら順次繰り返すように動作するエンジンと、
    前記各気筒毎にガソリン代替燃料を噴射供給するための複数のインジェクタと、
    前記エンジンの運転状態を検出するための運転状態検出手段と、
    前記検出された運転状態に基づき所定の噴射順序に対応する気筒へ供給すべきガソリン噴射量を算出し、その噴射量を前記各気筒の吸気行程の初めにガソリン噴射信号として出力するためのガソリン噴射制御ユニットと、
    前記各気筒毎に出力されるガソリン噴射信号をガソリン代替燃料への適合のために補正してガソリン代替燃料噴射信号として前記各気筒毎のインジェクタへ順次出力するためのガソリン代替燃料噴射制御ユニットと
    を備えたエンジンのガソリン代替燃料噴射制御装置において、
    前記ガソリン代替燃料噴射制御ユニットは、ある気筒の今回のガソリン代替燃料噴射に際し、前記ガソリン噴射制御ユニットからの今回のガソリン噴射信号の出力開始時から、見込みの前噴射量に相当する前噴射時間だけ前記ガソリン代替燃料噴射信号を出力し、その後、前記ガソリン噴射制御ユニットからの今回のガソリン噴射信号の出力終了時から、前記今回のガソリン噴射量に対応するガソリン代替燃料噴射量と前記見込みの前噴射量との差を後噴射量としてその後噴射量に相当する後噴射時間だけ前記ガソリン代替燃料噴射信号を出力することを特徴とするエンジンのガソリン代替燃料噴射制御装置。
  2. 前記見込みの前噴射量は、前記ガソリン噴射制御ユニットにて前回以前の噴射順序に対応して算出されたガソリン噴射量のうち所定割合に相当することを特徴とする請求項１に記載のエンジンのガソリン代替燃料噴射制御装置。
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