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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