JP2004346841A

JP2004346841A - Fuel supply control device and method for bi-fuel engine

Info

Publication number: JP2004346841A
Application number: JP2003145463A
Authority: JP
Inventors: Kazuji Tsuruya; 和司鶴谷; Yukihiro Tsukasaki; 之弘塚▲崎▼; Satoshi Taniguchi; 聡谷口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-12-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To extend a cruising distance of a vehicle equipped with a bi-fuel engine by effectively using residual gaseous fuel even when residual pressure in a container becomes control pressure or lower. <P>SOLUTION: In the bi-fuel engine, a gaseous fuel cylinder injection valve 120 and a gaseous fuel intake passage injection valve 121 are provided, and a line 123 branched from a line 122 on the downstream side of a high pressure regulator 126 provided on the downstream side of a gaseous fuel container 124 is connected to the gaseous fuel intake passage injection valve 121. When the residual pressure P in the container becomes lower than the control pressure of the high pressure regulator 126, the injection supply of gaseous fuel by the gaseous fuel intake passage injection valve 121 together with liquid fuel by a liquid fuel intake passage injection valve 130 is carried out. The gaseous fuel remaining in the container 124 is thereby used effectively to extend the cruising distance. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバイフューエルエンジンの供給燃料制御装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等においては、大気汚染抑制および省資源の観点からガソリンや軽油等の液体燃料に代えて圧縮天然ガス（ＣＮＧ：ＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ）等の気体燃料が注目されている。しかし、ＣＮＧの場合は、ガソリン等に比べてそのエネルギー密度が小さい（ガソリンの２０〜３０％程度）ので、ＣＮＧを使用するエンジンを搭載した車両は、ガソリンを使用するエンジンを搭載した車両に比べて航続距離が短い。また、インフラ整備の遅れから、その充填ステーションの数も十分ではなく、長距離の移動に不安が残っている。そこで、かかる気体燃料と液体燃料との少なくとも一方をエンジンに供給可能な二元燃料、すなわち、バイフューエルエンジンが提案されている。
【０００３】
かかるバイフューエルエンジンとしては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。このバイフューエルエンジンは、ＣＮＧ燃料を筒内に圧縮行程において直接噴射し成層燃焼による燃料消費率の向上を図っている。そして、ＣＮＧ燃料残圧の変化に起因する燃料噴射圧の変化に対応して、スワールコントロールバルブの開度、ＥＧＲバルブの開度または点火時期を制御することにより安定した燃焼状態を維持するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２１０３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バイフューエルエンジンにおいて、ＣＮＧ等の気体を燃料として用いる際に、その特性を有効に利用して航続距離を拡大するためには、ＣＮＧを直接筒内に噴射供給して成層燃焼させることが好ましい。このために、通常、ＣＮＧの容器内充填圧力ＰＦ（例えば、２０ＭＰａ）は、筒内に直接噴射できるようにレギュレータにより制御噴射可能な圧力（例えば、５ＭＰａ）にまで減圧されて用いられている。この容器内残圧が２０〜５ＭＰａでの範囲では問題なく圧縮行程での筒内直接噴射が可能であり、成層燃焼による超希薄燃焼によるＣＯ_２の低減が期待できる。なお、成層燃焼とは、燃焼室内に濃混合気と希薄混合気とを層状に形成し、まず、濃混合気の部分に着火し、その火炎によって希薄混合気の部分も燃焼させることにより、不完全燃焼および失火を回避しつつ全体として希薄な混合気を燃焼させて燃料消費率（以下、燃費と称す）の向上を図るものである。
【０００６】
しかしながら、従来技術で述べたような、ＣＮＧ燃料の残量が低下したときにスワールコントロールバルブの開度、ＥＧＲバルブの開度または点火時期を制御することにより燃焼の安定化を図ることは、筒内に噴射可能な圧力を有する量のＣＮＧ燃料が残っている場合にはある程度可能であるが、筒内噴射可能圧力以下にまで圧力が低下すると、ＣＮＧ容器内に残存しているＣＮＧ燃料を利用することができないという問題がある。このことは、ＣＮＧ容器内に残存しているＣＮＧ燃料が無駄容量となり、ＣＮＧ容器の利用効率が悪いということを意味する。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、気体燃料の容器内残圧が所定圧以下となった場合でも、この残存気体燃料を有効に利用することを可能とし、バイフューエルエンジン搭載車両の航続距離を延長することができると共に、出力の低下を抑制できるバイフューエルエンジンの供給燃料制御装置および方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の一形態に係るバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置は、気体燃料を気体燃料筒内噴射弁を介して筒内に、液体燃料を液体燃料吸気通路噴射弁を介して吸気通路に、それぞれ独立して噴射供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、前記気体燃料を吸気通路に噴射供給する気体燃料吸気通路噴射弁を設けると共に、気体燃料容器の下流に設けられた高圧レギュレータの下流のラインから分岐されたラインを前記気体燃料吸気通路噴射弁に接続し、前記気体燃料の容器内残圧が前記高圧レギュレータの調節圧未満となったときは、前記液体燃料吸気通路噴射弁による液体燃料と共に前記気体燃料吸気通路噴射弁による気体燃料の噴射供給を行う噴射制御手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、気体燃料の容器内残圧が高圧レギュレータの調節圧未満となったときは、燃料噴射圧が不足して気体燃料筒内噴射弁による正規の筒内噴射ができなくなるが、その代わり、高圧レギュレータの下流のラインから分岐されたラインに接続された気体燃料吸気通路噴射弁を介して容器内残圧に応じた量の気体燃料が噴射供給される。同時に、圧力低下による気体燃料不足分が液体燃料吸気通路噴射弁による液体燃料の噴射供給により補填され、出力の低下が抑制される。従って、残存気体燃料を有効に利用することが可能で、且つ、出力の低下も抑制される。
【００１０】
ここで、前記高圧レギュレータの下流のラインから分岐されたラインには、さらに、低圧レギュレータが介設され、噴射制御手段は、前記気体燃料の容器内残圧が前記高圧レギュレータの調節圧未満で、且つ、前記低圧レギュレータの調節圧以上になったときに、前記液体燃料吸気通路噴射弁による液体燃料と共に前記気体燃料吸気通路噴射弁による気体燃料の噴射供給を行うようにしてもよい。
【００１１】
このようにすると、気体燃料吸気通路噴射弁に対しては低圧レギュレータで調節された一定の圧力が及ぼされるので、液体燃料と気体燃料との噴射供給量の制御が噴射期間のパラメータを変えることのみで比較的簡単に行うことができる。
【００１２】
また、前記液体燃料吸気通路噴射弁と前記気体燃料吸気通路噴射弁とは、それぞれの噴霧が互いに衝突するように吸気通路に設けられていることが好ましい。
このようにすると、液体燃料吸気通路噴射弁からの噴霧と気体燃料吸気通路噴射弁からの噴霧とが衝突する結果、液体燃料の噴霧の微粒化が促進される。かくて、液体燃料の気化が速やかに行われるので、吸気通路や燃焼室の壁面への付着が抑制され混合気の生成が促進される。従って、燃焼が安定する結果として、低エミッション、高出力、高燃費化を実現可能である。
【００１３】
また、上記課題を解決する本発明の他の形態に係るバイフューエルエンジンの燃料供給制御装置は、気体燃料を気体燃料噴射弁により直接筒内に、液体燃料を液体燃料噴射弁により吸気通路に、それぞれ独立して噴射供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、前記液体燃料噴射弁に替え、前記液体燃料と前記気体燃料とを同時に吸気通路に噴射供給可能な２流体噴射弁を設けると共に、気体燃料容器の下流に設けられた高圧レギュレータの下流のラインから分岐されたラインを前記２流体噴射弁に接続し、前記気体燃料の容器内残圧が前記高圧レギュレータの調節圧未満となったときは、前記２流体噴射弁による液体燃料と気体燃料との噴射供給を行う噴射制御手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、気体燃料の容器内残圧が高圧レギュレータの調節圧未満となったときは、燃料噴射圧が不足して気体燃料筒内噴射弁による正規の筒内噴射ができなくなるが、その代わり、高圧レギュレータの下流のラインから分岐されたラインに接続された２流体噴射弁を介して、容器内残圧に応じた量の気体燃料がその圧力低下による気体燃料不足分を補填する液体燃料と共に噴射供給される。従って、正規の筒内噴射ができない圧力にまで低下した気体燃料を利用して、液体燃料の噴霧の微粒化が促進される。かくて、液体燃料の気化が速やかに行われるので、吸気通路や燃焼室の壁面への付着が抑制され、混合気の生成が促進される。従って、残存気体燃料を有効に利用することが可能で、燃焼が安定する結果として、低エミッション、高出力、高燃費化を実現可能である。
【００１５】
ここで、前記高圧レギュレータの下流のラインから分岐されたラインには、さらに、低圧レギュレータが介設され、噴射制御手段は、前記気体燃料の容器内残圧が前記高圧レギュレータの調節圧未満で、且つ、前記低圧レギュレータの調節圧以上になったときに、前記２流体噴射弁による液体燃料と気体燃料との噴射供給を行うようにしてもよい。
【００１６】
このようにすると、２流体噴射弁に対しては、低圧レギュレータで調節された一定の圧力が及ぼされるので、液体燃料と気体燃料との噴射供給量の制御が噴射期間のパラメータを変えることのみで、比較的簡単に行うことができる。
【００１７】
また、上記課題を解決する本発明の他の形態に係るバイフューエルエンジンの燃料供給制御方法は、気体燃料を筒内に、液体燃料を吸気通路に、それぞれ運転条件に応じて切替えて噴射供給可能なバイフューエルエンジンにおいて、前記気体燃料の容器内残圧がレギュレータの調節圧以上であるときは、前記気体燃料のみを筒内に圧縮行程において噴射供給し、前記気体燃料の容器内残圧がレギュレータの調節圧未満で、且つ、筒内噴射可能最低圧以上のときは、前記気体燃料を筒内に噴射供給すると共に、前記気体燃料の圧力低下による供給減少分の発熱量に相当する量の前記液体燃料を吸気行程において噴射供給することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、気体燃料の容器内残圧が高圧レギュレータの調節圧未満となったときの燃料噴射圧の低下によるエンジン出力の低下が、液体燃料の吸気行程における噴射供給により補填されて防止される。しかも、残存気体燃料を有効に利用することが可能で、航続距離を延長することが可能である。
【００１９】
ここで、前記気体燃料の筒内への噴射供給は、容器内残圧がエンジンの圧縮圧力より大きいときには圧縮行程で行われ、それ以外では吸気行程において行われるのが好ましい。
【００２０】
このようにすると、燃費効率に優れた圧縮行程噴射を可能な限り行うことができ、その分、航続距離をさらに延長することが可能である。
【００２１】
また、前記気体燃料の容器内残圧が前記筒内噴射可能最低圧未満のときは、前記液体燃料のみを吸気行程において噴射供給するようにしてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
まず、図１を参照して、本発明が適用されるバイフューエルエンジン１００の概要を説明する。１０１はエンジン本体、１０２はシリンダブロック、１０３はシリンダヘッド、１０４はピストン、１０５は燃焼室、１０６は吸気ポート、１０７は排気ポート、１０９は燃焼室１０５内の頂部に配置された点火栓をそれぞれ示している。吸気ポート１０６は吸気マニフォルド１１０を介してサージタンク１１１に接続され、サージタンク１１１は吸気ダクト１１２を介してエアクリーナ１１３に接続されている。吸気ダクト１１２内にはステップモータ１１４により駆動されるスロットル弁１１５が配置されている。
【００２４】
図１のエンジン１００は、気体燃料供給系と液体燃料供給系とを具備しており、気体燃料としてＣＮＧを用い、液体燃料としてガソリンを用いている。気体燃料供給系は、筒内の燃焼室１０５に噴射可能に配置されたＣＮＧ筒内噴射弁１２０を具備し、このＣＮＧ筒内噴射弁１２０は、ＣＮＧ供給ライン１２２を介し車載された気体燃料容器としてのＣＮＧボンベ１２４に接続されている。なお、ＣＮＧ供給ライン１２２内には、図示しない燃料遮断弁および高圧レギュレータ１２６が配置されている（なお、ここでいう高圧とは、後述する低圧との相対差を意味するためで、絶対的意味で用いるものではない）。ＣＮＧボンベ１２４内に、充填圧力ＰＦ（例えば、２０ＭＰａ）で充填されているＣＮＧは、高圧レギュレータ１２６により一定の高調節圧ＰＨ（例えば、５ＭＰａ）まで減圧され、通常のエンジン制御状態では、この高調節圧ＰＨでもってＣＮＧ筒内噴射弁１２０から筒内に圧縮行程で噴射される。この高調節圧ＰＨは、運転状態にかかわらず常に圧縮行程で筒内噴射が可能な圧力であり、かかる点から、後の説明で通常噴射圧と称されることもある。
【００２５】
さらに、高圧レギュレータ１２６の下流のＣＮＧ供給ライン１２２からＣＮＧ供給分岐ライン１２３が分岐され、吸気マニフォルド１１０内の吸気通路に噴射可能に配置されたＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１に接続されている。
【００２６】
同様に、液体燃料供給系は、吸気マニフォルド１１０内の吸気通路に噴射可能に配置されたガソリン噴射弁１３０を具備し、このガソリン噴射弁１３０は、ガソリン供給ライン１３２を介し車載された液体燃料容器としてのガソリンタンク１３４に接続されている。なお、ガソリン噴射弁１３０とＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１とは、互いにその噴霧が衝突するような関係で吸気通路に配置されている。さらに、ガソリン供給ライン１３２内には、燃料ポンプ１３３が配置されている。これらのＣＮＧ筒内噴射弁１２０、ＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１およびガソリン噴射弁１３０は、それぞれ、電子制御ユニット３００からの出力信号に基づいて制御される。
【００２７】
電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）３００はデジタルコンピュータからなり、周知の如く、双方向性バスを介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、常時電源に接続されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）、入力ポート、および出力ポート等を具備している。
【００２８】
また、吸気マニフォルド１１０に接続されたサージタンク１１１には、サージタンク１１１内の絶対圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ１４０が取り付けられている。ＣＮＧボンベ１２４の出口のＣＮＧ供給ライン１２２内には、ＣＮＧボンベ１２４内の残存ＣＮＧ量、すなわち、残圧に比例した出力電圧を発生するＣＮＧ残圧センサ１４１が配置され、ガソリンタンク１３４には、ガソリンタンク１３４内の残存ガソリン量に比例した出力電圧を発生するガソリン残量センサ１４２が配置されている。これらセンサ１４０、１４１および１４２の出力電圧は、それぞれ、対応するＡＤ変換器を介してＥＣＵ３００の入力ポートに入力される。さらに、入力ポートには、エンジン回転数Ｎを表す出力パルスを発生する回転数センサ１４３、スロットル弁１１５の回動角度を検出するスロットル開度センサ１４４、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ１４５等が接続されている。一方、ＥＣＵ３００の出力ポートは、それぞれ、対応する駆動回路を介して、点火栓１０９、ステップモータ１１４、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０、ＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１およびガソリン噴射弁１３０等に接続されている。
【００２９】
上記構成になる本発明の第１の実施形態では、例えば、図２に示す燃料噴射制御ルーチンに従って、エンジン１００に燃料が供給される。この制御ルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割込みによって実行される。
まず、ステップＳ２１において、ＣＮＧ燃料の残圧がチェックされる。すなわち、ＣＮＧ残圧センサ１４１により検出されたＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが、高圧レギュレータ１２６で減圧調節される高調節圧ＰＨ以上か否かが判断される。
【００３０】
ステップＳ２１での判断において、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高調節圧ＰＨ以上のときは、ステップＳ２２に進み、後述する筒内にＣＮＧ筒内噴射弁１２０からＣＮＧを噴射供給することによる通常のエンジン制御が行われる。一方、ステップＳ２１での判断において、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高調節圧ＰＨ未満のときは、ステップＳ２３に進み、さらに、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが筒内噴射可能最低圧ＰＳ以下か否かが判断される。ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが筒内噴射可能最低圧ＰＳよりも高いときには、ステップＳ２４に進み、ＣＮＧ残圧運転モードに入る。
【００３１】
ここで、ＣＮＧの残圧Ｐが高圧レギュレータ１２６の高調節圧ＰＨ以上の場合に、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０から圧縮行程で筒内にＣＮＧを噴射供給することによる通常エンジン制御について説明する。図１のエンジン１００では、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０およびガソリン噴射弁１３０から噴射される燃料の噴射時期および噴射期間に関するデータが、それぞれ、エンジン１００の運転状態、例えば、エンジン負荷を表すサージタンク１１１内の絶対圧ＰＭとエンジン回転数Ｎとの関数として、マップの形で予めＲＯＭ内に記憶されている。
【００３２】
ここで、このＣＮＧの噴射期間とは、高圧レギュレータ１２６で減圧設定される高調節圧ＰＨの下で、要求量だけＣＮＧを圧縮行程で筒内に噴射させるのに必要な期間である。また、ガソリンの噴射期間とは、燃料ポンプ１３３で昇圧された一定圧の下で、要求量だけガソリンを吸入行程で吸入通路に噴射させるのに必要な期間である。
【００３３】
このＣＮＧ運転モードでは、圧縮行程で筒内にＣＮＧを噴射させることにより成層燃焼を行わせ、燃費を向上させている。一方、後述するガソリン運転モードでは、吸入行程でガソリンを噴射させることにより理論空燃比または希薄域による均一燃焼を行わせている。
【００３４】
また、ステップＳ２４におけるＣＮＧ残圧運転モードでは、本実施の形態においては、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０による筒内噴射が停止され、ＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１およびガソリン噴射弁１３０による吸気通路ないしは吸入ポート１０６への噴射供給に切替えられる。かくて、ガソリン噴射弁１３０からのガソリン噴霧とＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１からのＣＮＧ噴霧とが衝突する結果、ガソリン燃料の噴霧の微粒化が促進される。なお、ＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１については、上述の通常エンジン制御の場合に等しいＣＮＧの噴射期間が設定されている。かかる設定条件の下では、ＣＮＧの残圧Ｐの大きさに依存して、その噴射量が変動することになる。詳述すると、このＣＮＧ残圧運転モードでは、ＣＮＧの残圧Ｐが高圧レギュレータ１２６の高調節圧ＰＨよりも低いので、高圧レギュレータ１２６は最早作動せず、そのＣＮＧ残圧Ｐそのものでもって噴射することが必要となる。ＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１に供給されるＣＮＧの残圧Ｐは、消費に従って変化（減少）する。
【００３５】
従って、実際の制御に当たっては、上述の高調節圧ＰＨ未満のＣＮＧの残圧Ｐに対応させて、予め実験的にＣＮＧ噴射可能量を求め、エンジン１００の運転状態に対応させて、その運転状態に要求されるエンジン出力を維持するべく、ガソリン噴射弁１３０によるガソリンの噴射期間がマップの形態で記憶されている。より具体的に述べると、仮に、ＣＮＧの残圧Ｐが上述の高調節圧ＰＨを若干下回る程度である場合には、その運転状態に要求される燃料量ないしは発熱量のうち、ＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１からの燃料が占める割合が比較的大きいので、ガソリン噴射弁１３０による補填分は少なくて済む。一方、ＣＮＧの残圧Ｐが前述の筒内噴射可能最低圧ＰＳよりも若干高い程度の場合には、ＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１からの燃料が占める割合が相対的に低くなるので、ガソリン噴射弁１３０による補填分が多く、すなわち、噴射期間が長くなる。
【００３６】
かかるＣＮＧ残圧運転モードは、図２のフローチャートに示すように、ＣＮＧの残圧Ｐが筒内噴射可能最低圧ＰＳになる迄継続される。すなわち、ステップＳ２３における判断で、ＣＮＧの残圧Ｐが筒内噴射可能最低圧ＰＳ以下であると判断される迄行われ、筒内噴射可能最低圧ＰＳ以下となると、ステップＳ２５に進み、ガソリン運転モードに切替えられる。このガソリン運転モードでは、ガソリン噴射弁１３０によりガソリン燃料のみが吸気行程において吸気通路ないしは吸気ポート１０６内に噴射供給される。このガソリン噴射弁１３０から噴射される燃料の噴射時期および噴射期間に関するデータは、前述のように、エンジン１００の運転状態に対応させてマップの形で予めＲＯＭ内に記憶されており、このデータに基づき所定量のガソリンが噴射供給される。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施形態につき、図３および図４を参照しつつ説明する。この第２の実施形態が上述の第１の実施形態と異なる点は、高圧レギュレータ１２６の下流のＣＮＧ供給ライン１２２から分岐され、ＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１に接続されているＣＮＧ供給分岐ライン１２３に、上記高圧レギュレータ１２６による高調節圧ＰＨよりも低い低調節圧ＰＬに調圧する低圧レギュレータ１２７が介設されたことである。そして、噴射制御手段は、ＣＮＧボンベ１２４内のＣＮＧ燃料残圧Ｐが高圧レギュレータ１２６の高調節圧ＰＨ未満で、且つ、低圧レギュレータ１２７の低調節圧ＰＬ以上になったときに、ガソリン噴射弁１３０によるガソリン燃料と共にＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１によるＣＮＧ燃料の噴射供給を行うように構成されている。他の構成は、上述の第１の実施形態と同じであるから、図３には変更部位を含む要部のみを示すと共に同一部位には同一符号を付し、重複説明を避ける。
【００３８】
上記構成になる本発明の第２の実施形態では、例えば、図４に示す燃料噴射制御ルーチンに従って、エンジン１００に燃料が供給される。この制御ルーチンは第１の実施形態と同様に予め定められた設定クランク角毎の割込みによって実行される。まず、ステップＳ４１において、ＣＮＧ燃料の残圧がチェックされる。すなわち、ＣＮＧ残圧センサ１４１により検出されたＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高圧レギュレータ１２６で減圧調節される高調節圧ＰＨ以上か否かが判断される。
【００３９】
ステップＳ４１での判断において、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高調節圧ＰＨ以上のときは、ステップＳ４２に進み、前述の第１の実施形態におけるステップＳ２２と同じく、筒内にＣＮＧ筒内噴射弁１２０からＣＮＧを噴射供給することによる通常のエンジン制御が行われる。一方、ステップＳ４１での判断において、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高調節圧ＰＨ未満のときは、ステップＳ４３に進み、さらに、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが低圧レギュレータ１２７による低調節圧ＰＬ以下か否かが判断される。ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが低調節圧ＰＬよりも高いときには、ステップＳ４４に進み、ＣＮＧ残圧運転モードに入る。
【００４０】
このステップＳ４４におけるＣＮＧ残圧運転モードでは、本実施の形態においては、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０による筒内噴射が停止され、ＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１およびガソリン噴射弁１３０による吸気通路ないしは吸入ポート１０６への噴射供給に切替られる。この場合、ＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１およびガソリン噴射弁１３０については、それぞれ、一定の供給圧力が及ぼされているので、エンジン運転状態に応じて、噴霧の衝突によるガソリンの微粒化を伴って最適なガソリンとＣＮＧとの混合気が得られるように、それらの噴射期間のみのデータがマップの形態で記憶されている。
【００４１】
かかるＣＮＧ残圧運転モードは、図４のフローチャートに示すように、ＣＮＧの残圧Ｐが低圧レギュレータ１２７による低調節圧ＰＬになる迄継続される。すなわち、ステップＳ４３における判断で、ＣＮＧの残圧Ｐが低調節圧ＰＬ以下であると判断される迄行われ、低調節圧ＰＬ以下となると、ステップＳ４５に進み、ガソリン運転モードに切替えられる。このガソリン運転モードでは、第１の実施形態と同様にガソリン噴射弁１３０によりガソリン燃料のみが吸気行程において吸気通路ないしは吸気ポート１０６内に噴射供給される。
【００４２】
この第２の実施形態において、ＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１に対しては低圧レギュレータ１２７で調節された一定の低調節圧ＰＬが及ぼされるので、前述の第１の実施形態において必要であった、ＣＮＧの残圧Ｐの大きさの変化に依存する噴射量の変動を考慮することなく、単に、ＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１の噴射期間のパラメータを変えることのみで、ＣＮＧ噴射量の制御を比較的簡単に行うことができる。
【００４３】
次に、本発明の第３の実施形態につき、図５および図６を参照しつつ説明する。この第３の実施形態が上述の第１の実施形態と異なる点は、ガソリン噴射弁１３０とＣＮＧ吸気通路噴射弁１２１とに替え、ガソリンとＣＮＧとを同時に吸気通路ないしは吸気ポート１０６に噴射供給可能な２流体噴射弁１３５を設けたことである。この２流体噴射弁１３５には、ガソリン供給ライン１３２が接続されると共に、第１の実施形態と同様に、高圧レギュレータ１２６の下流のＣＮＧ供給ライン１２２から分岐されたＣＮＧ供給分岐ライン１２３が接続されている。他の構成は、上述の第１の実施形態と同じであるから、図５には変更部位を含む要部のみを示すと共に同一部位には同一符号を付し、重複説明を避ける。
【００４４】
なお、ここに用いる２流体噴射弁１３５は、液体を高速気流により微粒化する方法を利用した、一般にエアアシスト噴射弁と称されるもの（例えば、特開平５−２６３７２６号公報、特開平５−１８７３４２号公報、特開平５−２６３７２６号公報、特開平１１−２７０４４４号公報等に記載のもの）を用いることができ、その構造自体は周知であるから説明を省略するが、その気体側入口をＣＮＧ供給分岐ライン１２３に接続することにより使用する。なお、本実施の形態に用いる２流体噴射弁１３５は、ＣＮＧおよびガソリンをそれぞれ独立して噴射制御できる形式のものである。
【００４５】
上記構成になる本発明の第３の実施形態では、例えば、図６に示す燃料噴射制御ルーチンに従って、エンジン１００に燃料が供給される。この制御ルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割込みによって実行される。まず、ステップＳ６１において、ＣＮＧ燃料の残圧がチェックされる。すなわち、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが前述の高調節圧ＰＨ以上か否かが判断される。
【００４６】
ステップＳ６１での判断において、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高調節圧ＰＨ以上のときは、ステップＳ６２に進み、前述したＣＮＧ筒内噴射弁１２０からＣＮＧを筒内に圧縮行程で噴射供給することによる通常のエンジン制御が行われる。一方、ステップＳ６１での判断において、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高調節圧ＰＨ未満のときは、ステップＳ６３に進み、さらに、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが筒内噴射可能最低圧ＰＳ以下か否かが判断される。ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが筒内噴射可能最低圧ＰＳよりも高いときには、ステップＳ６４に進み、ＣＮＧ残圧運転モードに入る。
【００４７】
ステップＳ６４におけるＣＮＧ残圧運転モードでは、本実施の形態においては、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０による筒内噴射が停止され、２流体噴射弁１３５による吸気通路ないしは吸入ポート１０６への噴射供給に切替られる。この場合、２流体噴射弁１３５におけるＣＮＧの噴射については、上述の第１の実施の形態の場合と同様に、ＣＮＧの残圧Ｐが高圧レギュレータ１２６の高調節圧ＰＨよりも低いので、一定の噴射期間の下に、そのＣＮＧ残圧Ｐそのものでもって噴射することが必要である。
【００４８】
そこで、実際の制御に当たっては、上述の高調節圧ＰＨ未満のＣＮＧの残圧Ｐに対応させて、予め実験的に２流体噴射弁１３５によるＣＮＧ噴射可能量を求め、エンジン１００の運転状態に対応させて、その運転状態に要求されるエンジン出力を維持するべく、同じく２流体噴射弁１３５によるガソリンの噴射期間がマップの形態で記憶されている。いずれにしても、ＣＮＧの残圧Ｐの低下に伴うＣＮＧ噴射量の低下を補填する量のガソリンが噴射されるように、２流体噴射弁１３５におけるガソリンの噴射期間は定められている。かくて、この第３の実施の形態では、正規の筒内噴射ができない圧力にまで低下したＣＮＧを利用して、ガソリンの噴霧の微粒化が促進される。その結果、ガソリン燃料の気化が速やかに行われるので、吸気通路や燃焼室の壁面への付着が抑制され混合気の生成が促進される。従って、残存ＣＮＧ燃料を有効に利用することが可能で、燃焼が安定する結果として、低エミッション、高出力、高燃費化が実現可能である。
【００４９】
なお、かかるＣＮＧ残圧運転モードは、図６のフローチャートに示すように、ＣＮＧの残圧Ｐが筒内噴射可能最低圧ＰＳになる迄継続される。すなわち、ステップＳ６３における判断で、ＣＮＧの残圧Ｐが筒内噴射可能最低圧ＰＳ以下であると判断される迄行われ、筒内噴射可能最低圧ＰＳ以下となると、ステップＳ６５に進み、ガソリン運転モードに切替えられる。このガソリン運転モードでは、２流体噴射弁１３５によりガソリン燃料のみが吸気行程において吸気通路ないしは吸気ポート１０６内に噴射供給される。この２流体噴射弁１３５から噴射されるガソリン燃料の噴射時期および噴射期間に関するデータは、前述のように、エンジン１００の運転状態に対応させてマップの形で予めＲＯＭ内に記憶されており、このデータに基づき所定量のガソリンが噴射供給される。
【００５０】
次に、本発明の第４の実施形態につき、図７および図８を参照しつつ説明する。この第４の実施形態が上述の第３の実施形態と異なる点は、高圧レギュレータ１２６の下流のＣＮＧ供給ライン１２２から分岐され、２流体噴射弁１３５に接続されているＣＮＧ供給分岐ライン１２３に、上記高圧レギュレータ１２６による高調節圧ＰＨよりも低い低調節圧ＰＬに調圧する低圧レギュレータ１２７が介設されたことである。そして、噴射制御手段は、ＣＮＧボンベ１２４内のＣＮＧ燃料残圧Ｐが高圧レギュレータ１２６の高調節圧ＰＨ未満で、且つ、低圧レギュレータ１２７の低調節圧ＰＬ以上になったときに、ガソリン燃料と共にＣＮＧ燃料の噴射供給を２流体噴射弁１３５により行うように構成されている。他の構成は、上述の第３の実施形態と同じであるから、図７は変更部位を含む要部のみ示すと共に同一部位には同一符号を付し、重複説明を避けている。
【００５１】
上記構成になる本発明の第４の実施形態では、例えば、図８に示す燃料噴射制御ルーチンに従って、エンジン１００に燃料が供給される。この制御ルーチンは上述の実施形態と同様に予め定められた設定クランク角毎の割込みによって実行される。まず、ステップＳ８１において、ＣＮＧ燃料の残圧がチェックされる。すなわち、ＣＮＧ残圧センサ１４１により検出されたＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高圧レギュレータ１２６で減圧調節される高調節圧ＰＨ以上か否かが判断される。
【００５２】
ステップＳ８１での判断において、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高調節圧ＰＨ以上のときは、ステップＳ８２に進み、前述の第１〜３の実施形態におけるステップＳ２２、Ｓ４２，Ｓ６２と同じく、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０からＣＮＧを筒内に圧縮行程で噴射供給することによる通常のエンジン制御が行われる。一方、ステップＳ８１での判断において、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高調節圧ＰＨ未満のときは、ステップＳ８３に進み、さらに、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが低圧レギュレータ１２７による低調節圧ＰＬ以下か否かが判断される。ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが低調節圧ＰＬよりも高いときには、ステップＳ８４に進み、ＣＮＧ残圧運転モードに入る。
【００５３】
このステップＳ８４におけるＣＮＧ残圧運転モードでは、本実施の形態においては、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０による筒内噴射が停止され、２流体噴射弁１３５による吸気通路ないしは吸入ポート１０６への噴射供給に切替られる。この場合、２流体噴射弁１３５には、それぞれ、一定の供給圧力が及ぼされているので、エンジン運転状態に応じて、ＣＮＧによる高速気流によるガソリンの微粒化を伴って最適なガソリンとＣＮＧとの混合気が得られるように、それらの噴射期間のみのデータがマップの形態で記憶されている。
【００５４】
かかるＣＮＧ残圧運転モードは、図８のフローチャートに示すように、ＣＮＧの残圧Ｐが低圧レギュレータ１２７による低調節圧ＰＬになる迄継続される。すなわち、ステップＳ８３における判断で、ＣＮＧの残圧Ｐが低調節圧ＰＬ以下であると判断される迄行われ、低調節圧ＰＬ以下となると、ステップＳ８５に進み、ガソリン運転モードに切替えられる。このガソリン運転モードでは、第３の実施形態と同様に、２流体噴射弁１３５によりガソリン燃料のみが吸気行程において吸気通路ないしは吸気ポート１０６内に噴射供給される。この２流体噴射弁１３５から噴射されるガソリン燃料の噴射時期および噴射期間に関するデータは、前述のように、エンジン１００の運転状態に対応させてマップの形で予めＲＯＭ内に記憶されており、このデータに基づき所定量のガソリンが噴射供給される。
【００５５】
さらに、本発明の第５の実施形態につき、図９ないし図１２を参照しつつ説明する。この第５の実施形態が上述の第１〜４の実施形態と異なる点は、高圧レギュレータ１２６の下流のＣＮＧ供給ライン１２２から分岐されるＣＮＧ供給分岐ライン１２３が存在せず、従って、当然にＣＮＧ筒内噴射弁１２０以外のＣＮＧ噴射弁が存在しないことである。但し、噴射制御手段は、ＣＮＧボンベ１２４内のＣＮＧ燃料残圧Ｐが高圧レギュレータ１２６の高調節圧ＰＨ未満で、且つ、筒内噴射可能最低圧ＰＳ（例えば、０．８ＭＰａ）以上のときは、ＣＮＧ燃料を筒内に噴射供給すると共に、ＣＮＧ燃料の圧力低下による供給減少分の発熱量に相当する量のガソリン燃料をガソリン噴射弁１３０により吸気行程において噴射供給するように構成されている。他の構成は、上述の第１〜４の実施形態と同じであるから、図９には変更部位を含む要部のみを示すと共に同一部位には同一符号を付し、重複説明を避けている。
【００５６】
上記構成になる本発明の第５の実施形態では、例えば、図１０に示す燃料噴射制御ルーチンに従って、エンジン１００に燃料が供給される。この制御ルーチンは上述の実施形態と同様に予め定められた設定クランク角毎の割込みによって実行される。まず、ステップＳ１０１において、ＣＮＧ燃料の残圧がチェックされる。すなわち、ＣＮＧ残圧センサ１４１により検出されたＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高圧レギュレータ１２６で減圧調節される高調節圧ＰＨ以上か否かが判断される。
【００５７】
ステップＳ１０１での判断において、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高調節圧ＰＨ以上のときは、ステップＳ１０２に進み、前述の第１〜４の実施形態におけるステップＳ２２、Ｓ４２，Ｓ６２、Ｓ８２と同じく、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０からＣＮＧを筒内に圧縮行程で噴射供給することによる通常のエンジン制御が行われる。一方、ステップＳ１０１での判断において、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが高調節圧ＰＨ未満のときは、ステップＳ１０３に進み、さらに、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが筒内噴射可能最低圧ＰＳ以下か否かが判断される。この筒内噴射可能最低圧ＰＳとは、運転状態に対応して必要とされる燃料量を全量、圧縮行程で筒内噴射させるのは不可能であるが、部分的には筒内噴射させるのが可能な圧力である。そこで、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐが筒内噴射可能最低圧ＰＳよりも高いときには、ステップＳ１０４に進み、ＣＮＧ残圧運転モードに入る。
【００５８】
このステップＳ１０４におけるＣＮＧ残圧運転モードでは、本実施の形態においては、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０の噴射期間を上述の通常のエンジン制御の場合と等しくして、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０によるＣＮＧの筒内噴射が継続され、ＣＮＧボンベ１２４内の残圧Ｐに応じた量のＣＮＧが噴射供給される。但し、この場合は、残圧Ｐの低下に伴い、エンジン運転状態に応じて必要とされる発熱量を満たすに足るＣＮＧ量が確保されないので、この不足分に相当するガソリンがガソリン噴射弁１３０から補填して供給される。
【００５９】
すなわち、前述したように、このＣＮＧ残圧運転モードでは、ＣＮＧの残圧Ｐが高圧レギュレータ１２６の高調節圧ＰＨよりも低いので、高圧レギュレータ１２６は最早作動せず、そのＣＮＧ残圧Ｐそのものでもって噴射することが必要となるからである。従って、実際の制御に当たっては、上述の高調節圧ＰＨ未満のＣＮＧの残圧Ｐに対応させて、予め実験的にＣＮＧ噴射可能量を求め、エンジン１００の運転状態に対応させて、その運転状態に要求されるエンジン出力を維持するべく、ガソリン噴射弁１３０による補填ガソリンの噴射期間がマップの形態で記憶されている。
【００６０】
このＣＮＧの残圧Ｐと、ＣＮＧおよびガソリンの噴射割合の関係を図示すると、図１１のようになる。残圧Ｐが高調節圧ＰＨを若干下回る程度である場合には、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０から噴射されるＣＮＧ噴射の割合が比較的大きく、ガソリン噴射弁１３０によるガソリン噴射の割合は少ない。一方、ＣＮＧの残圧Ｐが前述の筒内噴射可能最低圧ＰＳよりも若干高い程度の場合には、ＣＮＧ噴射の割合が相対的に低く、ガソリン噴射の割合が多くなる。
【００６１】
かかるＣＮＧ残圧運転モードは、図１０のフローチャートに示すように、ＣＮＧの残圧Ｐが筒内噴射可能最低圧ＰＳになる迄継続される。すなわち、ステップＳ１０３における判断で、ＣＮＧの残圧Ｐが筒内噴射可能最低圧ＰＳ以下であると判断される迄行われ、筒内噴射可能最低圧ＰＳ以下となると、ステップＳ１０５に進み、ガソリン運転モードに切替えられる。このガソリン運転モードでは、第１および第２の実施形態と同様に、ガソリン噴射弁１３０によりガソリン燃料のみが吸気行程において吸気通路ないしは吸気ポート１０６内に噴射供給される。
【００６２】
なお、第５の実施形態の変形例として、ＣＮＧ筒内噴射弁１２０から噴射されるＣＮＧ噴射供給を、燃費効率に優れた圧縮行程噴射を可能な限り行うようにし、航続距離をさらに延長するようにすることも可能である。すなわち、この変形例では、ＣＮＧ残圧Ｐでの圧縮行程噴射が可能か否かが判断され、圧縮行程噴射が可能の場合には、圧縮行程においてＣＮＧが噴射供給される。この判断は、ＣＮＧ残圧Ｐと筒内の圧縮圧力ＰＣとに基づき行われる。
【００６３】
なお、筒内の圧縮圧力ＰＣは運転状態に応じて変動する。すなわち、より詳しくは、エンジン１００の圧縮比やバルブタイミングによる、ＴＤＣ位置を最大とする基本圧力波形は、図１２（Ａ）に示すように、筒内に閉じ込められる吸入空気量の大小、換言すると運転状態に応じて変動する。また、圧縮圧力ＰＣの最大値を結ぶ曲線は図１２（Ｂ）に示すようになる。ここで、実線で示す曲線ａは、高調節圧ＰＨに相当する、例えば、５ＭＰａ、破線で示す曲線ｂは４ＭＰａ、一点鎖線で示す曲線ｃは３ＭＰａの最大圧力値を結ぶ曲線である。そして、この圧縮圧力ＰＣはエンジン運転状態の関数としてマップの形で予めＲＯＭ内に記憶されている。
【００６４】
そこで、本実施形態では、ＣＮＧ残圧Ｐと圧縮圧力ＰＣに応じて、ＣＮＧの圧縮行程における筒内噴射が極力可能となるように噴射時期を変更制御し、燃費を向上させるようにしている。すなわち、ＣＮＧ残圧Ｐと制御ルーチンが実行されているエンジン運転状態における圧縮圧力ＰＣとが対比され、ＣＮＧ残圧Ｐがこの圧縮圧力ＰＣよりも高い運転領域である場合には、圧縮行程における筒内噴射が行われる。
【００６５】
例えば、圧縮圧力ＰＣの最大値が図１２（Ｂ）における曲線ｃで境界されている低速・低負荷の運転領域内にあり、ＣＮＧ残圧Ｐが曲線ｂに相当する残圧である場合には、曲線ｃで囲まれる運転領域においては、ＣＮＧの圧縮行程における筒内噴射が行われる。なお、筒内の圧縮圧力ＰＣがＣＮＧ残圧Ｐより高くなる前にＣＮＧの筒内噴射が終了するように噴射時期は変更制御される。
【００６６】
一方、圧縮行程における筒内噴射が不可能である場合、例えば、圧縮圧力ＰＣの最大値は図１２（Ｂ）における曲線ｂの境界線上にあるが、ＣＮＧ残圧Ｐが曲線ｃに相当する残圧であるような場合には、より低圧のＣＮＧ残圧Ｐによって可能な吸気行程における筒内噴射が行われるように噴射時期が変更制御される。なお、この場合、残圧Ｐの低下に伴い、エンジン運転状態に応じて必要とされる発熱量を満たすに足るＣＮＧ量の不足分に相当するガソリンがガソリン噴射弁１３０から補填して供給される。
【００６７】
このように、本発明の第５の実施形態の変形例では、ＣＮＧ残圧Ｐが通常噴射圧である高調節圧ＰＨよりも低くなっても、エンジン１００へのＣＮＧ燃料の供給を継続して行うことができ、ＣＮＧボンベ１２４内のＣＮＧを有効に利用することができる。しかも、極力、圧縮行程における筒内噴射が行われるので、成層燃焼による燃費向上が可能であり、このことはバイフューエルエンジン搭載車両の航続距離が長くなるということを意味している。
【００６８】
なお、これまで述べてきた実施態様では気体燃料としてＣＮＧを用い、液体燃料としてガソリンを用いた例につき説明した。しかしながら、気体燃料として、例えば、一次燃料である天然ガスおよび石油ガス、或いは二次燃料である石炭転換ガスおよび石油転換ガスを用いることができる。また、液体燃料としてイソオクタン、ヘキサン、ヘプタン、軽油、灯油のような炭化水素、或いは液体の状態で保存しうるブタン、プロパンのような炭化水素、或いはメタノールを用いることができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるバイフューエルエンジンの概要と第１の実施形態を示す全体線図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す要部の線図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態を示す要部の線図である。
【図６】本発明の第３の実施形態における燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第４の実施形態を示す要部の線図である。
【図８】本発明の第４の実施形態における燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第５の実施形態を示す要部の線図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態における燃料噴射制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１１】ＣＮＧボンベの残圧Ｐと、ＣＮＧおよびガソリンの噴射割合の関係を図示するグラフである。
【図１２】（Ａ）は筒内の圧縮圧力ＰＣの基本圧力波形を示し、（Ｂ）は運転状態に対応させて圧縮圧力ＰＣの最大値を結ぶ曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
１００バイフューエルエンジン
１２０ＣＮＧ筒内噴射弁
１２１ＣＮＧ吸気通路噴射弁
１２２ＣＮＧ供給ライン
１２３ＣＮＧ供給分岐ライン
１２４ＣＮＧボンベ
１２６高圧レギュレータ
１２７低圧レギュレータ
１３０ガソリン噴射弁
１３４ガソリンタンク
１４１ＣＮＧ残圧センサ
１４２ガソリン残量センサ
３００電子制御ユニット
ＰＣＮＧ残圧
ＰＦＣＮＧ充填圧
ＰＨ高調節圧
ＰＬ低調節圧
ＰＳ筒内噴射可能最低圧
ＰＣ圧縮圧力[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply control device and method for a bifuel engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, gas and fuel such as compressed natural gas (CNG) have attracted attention in automobiles and the like in place of liquid fuel such as gasoline and light oil from the viewpoint of suppressing air pollution and saving resources. However, in the case of CNG, the energy density is lower than that of gasoline or the like (about 20 to 30% of gasoline). Therefore, a vehicle equipped with an engine using CNG has a higher efficiency than a vehicle equipped with an engine using gasoline. Short cruising range. In addition, due to the delay of infrastructure development, the number of filling stations is not enough, and there is concern about long-distance travel. Therefore, a dual fuel that can supply at least one of the gaseous fuel and the liquid fuel to the engine, that is, a bifuel engine has been proposed.
[0003]
As such a bifuel engine, for example, one described in Patent Document 1 is known. In this bifuel engine, CNG fuel is directly injected into a cylinder during a compression stroke to improve the fuel consumption rate by stratified combustion. The opening of the swirl control valve, the opening of the EGR valve or the ignition timing is controlled in response to the change of the fuel injection pressure caused by the change of the CNG fuel residual pressure so as to maintain a stable combustion state. ing.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-221039 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the case of using a gas such as CNG as fuel in a bifuel engine, in order to effectively utilize its characteristics and extend the cruising distance, it is necessary to inject CNG directly into the cylinder to perform stratified combustion. preferable. For this reason, the filling pressure PF (for example, 20 MPa) of CNG in the container is usually reduced to a pressure (for example, 5 MPa) that can be controlled and injected by a regulator so that the CNG can be directly injected into the cylinder. When the residual pressure in the container is in the range of 20 to 5 MPa, direct injection in the cylinder in the compression stroke is possible without any problem, and CO by super-lean combustion by stratified combustion is possible. ₂ Can be expected to be reduced. In the stratified combustion, a rich air-fuel mixture and a lean air-fuel mixture are formed in a stratified form in a combustion chamber, and first, a portion of the rich air-fuel mixture is ignited, and the flame also burns the lean air-fuel mixture. This aims to improve the fuel consumption rate (hereinafter referred to as fuel efficiency) by burning a lean mixture as a whole while avoiding complete combustion and misfire.
[0006]
However, as described in the related art, stabilizing combustion by controlling the opening of the swirl control valve, the opening of the EGR valve, or the ignition timing when the remaining amount of CNG fuel is reduced, It is possible to some extent when there is an amount of CNG fuel having a pressure that can be injected inside the CNG fuel, but when the pressure drops below the in-cylinder injectable pressure, the CNG fuel remaining in the CNG container is used. There is a problem that you can not. This means that the CNG fuel remaining in the CNG container becomes a waste capacity and the use efficiency of the CNG container is poor.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to make it possible to effectively use the residual gaseous fuel even when the residual pressure of the gaseous fuel in the container becomes equal to or lower than a predetermined pressure, and to extend the cruising distance of the vehicle with the bifuel engine. It is an object of the present invention to provide a fuel supply control device and method for a bifuel engine, which can suppress a decrease in output while being able to suppress the output.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A fuel supply control device for a bi-fuel engine according to one embodiment of the present invention that solves the above-described problems is configured to supply gaseous fuel into a cylinder via a gaseous fuel in-cylinder injection valve and liquid fuel via a liquid fuel intake passage injection valve. In a bifuel engine capable of independently supplying and supplying fuel to the intake passage, a gas fuel intake passage injection valve for supplying the gaseous fuel to the intake passage is provided, and a downstream of a high-pressure regulator provided downstream of the gas fuel container is provided. A line branched from the line is connected to the gas fuel intake passage injection valve, and when the residual pressure of the gas fuel in the container becomes less than the regulated pressure of the high pressure regulator, the liquid by the liquid fuel intake passage injection valve An injection control means for injecting and supplying gaseous fuel by the gaseous fuel intake passage injection valve together with fuel is provided.
[0009]
According to such a configuration, when the residual pressure in the container of the gaseous fuel becomes less than the adjustment pressure of the high-pressure regulator, the fuel injection pressure becomes insufficient and the in-cylinder injection by the gaseous fuel in-cylinder injection valve becomes impossible. Instead, an amount of gas fuel corresponding to the residual pressure in the container is injected and supplied via a gas fuel intake passage injection valve connected to a line branched from a line downstream of the high pressure regulator. At the same time, the shortage of gaseous fuel due to the pressure drop is compensated for by the liquid fuel injection supply by the liquid fuel intake passage injection valve, and a decrease in output is suppressed. Therefore, the remaining gaseous fuel can be used effectively, and a decrease in output can be suppressed.
[0010]
Here, the line branched from the line downstream of the high-pressure regulator is further provided with a low-pressure regulator, and the injection control means determines that the residual pressure in the container of the gaseous fuel is less than the regulated pressure of the high-pressure regulator. Further, when the pressure becomes equal to or higher than the adjustment pressure of the low-pressure regulator, the gas fuel may be injected and supplied by the gas fuel intake passage injection valve together with the liquid fuel by the liquid fuel intake passage injection valve.
[0011]
In this case, since a constant pressure adjusted by the low-pressure regulator is exerted on the gas fuel intake passage injection valve, the control of the injection supply amount of the liquid fuel and the gas fuel only changes the parameter of the injection period. Can be performed relatively easily.
[0012]
Further, it is preferable that the liquid fuel intake passage injection valve and the gas fuel intake passage injection valve are provided in the intake passage so that respective sprays collide with each other.
In this case, the spray from the liquid fuel intake passage injection valve collides with the spray from the gas fuel intake passage injection valve, so that atomization of the liquid fuel spray is promoted. Thus, since the vaporization of the liquid fuel is performed quickly, the adhesion to the intake passage and the wall surface of the combustion chamber is suppressed, and the generation of the air-fuel mixture is promoted. Therefore, low emission, high output, and high fuel efficiency can be realized as a result of stable combustion.
[0013]
In addition, a fuel supply control device for a bifuel engine according to another embodiment of the present invention that solves the above-described problems includes a gas fuel directly into a cylinder by a gas fuel injection valve, and a liquid fuel into an intake passage by a liquid fuel injection valve. In a bi-fuel engine that can independently supply and supply fuel, a two-fluid fuel injection valve that can simultaneously supply and supply the liquid fuel and the gaseous fuel to an intake passage is provided instead of the liquid fuel injection valve, and a gas fuel container is provided. A line branched from a downstream line of a high-pressure regulator provided downstream is connected to the two-fluid injection valve, and when the residual pressure of the gaseous fuel in the container becomes lower than the regulated pressure of the high-pressure regulator, It is characterized by including an injection control means for performing injection supply of liquid fuel and gaseous fuel by the fluid injection valve.
[0014]
According to such a configuration, when the residual pressure in the container of the gaseous fuel becomes less than the adjustment pressure of the high-pressure regulator, the fuel injection pressure becomes insufficient and the in-cylinder injection by the gaseous fuel in-cylinder injection valve becomes impossible. Instead, via a two-fluid injection valve connected to a line branched from a line downstream of the high-pressure regulator, an amount of gaseous fuel corresponding to the residual pressure in the container compensates for the gaseous fuel shortage due to the pressure drop. It is injected and supplied with fuel. Therefore, the atomization of the liquid fuel spray is promoted by utilizing the gaseous fuel which has been reduced to a pressure at which the normal in-cylinder injection cannot be performed. Thus, since the vaporization of the liquid fuel is performed quickly, the adhesion to the intake passage and the wall surface of the combustion chamber is suppressed, and the generation of the air-fuel mixture is promoted. Therefore, the residual gaseous fuel can be effectively used, and as a result of stable combustion, low emission, high output, and high fuel efficiency can be realized.
[0015]
Here, the line branched from the line downstream of the high-pressure regulator is further provided with a low-pressure regulator, and the injection control means determines that the residual pressure in the container of the gaseous fuel is less than the regulated pressure of the high-pressure regulator. Further, when the pressure becomes equal to or higher than the adjustment pressure of the low-pressure regulator, the two-fluid injection valve may perform the injection supply of the liquid fuel and the gaseous fuel.
[0016]
In this case, since a constant pressure adjusted by the low-pressure regulator is exerted on the two-fluid injection valve, control of the injection supply amount of the liquid fuel and the gaseous fuel can be achieved only by changing the parameters of the injection period. Can be done relatively easily.
[0017]
A fuel supply control method for a bi-fuel engine according to another embodiment of the present invention that solves the above-mentioned problem can perform injection supply by switching gaseous fuel into a cylinder and liquid fuel to an intake passage by switching according to operating conditions. In a bi-fuel engine, when the residual pressure of the gaseous fuel in the container is equal to or higher than the regulated pressure of the regulator, only the gaseous fuel is injected and supplied into the cylinder during the compression stroke, and the residual pressure of the gaseous fuel in the container is regulated by the regulator. When the pressure is less than the regulated pressure and is equal to or higher than the in-cylinder injectable minimum pressure, the gaseous fuel is injected and supplied into the cylinder, and the amount of heat generated by the supply decrease due to the pressure decrease of the gaseous fuel is reduced. Liquid fuel is injected and supplied in the intake stroke.
[0018]
According to this configuration, a decrease in the engine output due to a decrease in the fuel injection pressure when the residual pressure of the gaseous fuel in the container becomes less than the regulation pressure of the high-pressure regulator is compensated for by the injection supply during the intake stroke of the liquid fuel and prevented. Is done. In addition, the remaining gaseous fuel can be effectively used, and the cruising distance can be extended.
[0019]
Here, the injection supply of the gaseous fuel into the cylinder is preferably performed in the compression stroke when the residual pressure in the container is higher than the compression pressure of the engine, and is preferably performed in the intake stroke otherwise.
[0020]
In this way, the compression stroke injection with excellent fuel efficiency can be performed as much as possible, and the cruising distance can be further extended accordingly.
[0021]
Further, when the residual pressure of the gaseous fuel in the container is less than the minimum in-cylinder injectable pressure, only the liquid fuel may be injected and supplied in an intake stroke.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0023]
First, an outline of a bifuel engine 100 to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. 101 is an engine body, 102 is a cylinder block, 103 is a cylinder head, 104 is a piston, 105 is a combustion chamber, 106 is an intake port, 107 is an exhaust port, and 109 is a spark plug arranged at the top of the combustion chamber 105. Is shown. The intake port 106 is connected to a surge tank 111 via an intake manifold 110, and the surge tank 111 is connected to an air cleaner 113 via an intake duct 112. A throttle valve 115 driven by a step motor 114 is arranged in the intake duct 112.
[0024]
The engine 100 in FIG. 1 includes a gaseous fuel supply system and a liquid fuel supply system, and uses CNG as gaseous fuel and gasoline as liquid fuel. The gaseous fuel supply system includes a CNG in-cylinder injection valve 120 arranged so as to be able to inject into the combustion chamber 105 in the cylinder. The CNG in-cylinder injection valve 120 is a gas fuel container mounted on a vehicle via a CNG supply line 122. Is connected to the CNG cylinder 124. In the CNG supply line 122, a fuel cutoff valve and a high-pressure regulator 126 (not shown) are arranged (note that high pressure here means a relative difference from low pressure, which will be described later; It is not used in). The CNG filled in the CNG cylinder 124 at the filling pressure PF (for example, 20 MPa) is reduced to a constant high adjustment pressure PH (for example, 5 MPa) by the high-pressure regulator 126. In a normal engine control state, this high pressure is maintained. The CNG in-cylinder injection valve 120 injects the fuel into the cylinder at the compression stroke with the adjustment pressure PH. The high adjustment pressure PH is a pressure at which in-cylinder injection can always be performed in the compression stroke regardless of the operation state, and from this point, it may be referred to as a normal injection pressure in the following description.
[0025]
Further, a CNG supply branch line 123 is branched from a CNG supply line 122 downstream of the high-pressure regulator 126, and is connected to a CNG intake passage injection valve 121 arranged to be capable of injecting into an intake passage in the intake manifold 110.
[0026]
Similarly, the liquid fuel supply system includes a gasoline injection valve 130 disposed so as to be able to inject into an intake passage in the intake manifold 110, and the gasoline injection valve 130 is mounted on a liquid fuel container mounted on a gasoline supply line 132. Is connected to the gasoline tank 134 as Note that the gasoline injection valve 130 and the CNG intake passage injection valve 121 are arranged in the intake passage in such a relationship that the sprays collide with each other. Further, a fuel pump 133 is arranged in the gasoline supply line 132. Each of the CNG in-cylinder injection valve 120, the CNG intake passage injection valve 121, and the gasoline injection valve 130 is controlled based on an output signal from the electronic control unit 300.
[0027]
An electronic control unit (hereinafter, referred to as an ECU) 300 is composed of a digital computer, and as is well known, a ROM (read only memory), a RAM (random access memory), and a CPU (microcontroller) interconnected via a bidirectional bus. Processor), a B-RAM (backup RAM) constantly connected to a power supply, an input port, an output port, and the like.
[0028]
Further, a pressure sensor 140 that generates an output voltage proportional to the absolute pressure in the surge tank 111 is attached to the surge tank 111 connected to the intake manifold 110. In the CNG supply line 122 at the outlet of the CNG cylinder 124, a CNG residual pressure sensor 141 that generates an output voltage proportional to the residual CNG amount in the CNG cylinder 124, that is, the residual pressure, is disposed. A gasoline remaining amount sensor 142 that generates an output voltage proportional to the remaining gasoline amount in the gasoline tank 134 is provided. The output voltages of these sensors 140, 141, and 142 are input to the input ports of ECU 300 via the corresponding AD converters. Further, the input port includes a rotation speed sensor 143 that generates an output pulse representing the engine rotation speed N, a throttle opening sensor 144 that detects a rotation angle of the throttle valve 115, and an accelerator opening that detects the amount of depression of an accelerator pedal. The sensor 145 and the like are connected. On the other hand, the output ports of the ECU 300 are connected to the ignition plug 109, the step motor 114, the CNG in-cylinder injection valve 120, the CNG intake passage injection valve 121, the gasoline injection valve 130, and the like via the corresponding drive circuits. .
[0029]
In the first embodiment of the present invention having the above configuration, for example, fuel is supplied to the engine 100 according to a fuel injection control routine shown in FIG. This control routine is executed by interruption every predetermined set crank angle.
First, in step S21, the residual pressure of the CNG fuel is checked. That is, it is determined whether or not the residual pressure P in the CNG cylinder 124 detected by the CNG residual pressure sensor 141 is equal to or higher than the high adjustment pressure PH that is reduced and adjusted by the high pressure regulator 126.
[0030]
If it is determined in step S21 that the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is equal to or higher than the high adjustment pressure PH, the process proceeds to step S22, in which CNG is injected and supplied from the CNG in-cylinder injection valve 120 into the cylinder described later. Engine control is performed. On the other hand, if it is determined in step S21 that the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is lower than the high adjustment pressure PH, the process proceeds to step S23, and the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is further reduced to the in-cylinder injectable minimum pressure PS. It is determined whether or not: When the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is higher than the in-cylinder injectable minimum pressure PS, the process proceeds to step S24 to enter the CNG residual pressure operation mode.
[0031]
Here, normal engine control by injecting and supplying CNG into the cylinder in the compression stroke from the CNG in-cylinder injection valve 120 when the residual pressure P of CNG is equal to or higher than the high adjustment pressure PH of the high-pressure regulator 126 will be described. In the engine 100 of FIG. 1, data on the injection timing and the injection period of the fuel injected from the CNG in-cylinder injection valve 120 and the gasoline injection valve 130 are respectively stored in an operating state of the engine 100, for example, a surge tank 111 indicating an engine load. Is stored in the ROM in advance in the form of a map as a function of the absolute pressure PM and the engine speed N.
[0032]
Here, the injection period of CNG is a period necessary for injecting CNG into the cylinder in a compression stroke by a required amount under the high adjustment pressure PH set to be reduced by the high-pressure regulator 126. The gasoline injection period is a period necessary for injecting gasoline by a required amount into the suction passage in a suction stroke under a constant pressure increased by the fuel pump 133.
[0033]
In the CNG operation mode, stratified combustion is performed by injecting CNG into the cylinder during the compression stroke, thereby improving fuel efficiency. On the other hand, in a gasoline operation mode described later, gasoline is injected in the intake stroke to perform uniform combustion in a stoichiometric air-fuel ratio or a lean region.
[0034]
In the CNG residual pressure operation mode in step S24, in the present embodiment, the in-cylinder injection by the CNG in-cylinder injection valve 120 is stopped, and the intake passage or the intake port by the CNG intake passage injection valve 121 and the gasoline injection valve 130. It is switched to the injection supply to 106. Thus, as a result of the collision between the gasoline spray from the gasoline injection valve 130 and the CNG spray from the CNG intake passage injection valve 121, atomization of the gasoline fuel spray is promoted. The CNG intake passage injection valve 121 is set to have the same CNG injection period as in the case of the normal engine control described above. Under such setting conditions, the injection amount fluctuates depending on the magnitude of the residual pressure P of CNG. More specifically, in the CNG residual pressure operation mode, since the residual pressure P of CNG is lower than the high adjustment pressure PH of the high pressure regulator 126, the high pressure regulator 126 no longer operates and the fuel is injected with the CNG residual pressure P itself. It is necessary. The residual pressure P of CNG supplied to the CNG intake passage injection valve 121 changes (decreases) according to consumption.
[0035]
Therefore, in the actual control, the amount of CNG that can be injected is experimentally determined in advance in accordance with the residual pressure P of CNG that is less than the high adjustment pressure PH, and the operating state of the engine 100 is determined in accordance with the operating state of the engine 100. In order to maintain the required engine output, the gasoline injection period of the gasoline injection valve 130 is stored in the form of a map. More specifically, if the residual pressure P of CNG is slightly lower than the above-mentioned high adjustment pressure PH, of the fuel amount or heat generation amount required for the operation state, the CNG intake passage injection Since the proportion of the fuel occupied by the valve 121 is relatively large, the amount of the gasoline injection valve 130 to be supplemented can be small. On the other hand, when the residual pressure P of CNG is slightly higher than the above-described in-cylinder injectable minimum pressure PS, the proportion of fuel occupied by the CNG intake passage injection valve 121 becomes relatively low. The amount compensated by 130 is large, that is, the injection period becomes long.
[0036]
The CNG residual pressure operation mode is continued until the residual pressure P of the CNG reaches the minimum in-cylinder injectable pressure PS, as shown in the flowchart of FIG. That is, the determination is made in step S23 until the residual pressure P of CNG is determined to be equal to or lower than the in-cylinder injectable minimum pressure PS. Mode. In this gasoline operation mode, only gasoline fuel is injected and supplied into the intake passage or the intake port 106 by the gasoline injection valve 130 during the intake stroke. Data relating to the injection timing and injection period of the fuel injected from the gasoline injection valve 130 is stored in the ROM in advance in the form of a map corresponding to the operating state of the engine 100 as described above. Based on this, a predetermined amount of gasoline is injected and supplied.
[0037]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This second embodiment is different from the above-described first embodiment in that a CNG supply branch line 123 branched from a CNG supply line 122 downstream of the high-pressure regulator 126 and connected to a CNG intake passage injection valve 121. And a low-pressure regulator 127 for adjusting the pressure to a low adjustment pressure PL lower than the high adjustment pressure PH by the high-pressure regulator 126 is provided. When the CNG fuel residual pressure P in the CNG cylinder 124 is lower than the high adjustment pressure PH of the high-pressure regulator 126 and equal to or higher than the low adjustment pressure PL of the low-pressure regulator 127, the injection control means The CNG fuel is injected and supplied by the CNG intake passage injection valve 121 together with the gasoline fuel. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, FIG. 3 shows only the main part including the changed part, and the same part is denoted by the same reference numeral, to avoid repeated description.
[0038]
In the second embodiment of the present invention having the above-described configuration, fuel is supplied to the engine 100 according to, for example, a fuel injection control routine shown in FIG. This control routine is executed by interruption every predetermined crank angle as in the first embodiment. First, in step S41, the residual pressure of the CNG fuel is checked. That is, it is determined whether or not the residual pressure P in the CNG cylinder 124 detected by the CNG residual pressure sensor 141 is equal to or higher than the high adjustment pressure PH that is reduced and adjusted by the high pressure regulator 126.
[0039]
If it is determined in step S41 that the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is equal to or higher than the high adjustment pressure PH, the process proceeds to step S42, and CNG in-cylinder injection into the cylinder is performed as in step S22 in the above-described first embodiment. Normal engine control by injecting and supplying CNG from the valve 120 is performed. On the other hand, if it is determined in step S41 that the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is lower than the high adjustment pressure PH, the process proceeds to step S43, and the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is further reduced to the low adjustment pressure by the low-pressure regulator 127. It is determined whether it is equal to or less than PL. When the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is higher than the low adjustment pressure PL, the process proceeds to step S44, and enters the CNG residual pressure operation mode.
[0040]
In the CNG residual pressure operation mode in step S44, in the present embodiment, in-cylinder injection by CNG in-cylinder injection valve 120 is stopped, and the intake passage or intake port 106 by CNG intake passage injection valve 121 and gasoline injection valve 130. Is switched to the injection supply to In this case, since a constant supply pressure is applied to each of the CNG intake passage injection valve 121 and the gasoline injection valve 130, an optimal gasoline atomization due to a spray collision occurs depending on the engine operating state. In order to obtain a mixture of gasoline and CNG, data for only those injection periods is stored in the form of a map.
[0041]
This CNG residual pressure operation mode is continued until the residual pressure P of CNG becomes the low adjustment pressure PL by the low pressure regulator 127, as shown in the flowchart of FIG. That is, the determination in step S43 is performed until it is determined that the residual pressure P of CNG is equal to or lower than the low adjustment pressure PL. When the remaining pressure P becomes equal to or lower than the low adjustment pressure PL, the process proceeds to step S45 and is switched to the gasoline operation mode. In the gasoline operation mode, as in the first embodiment, only gasoline fuel is injected and supplied into the intake passage or the intake port 106 by the gasoline injection valve 130 during the intake stroke.
[0042]
In the second embodiment, a constant low adjustment pressure PL adjusted by the low-pressure regulator 127 is applied to the CNG intake passage injection valve 121, so that the CNG required in the first embodiment is required. The control of the CNG injection amount is relatively easy only by changing the injection period parameter of the CNG intake passage injection valve 121 without considering the change of the injection amount depending on the change of the residual pressure P. Can be done.
[0043]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment differs from the first embodiment in that gasoline and CNG can be simultaneously injected and supplied to the intake passage or the intake port 106 instead of the gasoline injection valve 130 and the CNG intake passage injection valve 121. That is, a two-fluid injection valve 135 is provided. A gasoline supply line 132 is connected to the two-fluid injection valve 135, and a CNG supply branch line 123 branched from a CNG supply line 122 downstream of the high-pressure regulator 126, as in the first embodiment. ing. Since the other configuration is the same as that of the above-described first embodiment, FIG. 5 shows only the main part including the changed part, and the same part is denoted by the same reference numeral to avoid redundant description.
[0044]
The two-fluid injection valve 135 used here is a so-called air-assisted injection valve utilizing a method of atomizing a liquid by a high-speed airflow (for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 5-263726, Hei 5-263726). 187342, JP-A-5-263726, JP-A-11-270444, etc.) can be used, and the structure itself is well-known. Used by connecting to CNG supply branch line 123. The two-fluid injection valve 135 used in this embodiment is of a type that can independently control the injection of CNG and gasoline.
[0045]
In the third embodiment of the present invention having the above configuration, for example, fuel is supplied to the engine 100 according to a fuel injection control routine shown in FIG. This control routine is executed by interruption every predetermined set crank angle. First, in step S61, the residual pressure of the CNG fuel is checked. That is, it is determined whether the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is equal to or higher than the high adjustment pressure PH.
[0046]
If it is determined in step S61 that the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is equal to or higher than the high adjustment pressure PH, the process proceeds to step S62 to inject CNG from the above-described CNG in-cylinder injection valve 120 into the cylinder during the compression stroke. Normal engine control is performed. On the other hand, if it is determined in step S61 that the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is less than the high adjustment pressure PH, the process proceeds to step S63, and the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is further reduced to the minimum in-cylinder injectable pressure PS. It is determined whether or not: When the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is higher than the in-cylinder injectable minimum pressure PS, the process proceeds to step S64 and enters the CNG residual pressure operation mode.
[0047]
In the CNG residual pressure operation mode in step S64, in the present embodiment, in-cylinder injection by the CNG in-cylinder injection valve 120 is stopped, and switching to injection supply to the intake passage or the suction port 106 by the two-fluid injection valve 135 is performed. . In this case, as for the injection of CNG in the two-fluid injection valve 135, the residual pressure P of CNG is lower than the high adjustment pressure PH of the high-pressure regulator 126 as in the case of the above-described first embodiment. It is necessary to perform injection with the CNG residual pressure P itself during the injection period.
[0048]
Therefore, in the actual control, the amount of CNG that can be injected by the two-fluid injection valve 135 is previously experimentally determined in accordance with the residual pressure P of CNG that is less than the high adjustment pressure PH, and the amount corresponding to the operating state of the engine 100 is determined. The gasoline injection period of the two-fluid injection valve 135 is stored in the form of a map in order to maintain the engine output required for the operating state. In any case, the gasoline injection period of the two-fluid injection valve 135 is determined such that gasoline is injected in an amount that compensates for the decrease in the CNG injection amount due to the decrease in the residual pressure P of CNG. Thus, in the third embodiment, the atomization of gasoline spray is promoted by utilizing CNG that has been reduced to a pressure at which normal in-cylinder injection cannot be performed. As a result, the gasoline fuel is quickly vaporized, so that the gasoline fuel is prevented from adhering to the intake passage and the wall surface of the combustion chamber, and the generation of the air-fuel mixture is promoted. Therefore, the remaining CNG fuel can be effectively used, and as a result of stable combustion, low emission, high output, and high fuel efficiency can be realized.
[0049]
The CNG residual pressure operation mode is continued until the residual pressure P of the CNG reaches the in-cylinder injectable minimum pressure PS, as shown in the flowchart of FIG. That is, the determination is made in step S63 until the residual pressure P of CNG is determined to be equal to or lower than the in-cylinder injectable minimum pressure PS. Mode. In this gasoline operation mode, only the gasoline fuel is injected and supplied into the intake passage or the intake port 106 by the two-fluid injection valve 135 during the intake stroke. Data relating to the injection timing and the injection period of the gasoline fuel injected from the two-fluid injection valve 135 is stored in the ROM in advance in the form of a map corresponding to the operating state of the engine 100 as described above. A predetermined amount of gasoline is injected and supplied based on the data.
[0050]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This fourth embodiment is different from the above-described third embodiment in that a CNG supply branch line 123 branched from a CNG supply line 122 downstream of the high-pressure regulator 126 and connected to a two-fluid injection valve 135 includes: That is, a low-pressure regulator 127 for adjusting the pressure to a low adjustment pressure PL lower than the high adjustment pressure PH by the high-pressure regulator 126 is provided. Then, when the CNG fuel residual pressure P in the CNG cylinder 124 becomes lower than the high adjustment pressure PH of the high pressure regulator 126 and becomes equal to or higher than the low adjustment pressure PL of the low pressure regulator 127, the injection control means outputs CNG together with gasoline fuel. It is configured so that the injection supply of the fuel is performed by the two-fluid injection valve 135. Since the other configuration is the same as that of the third embodiment described above, FIG. 7 shows only the main portion including the changed portion, and the same portion is denoted by the same reference numeral, to avoid repeated description.
[0051]
In the fourth embodiment of the present invention having the above-described configuration, fuel is supplied to the engine 100 according to, for example, a fuel injection control routine shown in FIG. This control routine is executed by interruption every predetermined crank angle similarly to the above-described embodiment. First, in step S81, the residual pressure of the CNG fuel is checked. That is, it is determined whether or not the residual pressure P in the CNG cylinder 124 detected by the CNG residual pressure sensor 141 is equal to or higher than the high adjustment pressure PH that is reduced and adjusted by the high pressure regulator 126.
[0052]
If it is determined in step S81 that the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is equal to or higher than the high adjustment pressure PH, the process proceeds to step S82, and CNG is performed in the same manner as steps S22, S42, and S62 in the first to third embodiments. Normal engine control is performed by injecting and supplying CNG from the in-cylinder injection valve 120 into the cylinder in the compression stroke. On the other hand, if it is determined in step S81 that the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is less than the high adjustment pressure PH, the process proceeds to step S83, and the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is further reduced by the low pressure regulator 127. It is determined whether it is equal to or less than PL. When the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is higher than the low adjustment pressure PL, the process proceeds to step S84, and enters the CNG residual pressure operation mode.
[0053]
In the CNG residual pressure operation mode in step S84, in the present embodiment, in-cylinder injection by the CNG in-cylinder injection valve 120 is stopped, and switching to injection supply to the intake passage or the suction port 106 by the two-fluid injection valve 135 is performed. Can be In this case, since a constant supply pressure is applied to each of the two-fluid injection valves 135, the optimum gasoline and CNG can be mixed with the gasoline by the high-speed airflow by CNG according to the engine operating state. In order to obtain an air-fuel mixture, data for only those injection periods is stored in the form of a map.
[0054]
This CNG residual pressure operation mode is continued until the residual pressure P of CNG becomes the low regulation pressure PL by the low pressure regulator 127, as shown in the flowchart of FIG. That is, the determination in step S83 is performed until it is determined that the residual pressure P of CNG is equal to or lower than the low adjustment pressure PL. When the remaining pressure P becomes equal to or lower than the low adjustment pressure PL, the process proceeds to step S85 and is switched to the gasoline operation mode. In the gasoline operation mode, similarly to the third embodiment, only gasoline fuel is injected and supplied into the intake passage or the intake port 106 by the two-fluid injection valve 135 during the intake stroke. Data relating to the injection timing and the injection period of the gasoline fuel injected from the two-fluid injection valve 135 is stored in the ROM in advance in the form of a map corresponding to the operating state of the engine 100 as described above. A predetermined amount of gasoline is injected and supplied based on the data.
[0055]
Further, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The fifth embodiment is different from the above-described first to fourth embodiments in that the CNG supply branch line 123 branched from the CNG supply line 122 downstream of the high-pressure regulator 126 does not exist. That is, there is no CNG injection valve other than the in-cylinder injection valve 120. However, when the CNG fuel residual pressure P in the CNG cylinder 124 is less than the high adjustment pressure PH of the high-pressure regulator 126 and is equal to or higher than the in-cylinder injectable minimum pressure PS (for example, 0.8 MPa), The CNG fuel is injected and supplied into the cylinder, and gasoline fuel is injected and supplied by the gasoline injection valve 130 in the intake stroke, in an amount corresponding to the calorific value of the supply decrease due to the decrease in the pressure of the CNG fuel. Since other configurations are the same as those of the above-described first to fourth embodiments, FIG. 9 shows only a main part including a changed portion, and the same portions are denoted by the same reference numerals, to avoid repeated description. .
[0056]
In the fifth embodiment of the present invention having the above-described configuration, fuel is supplied to the engine 100 according to, for example, a fuel injection control routine shown in FIG. This control routine is executed by interruption every predetermined crank angle similarly to the above-described embodiment. First, in step S101, the residual pressure of the CNG fuel is checked. That is, it is determined whether or not the residual pressure P in the CNG cylinder 124 detected by the CNG residual pressure sensor 141 is equal to or higher than the high adjustment pressure PH that is reduced and adjusted by the high pressure regulator 126.
[0057]
If it is determined in step S101 that the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is equal to or higher than the high adjustment pressure PH, the process proceeds to step S102, and is the same as steps S22, S42, S62, and S82 in the first to fourth embodiments. , Normal engine control is performed by injecting CNG from the CNG in-cylinder injection valve 120 into the cylinder during the compression stroke. On the other hand, if it is determined in step S101 that the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is lower than the high adjustment pressure PH, the process proceeds to step S103, and the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is further reduced to the in-cylinder injectable minimum pressure PS. It is determined whether or not: The in-cylinder injectable minimum pressure PS means that it is impossible to inject the entire amount of fuel required in accordance with the operating state into the cylinder during the compression stroke, but it is possible to partially inject the fuel in the cylinder. Is a possible pressure. Therefore, when the residual pressure P in the CNG cylinder 124 is higher than the in-cylinder injectable minimum pressure PS, the process proceeds to step S104 and enters the CNG residual pressure operation mode.
[0058]
In the CNG residual pressure operation mode in step S104, in the present embodiment, the injection period of the CNG in-cylinder injection valve 120 is set equal to that in the case of the normal engine control described above, and the CNG by the CNG in-cylinder injection valve 120 is controlled. In-cylinder injection is continued, and CNG is injected and supplied in an amount corresponding to the residual pressure P in the CNG cylinder 124. However, in this case, as the residual pressure P decreases, the amount of CNG that satisfies the required amount of heat generated according to the engine operating state is not secured, so that the gasoline corresponding to the shortage is supplied from the gasoline injection valve 130. Supplied and supplied.
[0059]
That is, as described above, in the CNG residual pressure operation mode, since the residual pressure P of CNG is lower than the high adjustment pressure PH of the high pressure regulator 126, the high pressure regulator 126 no longer operates and the CNG residual pressure P itself is used. This is because it is necessary to perform injection. Therefore, in the actual control, the amount of CNG that can be injected is experimentally determined in advance in accordance with the residual pressure P of CNG that is less than the high adjustment pressure PH, and the operating state of the engine 100 is determined in accordance with the operating state of the engine 100. In order to maintain the required engine output, the injection period of the supplementary gasoline by the gasoline injection valve 130 is stored in the form of a map.
[0060]
FIG. 11 shows the relationship between the residual pressure P of CNG and the injection ratio of CNG and gasoline. When the residual pressure P is slightly lower than the high adjustment pressure PH, the ratio of CNG injection injected from the CNG in-cylinder injection valve 120 is relatively large, and the ratio of gasoline injection by the gasoline injection valve 130 is small. On the other hand, when the residual pressure P of CNG is slightly higher than the above-described in-cylinder injectable minimum pressure PS, the rate of CNG injection is relatively low, and the rate of gasoline injection increases.
[0061]
This CNG residual pressure operation mode is continued until the residual pressure P of CNG reaches the minimum in-cylinder injectable pressure PS, as shown in the flowchart of FIG. That is, the determination is made in step S103 until the residual pressure P of the CNG is determined to be equal to or lower than the in-cylinder injectable minimum pressure PS. Mode. In this gasoline operation mode, similarly to the first and second embodiments, only gasoline fuel is injected and supplied into the intake passage or the intake port 106 by the gasoline injection valve 130 during the intake stroke.
[0062]
As a modified example of the fifth embodiment, the CNG injection supply injected from the CNG in-cylinder injection valve 120 is performed so that the compression stroke injection excellent in fuel efficiency is performed as much as possible, and the cruising distance is further extended. It is also possible to That is, in this modification, it is determined whether or not the compression stroke injection at the CNG residual pressure P is possible. If the compression stroke injection is possible, CNG is injected and supplied in the compression stroke. This determination is made based on the CNG residual pressure P and the in-cylinder compression pressure PC.
[0063]
In addition, the compression pressure PC in a cylinder fluctuates according to an operation state. That is, in more detail, the basic pressure waveform that maximizes the TDC position according to the compression ratio and valve timing of the engine 100 has, as shown in FIG. 12A, the magnitude of the amount of intake air confined in the cylinder, in other words, It fluctuates according to the operating state. A curve connecting the maximum values of the compression pressure PC is as shown in FIG. Here, a curve a indicated by a solid line corresponds to the high control pressure PH, for example, 5 MPa, a curve b indicated by a broken line is a curve connecting 4 MPa, and a curve c indicated by a dashed line is a curve connecting the maximum pressure values of 3 MPa. The compression pressure PC is stored in the ROM in advance in the form of a map as a function of the operating state of the engine.
[0064]
Therefore, in the present embodiment, the fuel injection timing is changed and controlled in accordance with the CNG residual pressure P and the compression pressure PC so that in-cylinder injection in the compression stroke of CNG becomes as possible as possible, thereby improving fuel efficiency. That is, the CNG residual pressure P is compared with the compression pressure PC in the engine operating state in which the control routine is executed, and when the CNG residual pressure P is in an operation region higher than the compression pressure PC, the cylinder in the compression stroke is An internal injection is performed.
[0065]
For example, when the maximum value of the compression pressure PC is within the low-speed / low-load operation region bounded by the curve c in FIG. 12B and the CNG residual pressure P is a residual pressure corresponding to the curve b. , In the operation region surrounded by the curve c, in-cylinder injection is performed in the compression stroke of CNG. The injection timing is controlled so that the in-cylinder injection of CNG ends before the in-cylinder compression pressure PC becomes higher than the CNG residual pressure P.
[0066]
On the other hand, when in-cylinder injection in the compression stroke is impossible, for example, the maximum value of the compression pressure PC is on the boundary of the curve b in FIG. In the case of the pressure, the injection timing is changed and controlled so that the in-cylinder injection is performed in the intake stroke which is possible by the lower CNG residual pressure P. In this case, as the residual pressure P decreases, gasoline corresponding to the shortage of the CNG amount sufficient to satisfy the heat generation amount required according to the engine operating state is supplied from the gasoline injection valve 130 while being supplemented. .
[0067]
As described above, in the modified example of the fifth embodiment of the present invention, even if the CNG residual pressure P becomes lower than the high adjustment pressure PH which is the normal injection pressure, the supply of the CNG fuel to the engine 100 is continued. The CNG in the CNG cylinder 124 can be effectively used. In addition, since in-cylinder injection is performed as much as possible in the compression stroke, fuel efficiency can be improved by stratified combustion, which means that the cruising distance of the vehicle equipped with the bifuel engine is increased.
[0068]
In the embodiments described above, an example was described in which CNG was used as the gaseous fuel and gasoline was used as the liquid fuel. However, as the gaseous fuel, for example, natural gas and petroleum gas which are primary fuels, or coal conversion gas and oil conversion gas which are secondary fuels can be used. It is needless to say that hydrocarbons such as isooctane, hexane, heptane, light oil and kerosene, hydrocarbons such as butane and propane which can be stored in a liquid state, and methanol can be used as the liquid fuel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a general diagram showing an outline of a bifuel engine to which the present invention is applied and a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a fuel injection control routine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram of a main part showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a fuel injection control routine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram of a main part showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a fuel injection control routine according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram of a main part showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a fuel injection control routine according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram of a main part showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a fuel injection control routine according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph illustrating the relationship between the residual pressure P of the CNG cylinder and the injection ratio of CNG and gasoline.
12A is a graph showing a basic pressure waveform of a compression pressure PC in a cylinder, and FIG. 12B is a graph showing a curve connecting the maximum values of the compression pressure PC in accordance with an operation state.
[Explanation of symbols]
100 bi-fuel engine
120 CNG in-cylinder injection valve
121 CNG intake passage injection valve
122 CNG supply line
123 CNG supply branch line
124 CNG cylinder
126 High pressure regulator
127 Low pressure regulator
130 Gasoline injection valve
134 gasoline tank
141 CNG residual pressure sensor
142 Gasoline level sensor
300 Electronic control unit
PCNG residual pressure
PF CNG filling pressure
PH high regulation pressure
PL low regulation pressure
PS Minimum injectable cylinder pressure
PC compression pressure

Claims

In a bi-fuel engine capable of independently injecting and supplying gaseous fuel into a cylinder via a gas fuel in-cylinder injection valve and liquid fuel to an intake passage via a liquid fuel intake passage injection valve,
A gas fuel intake passage injection valve for supplying the gaseous fuel to the intake passage; and a line branched from a downstream line of a high-pressure regulator provided downstream of the gas fuel container connected to the gas fuel intake passage injection valve. And
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel becomes less than the adjustment pressure of the high-pressure regulator, injection control for injecting and supplying gaseous fuel by the gaseous fuel intake passage injection valve together with the liquid fuel by the liquid fuel intake passage injection valve. Means for controlling fuel supply of a bifuel engine.

The line branched from the line downstream of the high-pressure regulator is further provided with a low-pressure regulator, and the injection control unit controls the residual pressure of the gaseous fuel in the container to be less than the regulated pressure of the high-pressure regulator, and The fuel supply system according to claim 1, wherein when the pressure becomes equal to or higher than the adjustment pressure of the low-pressure regulator, gas fuel is injected and supplied by the gas fuel intake passage injection valve together with the liquid fuel by the liquid fuel intake passage injection valve. Fuel supply control device for fuel engine.

The bifuel engine according to claim 1 or 2, wherein the liquid fuel intake passage injection valve and the gas fuel intake passage injection valve are provided in the intake passage so that respective sprays collide with each other. Fuel supply control device.

In a bi-fuel engine, gas fuel can be injected and supplied directly into a cylinder by a gas fuel injection valve, and liquid fuel can be independently injected and supplied to an intake passage by a liquid fuel injection valve.
In place of the liquid fuel injection valve, a two-fluid injection valve capable of simultaneously injecting and supplying the liquid fuel and the gaseous fuel to the intake passage is provided, and a branch is made from a line downstream of a high-pressure regulator provided downstream of the gaseous fuel container. Connected to the two-fluid injection valve,
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel becomes lower than the regulation pressure of the high-pressure regulator, the fuel supply device further comprises an injection control means for injecting and supplying the liquid fuel and the gaseous fuel by the two-fluid injection valve. Fuel supply control device for fuel engine.

The line branched from the line downstream of the high-pressure regulator is further provided with a low-pressure regulator, and the injection control unit controls the residual pressure of the gaseous fuel in the container to be less than the regulated pressure of the high-pressure regulator, and The fuel supply control device for a bi-fuel engine according to claim 4, wherein when the pressure becomes equal to or higher than the adjustment pressure of the low-pressure regulator, the two-fluid injection valve performs injection supply of liquid fuel and gaseous fuel.

In a bi-fuel engine capable of injecting and supplying gaseous fuel in a cylinder and liquid fuel to an intake passage by switching according to operating conditions,
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel is equal to or higher than the regulated pressure of the regulator, only the gaseous fuel is injected and supplied into the cylinder in the compression stroke,
When the residual pressure of the gaseous fuel in the container is less than the regulated pressure of the regulator and is equal to or more than the minimum in-cylinder injectable pressure, the gaseous fuel is injected and supplied into the cylinder, and the supply decrease due to the pressure decrease of the gaseous fuel. A fuel supply control method for a bi-fuel engine, characterized by injecting and supplying an amount of said liquid fuel corresponding to a heat generation amount during an intake stroke.

The fuel supply system according to claim 6, wherein the injection supply of the gaseous fuel into the cylinder is performed in a compression stroke when the residual pressure in the container is higher than a compression pressure of the engine, and is performed in an intake stroke otherwise. A fuel supply control method for a fuel engine.

8. The fuel for a bi-fuel engine according to claim 6, wherein when the residual pressure in the container of the gaseous fuel is less than the minimum in-cylinder injectable pressure, only the liquid fuel is injected and supplied in an intake stroke. Supply control method.