JP2004346842A - Start control method for bi-fuel engine - Google Patents
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Abstract
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始動制御方法に関する。
【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替えて圧縮天然ガス(CNG:Compressed Natural Gas)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、ガス燃料と液体燃料とのうち少なくとも一方を機関に供給可能なバイフューエルエンジンであって、通常運転時は機関にガス燃料を供給すると共に液体燃料の供給を停止し、残存ガス燃料量が下限しきい値よりも少なくなったときに、機関に液体燃料を供給すると共にガス燃料の供給を停止するようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−294212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、圧縮行程において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CO2等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、ガス燃料の残量が下限しきい値よりも少なくなったときに、液体燃料を供給すると共にガス燃料の供給を停止する、換言すると、ガス燃料から液体燃料に切替えてエンジンを運転させるようにすると、ガス燃料容器内に残存している下限しきい値以下のガス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、ガス燃料容器内に残存しているガス燃料が無駄容量となり、ガス燃料容器の利用効率が悪いということを意味する。
【0007】
また、液体燃料に切替た後での始動では、一般に、液体燃料は噴射により供給されてから蒸発、すなわち、気化されるまでに時間がかかるので、これを見越して、噴射供給量が増大されている。従って、このような液体燃料を噴射しての始動では、液体燃料がポートや燃焼室の壁面に付着することによる未燃焼成分の増大が見られ、燃費の悪化や未燃HCの排出を招くという問題がある。この傾向は、特に、低温始動時に顕著である。
【0008】
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すると共に、燃費の悪化や未燃HCの排出を抑制できるバイフューエルエンジンの始動制御方法を提供することにある。
【0009】
【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始動制御方法は、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、前記気体燃料を前記気体燃料筒内噴射弁により筒内に圧縮行程噴射して始動させる一方、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、前記気体燃料を前記気体燃料筒内噴射弁により筒内に噴射時期を変更して噴射し、始動させることを特徴とする。
【0010】
この構成によれば、気体燃料の容器内残圧が、レギュレータの調節圧以上のときと、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、気体燃料が筒内に噴射されて始動されるので、液体燃料による壁面付着等がなく、燃費の悪化や未燃HCの排出が抑制される。また、残存気体燃料を有効に利用することができる。
【0011】
ここで、前記始動時は、前記気体燃料の容器内残圧に基いて噴射期間および時期を求め、該求められた噴射期間および時期にて前記気体燃料を噴射する一方、エンジンが所定の暖機状態になった後、前記液体燃料による運転に切替えることが好ましい。
【0012】
このようにすると、気体燃料の噴射が容易に行えると共に、液体燃料の増量を行う必要がないので、燃費の悪化や未燃HCの排出が抑制される。
【0013】
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始動制御方法は、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さらに設け、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、前記気体燃料を前記気体燃料筒内噴射弁により筒内に圧縮行程噴射して始動させる一方、前記気体燃料の容器内残圧が筒内噴射可能最低圧未満で、且つ、吸気通路噴射可能最低圧以上であるときは、前記気体燃料を前記気体燃料吸気通路噴射弁により吸気通路に噴射して始動させることを特徴とする。
【0014】
この構成によれば、気体燃料の容器内残圧が筒内噴射可能最低圧未満で、且つ、吸気通路噴射可能最低圧以上であるときは、気体燃料が吸気通路に噴射されて始動されるので、液体燃料による壁面付着等がなく、燃費の悪化や未燃HCの排出が抑制されるのに加えて、さらに低圧までの残存気体燃料を有効に利用することができる。
【0015】
ここで、前記気体燃料吸気通路噴射弁は、前記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に低圧レギュレータを介して接続されていることが好ましい。
【0016】
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、気体燃料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、前記気体燃料の容器内残圧が筒内噴射可能最低圧未満、または吸気通路噴射可能最低圧未満のときは、前記液体燃料を液体燃料吸気通路噴射弁により吸気通路に噴射して始動させるのが好ましい。
このようにすると、始動が確実に行われる。
【0018】
また、上記課題を解決する本発明のさらに他の形態に係るバイフューエルエンジンの始動制御方法は、気体燃料を気体燃料筒内噴射弁により筒内に、液体燃料を液体燃料吸気通路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、前記液体燃料吸気通路噴射弁に替え、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以上であるときは、前記気体燃料を前記気体燃料筒内噴射弁により筒内に圧縮行程噴射して始動させる一方、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、前記気体燃料の容器内残圧に応じて噴射期間を制御しつつ、前記2流体噴射弁により液体燃料と気体燃料とを噴射して始動させることを特徴とする。
【0019】
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は、気体燃料の容器内残圧に応じて噴射期間を制御して、2流体噴射弁により液体燃料と気体燃料とが噴射されて始動されるので、筒内噴射できない圧力まで低下した気体燃料を利用して液体燃料の微粒化が促進される。これにより、気化が促進されると共に壁面付着が抑制されるので、所要の混合気の形成が容易に行われ、液体燃料のみでの低温始動に必要な燃料増量を行うことなく始動させることができる。
【0020】
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、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のときは、前記2流体噴射弁により気体燃料を噴射して始動させることが好ましい。
【0021】
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、液体燃料および気体燃料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。
【0022】
さらに、上記課題を解決する本発明のさらに他の形態に係るバイフューエルエンジンの始動制御方法は、気体燃料を気体燃料筒内噴射弁により筒内に、液体燃料を液体燃料吸気通路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、前記液体燃料吸気通路噴射弁の噴霧と衝突するように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さらに設けると共に、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以上であるときは、前記気体燃料を前記気体燃料筒内噴射弁により筒内に圧縮行程噴射して始動させる一方、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のときは、前記気体燃料の容器内残圧に応じて噴射期間を制御しつつ、前記気体燃料吸気通路噴射弁により気体燃料を、且つ、前記液体燃料吸気通路噴射弁により液体燃料を、それぞれ、噴射して始動させることを特徴とする。
【0023】
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のとき、気体燃料吸気通路噴射弁により噴射される気体燃料の噴霧と液体燃料吸気通路噴射弁から噴射される液体燃料の噴霧とが衝突するので、液体燃料の微粒化が促進される。これにより、気化が促進されると共に壁面付着が防止されるので、所要の混合気の形成が容易に行われ、液体燃料のみでの低温始動に必要な燃料増量を行うことなく始動させることができ、始動時間も短縮される。また、容器内残圧が高圧レギュレータの調節圧未満の気体燃料を有効に利用することができる。
【0024】
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、前記気体燃料の容器内残圧が筒内噴射可能最低圧未満で、且つ、前記低圧レギュレータの調節圧以上のときは、前記気体燃料を前記気体燃料吸気通路噴射弁により、前記液体燃料を液体燃料吸気通路噴射弁により吸気通路に噴射して始動させることが好ましい。
【0025】
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、気体燃料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。
【0026】
また、エンジンが所定の暖機状態になった後は、前記気体燃料の噴射を停止し前記液体燃料による運転に切替えることが好ましい。
【0027】
このようにすると、気体燃料の容器内残圧が低下した後、低温始動時における液体燃料による燃費の悪化や未燃HCの排出を抑制しつつ残存気体燃料を効率よく利用できる。
【0028】
【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。
【0029】
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。
【0030】
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)。
【0031】
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。
【0032】
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。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。
【0033】
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。
【0034】
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、燃料ポンプ133およびガソリン噴射弁130等に接続されている。
【0035】
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に示す始動時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、イグニッションスイッチがONされ、そしてスタータが作動されると、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。
【0036】
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。
【0037】
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を圧縮行程で噴射供給することによる通常のエンジン始動且つ運転制御が行われる。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。ここで、この筒内噴射可能最低圧PS(例えば、0.8MPa)とは、運転状態に対応して必要とされる燃料量を全量、圧縮行程のみで筒内噴射させるのは不可能であるが、吸入行程を加えると筒内噴射させるのが可能な圧力である。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残圧始動且つ運転モードに入る。
【0038】
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のエンジン始動且つ運転制御について説明する。図1に示すエンジン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。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。
【0039】
このCNG始動且つ運転モードでは、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、後述するガソリン始動且つ運転モードでは、吸入行程でガソリンを噴射させることにより始動させ、その後、理論空燃比または希薄域による均一燃焼を行わせる。
【0040】
また、ステップS24におけるCNG残圧による始動且つ運転モードでは、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CNGボンベ124内の残圧Pに応じて噴射期間および時期を変えて行われる。すなわち、このCNG残圧による始動且つ運転モードでは、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。CNG筒内噴射弁120に供給されるCNGの残圧Pは、消費に従って変化(減少)する。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、始動且つその後の運転に要求されるCNG量を得るのに必要とされる噴射期間および時期をマップの形態で記憶させておき、これに従って、CNG筒内噴射弁120による筒内噴射が吸入行程および/または圧縮行程で行われる。
【0041】
また、ステップS24におけるCNG残圧による始動且つ運転モードの状態からはステップS25に進み、エンジン100の暖機が完了したか否かが判断される。暖機が完了する迄は、CNG残圧運転モードが継続される。そして、暖機が完了すると、後述するステップS27に進みガソリンによる運転に切替えられる。すなわち、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。
【0042】
一方、前述のステップ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と、ステップS26に進み、ガソリンによる始動が行われる。すなわち、ガソリン噴射弁130によりガソリン燃料のみが吸入行程において吸気通路ないしは吸気ポート106内に噴射供給され始動される。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のガソリン始動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。なお、始動が完了すると、ステップS27に進み、上述のガソリンによる運転に切替えられる。
【0043】
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、CNG筒内噴射弁120に加えて、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を設け、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が分岐されてCNG吸気通路噴射弁121に接続されていることである。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。他の構成は、第1の実施形態と同じであるから同一部位には同一符号を付し、重複説明を避ける。
【0044】
そこで、本発明の第2の実施形態では、例えば、図4に示す始動時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、イグニッションスイッチがONされ、そしてスタータが作動されると、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。
【0045】
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。
【0046】
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、前述の筒内にCNG筒内噴射弁120からCNGを圧縮行程で噴射供給することによる通常のエンジン始動且つ運転制御が行われる。
【0047】
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が吸気通路噴射可能最低圧PL以下か否かが判断される。この吸気通路噴射可能最低圧PLとは、始動に際して必要とされる燃料量を全量、吸入行程で吸気通路に噴射させるのが可能な圧力である。CNGボンベ124内の残圧Pが吸気通路噴射可能最低圧PLよりも高いときには、ステップS44に進み、CNG残圧による始動且つ運転モードに入る。
【0048】
ステップS44におけるCNG残圧による始動且つ運転モードでは、本実施の形態においては、CNG吸気通路噴射弁121による吸気通路ないしは吸気ポート106への噴射が、CNGボンベ124内の残圧Pに応じて噴射期間および時期を変えて行われる。すなわち、このCNG残圧による始動且つ運転モードでは、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未満で吸気通路噴射可能最低圧PLより高いCNGの残圧Pに対応させて、予め実験的に、始動且つその後の運転に要求されるCNG量を得るのに必要とされる噴射期間および時期をマップの形態で記憶させておき、これに従って、CNG吸気通路噴射弁121による吸気通路ないしは吸気ポート106への噴射が吸入行程で行われて、始動且つ運転される。
【0049】
また、ステップS44におけるCNG残圧による始動且つ運転モードの状態からはステップS45に進み、エンジン100の暖機が完了したか否かが判断される。暖機が完了する迄は、CNG残圧運転モードが継続される。そして、暖機が完了すると、後述するステップS47に進みガソリンによる運転に切替えられる。すなわち、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。
【0050】
一方、ステップS43における判断で、CNGの残圧Pが吸気通路噴射可能最低圧PL以下であると判断されると、ステップS46に進み、ガソリンによる始動が行われる。すなわち、ガソリン噴射弁130によりガソリン燃料のみが吸入行程において吸気通路ないしは吸気ポート106内に噴射供給され始動される。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のガソリン始動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。なお、始動が完了すると、ステップS47に進み、上述のガソリンによる運転が行われる。
【0051】
さらに、本発明の第3の実施形態では、図5に示すように、上述の第2の実施形態における高圧レギュレータ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が介設されている。この低調節圧PLは、前述の吸気通路噴射可能最低圧PLと必ずしも等しくする必要はないが、CNGボンベ124内に残存するCNG燃料を最後まで有効に利用するという観点から、本実施の形態では、等しく設定されている。
【0052】
かかる本発明の第3の実施形態では、上述の図4に示す始動時燃料噴射制御ルーチンにほぼ従って、エンジン100に燃料が供給される。但し、その異なる点は、ステップS44において、第2の実施形態では、CNG吸気通路噴射弁121に供給されるCNGの残圧Pが、消費に従って変化(減少)することに対応させて、CNG吸気通路噴射弁121による噴射期間および時期を変えて供給するようにしたのに対し、本第3の実施形態では、このCNG吸気通路噴射弁121に対しては、低圧レギュレータ127により低調節圧PLに調節された一定の供給圧力が及ぼされているので、単に、マップの形態で記憶されている、エンジン水温条件等を考慮したその噴射期間のみのデータに従ってCNGが噴射供給されることである。
【0053】
なお、かかるCNG残圧による始動且つ運転モードは、第2の実施形態での図4のフローチャートのステップS43における、CNGの残圧Pと吸気通路噴射可能最低圧PLとの対比に代えての、CNGの残圧Pと低圧レギュレータ127による低調節圧PLとの対比によって、CNGの残圧Pが低調節圧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S46に進み、ガソリンでの始動が行われる。
【0054】
この第3の実施形態においては、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2の実施形態において必要であった、CNG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による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こと上述の通りである。
【0055】
次に、本発明の第4の実施形態につき、図6および図7を参照しつつ説明する。この第4の実施形態が上述の図3に示した第2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とに代え、ガソリンとCNGとを同時または別々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、燃料ポンプ133が介設されたガソリン供給ライン132が接続されると共に、第2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2の実施形態と同じであるから、図6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。
【0056】
なお、ここに用いる2流体噴射弁135とは、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(ガス)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。
【0057】
上記構成になる本発明の第4の実施形態では、例えば、図7に示す始動時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こと前実施の形態と同じである。
【0058】
そこで、まず、ステップS71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。ステップS71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S72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始動且つ運転制御が行われる。
【0059】
一方、ステップS71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S73に進み、吸気通路噴射可能最低圧PL以下か否かが判断される。CNGボンベ124内の残圧Pが吸気通路噴射可能最低圧PLよりも高いときには、ステップS74に進み、CNG残圧始動且つ運転モードに入る。
【0060】
ステップS74におけるCNG残圧による始動且つ運転モードでは、本実施の形態においては、CNG筒内噴射弁120による筒内噴射は行われず、2流体噴射弁135による吸気通路ないしは吸入ポート106への噴射供給が行われる。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2の実施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、所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。
【0061】
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の始動条件に対応させて、その始動条件に要求されるエンジンでの総燃料量を得るべく、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4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、ガソリンの噴霧とCNGの噴霧とを混合させることにより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を生ぜず、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、着火且つ燃焼が安定する結果として、液体燃料のみでの低温始動に必要な燃料増量を行うことなく始動させることができる。
【0062】
また、ステップS74におけるCNG残圧による始動且つ運転モードの状態からはステップS75に進み、エンジン100の暖機が完了したか否かが判断される。暖機が完了する迄は、CNG残圧による運転モードが継続される。そして、暖機が完了すると、後述するステップS77に進みガソリンによる運転に切替えられる。すなわち、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えられる。
【0063】
なお、かかるCNG残圧による始動且つ運転モードは、図7のフローチャートに示すように、CNGの残圧Pが吸気通路噴射可能最低圧PLになる迄継続される。すなわち、ステップS73における判断で、CNGの残圧Pが吸気通路噴射可能最低圧PL以下であると判断される迄行われ、吸気通路噴射可能最低圧PL以下となると、ステップS76に進み、ガソリンのみでの始動に切替えられる。このガソリン始動の際は、2流体噴射弁135によりガソリン燃料のみが吸入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の始動条件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。なお、始動が完了すると、ステップS77に進み、2流体噴射弁135からガソリンのみが噴射されて上述のガソリンのみによる運転が行われる。
【0064】
次に、本発明の第5の実施形態につき、図8を参照しつつ説明する。この第5の実施形態が上述の第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、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。
【0065】
そして、始動時噴射制御手段は、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により行い始動させるように構成されている。他の構成は、上述の第4の実施形態と同じであるから、図8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。
【0066】
上記構成になる本発明の第5の実施形態では、上述の図7に示す始動時燃料噴射制御ルーチンにほぼ従って、エンジン100に燃料が供給される。但し、その異なる点は、ステップS74において、第4の実施形態では、2流体噴射弁135に供給されるCNGの残圧Pが、消費に従って変化(減少)することに対応させて、2流体噴射弁135によるCNGの噴射期間および時期を変えて供給するようにしたが、本第5の実施形態では、この2流体噴射弁135に対して、低圧レギュレータ127により低調節圧PLに調節された一定の供給圧力が及ぼされているので、単に、マップの形態で記憶されている、エンジン水温条件等を考慮したその噴射期間のみのデータに従ってCNGおよびガソリンが噴射供給されることである。
【0067】
なお、かかるCNG残圧による始動且つ運転モードは、第4の実施形態での図7のフローチャートのステップS73における、CNGの残圧Pと吸気通路噴射可能最低圧PLとの対比に代えての、CNGの残圧Pと低圧レギュレータ127による低調節圧PLとの対比によって、CNGの残圧Pが低調節圧PLになる迄継続される。すなわち、ステップS73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S76に進み、ガソリンでの始動が行われる。
【0068】
この第5の実施形態においても、2流体噴射弁135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4の実施形態において必要であった、CNG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、2流体噴射弁135によるCNGおよびガソリンの噴射期間のパラメータを変えることのみで、CNGおよびガソリンの噴射量の制御を比較的簡単に行うことができること上述の通りである。
【0069】
さらに、本発明の第6の実施形態および第7の実施形態につき説明する。この第6の実施形態は、CNG筒内噴射弁120に加えて、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を設け、ガソリン噴射弁130とCNG吸気通路噴射弁121とを、図3に示すように、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した形態において、始動時に、両噴霧を衝突させることによりガソリンの微粒化を図ったものである。より詳しくは、CNGボンベ124内のCNG残圧Pが高圧レギュレータ126の高調節圧PH未満のときは、このCNGの残圧Pに応じてCNG吸気通路噴射弁121からの噴射期間を制御しつつ、CNG吸気通路噴射弁121によりCNG燃料を、且つ、ガソリン噴射弁130によりガソリン燃料を、それぞれ、噴霧を衝突させて噴射して始動させるようにしている。
【0070】
また、本発明の第7の実施形態は、上述の第6の実施形態におけるCNG吸気通路噴射弁121が接続されているCNG供給分岐ライン123に、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が介設されている点においてのみ、第6の実施形態と異なる。
【0071】
これらの第6の実施形態および第7の実施形態は、それぞれ、前述した第4の実施形態および第5の実施形態とそれぞれの噴射弁の形態が異なるのみで、それらの制御の形態は基本的に同じであるから、第4の実施形態および第5の実施形態に関する説明をそれぞれ援用し、重複説明を避ける。ただ補足すると、第4の実施形態および第5の実施形態においては、CNG燃料およびガソリン燃料が2流体噴射弁135により噴射供給されるのに対し、第6の実施形態および第7の実施形態においては、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たCNG吸気通路噴射弁121とガソリン噴射弁130とにより、互いにその噴霧が衝突されて噴射供給される点が異なるのである。
【0072】
これらの第6の実施形態および第7の実施形態においても、ガソリンの微粒化が促進されることにより、気化が促進されると共に壁面付着が抑制されるので、所要の混合気の形成が容易に行われる。従って、ガソリンのみでの低温始動の際に必要な燃料増量を行うことなく始動させることができ、始動時間も短縮される。
【0073】
なお、これまで述べてきた実施形態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始動時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および第6の実施形態を示す全体の線図である。
【図4】本発明の第2および第3の実施形態における始動時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および第7の実施形態を示す要部の線図である。
【図6】本発明の第4の実施形態を示す要部の線図である。
【図7】本発明の第4および第5の実施形態における始動時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8】本発明の第5の実施形態を示す要部の線図である。
【符号の説明】
100 バイフューエルエンジン
120 CNG筒内噴射弁
121 CNG吸気通路噴射弁
122 CNG供給ライン
123 CNG供給分岐ライン
124 CNG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
141 CNG残圧センサ
142 ガソリン残量センサ
300 電子制御ユニット
P CNG残圧
PH 高調節圧
PL 低調節圧(吸気通路噴射可能最低圧)
PS 筒内噴射可能最低圧[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bi-fuel engine start control method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, gaseous fuels such as compressed natural gas (CNG) have attracted attention in automobiles and the like in place of liquid fuels 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. This bi-fuel engine is a bi-fuel engine that can supply at least one of gas fuel and liquid fuel to the engine. During normal operation, the bi-fuel engine supplies gas fuel to the engine and stops supplying liquid fuel, and When the gas fuel amount becomes smaller than the lower threshold value, the liquid fuel is supplied to the engine and the gas fuel supply is stopped.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-294212
[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 bi-fuel engine, in order to effectively utilize the characteristics and extend the cruising distance, in the compression stroke, CNG is injected and supplied directly into a cylinder to perform stratified combustion. Preferably. For this reason, the filling pressure PF (for example, 20 MPa) in the container of CNG is usually reduced to a pressure (for example, 5 MPa) that can be controlled and injected by a regulator so that it 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 Etc. 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 prior art, when the remaining amount of the gaseous fuel becomes lower than the lower threshold, the liquid fuel is supplied and the supply of the gaseous fuel is stopped. If the engine is operated while switching to the above, there is a problem that the gas fuel remaining in the gas fuel container and having a lower threshold value or less cannot be used. This means that the gas fuel remaining in the gas fuel container becomes a waste capacity and the utilization efficiency of the gas fuel container is low.
[0007]
In addition, in the start after switching to the liquid fuel, in general, it takes time from the supply of the liquid fuel by injection to the evaporation, that is, the vaporization, so that the injection supply amount is increased in anticipation of this. I have. Therefore, when starting by injecting such liquid fuel, an increase in unburned components due to the liquid fuel adhering to the port and the wall surface of the combustion chamber is observed, which leads to deterioration of fuel efficiency and emission of unburned HC. There's a problem. This tendency is particularly remarkable at a low temperature start.
[0008]
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, to deteriorate fuel efficiency and to discharge unburned HC. It is an object of the present invention to provide a bi-fuel engine start control method capable of suppressing the occurrence of a fuel.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A start control method for a bifuel engine according to one embodiment of the present invention that solves the above-mentioned problems includes a method of injecting gaseous fuel into a cylinder via a gas fuel in-cylinder injection valve and injecting liquid fuel through a liquid fuel intake passage injection valve. In a bi-fuel engine capable of independently injecting and supplying to the passage, when the residual pressure in the container of the gaseous fuel is equal to or higher than the regulated pressure of the regulator, the gaseous fuel is injected into the cylinder by the gaseous fuel in-cylinder injection valve. On the other hand, when the residual pressure in the container of the gaseous fuel is less than the regulation pressure of the regulator and is equal to or higher than the minimum in-cylinder injectable pressure, the gaseous fuel is injected by the gaseous fuel in-cylinder injection valve. It is characterized in that the fuel is injected into the cylinder by changing the injection timing and is started.
[0010]
According to this configuration, when the residual pressure in the container of the gaseous fuel is equal to or higher than the regulated pressure of the regulator, and when the pressure is less than the regulated pressure of the regulator and equal to or more than the minimum in-cylinder injectable pressure, the gaseous fuel enters the cylinder. Since the fuel is injected and started, there is no adhesion of a wall surface due to the liquid fuel, and the deterioration of fuel efficiency and the emission of unburned HC are suppressed. Further, the residual gaseous fuel can be effectively used.
[0011]
Here, at the time of the start, an injection period and a timing are determined based on the residual pressure of the gaseous fuel in the container, and the gaseous fuel is injected during the determined injection period and the timing, while the engine is warmed up at a predetermined time. After entering the state, it is preferable to switch to the operation using the liquid fuel.
[0012]
This makes it possible to easily inject gaseous fuel, and it is not necessary to increase the amount of liquid fuel, so that deterioration in fuel efficiency and emission of unburned HC are suppressed.
[0013]
A start control method for a bi-fuel engine according to another embodiment of the present invention that solves the above-mentioned problems includes a gas fuel in a cylinder through a gas fuel in-cylinder injection valve, and a liquid fuel through a liquid fuel intake passage injection valve. In a bi-fuel engine that can independently supply and supply fuel to the intake passage, a gas fuel intake passage injection valve that supplies the gas fuel to the intake passage is further provided, and a residual pressure in the container of the gas fuel is controlled by a regulator pressure. When it is above, while the gaseous fuel is started by injecting the compression stroke into the cylinder by the gaseous fuel in-cylinder injection valve, the in-cylinder residual pressure of the gaseous fuel is less than the in-cylinder injectable minimum pressure, and When the pressure is equal to or higher than the intake passage injectable minimum pressure, the gaseous fuel is injected into the intake passage by the gaseous fuel intake passage injection valve and started.
[0014]
According to this configuration, when the residual pressure in the container of the gaseous fuel is less than the in-cylinder injectable minimum pressure and equal to or more than the intake passage injectable minimum pressure, the gaseous fuel is injected into the intake passage and started. In addition, the liquid fuel does not adhere to the wall surface and the like, and the deterioration of fuel efficiency and the emission of unburned HC are suppressed, and the residual gas fuel up to a lower pressure can be effectively used.
[0015]
Here, it is preferable that the gas fuel intake passage injection valve is connected via a low pressure regulator to a line branched from a line downstream of a high pressure regulator provided downstream of the gas fuel container.
[0016]
In this way, a constant pressure adjusted by the low-pressure regulator is exerted on the gas fuel intake passage injection valve, so that the control of the gas fuel injection supply amount is relatively simple only by changing the parameters of the injection period. Can be done.
[0017]
When the residual pressure of the gaseous fuel in the container is less than the minimum in-cylinder injectable pressure or less than the intake passage injectable minimum pressure, the liquid fuel is injected into the intake passage by a liquid fuel intake passage injection valve and started. Is preferred.
In this way, the starting is reliably performed.
[0018]
A start control method for a bi-fuel engine according to still another embodiment of the present invention that solves the above-described problems includes a method of injecting gaseous fuel into a cylinder by a gas fuel in-cylinder injection valve and injecting liquid fuel by a liquid fuel intake passage injection valve. In a bi-fuel engine capable of independently supplying and supplying fuel to a passage, a two-fluid fuel injection valve capable of simultaneously supplying the liquid fuel and the gaseous fuel to the intake passage is provided instead of the liquid fuel intake passage fuel injection valve. Connecting a line branched from a line downstream of a high-pressure regulator provided downstream of the gaseous fuel container to the two-fluid injection valve, and when the residual pressure of the gaseous fuel in the container is equal to or higher than the regulated pressure of the high-pressure regulator. Starts the injection by injecting the gaseous fuel into the cylinder by the gaseous fuel in-cylinder injection valve during the compression stroke, and reduces the residual pressure of the gaseous fuel in the container to the high pressure regime. When the pressure becomes lower than the regulating pressure of the gas generator, the fuel injection is started by injecting the liquid fuel and the gaseous fuel by the two-fluid injection valve while controlling the injection period according to the residual pressure of the gaseous fuel in the container. And
[0019]
According to this configuration, when the residual pressure of the gaseous fuel in the container becomes less than the regulated pressure of the high-pressure regulator, the injection period is controlled in accordance with the residual pressure of the gaseous fuel in the container, and the two-fluid injection valve controls the liquid fuel. The fuel and the gaseous fuel are injected to start the fuel injection, so that the atomization of the liquid fuel is promoted by using the gaseous fuel reduced to a pressure at which the in-cylinder injection cannot be performed. Thereby, vaporization is promoted and wall adhesion is suppressed, so that a required air-fuel mixture is easily formed, and starting can be performed without performing the fuel increase necessary for low-temperature starting using only liquid fuel. .
[0020]
Here, a low-pressure regulator is further interposed in the line branched from the line downstream of the high-pressure regulator, and the residual pressure of the gaseous fuel in the container is less than the regulated pressure of the high-pressure regulator, and the low-pressure regulator When the pressure is equal to or more than the regulated pressure, it is preferable to start by injecting gaseous fuel by the two-fluid injection valve.
[0021]
In this way, since a constant pressure adjusted by the low-pressure regulator is exerted on the two-fluid injection valve, the control of the injection supply amounts of the liquid fuel and the gaseous fuel can be relatively achieved only by changing the parameters of the injection period. Easy to do.
[0022]
Furthermore, a start control method for a bi-fuel engine according to still another embodiment of the present invention that solves the above-mentioned problems includes a method of injecting gaseous fuel into a cylinder by a gas fuel in-cylinder injection valve and injecting liquid fuel by a liquid fuel intake passage injection valve. A gas fuel intake passage injection valve for supplying the gaseous fuel to the intake passage so as to collide with the spray of the liquid fuel intake passage injection valve in the bi-fuel engine capable of independently supplying the fuel in the passage; Connecting a line branched from a downstream line of a high-pressure regulator provided downstream of the gaseous fuel container to the gaseous fuel intake passage injection valve so that the residual pressure of the gaseous fuel in the container is equal to or higher than the regulated pressure of the high-pressure regulator. In some cases, the gaseous fuel is injected into the cylinder by the gaseous fuel in-cylinder injection valve during the compression stroke to start the fuel tank, When the pressure is less than the regulated pressure of the high-pressure regulator, while controlling the injection period in accordance with the residual pressure of the gaseous fuel in the container, the gaseous fuel intake passage is used to supply the gaseous fuel by the injection valve and the liquid fuel intake passage. It is characterized in that each of the liquid fuels is injected and started by an injection valve.
[0023]
According to this configuration, when the residual pressure of the gaseous fuel in the container is less than the regulated pressure of the high-pressure regulator, the spray of the gaseous fuel injected by the gaseous fuel intake passage injection valve and the liquid fuel injected from the liquid fuel intake passage injection valve Atomization of the liquid fuel, so that atomization of the liquid fuel is promoted. Thereby, vaporization is promoted and wall adhesion is prevented, so that a required air-fuel mixture can be easily formed, and starting can be performed without performing a fuel increase necessary for low-temperature starting using only liquid fuel. Also, the starting time is reduced. Further, gaseous fuel whose residual pressure in the container is lower than the regulated pressure of the high-pressure regulator can be effectively used.
[0024]
Here, a low-pressure regulator is further interposed in the line branched from the line downstream of the high-pressure regulator, and the residual pressure of the gaseous fuel in the container is less than the minimum in-cylinder injectable pressure, and the low-pressure regulator When the pressure is equal to or more than the adjustment pressure, it is preferable that the gas fuel be injected into the intake passage by the gas fuel intake passage injection valve and the liquid fuel be injected into the intake passage by the liquid fuel intake passage injection valve to be started.
[0025]
In this way, a constant pressure adjusted by the low-pressure regulator is exerted on the gas fuel intake passage injection valve, so that the control of the gas fuel injection supply amount is relatively simple only by changing the parameters of the injection period. Can be done.
[0026]
After the engine has reached a predetermined warm-up state, it is preferable to stop the injection of the gaseous fuel and switch to the operation using the liquid fuel.
[0027]
With this configuration, after the residual pressure of the gaseous fuel in the container is reduced, the remaining gaseous fuel can be used efficiently while suppressing the deterioration of the fuel efficiency and the emission of unburned HC due to the liquid fuel at the time of low temperature start.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0029]
First, an outline of a bifuel
[0030]
The
[0031]
The CNG filled in the
[0032]
Similarly, the liquid fuel supply system includes a
[0033]
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.
[0034]
Further, a
[0035]
In the first embodiment of the present invention having the above configuration, for example, fuel is supplied to the
[0036]
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
[0037]
If it is determined in step S21 that the residual pressure P in the
[0038]
Here, when the residual pressure P of CNG is equal to or higher than the high adjustment pressure PH of the high-
[0039]
In the CNG start and operation mode, stratified combustion is performed by injecting CNG into the cylinder during the compression stroke to improve fuel efficiency. On the other hand, in the gasoline start and operation mode described later, the engine is started by injecting gasoline in the intake stroke, and thereafter, uniform combustion is performed in the stoichiometric air-fuel ratio or in the lean region.
[0040]
In the starting and operation mode based on CNG residual pressure in step S24, in the present embodiment, in-cylinder injection by CNG in-
[0041]
Further, from the state of the start and the operation mode by the CNG residual pressure in step S24, the process proceeds to step S25, and it is determined whether the warming-up of the
[0042]
On the other hand, if it is determined in step S23 that the residual pressure P of CNG is equal to or lower than the in-cylinder injectable minimum pressure PS, the process proceeds to step S26, in which the engine is started using gasoline. That is, only gasoline fuel is injected and supplied into the intake passage or the
[0043]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is different from the above-described first embodiment in that, in addition to the CNG in-
[0044]
Therefore, in the second embodiment of the present invention, fuel is supplied to the
[0045]
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
[0046]
If it is determined in step S41 that the residual pressure P in the
[0047]
On the other hand, if it is determined in step S41 that the residual pressure P in the
[0048]
In the starting and operation mode using the CNG residual pressure in step S44, in the present embodiment, the injection into the intake passage or the
[0049]
Further, from the state of the start and the operation mode based on the CNG residual pressure in step S44, the process proceeds to step S45, and it is determined whether the warm-up of the
[0050]
On the other hand, if it is determined in step S43 that the residual pressure P of CNG is equal to or lower than the intake passage injectable minimum pressure PL, the process proceeds to step S46, in which the engine is started using gasoline. That is, only gasoline fuel is injected and supplied into the intake passage or the
[0051]
Further, in the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the high-
[0052]
In the third embodiment of the present invention, the fuel is supplied to the
[0053]
Note that the start and operation mode based on the CNG residual pressure is obtained by replacing the CNG residual pressure P with the intake passage injectable minimum pressure PL in step S43 of the flowchart of FIG. 4 in the second embodiment. By the comparison between the residual pressure P of CNG and the low adjustment pressure PL by the
[0054]
In the third embodiment, the constant low adjustment pressure PL adjusted by the
[0055]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This fourth embodiment is different from the second embodiment shown in FIG. 3 in that gasoline and CNG are simultaneously or separately supplied to the intake passage instead of the
[0056]
The two-
[0057]
In the fourth embodiment of the present invention having the above-described configuration, fuel is supplied to the
[0058]
Therefore, first, in step S71, the residual pressure of the CNG fuel is checked. That is, it is determined whether the residual pressure P in the
[0059]
On the other hand, if it is determined in step S71 that the residual pressure P in the
[0060]
In the starting and operation mode using the CNG residual pressure in step S74, in the present embodiment, the in-cylinder injection by the CNG in-
[0061]
Therefore, in the actual control, the amount of CNG that can be injected by the two-
[0062]
Further, from the state of the start and the operation mode based on the CNG residual pressure in step S74, the process proceeds to step S75, and it is determined whether the warm-up of the
[0063]
The start and operation mode based on the CNG residual pressure is continued until the residual pressure P of the CNG reaches the intake passage injection minimum pressure PL as shown in the flowchart of FIG. That is, the determination is made in step S73 until the residual pressure P of the CNG is determined to be equal to or lower than the intake passage injectable minimum pressure PL. The start is switched to. When starting the gasoline, only the gasoline fuel is injected and supplied into the intake passage or the
[0064]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that a CNG
[0065]
When the CNG fuel residual pressure P in the
[0066]
In the fifth embodiment of the present invention having the above configuration, the fuel is supplied to the
[0067]
Note that the start and operation mode based on the CNG residual pressure is obtained by replacing the CNG residual pressure P with the intake passage injectable minimum pressure PL in step S73 of the flowchart of FIG. 7 in the fourth embodiment. By the comparison between the residual pressure P of CNG and the low adjustment pressure PL by the
[0068]
Also in the fifth embodiment, since the constant low adjustment pressure PL adjusted by the
[0069]
Further, a sixth embodiment and a seventh embodiment of the present invention will be described. In the sixth embodiment, in addition to the CNG in-
[0070]
In the seventh embodiment of the present invention, the CNG
[0071]
The sixth embodiment and the seventh embodiment are different from the above-described fourth embodiment and the fifth embodiment, respectively, only in the form of each injection valve. Therefore, the description about the fourth embodiment and the fifth embodiment will be referred to respectively, and redundant description will be avoided. However, in addition, in the fourth and fifth embodiments, the CNG fuel and the gasoline fuel are injected and supplied by the two-
[0072]
Also in these sixth and seventh embodiments, since the gasification of gasoline is promoted, the vaporization is promoted and the adhesion to the wall is suppressed, so that the required mixture can be easily formed. Done. Therefore, the starting can be performed without performing the necessary fuel increase at the time of the low temperature starting using only gasoline, and the starting time is also reduced.
[0073]
In the above-described embodiments, an example has been described in which CNG is used as the gaseous fuel and gasoline is 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 start-time fuel injection control routine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an overall diagram showing second and sixth embodiments of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a start-time fuel injection control routine according to the second and third embodiments of the present invention.
FIG. 5 is a diagram of a main part showing third and seventh embodiments of the present invention.
FIG. 6 is a diagram of a main part showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a start-time fuel injection control routine according to fourth and fifth embodiments of the present invention.
FIG. 8 is a diagram of a main part showing a fifth embodiment of the present invention.
[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
PH high regulation pressure
PL Low adjustment pressure (minimum pressure that can be injected in the intake passage)
PS Minimum injectable cylinder pressure
Claims (10)
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、前記気体燃料を前記気体燃料筒内噴射弁により筒内に圧縮行程噴射して始動させる一方、
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、前記気体燃料を前記気体燃料筒内噴射弁により筒内に噴射時期を変更して噴射し、始動させることを特徴とするバイフューエルエンジンの始動制御方法。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,
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel is equal to or higher than the regulated pressure of the regulator, the gaseous fuel is started by injecting the compression stroke into the cylinder by the gaseous fuel in-cylinder injection valve,
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel is less than the regulated pressure of the regulator and is equal to or higher than the in-cylinder injectable minimum pressure, the gas fuel is injected into the cylinder by the gaseous fuel in-cylinder injection valve to change the injection timing. A start control method for a bifuel engine, which comprises injecting and starting.
エンジンが所定の暖機状態になった後、前記液体燃料による運転に切替えることを特徴とする請求項1に記載のバイフューエルエンジンの始動制御方法。At the time of the start, while determining the injection period and timing based on the residual pressure in the container of the gaseous fuel, while injecting the gaseous fuel in the determined injection period and timing,
2. The start control method for a bi-fuel engine according to claim 1, wherein the operation is switched to the operation using the liquid fuel after the engine reaches a predetermined warm-up state.
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さらに設け、
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、前記気体燃料を前記気体燃料筒内噴射弁により筒内に圧縮行程噴射して始動させる一方、
前記気体燃料の容器内残圧が筒内噴射可能最低圧未満で、且つ、吸気通路噴射可能最低圧以上であるときは、前記気体燃料を前記気体燃料吸気通路噴射弁により吸気通路に噴射して始動させることを特徴とするバイフューエルエンジンの始動制御方法。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 gas fuel to the intake passage is further provided,
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel is equal to or higher than the regulated pressure of the regulator, the gaseous fuel is started by injecting the compression stroke into the cylinder by the gaseous fuel in-cylinder injection valve,
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel is less than the in-cylinder injectable minimum pressure and is equal to or more than the intake passage injectable minimum pressure, the gaseous fuel is injected into the intake passage by the gaseous fuel intake passage injection valve. A start control method for a bi-fuel engine, which is started.
前記液体燃料吸気通路噴射弁に代え、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以上であるときは、前記気体燃料を前記気体燃料筒内噴射弁により筒内に圧縮行程噴射して始動させる一方、
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、前記気体燃料の容器内残圧に応じて噴射期間を制御しつつ、前記2流体噴射弁により液体燃料と気体燃料とを噴射して始動させることを特徴とするバイフューエルエンジンの始動制御方法。In a bi-fuel engine, gas fuel can be independently injected and supplied to a cylinder by a gas fuel in-cylinder injection valve and liquid fuel to an intake passage by a liquid fuel intake passage injection valve.
In place of the liquid fuel intake passage injection valve, a two-fluid injection valve capable of simultaneously supplying the liquid fuel and the gaseous fuel to the intake passage is provided, and a line downstream of a high-pressure regulator provided downstream of the gaseous fuel container Is connected to the two-fluid injection valve,
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel is equal to or higher than the regulated pressure of the high-pressure regulator, the gaseous fuel is started by injecting the compression stroke into the cylinder by the gaseous fuel in-cylinder injection valve,
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel becomes lower than the regulated pressure of the high-pressure regulator, the liquid fuel and the gas are controlled by the two-fluid injection valve while controlling the injection period according to the residual pressure in the container of the gaseous fuel. A start control method for a bi-fuel engine, which starts by injecting fuel.
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のときは、前記2流体噴射弁により気体燃料を噴射して始動させることを特徴とする請求項6に記載のバイフューエルエンジンの始動制御方法。A low-pressure regulator is further interposed in a line branched from a line downstream of the high-pressure regulator,
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel is less than the regulated pressure of the high-pressure regulator and is equal to or greater than the regulated pressure of the low-pressure regulator, the fuel is started by injecting the gaseous fuel by the two-fluid injection valve. The start control method for a bi-fuel engine according to claim 6.
前記液体燃料吸気通路噴射弁の噴霧と衝突するように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さらに設けると共に、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以上であるときは、前記気体燃料を前記気体燃料筒内噴射弁により筒内に圧縮行程噴射して始動させる一方、
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のときは、前記気体燃料の容器内残圧に応じて噴射期間を制御しつつ、前記気体燃料吸気通路噴射弁により気体燃料を、且つ、前記液体燃料吸気通路噴射弁により液体燃料を、それぞれ、噴射して始動させることを特徴とするバイフューエルエンジンの始動制御方法。In a bi-fuel engine, gas fuel can be independently injected and supplied to a cylinder by a gas fuel in-cylinder injection valve and liquid fuel to an intake passage by a liquid fuel intake passage injection valve.
A gas fuel intake passage injection valve for injecting the gaseous fuel into the intake passage so as to collide with the spray of the liquid fuel intake passage injection valve, and a line downstream of a high-pressure regulator provided downstream of the gas fuel container; Connected to the gas fuel intake passage injection valve,
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel is equal to or higher than the regulated pressure of the high-pressure regulator, the gaseous fuel is started by injecting the compression stroke into the cylinder by the gaseous fuel in-cylinder injection valve,
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel is less than the regulated pressure of the high-pressure regulator, while controlling the injection period in accordance with the residual pressure in the container of the gaseous fuel, the gaseous fuel is injected by the gaseous fuel intake passage injection valve, A start control method for a bi-fuel engine, wherein liquid fuel is injected and started by the liquid fuel intake passage injection valve.
前記気体燃料の容器内残圧が筒内噴射可能最低圧未満で、且つ、前記低圧レギュレータの調節圧以上のときは、前記気体燃料を前記気体燃料吸気通路噴射弁により、前記液体燃料を液体燃料吸気通路噴射弁により吸気通路に噴射して始動させることを特徴とする請求項8に記載のバイフューエルエンジンの始動制御方法。A low-pressure regulator is further interposed in a line branched from a line downstream of the high-pressure regulator,
When the residual pressure in the container of the gaseous fuel is lower than the minimum in-cylinder injectable pressure and equal to or higher than the adjustment pressure of the low-pressure regulator, the gaseous fuel is supplied to the liquid fuel by the gaseous fuel intake passage injection valve. 9. The start control method for a bi-fuel engine according to claim 8, wherein the engine is started by injecting into an intake passage by an intake passage injection valve.
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