JP2006266181A - 圧縮天然ガスエンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多連式インジェクタ９を用いた圧縮天然ガスエンジンの燃料噴射制御装置に関し、多連式インジェクタ９の何れかのインジェクタに不具合が発生しても、燃料低下を抑えてエンジンへの影響を最小限に止めた。
【解決手段】エンジンに装着した回転数検出センサ３９と、インテークマニホールド５に装着した吸気圧検出センサ４１の検出値に基づきＥＣＵが走行条件に適した燃料噴射量を求めて、多連式インジェクタ９の各インジェクタから順次、圧縮天然ガス燃料を吸気通路内に噴射供給させる多連式インジェクタ９を用いた圧縮天然ガスエンジンの燃料噴射制御装置に於て、圧縮天然ガスエンジンの燃焼状況を検出する酸素濃度検出センサ５５を圧縮天然ガスエンジンの排気通路に装着し、前記ＥＣＵは、当該酸素濃度検出センサ５５の検出値を基に燃料低下を感知したとき、多連式インジェクタ９のインジェクタを複数同時に作動させることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、多連式インジェクタを用いた圧縮天然ガスエンジンの燃料噴射制御装置に関する。

パティキュレートや黒煙の排出がなく、ディーゼルエンジンに比しＮＯｘ（窒素酸化物）の低減が図れるとして、今日、圧縮天然ガスを燃料とする圧縮天然ガスエンジン（以下、「ＣＮＧエンジン」という）がトラックやバスに広く搭載されている。
そして、特許文献１に開示されるように、従来、この種のＣＮＧエンジンでは、各気筒毎にインジェクタを装着し、各気筒の点火順序に従い、夫々のインジェクタから圧縮天然ガス燃料（以下、「ＣＮＧ燃料」という）を気筒毎に噴射供給しているが、このように各気筒毎にインジェクタを装着した従来構造に代え、昨今、複数のインジェクタ（例えば、６個のインジェクタ♯１〜♯６）からなる一つの多連式インジェクタを用いて、ＣＮＧエンジンの各気筒にＣＮＧ燃料を噴射供給する燃料噴射制御装置が知られている。

図５に示すようにこの燃料噴射制御装置１は、ＣＮＧエンジン３に装着したクランク角センサ（エンジン回転数検出センサ）と、インテークマニホールド５に装着したブースト圧センサ（吸気圧検出センサ）の検出値に基づきＥＣＵ７が走行条件に適した燃料噴射量を求めて、多連式インジェクタ９の各インジェクタ♯１〜♯６から順番にＣＮＧ燃料Ｆを吸気通路１１に燃料噴射ノズル１３を介して噴射させるもので、点火順序に従い、ＣＮＧエンジン３の各気筒１ＣＹＬ〜６ＣＬＹにＣＮＧ燃料Ｆが供給されるようになっている。
特開２００２−３５７１５０号公報

しかし、上記燃料噴射制御装置１にあっては、多連式インジェクタ９の何れかのインジェクタ♯１〜♯６に燃料噴射特性不良が発生すると、ＣＮＧエンジン３に必要なＣＮＧ燃料Ｆが不足して、適切な燃焼が行えずに運転性が悪化してしまう虞があった。
そして、このような不具合は、気筒毎にインジェクタを装着した従来構造に於ても同様で、何れかのインジェクタに燃料噴射特性不良が発生すると、適切な燃焼が行えずに運転性が悪化する虞がある。

本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、上述の如き多連式インジェクタを用いたＣＮＧエンジンの燃料噴射制御装置に改良を加え、何れかのインジェクタに不具合が発生しても、燃料低下を抑えてＣＮＧエンジンへの影響を最小限に止めた燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

斯かる目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ＣＮＧエンジンに装着したエンジン回転数検出センサと、インテークマニホールドに装着した吸気圧検出センサの検出値に基づきＥＣＵが走行条件に適した燃料噴射量を求めて、複数のインジェクタからなる多連式インジェクタの各インジェクタから順次、ＣＮＧ燃料を吸気通路内に噴射供給させる多連式インジェクタを用いたＣＮＧエンジンの燃料噴射制御装置に於て、ＣＮＧエンジンの燃焼状況を検出する酸素濃度検出センサをＣＮＧエンジンの排気通路に装着し、前記ＥＣＵは、当該酸素濃度検出センサが燃料低下を感知したとき、多連式インジェクタのインジェクタを複数同時に作動させることを特徴とする。

そして、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のＣＮＧエンジンの燃料噴射制御装置に於て、ＥＣＵは、酸素濃度検出センサが燃料低下を感知したとき、多連式インジェクタの個々のインジェクタを連続作動させることを特徴としている。

請求項１及び請求項２に係る発明によれば、多連式インジェクタの一部のインジェクタが壊れてＣＮＧ燃料が噴射できなくなっても、応急措置として他のインジェクタで補うように構成したので、燃料低下を抑えてＣＮＧエンジンへの影響を最小限に止めることができ、運転性悪化を抑制することが可能となった。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、図５に示す従来例と同一のものは同一符号を以って表示する。
図１は請求項１及び請求項２に係る燃料噴射制御装置の一実施形態を示し、図に於て、３は図５に示すように圧縮天然ガスを燃料とする直列６気筒のＣＮＧエンジンで、そのシリンダヘッド１５には、各気筒１ＣＹＬ〜６ＣＬＹ（図１では、１ＣＹＬのみ図示）の吸気ポート毎に、インテークマニホールド５の分岐管が接続され、また、各気筒１ＣＹＬ〜６ＣＬＹの排気ポート毎にエキゾーストマニホールドの分岐管が接続されている。

そして、排気マニホールドに接続された排気通路１７にターボチャージャ１９が装着されており、ＣＮＧエンジン３から放出された排気ガスＧがターボチャージャ１９のタービン２１を回すと、これに直結して回転するコンプレッサ２３が吸入空気Ａを圧縮して、過給された圧縮空気Ａ-1が吸気通路１１からインテークマニホールド５を介してＣＮＧエンジン３に送り込まれるようになっている。

そして、吸気通路１１には、ターボチャージャ１９で過給された圧縮空気Ａ-1の温度を下げて吸気の充填効率を向上させるインタークーラ２５が装着されると共に、コンプレッサ２３の上流側の吸気通路１１にエアフィルタ２７が装着され、また、タービン２１の下流側の排気通路１７に消音器２９が装着されている。
而して、ＣＮＧエンジン３は、図２に示すように「１ＣＬＹ−４ＣＬＹ−２ＣＬＹ−６ＣＬＹ−３ＣＬＹ−５ＣＬＹ」の点火順序に設定されており、各気筒１ＣＹＬ〜６ＣＬＹの燃焼室３１に臨むように点火プラグ３３がシリンダヘッド１５に挿着されている。

そして、前記インタークーラ２５とインテークマニホールド５の間の吸気通路１１中にスロットル弁３５が装着されているが、当該スロットル弁３５の上流側の吸気通路１１に、吸気の流れと反対向きに単孔ノズル式の燃料噴射ノズル１３が挿着され、当該燃料噴射ノズル１３に多連式インジェクタ９が接続されている。
多連式インジェクタ９は６個のインジェクタ♯１〜♯６で構成されており、本実施形態に係る燃料噴射制御装置３７も、図５の従来例と同様、ＣＮＧエンジン３に装着したクランク角センサ（エンジン回転数検出センサ）３９と、インテークマニホールド５に装着したブースト圧センサ（吸気圧検出センサ）４１の検出値に基づきＥＣＵ７が走行条件に適した燃料噴射量を求めて、図２の「単連式」に図示するように、多連式インジェクタ９の各インジェクタ♯１〜♯６から順番にＣＮＧ燃料Ｆを燃料噴射ノズル１３を介して吸気通路１１内に噴射させるようになっており、既述した「１ＣＬＹ−４ＣＬＹ−２ＣＬＹ−６ＣＬＹ−３ＣＬＹ−５ＣＬＹ」の点火順序に従い、ＣＮＧエンジン３の各気筒１ＣＹＬ〜６ＣＬＹにＣＮＧ燃料Ｆが供給される。

そして、本実施形態に於ける燃料供給装置４３は従来構造と同一で、ＣＮＧ燃料Ｆを貯蔵する図示しない複数本のボンベと、当該ボンベから供給されたＣＮＧ燃料Ｆの圧力を調整するレギュレータ４５と、当該レギュレータ４５とボンベとの間に装着された主止弁４７や、レギュレータ４５の下流側に装着された燃料フィルタ４９，低圧遮断弁５１等を備え、これらは１本の燃料管５３を介して多連式インジェクタ９に接続されている。

しかし、既述したように、従来、この種の多連式インジェクタを用いた燃料噴射制御装置では、何れかのインジェクタ♯１〜♯６に不具合が発生すると、燃焼に必要なＣＮＧ燃料が不足してＣＮＧエンジン３の運転性が悪化する虞があった。
そこで、本実施形態は、上述した構成に加え、タービン２１の下流側の排気通路１７に、ＣＮＧエンジン３の燃焼状況を検出するＡｆセンサ（酸素濃度検出センサ）５５を装着し、この検出値（図３のλｉ）をＥＣＵ７に出力している。

而して、既述したようにＥＣＵ７は、クランク角センサ３９とブースト圧センサ４１の検出値を基に、図２の「単連式」のプログラムに従い、多連式インジェクタ９の各インジェクタ♯１〜♯６を一つ宛順番に作動させて、走行条件に適した燃料噴射量を吸気通路１１内に噴射させており、Ａｆセンサ５５は排気ガスＧ中の酸素濃度を検出して、その検出値（λｉ）をＥＣＵ７に出力する。

そして、各インジェクタ♯１〜♯６が正常に作動しているとき、Ａｆセンサ５５で検出された検出値（λｉ）は正常なレベルにあり、斯かる検出値（λｉ）を入力したＥＣＵ７は、ＣＮＧエンジン３の燃焼状態が「異常なし」と判断して図２の「単連式」の作動を継続するようになっている。
しかし、何れかのインジェクタ♯１〜♯６に不具合が発生すると、ＣＮＧエンジン３の燃焼に必要なＣＮＧ燃料Ｆが不足するため、Ａｆセンサ５５で検出された排気ガスＧ中の酸素濃度が異常値を示し、Ａｆセンサ５５は燃料低下を感知する。そして、斯様にＡｆセンサ５５が燃料低下を感知すると、ＥＣＵ７はＣＮＧエンジン３Ｋ燃焼状態に「異常あり」と判断するように構成されており、具体的には、Ａｆセンサ５５の検出値（λｉ）が図３のステップＳ２で示すように所定の設定値「目標λ±ｒ１」よりも大きくなると、燃焼状態に「異常あり」と判断するようになっている。

尚、この設定値「目標λ±ｒ１」は、予めＥＣＵ７の記憶手段に設定，記憶されている。
そして、斯様に「異常あり」と判断すると、ＥＣＵ７は図２の「単連式」に代え、「２連式」に示すプログラムに従い、個々のインジェクタ♯１〜♯６を２連続作動させることで、気筒１ＣＹＬ〜６ＣＬＹの点火タイミング毎にインジェクタ♯１〜♯６を複数同時に作動させて、燃焼に必要な燃料低下を防止するようになっている。

また、図示しないが斯様に「異常あり」と判断すると、ＥＣＵ７は運転席のインストルメントパネルに装着したアラームランプを点灯させて、ドライバーにインジェクタの不具合を知らせるようになっている。
本実施形態はこのように構成されているから、車両走行に当たり、ＥＣＵ７は、クランク角センサ３９とブースト圧センサ４１の検出値に基づき、先ず、従来と同様、多連式インジェクタ９の各インジェクタ♯１〜♯６を図２の「単連式」のプログラムに従い一つ宛順番に作動させて、走行条件に適した燃料噴射量を吸気通路１１内に噴射させる。

そして、ＣＮＧエンジン３は「１ＣＬＹ−４ＣＬＹ−２ＣＬＹ−６ＣＬＹ−３ＣＬＹ−５ＣＬＹ」の点火順序に従い燃焼し、Ａｆセンサ５５は排気ガスＧ中の酸素濃度を検出して（図３のステップＳ１）、検出値（λｉ）をＥＣＵ７に出力する。
而して、ＥＣＵ７はステップＳ２に於て、検出値（λｉ）が設定値「目標λ±ｒ１」を超えているか否かを判定し、検出値（λｉ）が設定値「目標λ±ｒ１」を超えていないと判定すると、ＣＮＧエンジン３の燃焼状態は「異常なし」と判断して、図２の「単連式」によるインジェクタ♯１〜♯６の作動を継続する（ステップＳ３）。そして、再びステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ２に於て、検出値（λｉ）が設定値「目標λ±ｒ１」を超えていると判定したとき、ＥＣＵ７はインジェクタ♯１〜♯６の何れかに不具合が発生しているとして、図２の「２連式」に移行し、個々のインジェクタ♯１〜♯６を２連続作動させる（ステップＳ４）と同時に、インストルメントパネルに装着したアラームランプを点灯させて、ドライバーにインジェクタの不具合を知らせる。

そして、再びステップＳ１に戻って、以下、同様のルーチンを繰り返すこととなり、このように、複数のインジェクタ♯１〜♯６が作動してＣＮＧエンジン３にＣＮＧ燃料Ｆが供給されることで燃料低下が抑えられ、アラームランプの点灯を見たドライバーは、インジェクタに不具合があるとして、走行後、修理点検を行うこととなる。
このように本実施形態は、一部のインジェクタ♯１〜♯６が壊れてＣＮＧ燃料Ｆが噴射できなくなっても、応急措置として他のインジェクタ♯１〜♯６で補うように構成したので、燃料低下を抑えてＣＮＧエンジン３への影響を最小限に止めることができ、運転性悪化を抑制することが可能となった。

尚、上述した２連続作動に加え、更に図２の「３連式」に図示するプログラムに従い、インジェクタ♯１〜♯６の３連続作動を可能としてもよく、例えば図３のステップＳ４に於て、インジェクタ♯１〜♯６を２連続作動させても、ステップＳ５で検出した検出値（λｉ）が別途設定した設定値「目標λ±ｒ２」にも達しないとき、ステップＳ７に進んで、インジェクタ♯１〜♯６を３連続作動させるように構成してもよい。そして、設定値「目標λ±ｒ２」に達しているときには、２連続作動を継続すればよい。

而して、この実施形態によれば、更に燃料低下を抑えてＣＮＧエンジン３への影響を最小限に止めることができ、運転性悪化を更に抑制することが可能となる利点を有する。
尚、上述した各実施形態では、各インジェクタ♯１〜♯６を複数同時に作動させるに当たり、図２の「２連式」，「３連式」に基づきインジェクタ♯１〜♯６を２連続作動または３連続作動させるように構成したが、各インジェクタ♯１〜♯６を複数同時に作動させる構造として、その他、例えば図２の「単連式」と共に、インジェクタ♯１のみを同時に作動させると共に、「単連式」によるインジェクタ♯１の作動タイミング時にのみインジェクタ♯２を同時に作動させるようにプログラムしてもよく、斯かる実施形態によっても、既述した各実施形態と同様、所期の目的を達成することが可能である。

請求項１及び請求項２の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の構成図である。 多連式インジェクタの各インジェクタの作動タイミングの説明図である。 多連式インジェクタによる燃料噴射制御のフローチャートである。 多連式インジェクタによる他の燃料噴射制御のフローチャートである。 従来のＣＮＧエンジンの燃料噴射制御装置の構造説明図である。

符号の説明

３ ＣＮＧエンジン
５ インテークマニホールド
７ ＥＣＵ
９ 多連式インジェクタ
♯１〜♯６ インジェクタ
１１ 吸気管
１３ 燃料噴射ノズル
１５ シリンダヘッド
１７ 排気通路
１９ ターボチャージャ
３３ 点火プラグ
３５ スロットル弁
３７ 燃料噴射制御装置
３９ クランク角センサ
４１ ブースト圧センサ
４３ 燃料供給装置
４５ レギュレータ
４７ 主止弁
５５ Ａｆセンサ
Ａ 吸入空気
Ａ-1 圧縮空気
Ｆ ＣＮＧ燃料
Ｇ 排気ガス

Claims (2)

1. 圧縮天然ガスエンジンに装着したエンジン回転数検出センサと、
   インテークマニホールドに装着した吸気圧検出センサの検出値に基づきＥＣＵが走行条件に適した燃料噴射量を求めて、複数のインジェクタからなる多連式インジェクタの各インジェクタから順次、圧縮天然ガス燃料を吸気通路内に噴射供給させる多連式インジェクタを用いた圧縮天然ガスエンジンの燃料噴射制御装置に於て、
   圧縮天然ガスエンジンの燃焼状況を検出する酸素濃度検出センサを圧縮天然ガスエンジンの排気通路に装着し、
   前記ＥＣＵは、当該酸素濃度検出センサが燃料低下を感知したとき、多連式インジェクタのインジェクタを複数同時に作動させることを特徴とする圧縮天然ガスエンジンの燃料噴射制御装置。
2. ＥＣＵは、酸素濃度検出センサが燃料低下を感知したとき、多連式インジェクタの個々のインジェクタを連続作動させることを特徴とする請求項１に記載の圧縮天然ガスエンジンの燃料噴射制御装置。

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