JP2009097364A

JP2009097364A - ガスエンジンの燃料供給方法及びガソリン代替ガス燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP2009097364A
Application number: JP2007267450A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kimura; 修木村
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2009-05-07

Abstract

【課題】ガソリン噴射システムを利用したガソリン代替ガス燃料噴射システムについて、高地での運転時に供給燃料が過剰にリーン化することを回避して、エンジン性能を良好に維持できるようにする。
【解決手段】ガソリン噴射制御装置である電子制御ユニット１０によるガソリン噴射信号ｌｎを受信したガソリン代替ガス燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット１１が、ガソリン噴射信号ｌｎを基に検知した吸気管圧力に応じて所定の算出方式でガス燃料の噴射量を算出し、ガス燃料噴射信号をインジェクタ２に出力してエンジン１に燃料を供給する燃料供給方法において、電子制御ユニット１１が、所定の手段を用いて大気圧を検知しながら大気圧の低下に応じてガス燃料噴射量の算出に用いる吸気管圧力値を増量補正することにより、高地での運転時に供給燃料の希薄化を軽減する方向で制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン既設のガソリン噴射システムをガス燃料を使用するガソリン代替ガス燃料噴射システムに改造する場合における、ガスエンジンの燃料供給方法及びそのガソリン代替ガス燃料噴射制御装置に関するものである。

ガソリンとは組成・気化性等の特性が異なるＬＰＧなどのガス燃料を、火花点火エンジンの燃料に使用することは広く知られている。このようなガス燃料をインジェクタから吸気管路に噴射する噴射システムをエンジンに搭載するにあたり、新規のガスエンジンに対してはエンジン運転状態に応じて最適な燃料噴射量を設定する電子制御装置を使用してインジェクタを制御するように、最初からシステムを設計・構築すればよい。

しかし、ガソリン噴射システムを搭載している既存のエンジンに対しては、その制御装置にエンジン運転状態に応じて最適なガソリン噴射量を実現するプログラムが既に設定されていることから、例えば特開２００４―１０８１４８号公報に記載されているように、ガソリン噴射量に基いてこれと同等の混合気を与える燃料噴射量を算出する、という簡単な機能をもたせたガソリン代替ガス燃料用の電子制御装置を増設し、且つ、燃料の種類ごとに噴射に適した弁口径・ダイナミックレンジをもつインジェクタを使用することにより、既存のガソリン噴射システムをそのまま利用しながらガソリン代替ガス燃料噴射システムを構築することができる。

このような従来のガソリン代替ガス燃料噴射システム、及び後述する本発明のガソリン代替ガス燃料噴射制御装置を搭載した燃料噴射システムに共通した配置図である図１を参照して、このようなシステムでは、エンジン１の運転状態を各センサ５〜９で検出し、ガソリン噴射信号Ｉ１〜Ｉｎを出力するガソリン噴射制御装置としての電子制御ユニット１０と、ガソリン噴射信号を所定の補正係数・補正式等でガス燃料用に補正適合してガス燃料噴射信号Ｏｎとして各気筒に設けたインジェクタ２へ出力するガソリン代替ガス燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット１１とを備えている。

しかし、このようなガソリン代替ガス燃料噴射システムを搭載した車両で高地を走行する場合には、エンジンの出力不足を感じることが多々ある。これは、標高の上昇に伴う気圧変化により、エンジンに供給されるガス燃料が過剰にリーン化することが主たる原因とされている。

即ち、図３のグラフに示すように、高地においては平地と比べて気圧が低く空気密度が薄い状態となるところ、ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置である電子制御ユニット１１は通常大気圧の変化（高度の上昇）を認識しないため、平地における走行と同様の制御方法でガス燃料の噴射量を決定する。このとき、ガソリン用の電子制御ユニット１０は大気圧の変動を認識してガソリン噴射量を大気圧に応じて減量するが、この減量されたガソリン噴射量のデータを入力されたガス用の電子制御ユニット１１は、これを基にして吸気管圧力センサ９で検知している吸気管圧力に応じたガス噴射量を決定することになる。

このように、入力されたガソリン噴射量を基にガス噴射量を算出するシステムにおいては、ガソリン噴射量が大気圧に応じて減量された後にガス噴射量が更に吸気管圧力に応じて減量されるため、インジェクタによる噴射量が過剰に減少してエンジンに供給されるガス燃料が過剰にリーン化してしまい、排ガス性能、始動性能、走行性能等の各エンジン性能の悪化を招いてしまうという問題があった。
特開２００４―１０８１４８号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、ガソリン噴射システムを利用したガソリン代替ガス燃料噴射システムについて、高地での運転時に供給燃料が過剰にリーン化することを回避して、エンジン性能を良好に維持できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、ガソリン噴射制御装置によるガソリン噴射信号を受信したガソリン代替ガス燃料噴射制御装置が、前記ガソリン噴射信号を基に検知した吸気管圧力に応じて所定の算出方式でガス燃料噴射量を算出し、ガス燃料噴射信号をインジェクタに出力してガスエンジンに燃料を供給する燃料供給方法において、前記ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置が、所定の手段を用いて所定のタイミングで大気圧を検知して前記検知した大気圧の低下に応じてガス燃料噴射量の算出に用いる前記吸気管圧力値を増量補正することにより、高地での運転時に供給燃料の希薄化を軽減する方向で制御を実行することにした。

このような制御方法としたことで、ガスエンジンの高地運転時に、大気圧を検知したガソリン噴射制御装置によるガソリン噴射量の減量と、吸気管圧力を検知したガソリン代替ガス燃料噴射制御装置によるガス燃料噴射量の減量が重なることによる供給燃料の過剰なリーン化を有効に回避することができる。

また、このガスエンジンの燃料供給方法において、その吸気管圧力値の補正は所定の基準大気圧値を直近に検知した大気圧値で除して得た数値が、検知している吸気管圧力値に乗じられることにより行われるものとすれば、ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置に過剰な処理負担をかけることなく迅速に補正処理することができる。

さらに、ガソリン噴射システムを改造してなるガソリン代替ガス燃料噴射システムに配設され、燃料供給方法実行用プログラムが記憶手段に格納されているとともに吸気管圧力センサが配線で接続され、且つ、所定の大気圧検知手段を備えており、上述したガスエンジンの燃料供給方法を実施することを特徴とする、ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置とすれば、上述した燃料供給方法を確実且つ容易に実現することができる。

ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置が検知した大気圧値に応じて吸気管圧力値を補正するものとした本発明によると、ガスエンジンの高地運転時に供給燃料が過剰にリーン化することを回避して、エンジン性能を良好に維持することができる。

以下に、図面を参照しながら本発明における最良の実施の形態を説明する。

図１は、エンジン１既設のガソリン噴射システムに、ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット１１及び電磁駆動式でガス燃料用のインジェクタ２を増設してなる、ガソリン代替ガス燃料噴射システムの配置図を示している。尚、本実施の形態においては使用するガス燃料がＬＰＧ等の比較的気化し易いものを用いる場合を想定している。

また、図示しないガス燃料を充填したボンベの液相部分から延びた図示しない送出管路が所定の気化手段を経由して複数の気筒のインジェクタ２（正面の気筒分のみ図示）に接続されており、その各インジェクタ２を電子制御ユニット１１が各々駆動制御するようになっている。

本発明はガソリン噴射制御装置としての電子制御ユニット１０と図示しないガソリン用インジェクタとを備えたガソリン噴射システムを搭載していた既存のガソリンエンジンをガスエンジンに改造する場合に適用されるものである。そして、電子制御ユニット１０は、スロットル開度センサ８、吸気管圧力センサ９、Ｏ２センサ６、水温センサ７、クランク角センサ５等により検出したエンジン運転状態に基いて算出したガソリン噴射信号を出力し、図示しないガソリン用インジェクタをこの駆動信号に応じたデューティサイクルで開閉動作させ、エンジン要求流量のガソリンを噴射しエンジン１に供給して点火プラグ４を所定のタイミングで点火させるガソリン噴射システムを利用したものであり、このような技術は周知のものである。

本実施の形態では、ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット１１とガス燃料用のインジェクタ２とが、前記のガソリン噴射システムを残置させて増設され、ガソリン代替ガス燃料噴射システムを構成している。この場合、図示しないガソリン用インジェクタを撤去してガス燃料用のインジェクタ２とつけ替えればよく、電子制御ユニット１０からガソリン用インジェクタに至る気筒毎の信号線をそのまま電子制御ユニット１１につけ替え接続して、入力信号線とすればよい。

ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置である電子制御ユニット１１は、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インターフェース等を備えた汎用の電子制御ユニットを使用することができ、ハード的には従来のガソリン代替ガス燃料噴射制御装置と同様であるが、そのＲＯＭに、以下に述べる本発明のガスエンジンの燃料供給方法を実行するためのプログラムを備えてなるものである。また、電子制御ユニット１１は、吸気管圧力センサ９に接続されて吸気管圧力を連続的に検知するようになっており、検知した吸気管圧力値を用いながら所定の算出方法によりガソリン噴射信号からガス燃料噴射信号を生成してインジェクタ２に出力するようになっている。

そして、その電子制御ユニット１１が実施するガスエンジンの燃料供給方法について、ガス燃料噴射信号の生成に用いる吸気管圧力値を検知した大気圧（大気圧学習値）に応じて補正することにより、高地運転時に大気圧を検知したガソリン噴射制御装置によるガソリン噴射量の減量分と、吸気管圧力を検知したガソリン代替ガス燃料噴射制御装置によるガス燃料噴射量の減量分とが重なることによる、供給燃料の過剰なリーン化を回避することができる。

この電子制御ユニット１１による吸気管圧力値の補正方法の１例として、以下のような手順が想定される。
即ち、
吸気管圧力補正値[kPa]＝101.3[kPa]÷大気圧学習値×吸気管圧力値[kPa]

そして、例えば下記のいずれかの条件が成立する場合、大気圧学習値を更新するようにすればよい。
・エンジン停止時、吸気管圧力値を大気圧学習値とする。
・エンジン始動後、吸気管圧力値＞大気圧学習値の場合、吸気管圧力値を大気圧学習値とする。
・エンジン始動後、吸気管圧力値≧７０[kPa]であってエンジン速度と吸気管圧力値の変化のない状態が１０[s]経過し、吸気管圧力値＜大気圧学習値の場合、吸気管圧力値を大気圧学習値とする。

本実施の形態では、このような手順で大気圧に応じて補正した吸気管圧力値をガス燃料噴射量の算出において適用することを特徴としており、算出したガス燃料噴射量を実現する燃料噴射信号をインジェクタ２に出力するようになっている。図２は、このような制御を実行した場合の各種データを示すグラフであるが、空気密度が減少する高地でのエンジン運転においても、供給燃料が過剰にリーン化することを回避して空燃比をほぼ一定に維持しており、排気性能、始動性能、走行性能等の各エンジン性能を良好に維持することが可能となっていることがわかる。

以上、述べたように、ガソリン噴射システムを利用したガソリン代替ガス燃料噴射システムについて、本発明により、ガスエンジンの高地運転時に供給燃料が過剰にリーン化することを有効に回避して、エンジン性能を良好に維持することができるようになった。

本発明における実施の形態及び従来例に共通した燃料供給システムの配置図。図１のガソリン代替ガス燃料噴射制御装置による制御状態を示すためのグラフ。従来例による制御状態を示すためのグラフ。

符号の説明

１エンジン、２インジェクタ、９吸気管圧力センサ、１０，１１電子制御ユニット

Claims

ガソリン噴射制御装置によるガソリン噴射信号を受信したガソリン代替ガス燃料噴射制御装置が、前記ガソリン噴射信号を基に検知した吸気管圧力に応じて所定の算出方式でガス燃料噴射量を算出し、ガス燃料噴射信号をインジェクタに出力してガスエンジンに燃料を供給する燃料供給方法において、前記ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置が、所定の手段を用いて所定のタイミングで大気圧を検知して前記検知した大気圧の低下に応じてガス燃料噴射量の算出に用いる前記吸気管圧力値を増量補正することにより、高地での運転時に供給燃料の希薄化を軽減する方向で制御を実行することを特徴とするガスエンジンの燃料供給方法。
前記吸気管圧力値の補正は、所定の基準大気圧値を直近に検知した大気圧値で除して得た数値が、検知している前記吸気管圧力値に乗じられることにより行われることを特徴とする請求項１に記載したガスエンジンの燃料供給方法。
ガソリン噴射システムを改造してなるガソリン代替ガス燃料噴射システムに配設され、燃料供給方法実行用プログラムが記憶手段に格納されているとともに吸気管圧力センサが接続され、且つ、所定の大気圧検知手段を備えており、請求項１または２に記載したガスエンジンの燃料供給方法を実施することを特徴とするガソリン代替ガス燃料噴射制御装置。