JP2017008823A - 液化石油ガスの燃料成分比率推定装置及びそれを備えたエンジンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクに圧力センサと温度センサを設けることなくコスト削減を図りながらＬＰＧの中の特定の燃料成分の比率を推定すること。【解決手段】エンジンシステムは、ＬＰＧを燃料とするエンジン１と、エンジン１に供給される燃料に点火する点火プラグ２２及びイグニションコイル２３と、エンジン１で発生するノッキングを検出するノックセンサ４５と、ノックセンサ４５により所定レベルのノッキングが検出されたときに燃料への点火時期を必要量だけ遅角させるようにイグニションコイル２３を制御するＥＣＵ４０とを備える。このエンジンシステムのＥＣＵ４０は、ＬＰＧに含まれるプロパンの比率を推定する。詳しくは、ＥＣＵ４０は、所定レベルのノッキングが検出されたときに制御された点火時期の必要遅角量を求め、その必要遅角量に基づきプロパン比率を推定する。【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、液化石油ガスを燃料とするエンジン等において使用され、液化石油ガスに含まれる特定の燃料成分の比率を推定するための液化石油ガスの燃料成分比率推定装置及びそれを備えたエンジンシステムに関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される装置が知られている。この装置は、液化石油ガスを燃料とするエンジンにおいて、燃料タンクの中の圧力を検出する圧力センサと、燃料タンクの中の温度を検出する温度センサとを備える。そして、液化石油ガスに含まれる特定の燃料成分（ここでは「プロパン」が想定される。）の比率を、両センサの検出値に基づいて推定するようになっている。

特開２００２−３２２９２１号公報

ここで、本願出願人は、液化石油ガスに含まれる特定の燃料成分の比率とその液化石油ガスのオクタン価との間に強い相関があることを見出した。図８に、液化石油ガスに含まれるプロパン比率とオクタン価の関係をグラフに示す。このグラフから、オクタン価からプロパン比率を推定できることがわかる。一方、オクタン価は、エンジンでノッキングが発生するのを防止するために点火時期を遅角させる必要遅角量と相関があることが知られている。そこで、本願出願人は、特定の燃料成分が「１００％」となる場合に設定された点火時期からの必要遅角量に基づき、特定の燃料成分の比率を推定できることを見出した。ここで、特定の燃料成分として、プロパンやブタンを想定することができる。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料タンクに圧力センサと温度センサを設けることなく、コスト削減を図りながら液化石油ガスの中の特定の燃料成分の比率を推定できる液化石油ガスの燃料成分比率推定装置及びそれを備えたエンジンシステムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液化石油ガスを燃料とするエンジンと、エンジンに供給される燃料に点火するための点火手段と、エンジンで発生するノッキングを検出するためのノックセンサと、ノックセンサにより所定レベルのノッキングが検出されたときに燃料への点火時期を必要量だけ遅角させるように点火手段を制御するためのノック制御手段とを備えたエンジンシステムに設けられ、液化石油ガスに含まれる特定の燃料成分の比率を推定するための成分比率推定手段を備えた液化石油ガスの燃料成分比率推定装置であって、成分比率推定手段は、ノック制御手段により制御された点火時期の必要遅角量を求め、必要遅角量に基づき特定の燃料成分の比率を推定することを趣旨とする。

上記発明の構成では、成分比率推定手段は、ノック制御手段により制御された点火時期の必要遅角量を求め、その必要遅角量に基づき特定の燃料成分の比率を推定する。ここで、液化石油ガスに含まれる特定の燃料成分の比率と液化石油ガスのオクタン価との間に相関があることが確認されている。一方、液化石油ガスのオクタン価は、エンジンでノッキングが発生するのを防止するために点火時期を遅角させる必要遅角量と相関があることが確認されている。従って、ノックセンサの検出値から液化石油ガスに含まれる特定の燃料成分の比率が得られる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、成分比率推定手段は、特定の燃料成分の比率を１００％としたときに設定された点火時期からの必要遅角量と特定の燃料成分の比率との関係が予め設定された特性マップを参照することとにより特定の燃料成分の比率を推定することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、特定の燃料成分の比率と必要遅角量との関係が予め設定された特性マップを参照することとにより、特定の燃料成分の比率が得られる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液化石油ガスの燃料成分比率推定装置を備えたエンジンシステムであって、エンジンへ燃料を供給するためのインジェクタと、成分比率推定手段により推定された比率に基づきエンジンにおける空燃比を制御するためにインジェクタを制御する空燃比制御手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、空燃比制御手段は、成分比率推定手段により推定された特定の燃料成分の比率に基づき、エンジンにおける空燃比を制御するためにインジェクタを制御する。従って、エンジンに供給される液化石油ガスの中の特定の燃料成分の比率が変わったとしても、その変化に応じて適正な空燃比制御を実行することが可能となる。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液化石油ガスの燃料成分比率推定装置を備えたエンジンシステムであって、燃料を貯留するための燃料タンクと、エンジンへ燃料を供給するためのインジェクタと、燃料タンクに貯留された燃料をインジェクタへ圧送するための燃料ポンプと、インジェクタに圧送されて余った燃料を燃料タンクへ戻すための燃料戻しラインと、エンジンの高温再始動時に燃料ポンプをエンジンの始動に先立ってプレ駆動するように制御するためのプレ駆動制御手段と、プレ駆動制御手段によるプレ駆動の時間を、成分比率推定手段により推定された比率に基づき設定するためのプレ駆動時間設定手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、プレ駆動制御手段は、エンジンの高温再始動時に燃料ポンプをエンジンの始動に先立ってプレ駆動するように制御するので、燃料ポンプからインジェクタへ圧送された燃料は、燃料戻しラインを介して燃料タンクへ戻り、燃料がインジェクタと燃料タンクとの間で循環して冷やされる。ここで、プレ駆動時間設定手段は、成分比率推定手段により推定された特定の燃料成分の比率に基づき、エンジンの高温再始動時における燃料ポンプのプレ駆動の時間を設定する。従って、エンジンに供給される液化石油ガスの中の特定の燃料成分の比率が変わったとしても、その変化に応じて燃料ポンプのプレ駆動の時間を適正に制御することが可能となる。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の液化石油ガスの燃料成分比率推定装置を備えたエンジンシステムであって、燃料を貯留するための燃料タンクと、燃料タンクの中の圧力を検出するための圧力センサと、燃料タンクの中の温度を検出するための温度センサと、圧力センサの検出値と温度センサの検出値とに基づき液化石油ガスに含まれる特定の燃料成分の比率を第２の比率として推定するための第２の成分比率推定手段と、ノックセンサ、圧力センサと温度センサの故障を診断するための故障診断手段とを備え、故障診断手段は、第２の成分比率推定手段により推定された第２の比率と、成分比率推定手段により推定された比率とを比較し、両者が異なる場合にノックセンサ、圧力センサ及び温度センサの少なくとも一つが故障していると診断することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、第２の成分比率推定手段は、圧力センサの検出値と温度センサの検出値とに基づき液化石油ガスに含まれる特定の燃料成分の比率を第２の比率として推定する。そして、故障診断手段は、第２の成分比率推定手段により推定された第２の比率と、成分比率推定手段により推定された比率とを比較し、両者が異なる場合にノックセンサ、圧力センサ及び温度センサの少なくとも一つが故障していると診断する。従って、ノックセンサ、圧力センサ及び温度センサの少なくとも一つが故障していることを知ることが可能となる。

請求項１又は２に記載の発明によれば、燃料タンクに圧力センサと温度センサを設けることなく、コスト削減を図りながら液化石油ガスの中の特定の燃料成分の比率を推定することができる。

請求項３に記載の発明によれば、液化石油ガスの中の特定の燃料成分の比率の変化にかかわらずエンジンの出力を精度良く制御することができる。

請求項４に記載の発明によれば、エンジンの高温再始動に先立って液化石油ガスを適正に冷却することができ、各インジェクタから適正量の液化石油ガスをエンジンへ噴射供給することができる。

請求項５に記載の発明によれば、このため、ノックセンサ、圧力センサ及び温度センサの故障への対処を早めることができ、特定の燃料成分の比率に係る推定精度の低下に早期に対処することができる。

第１実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。 第１実施形態に係り、燃料成分比率推定制御のプログラムの内容を示すフローチャート。 第１実施形態に係り、必要遅角量からプロパン比率を算出するために参照される特性マップ。 第１実施形態に係り、推定されたプロパン比率を利用した空燃比制御プログラムの概略を示すフローチャート。 第１実施形態に係り、推定されたプロパン比率を利用したプレ駆動制御プログラムの概略を示すフローチャート。 第２実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。 第２実施形態に係り、故障診断制御のプログラムの内容を示すフローチャート。 従来例に係り、液化石油ガスの中のプロパン比率とオクタン価との関係を示すグラフ。

＜第１実施形態＞
以下、本発明における液化石油ガスの燃料成分比率推定装置及びそれを備えたエンジンシステムを具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態におけるエンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムは、液化石油ガス（ＬＰＧ）を燃料とするレシプロタイプの多気筒エンジン１と、燃料を貯留する燃料タンク２とを備える。燃料タンク２に内蔵された燃料ポンプ３は、そのタンク２に貯留された燃料を吐出する。エンジン１には、吸気通路４と排気通路５が設けられる。吸気通路４は、その上流側から順に配置されたエアクリーナ６、スロットル弁７及び吸気マニホルド８を含む。スロットル弁７は、所定のアクセル装置（図示略）により操作される。スロットル弁７が開閉されることで、吸気通路４からエンジン１の各気筒へ吸入される空気量（吸気量）ＱＡが調節されるようになっている。

吸気マニホルド８は、サージタンク８ａと複数の分岐管８ｂとを含む。各分岐管８ｂのそれぞれには、エンジン１の各気筒へ燃料を噴射供給するためのインジェクタ９が設けられる。各インジェクタ９は、燃料を分配するデリバリパイプ１０に接続される。デリバリパイプ１０には、燃料供給ライン１１と燃料戻しライン１２が接続される。燃料供給ライ
ン１１の入口側は、電動式の緊急遮断弁１３及び過流防止弁１４を介して燃料ポンプ３の吐出側に接続される。燃料戻しライン１２の出口側は、逆止弁１５を介して燃料タンク２に接続される。そして、燃料ポンプ３から吐出された燃料は、燃料供給ライン１１、デリバリパイプ１０を介して各インジェクタ９へ圧送される。その圧送された燃料は、各インジェクタ９が開弁することで各気筒の吸気ポートへ向けて噴射供給される。噴射されずにデリバリパイプ１０で余った燃料は、燃料戻しライン１２を介して燃料タンク２へ戻される。エアクリーナ６を介して吸気通路４へ導入された空気（吸気）は、各インジェクタ９から噴射された燃料と可燃混合気を形成して各気筒へ取り込まれる。

燃料供給ライン１１には、燃料の流れを遮断するための第１電磁弁１６が設けられる。デリバリパイプ１０の近傍にて燃料戻しライン１２には、燃料を所定の圧力に調整するプレッシャレギュレータ１７と、燃料の残圧を保持する残圧保持弁１８が直列に配置される。燃料戻しライン１２の途中には、燃料クーラ１９が設けられる。燃料クーラ１９には、別途設けられエアコンの冷媒が流れる冷媒通路２０が設けられる。燃料戻しライン１２を流れる燃料は、冷媒通路２０を流れる冷媒により冷やされるようになっている。冷媒通路２０には、冷媒の流れを遮断するための第２電磁弁２１が設けられる。

各気筒にそれぞれ設けられた点火プラグ２２は、イグニションコイル２３から出力される点火信号を受けて点火動作する。両部品２２，２３は、各気筒に供給される可燃混合気に点火するための点火装置を構成し、本発明の点火手段の一例に相当する。各気筒に吸入された可燃混合気は、各点火プラグ２２の点火動作により爆発・燃焼する。燃焼後の排気は、各気筒から排気通路５を通じて外部へ排出される。排気通路５には、排気ガスを浄化するための第１触媒２４及び第２触媒２５が直列に配置される。各気筒における可燃混合気の燃焼に伴い、ピストン（図示略）が運動してクランクシャフト１ａが回転することで、エンジン１に動力が得られる。

このエンジンシステムは、エンジン１の運転を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）４０と、エンジン１の運転状態を検出するための各種センサ等４１〜４７とを備える。各種センサ等４１〜４７は、それぞれＥＣＵ４０の入力側に接続される。すなわち、吸気通路４に設けられたエアフローメータ４１は、吸気通路４を流れる吸気量ＱＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。スロットル弁７に設けられたスロットルセンサ４２は、スロットル弁７の開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられた水温センサ４３は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられた回転速度センサ４４は、クランクシャフト１ａの回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられたノックセンサ４５は、エンジン１で発生するノッキングを検出するためのものであり、エンジン１の振動を検出し、その検出値に応じた信号を出力する。第１触媒２４より上流の排気通路５に設けられた空燃比センサ４６は、排気通路５を流れる排気中の空燃比Ａ／Ｆを検出し、その検出値に応じた信号を出力する。第１触媒２４と第２触媒２５との間の排気通路５に設けられた酸素センサ４７は、排気通路５を流れる排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。

この実施形態で、ＥＣＵ４０は、前述した各種センサ等４１〜４７から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ４０は、これらの入力信号に基づき、空燃比制御を含む燃料噴射制御、点火時期制御、燃料成分比率推定制御、燃料ポンプ３のためのプレ駆動制御等を実行するために、燃料ポンプ３、各インジェクタ９及びイグニションコイル２３等をそれぞれ制御するようになっている。この実施の形態で、ＥＣＵ４０は、本発明におけるノック制御手段、成分比率推定手段、空燃比制御手段、プレ駆動制御手段及びプレ駆動時間設定手段の一例に相当する。

周知のように、ＥＣＵ４０は中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭと、外部入力回路及び外部出力回路等とをバスにより接続してなる論理演算回路を構成する。ＲＯＭは、各種制御に関する所定の制御プログラムを予め記憶する。ＲＡＭは、ＣＰＵの演算結果を一時記憶する。バックアップＲＡＭは、予め記憶したデータを保存している。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ等４１〜４７の検出信号に基づき、所定の制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。

空燃比制御を含む燃料噴射制御とは、エンジン１の運転状態に応じて各インジェクタ９を制御することで各気筒に供給される燃料噴射量、空燃比Ａ／Ｆを制御することを含む。点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に応じて点火プラグ２２による点火時期を制御するためにイグニションコイル２３を制御することを含む。燃料成分比率推定制御とは、ＬＰＧに含まれる特定の燃料成分の比率を推定することを含む。この実施形態では、ＬＰＧに含まれる特定の燃料成分として「プロパン」を想定している。

ここで、図２に、燃料成分比率推定制御のプログラムの内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ４０は、図２に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。

処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、ＥＣＵ４０は、エンジン１が始動するのを待ってステップ１１０へ移行する。ＥＣＵ４０は、例えば、回転速度センサ４４により検出されるエンジン回転速度ＮＥに基づいてエンジン１の始動を判断することができる。

ステップ１１０では、ＥＣＵ４０は、前回のエンジン１の停止時の燃料残量より燃料が増加したか否かを判断する。ＥＣＵ４０は、この判断を燃料タンク２の充填口の開閉を検出するセンサ（図示略）により検出される開閉状態、又は、デリバリパイプ１０の中の圧力を検出するセンサ（図示略）により検出される圧力変化に基づいて行うことができる。ＥＣＵ４０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ１２０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ１８０へ移行する。

ステップ１２０では、ＥＣＵ４０は、燃料増加があったことから、燃料タンク２への給油有りと判定する。

次に、ステップ１３０で、ＥＣＵ４０は、エンジン１の暖機が完了するのを待って処理をステップ１４０へ移行する。ＥＣＵ４０は、例えば、水温センサ４３で検出される冷却水温ＴＨＷに基づいてエンジン１の暖機が完了したことを判断することができる。

ステップ１４０では、ＥＣＵ４０は、ノックセンサ４５を作動させてエンジン１でのノッキングの発生を監視する。ここで、ＥＣＵ４０は、ノックセンサ４５により所定レベルのノッキングが検出されたときに、燃料への点火時期を必要量だけ遅角させるようにイグニションコイル２３を制御するようになっている。

次に、ステップ１５０で、ＥＣＵ４０は、ステップ１４０で所定レベルのノッキングを検出した場合に、そのときの基本点火時期からの必要遅角量を算出する。ＥＣＵ４０は、例えば、プロパン比率を「１００％」に設定した点火時期を基本点火時期とし、その基本点火時期からノック要求による必要遅角量を求めることができる。

次に、ステップ１６０で、ＥＣＵ４０は、必要遅角量から燃料中のプロパン比率ＲＰを算出する。ＥＣＵ４０は、図３に示す特性マップを参照することでこの必要遅角量に対するプロパン比率ＲＰを算出することができる。例えば、図３において、必要遅角量が丸印で示すように「−１１℃Ａ」になったとすると、プロパン比率ＲＰは黒星印で示すように「２５％」と推定することができる。

次に、ステップ１７０では、ＥＣＵ４０は、算出されたプロパン比率ＲＰを今回トリップのプロパン比率ＲＰＡとして設定し、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ１１０から移行してステップ１８０では、ＥＣＵ４０は、燃料増加がなかったことから、燃料タンク２への給油無しと判定する。

次に、ステップ１９０で、ＥＣＵ４０は、前回トリップのプロパン比率ＲＰＯを今回トリップのプロパン比率ＲＰＡとして設定し、処理をステップ１００へ戻す。

上記制御によれば、ＥＣＵ４０は、ノックセンサ４５により所定レベルのノッキングが検出されたときに燃料への点火時期を必要量だけ遅角させるようにイグニションコイル２３を制御するようになっている。また、ＥＣＵ４０は、ＬＰＧに含まれる特定の燃料成分の比率を推定し、所定レベルのノッキングが検出されたときに制御された点火時期の必要遅角量を求め、その必要遅角量に基づき燃料成分比率としてのプロパン比率ＲＰ（ＲＰＡ）を推定するようになっている。ここで、ＥＣＵ４０は、プロパン比率を「１００％」としたときに設定された基本点火時期からの必要遅角量とプロパン比率ＲＰ（ＲＰＡ）との関係が予め設定された特性マップ（図３）を参照することとによりプロパン比率ＲＰ（ＲＰＡ）を推定するようになっている。

ここで、上記のように推定されたプロパン比率ＰＲ（ＲＰＡ）の、エンジン１の制御に対する利用について説明する。図４に、推定されたプロパン比率ＲＰ（ＲＰＡ）を利用した空燃比制御プログラムの概略をフローチャートにより示す。

処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ４０は、ステップ２００で、推定されたプロパン比率ＲＰＡを読み込む。

次に、ステップ２１０で、ＥＣＵ４０は、読み込まれたプロパン比率ＲＰＡに基づきエンジン１の空燃比制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ４０は、プロパン比率ＲＰＡが高くなるほど各インジェクタ９からの燃料噴射量が多くなるように燃料噴射量をプロパン比率ＲＰＡに基づいて補正する。その後、ＥＣＵ４０は、処理をステップ２００へ戻す。

上記制御によれば、ＥＣＵ４０は、推定されたプロパン比率ＲＰＡに基づき、エンジン１の空燃比を制御するようになっている。このＥＣＵ４０は、本発明の空燃比制御手段の一例に相当する。

また、図５に、推定されたプロパン比率ＲＰ（ＲＰＡ）を利用した燃料ポンプ３のプレ駆動制御プログラムの概略をフローチャートにより示す。

処理がこのルーチンへ移行すると、ＥＣＵ４０は、ステップ３００で、推定されたプロパン比率ＲＰＡを読み込む。

次に、ステップ３１０で、ＥＣＵ４０は、読み込まれたプロパン比率ＲＰＡに基づきエンジン１が高温再始動したときの燃料ポンプ３のプレ駆動時間ＴＰＤを算出する。具体的には、ＥＣＵ４０は、プロパン比率ＲＰＡが高くなるほどプレ駆動時間ＴＰＤが長くなるようにプレ駆動時間ＴＰＤを算出する。

次に、ステップ３２０で、ＥＣＵ４０は、算出されたプレ駆動時間ＴＰＤに基づき、エンジン１の高温再始動時に、燃料ポンプ３のプレ駆動を実行し、処理をステップ３００へ戻す。これは、燃料が同じ温度でもプロパン比率ＲＰＡが高いほど飽和蒸気圧が高くなるため、燃料を長い時間冷却するためにプレ駆動時間ＴＰＤを長く設定するためである。

上記制御によれば、ＥＣＵ４０は、エンジン１の高温再始動時に燃料ポンプ３をエンジン１の始動に先立ってプレ駆動するように制御する。また、ＥＣＵ４０は、そのプレ駆動の時間を、推定されたプロパン比率ＲＰＡに基づき設定するようになっている。このＥＣＵ４０は、本発明のプレ駆動制御手段及びプレ駆動時間設定手段の一例に相当する。

以上説明したこの実施形態におけるＬＰＧの燃料成分比率推定装置によれば、ＥＣＵ４０は、所定レベルのノッキングが検出されたとき制御された点火時期の必要遅角量を求め、その必要遅角量に基づきプロパン比率を推定する。ここで、ＬＰＧに含まれるプロパン比率とＬＰＧのオクタン価との間に相関があることが確認されている。一方、ＬＰＧのオクタン価は、エンジン１でノッキングが発生するのを防止するために点火時期を遅角させる必要遅角量と相関があることが確認されている。特にこの実施形態では、プロパン比率ＲＰＡと必要遅角量との関係が予め設定された特性マップを参照することとにより、プロパン比率ＲＰＡが得られる。従って、ノックセンサ４５の検出値からＬＰＧに含まれるプロパンの比率が得られる。このため、燃料タンク２に圧力センサと温度センサを設けることなく、コスト削減を図りながらＬＰＧの中のプロパン比率ＲＰＡを推定することができる。

この実施形態におけるＬＰＧの燃料成分比率推定装置を備えたエンジンシステムによれば、ＥＣＵ４０は、推定されたプロパン比率ＲＰＡに基づき、エンジン１における空燃比を制御するために各インジェクタ９を制御する。従って、エンジン１に供給されるＬＰＧの中のプロパン比率が変わったとしても、その変化に応じて適正な空燃比制御を実行することが可能となる。このため、ＬＰＧの中のプロパン比率の変化にかかわらずエンジン１の出力を精度良く制御することができる。

また、この実施形態におけるＬＰＧの燃料成分比率推定装置を備えたエンジンシステムによれば、ＥＣＵ４０は、エンジン１の高温再始動時に燃料ポンプ３をエンジン１の始動に先立ってプレ駆動するので、燃料ポンプ３から各インジェクタ９へ圧送された燃料は、燃料戻しライン１２を介して燃料タンク２へ戻り、燃料が各インジェクタ９と燃料タンク２との間で循環して冷やされる。ここで、ＥＣＵ４０は、推定されたプロパン比率ＲＰＡに基づき、エンジン１の高温再始動時における燃料ポンプ３のプレ駆動時間ＴＰＤを設定する。従って、エンジン１に供給されるＬＰＧの中のプロパン比率が変わったとしても、その変化に応じて燃料ポンプ３のプレ駆動時間ＴＰＤを適正に制御することが可能となる。このため、エンジン１の高温再始動に先立ってＬＰＧを適正に冷却することができ、各インジェクタ９から適正量のＬＰＧをエンジン１へ噴射供給することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明におけるＬＰＧの燃料成分比率推定装置及びエンジンシステムを具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下の説明において第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。

図６に、この実施形態におけるエンジンシステムを概略構成図により示す。この実施形態では、燃料タンク２に、圧力センサ４８と温度センサ４９が追加的に設けられた点で第１実施形態と構成が異なる。圧力センサ４８は、燃料タンク２の中の燃料の圧力（燃料圧力）ＰＦを検出し、その検出値に応じた信号を出力する。温度センサ４９は、燃料タンク２の中の燃料の温度（燃料温度）ＴＰを検出し、その検出値に応じた信号を出力する。両センサ４８，４９ともＥＣＵ４０の入力側に接続される。そして、ＥＣＵ４０は、他のセンサ等４１〜４７に加え、圧力センサ４８及び温度センサ４９の検出値に基づきエンジンシステムの制御を実行するようになっている。この実施形態で、ＥＣＵ４０は、本発明における第２の成分比率推定手段及び故障診断手段の一例にも相当する。

図７に、故障診断制御のプログラムの内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ４０は、図７に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。

処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ４００で、ＥＣＵ４０は、エンジン１が始動するのを待ってステップ４１０へ移行する。

ステップ４１０では、ＥＣＵ４０は、圧力センサ４８及び温度センサ４９の検出値に基づき燃料圧力ＰＦ、燃料温度ＴＦをそれぞれ読み込む。

次に、ステップ４２０で、ＥＣＵ４０は、燃料圧力ＰＦ、燃料温度ＴＦに基づき飽和蒸気圧線からプロパン比率を第２のプロパン比率ＲＰＢとして推定する。このプロパン比率ＲＰＢは、ノッキングの要求遅角量から推定されるプロパン比率（以下において「第１のプロパン比率」と言う。）ＲＰＡ（図２参照）とは区別される。

次に、ステップ４３０で、ＥＣＵ４０は、ノッキングの要求遅角量から推定される第１のプロパン比率ＲＰＡを読み込む。

次に、ステップ４４０で、ＥＣＵ４０は、２つのプロパン比率ＲＰＡ，ＲＰＢの違いを判断する。すなわち、第２のプロパン比率ＲＰＢと第１のプロパン率ＲＰＡとの差を、第１のプロパン比率ＲＰＡで除算した値が、所定値Ｃ１以下となるか否かを判断する。ＥＣＵ４０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ４５０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ４６０へ移行する。

ステップ４５０では、ＥＣＵ４０は、ノックセンサ４５、圧力センサ４８及び温度センサ４９を正常と判定し、処理をステップ４００へ戻す。

一方、ステップ４６０では、ＥＣＵ４０は、ノックセンサ４５、圧力センサ４８及び温度センサ４９の少なくとも一つに異常疑い有りと判定する。

次に、ステップ４７０で、ＥＣＵ４０は、異常疑い有り判定の回数ＣＡＢをカウントする。そして、ステップ４８０で、ＥＣＵ４０は、その判定の回数ＣＡＢが所定値Ｄ１（例えば「５」）より大きいか否かを判断する。ＥＣＵ４０は、この判断結果が肯定となる場合に処理をステップ４９０へ移行し、この判断結果が否定となる場合に処理をステップ４００へ戻す。

ステップ４９０では、ＥＣＵ４０は、ノックセンサ４５、圧力センサ４８及び温度センサ４９の少なくとも一つに異常有りと判定する。ここで、ＥＣＵ４０は、その判定結果をメモリに記憶したり、異常を報知したりすることができる。その後、ＥＣＵ４０は、処理をステップ４００へ戻す。

上記制御によれば、ＥＣＵ４０は、圧力センサ４８の検出値と温度センサ４９の検出値とに基づきＬＰＧに含まれるプロパンの比率を第２のプロパン比率ＲＰＢとして推定するようになっている。そして、ＥＣＵ４０は、推定された第２のプロパン比率ＲＰＢと、同じく推定された第１のプロパン比率ＲＰＡとを比較し、両者ＲＰＡ，ＲＰＢが異なる場合にノックセンサ４５、圧力センサ４８及び温度センサ４９の少なくとも一つが故障していると診断するようになっている。ここで、ＥＣＵ４０は、本発明における第２の成分比率推定手段及び故障診断手段の一例に相当する。

以上説明したこの実施形態におけるエンジンシステムでは、第１実施形態の作用効果に加え、次のような作用効果を得ることができる。すなわち、ＥＣＵ４０は、圧力センサ４８の検出値と温度センサ４９の検出値とに基づきＬＰＧに含まれるプロパンの比率を第２のプロパン比率ＲＰＢとして推定する。そして、ＥＣＵ４０は、推定された第２のプロパン比率ＲＰＢと、推定された第１のプロパン比率ＲＰＡとを比較し、両者ＲＰＡ，ＲＰＢが異なる場合にノックセンサ４５、圧力センサ４８及び温度センサ４９の少なくとも一つが故障していると診断する。従って、ノックセンサ４５、圧力センサ４８及び温度センサ４９の少なくとも一つが故障していることを知ることが可能となる。このため、これらセンサ４５，４８，４９の故障への対処を早めることができ、プロパン比率ＲＰＡ，ＲＰＢに係る推定精度の低下に早期に対処することができる。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

前記各実施形態では、ＬＰＧに含まれる特定の燃料成分をプロパンとしたが、ブタンを特定の燃料成分とすることもできる。

この発明は、液化石油ガスを燃料とするエンジンシステムの各種制御に利用することができる。

１ エンジン
２ 燃料タンク
３ 燃料ポンプ
９ インジェクタ
１１ 燃料供給ライン
１２ 燃料戻しライン
２２ 点火プラグ（点火手段）
２３ イグニションコイル（点火手段）
４０ ＥＣＵ（ノック制御手段、成分比率推定手段、空燃比制御手段、プレ駆動制御手段、プレ駆動時間設定手段、第２の成分比率推定手段、故障診断手段）
４５ ノックセンサ
４８ 圧力センサ
４９ 温度センサ

Claims (5)

1. 液化石油ガスを燃料とするエンジンと、
   前記エンジンに供給される燃料に点火するための点火手段と、
   前記エンジンで発生するノッキングを検出するためのノックセンサと、
   前記ノックセンサにより所定レベルのノッキングが検出されたときに前記燃料への点火時期を必要量だけ遅角させるように前記点火手段を制御するためのノック制御手段と
   を備えたエンジンシステムに設けられ、
   前記液化石油ガスに含まれる特定の燃料成分の比率を推定するための成分比率推定手段を備えた液化石油ガスの燃料成分比率推定装置であって、
   前記成分比率推定手段は、前記ノック制御手段により制御された前記点火時期の必要遅角量を求め、前記必要遅角量に基づき前記特定の燃料成分の比率を推定することを特徴とする液化石油ガスの燃料成分比率推定装置。
2. 前記成分比率推定手段は、前記特定の燃料成分の比率を１００％としたときに設定された点火時期からの必要遅角量と前記特定の燃料成分の比率との関係が予め設定された特性マップを参照することとにより前記特定の燃料成分の比率を推定することを特徴とする請求項１に記載の液化石油ガスの燃料成分比率推定装置。
3. 請求項１又は２に記載の液化石油ガスの燃料成分比率推定装置を備えたエンジンシステムであって、
   前記エンジンへ前記燃料を供給するためのインジェクタと、
   前記成分比率推定手段により推定された前記比率に基づき前記エンジンにおける空燃比を制御するために前記インジェクタを制御する空燃比制御手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンシステム。
4. 請求項１又は２に記載の液化石油ガスの燃料成分比率推定装置を備えたエンジンシステムであって、
   前記燃料を貯留するための燃料タンクと、
   前記エンジンへ前記燃料を供給するためのインジェクタと、
   前記燃料タンクに貯留された燃料を前記インジェクタへ圧送するための燃料ポンプと、
   前記インジェクタに圧送されて余った燃料を前記燃料タンクへ戻すための燃料戻しラインと、
   前記エンジンの高温再始動時に前記燃料ポンプを前記エンジンの始動に先立ってプレ駆動するように制御するためのプレ駆動制御手段と、
   前記プレ駆動制御手段による前記プレ駆動の時間を、前記成分比率推定手段により推定された前記比率に基づき設定するためのプレ駆動時間設定手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンシステム。
5. 請求項１又は２に記載の液化石油ガスの燃料成分比率推定装置を備えたエンジンシステムであって、
   前記燃料を貯留するための燃料タンクと、
   前記燃料タンクの中の圧力を検出するための圧力センサと、
   前記燃料タンクの中の温度を検出するための温度センサと、
   前記圧力センサの検出値と前記温度センサの検出値とに基づき前記液化石油ガスに含まれる前記特定の燃料成分の比率を第２の比率として推定するための第２の成分比率推定手段と、
   前記ノックセンサ、前記圧力センサと前記温度センサの故障を診断するための故障診断手段と
   を備え、
   前記故障診断手段は、前記第２の成分比率推定手段により推定された前記第２の比率と、前記成分比率推定手段により推定された前記比率とを比較し、両者が異なる場合に前記ノックセンサ、前記圧力センサ及び前記温度センサの少なくとも一つが故障していると診断することを特徴とするエンジンシステム。

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