JP2021124062A

JP2021124062A - バイフューエル車両の燃料切換制御装置

Info

Publication number: JP2021124062A
Application number: JP2020018250A
Authority: JP
Inventors: 悠貴那須田; Yuki Nasuda
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2020-02-05
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2021-08-30

Abstract

【課題】電磁弁の開閉音を目立たなくすることを目的とする。【解決手段】本発明のバイフューエル車両１０の燃料切換制御装置は、気体燃料と液体燃料とを使用可能なエンジン１１と、エンジン１１の出力を利用して発電する発電機５１と、開弁時に気体燃料を第２インジェクタ２８に供給し、閉弁時に第２インジェクタ２８への気体燃料の供給を遮断する電磁弁２７と、を備えるバイフューエル車両１０の燃料切換制御装置であって、発電機５１が発電中に電磁弁２７を開弁あるいは閉弁するように制御するエンジンＥＣＵ１２を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、２種類の燃料を切り換えて走行するバイフューエル車両の燃料切換制御装置に関するものである。

バイフューエル車両は、気体燃料と液体燃料のような異なる燃料を切り換えて内燃機関に供給して走行する。このようなバイフューエル車両は、気体燃料を貯留するタンクと気体燃料用インジェクタとの間の燃料管路に電磁弁が設けられている。電磁弁は、開弁することで気体燃料が気体燃料用インジェクタに供給され、閉弁することで気体燃料用インジェクタへの気体燃料の供給を遮断する。

特開２０１６−１４２１４６号公報

電磁弁は、開弁及び閉弁するときに開閉音が発生してしまうために乗員が耳障りに感じてしまう場合がある。特許文献１には、気体燃料用インジェクタの上流側の燃圧の下限値を、動力源の回転数に応じて制御して、気体燃料用インジェクタの作動音による騒音を低減させる気体燃料供給装置が開示されている。しかしながら、特許文献１には、気体燃料を貯留するタンクと気体燃料用インジェクタとの間の燃料管路に設けられた電磁弁の開閉音については考慮されていない。

本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、電磁弁の開閉音を目立たなくすることを目的とする。

本発明は、気体燃料と液体燃料とを使用可能なバイフューエル内燃機関と、前記バイフューエル内燃機関の出力を利用して発電する発電機と、開弁時に気体燃料を気体燃料用インジェクタに供給し、閉弁時に気体燃料用インジェクタへの気体燃料の供給を遮断する電磁弁と、を備えるバイフューエル車両の燃料切換制御装置であって、前記発電機が発電中に前記電磁弁を開弁あるいは閉弁するように制御する制御部を有することを特徴とする。

本発明によれば、電磁弁の開閉音を目立たなくすることができる。

図１は、バイフューエル車両の構成の一例を示す図である。図２は、燃料切換制御装置による処理の一例を示すフローチャートである。

本発明に係る実施形態では、気体燃料と液体燃料とを使用可能なエンジン１１と、エンジン１１の出力を利用して発電する発電機５１と、開弁時に気体燃料を第２インジェクタ２８に供給し、閉弁時に第２インジェクタ２８への気体燃料の供給を遮断する電磁弁２７と、を備えるバイフューエル車両１０の燃料切換制御装置であって、発電機５１が発電中に電磁弁２７を開弁あるいは閉弁するように制御するエンジンＥＣＵ１２を有する。エンジンＥＣＵ１２が、発電機５１が発電中に電磁弁２７を開弁あるいは閉弁するように制御することで、電磁弁２７の開閉音が発電機５１の発電に伴う音によって打ち消されて目立たなくすることができる。

以下、本発明に係るバイフューエル車両の燃料切換制御装置の実施例について、図面を参照して説明する。
図１は、バイフューエル車両１０の構成の一例を示す図である。図１は、説明の便宜上、本開示の技術を説明するために簡略化したものであり、車両が通常備える構成については図示されていなくても備えているものとする。

本実施例のバイフューエル車両１０は、燃料特性の異なる第１燃料Ｆ１と第２燃料Ｆ２とを切り換えて内燃機関であるエンジン１１に供給して、エンジン１１を駆動させるものである。エンジン１１はバイフューエル内燃機関の一例に対応する。バイフューエル車両１０は、エンジン１１及び関連機器を制御するエンジンＥＣＵ（Electrical Control Unit）１２を備える。エンジンＥＣＵ１２は、バイフューエル車両１０の燃料切換制御装置であり、該燃料切換制御装置の制御部として機能する。

本実施例では、第１燃料Ｆ１として液体燃料であるガソリン燃料を使用し、第２燃料Ｆ２として気体燃料である圧縮天然ガス（ＣＮＧ）燃料を使用する。第１燃料Ｆ１は、第２燃料Ｆ２に比べてエンジン始動性が高い。一方、第２燃料Ｆ２は、第１燃料Ｆ１に比べて燃費性能に優れ、燃焼後の排ガス中の有害物質の量が少ない。バイフューエル車両１０は、これらの２種類の燃料をエンジン１１に供給する２系統の燃料供給系を備えている。

第１燃料Ｆ１に関する燃料供給系として、第１燃料タンク２０、第１燃料管路２１、フューエルポンプ２２、ポンプモータ２３、第１インジェクタ２４を有する。第１燃料タンク２０内には、液体燃料である第１燃料Ｆ１（ガソリン）が貯留される。第１燃料管路２１は、第１燃料Ｆ１を第１燃料タンク２０から第１インジェクタ２４まで搬送する管路である。フューエルポンプ２２はポンプモータ２３によって駆動されるポンプである。第１燃料Ｆ１はフューエルポンプ２２によって第１燃料管路２１内を第１インジェクタ２４まで圧送される。第１インジェクタ２４は、液体燃料用インジェクタであり、エンジン１１の吸気ポート（不図示）または燃焼室（不図示）内に第１燃料Ｆ１を噴射する。第１インジェクタ２４から噴射された第１燃料Ｆ１は、吸気系からエンジン１１に取り込まれた空気と混ざって混合気を生成する。

第２燃料Ｆ２に関する燃料供給系として、第２燃料タンク２５、第２燃料管路２６、電磁弁２７、第２インジェクタ２８を有する。第２燃料タンク２５内には、気体燃料である第２燃料Ｆ２（ＣＮＧ）が高圧状態で貯留される。第２燃料管路２６は、第２燃料Ｆ２を第２燃料タンク２５から第２インジェクタ２８まで搬送する管路である。電磁弁２７は常閉型の電磁弁である。電磁弁２７は、第２燃料タンク２５と第２インジェクタ２８との間の第２燃料管路２６に設けられている。電磁弁２７は、閉弁時に第２インジェクタ２８への第２燃料Ｆ２の供給を遮断する。電磁弁２７は通電されることで開弁する。電磁弁２７は、開弁時には、第２燃料Ｆ２を第２燃料管路２６を通じて第２インジェクタ２８に供給する。なお、エンジン１１側の燃料要求圧力が第２燃料タンク２５の充填圧力よりも低いため、第２燃料タンク２５内の高圧の第２燃料Ｆ２はレギュレータ（不図示）によって減圧された後、第２インジェクタ２８に供給される。第２インジェクタ２８は、気体燃料用インジェクタであり、エンジン１１の吸気ポート（不図示）または燃焼室（不図示）内に第２燃料Ｆ２を噴射する。第２インジェクタ２８から噴射された第２燃料Ｆ２は、吸気系からエンジン１１に取り込まれた空気と混ざって混合気を生成する。

バイフューエル車両１０を運転する乗員は、使用燃料選択スイッチ１４を操作して、第１燃料Ｆ１と第２燃料Ｆ２のいずれをエンジン１１に供給するかを選択することができる。使用燃料選択スイッチ１４が操作されることで、燃料切換要求としての信号がエンジンＥＣＵ１２に送信される。また、乗員の操作によらず、エンジンＥＣＵ１２は自ら燃料切換要求を発行してエンジン１１に供給する燃料を自動で選択することができる。例えば、エンジンＥＣＵ１２は、始動時には第１燃料Ｆ１によりエンジン１１を始動して、エンジン回転数が安定した後に燃料切換要求を発行して第１燃料Ｆ１から第２燃料Ｆ２に切り換えるような制御をする。

選択された燃料を消費してエンジン１１の始動及びバイフューエル車両１０の走行が行われる。手動選択と自動選択のいずれの場合も、２つの燃料供給系をエンジンＥＣＵ１２が制御して、選択された燃料をエンジン１１に供給する。具体的には、第２燃料Ｆ１の使用が選択された場合の燃料供給では、エンジンＥＣＵ１２からポンプモータ２３に駆動信号が送られてフューエルポンプ２２を駆動させると共に、エンジンＥＣＵ１２によって第１インジェクタ２４からの第１燃料Ｆ１の噴射時期と噴射量が制御される。第２燃料Ｆ２の使用が選択された場合の燃料供給では、エンジンＥＣＵ１２から電磁弁２７に信号が送られて電磁弁２７を開弁させると共に、エンジンＥＣＵ１２によって第２インジェクタ２８からの第２燃料Ｆ２の噴射時期と噴射量が制御される。

エンジン１１は、燃焼室内に点火プラグ３０を備えている。エンジンＥＣＵ１２が点火プラグ３０の点火時期を制御し、点火プラグ３０の点火によって燃焼室内の混合気に着火して燃焼させる。混合気の燃焼により、エンジン１１のシリンダ（不図示）内でピストン（不図示）が往復移動し、ピストンの往復運動がクランク軸３１の回転運動に変換される。

クランク軸３１の回転は変速機３２に伝達される。クランク軸３１の回転数がクランク角センサ（不図示）によって検出される。クランク角センサによる検出値はエンジンＥＣＵ１２に送信される。エンジンＥＣＵ１２は、クランク角センサの検出値に基づいてエンジン回転数を算出する。クランク軸３１と変速機３２の間には、接続状態と切断状態に動作可能なクラッチ３３が設けられており、クラッチ３３の接続状態でクランク軸３１から変速機３２への回転力伝達が行われる。変速機３２は、クランク軸３１から伝達された回転を変速してドライブシャフト３４に伝達し、ドライブシャフト３４に接続する駆動輪３５が回転してバイフューエル車両１０が走行する。

ドライブシャフト３４や駆動輪３５など、変速機３２以降の回転部分の回転速度が、車速センサ３７によって検出される。車速センサ３７による検出値はエンジンＥＣＵ１２に送信される。エンジンＥＣＵ１２は、車速センサ３７の検出値に基づいてバイフューエル車両１０の車速を算出する。エンジン１１を冷却する冷却系の冷却水の温度が水温センサ３８によって測定される。水温センサ３８による測定値はエンジンＥＣＵ１２に送信される。エンジンＥＣＵ１２は、車速センサ３７や水温センサ３８などに基づいてバイフューエル車両１０の走行状態やエンジン１１の駆動状態などの車両情報を判定する。

本実施例のバイフューエル車両１０は、手動操作によって変速機３２の変速段を切り換えるマニュアルトランスミッション（ＭＴ）車である。アクセルペダル４０、クラッチペダル４１、ブレーキペダル４２、チェンジレバー４３を介して、バイフューエル車両１０の走行に関する乗員の操作が入力される。また、乗員が車輪を操舵させる手段としてハンドルを備えている。

アクセルペダル４０の操作によってエンジン１１の出力要求が発生する。乗員によるアクセルペダル４０の操作量（アクセル開度）が、アクセル開度センサ４４によって検出される。アクセル開度センサ４４で検出されるアクセル開度に基づく出力要求の大きさに応じて、エンジンＥＣＵ１２が、第１インジェクタ２４や第２インジェクタ２８からの燃料の噴射時期及び噴射量、点火プラグ３０の点火時期、吸気系で取り込む空気量などを制御して、エンジン１１を駆動させる。

クラッチペダル４１を踏み込む操作によってクラッチ３３の接続が解除される。クラッチペダル４１の操作量（クラッチストローク）がクラッチストロークセンサ４５によって検出される。クラッチストロークセンサ４５による検出信号に基づいて、エンジンＥＣＵ１２においてクラッチ３３の接続状態が識別される。

ブレーキペダル４２の操作によってブレーキ機構３６による制動動作が行われる。乗員がブレーキペダル４２を踏み込む操作をすると、踏力がブレーキ倍力装置（不図示）によって増幅されてブレーキ機構３６に伝達される。ブレーキ機構３６は、機械的な摩擦接触によって車輪の回転を減速させて、バイフューエル車両１０の速度を低下させる。ブレーキペダル４２の操作量（ブレーキストローク）は、ブレーキストロークセンサ４６によって検出される。

チェンジレバー４３の操作によって、変速機３２の変速段の選択が行われる。チェンジレバー４３は、変速機３２における複数の変速段のいずれも選択しないニュートラル位置を有しており、ニュートラル位置では変速機３２からドライブシャフト３４への動力伝達が行われない。チェンジレバー４３をニュートラル位置から操作して変速段を選択すると、シフト装置（不図示）を介して変速機３２が動作して、対応した変速段に切り換わる。チェンジレバー４３で選択しているシフト位置やニュートラル位置は、シフトセンサ４７によって検出される。

停止状態のエンジン１１は、電動のエンジン始動装置であるスタータ５０によって初期回転を与えられて始動する。スタータ５０は、バッテリ１３からの電力供給によって駆動されるモータ（不図示）を備えており、エンジンＥＣＵ１２から始動信号がスタータ５０に入力されると、モータによって回転軸（不図示）を回転させる。スタータ５０の回転軸の回転がギヤを介してクランク軸３１に伝達され、クランク軸３１の回転開始によってエンジン１１が始動する。

バッテリ１３は充電可能な二次電池である。本実施例では、バッテリ１３として鉛蓄電池を用いている。バッテリ１３は、上述したポンプモータ２３、電磁弁２７、点火プラグ３０、スタータ５０などに動作用の電力を供給する。また、バイフューエル車両１０は、エンジン１１の駆動に関わる電気部品以外に、バッテリ１３からの電力供給を受ける電気負荷５５を備えている。電気負荷５５は、電力を消費する電装系全般の構成部品群であり、例えば、空調装置、カーナビゲーションシステム、ヘッドライト、その他の各種補機類などが含まれる。

バイフューエル車両１０は、エンジン１１の出力を利用して発電する発電機５１（オルタネータ）を備える。エンジン１１と発電機５１とはベルトで直結されている。エンジンＥＣＵ１２は、発電機５１に設けられたセンサ５２の測定値に基づいて実際の発電電圧を検出する。発電機５１で発電した電力によってバッテリ１３が充電される。エンジンＥＣＵ１２は、バッテリ１３に設けられたセンサ５３の測定値に基づいて充電率を算出し、充電率が所定の充電率以上の場合には発電機５１による発電を停止し、バッテリ１３の充電率が所定の充電率よりも小さい場合には発電機５１により発電させることでバッテリ１３を充電する。

上述したように構成されるバイフューエル車両１０では、第１燃料Ｆ１から第２燃料Ｆ２あるいは第２燃料Ｆ２から第１燃料Ｆ１に切り換えられるときに電磁弁２７が開弁あるいは閉弁する。電磁弁２７が開弁あるいは閉弁するときに開閉音が発生してしまい、乗員が耳障りに感じてしまう場合がある。本実施例に係るバイフューエル車両１０のエンジンＥＣＵ１２は、発電機５１による発電に伴う音により電磁弁２７の開閉音を目立たなくするように制御する。

以下、本実施例に係るバイフューエル車両１０のエンジンＥＣＵ１２の処理の一例について図２のフローチャートを参照して説明する。図２のフローチャートは、エンジンＥＣＵ１２に含まれるＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現される。図２のフローチャートは、エンジン１１が始動されてから定期的に繰り返し実行される。

Ｓ１０では、エンジンＥＣＵ１２は、燃料切換要求を受信したか否かを判定する。燃料切換要求を受信した場合にはＳ１１に進み、燃料切換要求がない場合には燃料切換要求を待機する。ここでの燃料切換要求は、第１燃料Ｆ１から第２燃料Ｆ２への燃料切換要求であってもよく、第２燃料Ｆ２から第１燃料Ｆ１への燃料切換要求であってもよい。

Ｓ１１では、エンジンＥＣＵ１２は、発電機５１の状態を検出して、発電機５１が発電を停止しているか否かを判定する。発電機５１が発電を停止している場合にはＳ１２に進み、発電機５１が発電している場合にはＳ１３に進む。
Ｓ１２では、エンジンＥＣＵ１２は、発電機５１の発電を開始するように制御する。ここでは、バッテリ１３の充電率が所定の充電率以上であっても発電機５１の発電が開始される。発電機５１の発電が開始されることで発電に伴う音が発生する。発電に伴う音とは、主に発電機の５１のロータが回転するときの回転音である。また、このロータが回転するときの回転音に加えてエンジン１１と発電機５１とを直結するベルトの駆動音である。

Ｓ１３では、エンジンＥＣＵ１２は、発電機５１の発電電圧を所定の電圧に設定する。所定の電圧の情報は、予めエンジンＥＣＵ１２のメモリに記憶されている。発電電圧を上げるほど発電機５１のロータの回転速度が上昇するために発電機５１の発電に伴う音が大きくなる。また、発電電圧を上げるほどエンジン１１と発電機５１とを直結するベルトの駆動音が大きくなるために発電機５１の発電に伴う音が大きくなる。したがって、燃料切換制御装置の製造者などは、電磁弁２７の開閉音が発電機５１の発電に伴う音によって打ち消されて目立たなくなる電圧値を、予め実験的あるいは経験的に算出しておき、算出した電圧値を所定の電圧としてメモリに記憶させる。ただし、所定の電圧は、一定の電圧値である場合に限られず、車速あるいはエンジン回転数が大きくなるほど電圧値が小さくなるようにしてもよい。このように車速あるいはエンジン回転数が大きくなるほど電圧値を小さくするのは、車速が大きくなると走行音や風切り音も大きくなり、エンジン回転数が大きくなるとエンジン音も大きくなるため、車速あるいはエンジン回転数が大きくなるほど電磁弁２７の開閉音自体が目立たなくなるためである。

Ｓ１４では、エンジンＥＣＵ１２は、発電機５１に設けられたセンサ５２の測定値に基づいて実際の発電電圧の情報を取得して、発電機５１の実際の発電電圧が、設定した所定の電圧よりも小さいか否かを判定する。発電電圧が小さい場合にはＳ１５に進み、小さくない場合にはＳ１６に進む。
Ｓ１５では、エンジンＥＣＵ１２は、発電機５１の発電電圧を所定の電圧になるように上昇させる。

Ｓ１６では、エンジンＥＣＵ１２は、上述したＳ１０での燃料切換要求が第１燃料Ｆ１（ガソリン）から第２燃料Ｆ２（ＣＮＧ）への燃料切換要求であるか否かを判定する。第１燃料Ｆ１（ガソリン）から第２燃料Ｆ２（ＣＮＧ）への燃料切換要求である場合にはＳ１７に進み、第２燃料Ｆ２（ＣＮＧ）から第１燃料Ｆ１（ガソリン）への燃料切換要求である場合にはＳ１８に進む。

Ｓ１７では、エンジンＥＣＵ１２は、第２燃料Ｆ２（ＣＮＧ）を第２インジェクタ２８に供給するために電磁弁２７を開弁することで、第１燃料Ｆ１（ガソリン）から第２燃料Ｆ２（ＣＮＧ）に使用燃料が切り換えられる。このとき、電磁弁２７の開弁により開閉音が発生するが、発電機５１の発電が開始されており発電に伴う音が発生しているので、電磁弁２７の開閉音を目立たなくすることができる。また、発電機５１の発電電圧が、発電機５１の発電に伴う音によって電磁弁２７の開閉音を打ち消すような所定の電圧に設定されていることから、電磁弁２７の開閉音をさらに目立たなくすることができる。

Ｓ１８では、エンジンＥＣＵ１２は、第２燃料Ｆ２（ＣＮＧ）を第２インジェクタ２８に供給させるのを遮断するために電磁弁２７を閉弁することで、第２燃料Ｆ２（ＣＮＧ）から第１燃料Ｆ１（ガソリン）に使用燃料が切り換えられる。このとき、電磁弁２７の閉弁により開閉音が発生するが、発電機５１の発電が開始されており発電に伴う音が発生しているので、電磁弁２７の開閉音を目立たなくすることができる。また、発電機５１の発電電圧が、発電機５１の発電に伴う音によって電磁弁２７の開閉音を打ち消すような所定の電圧に設定されていることから、電磁弁２７の開閉音をさらに目立たなくすることができる。

以上のように、本実施例のバイフューエル車両１０では、エンジンＥＣＵ１２は発電機５１が発電中に電磁弁２７を開弁あるいは閉弁するように制御する。したがって、電磁弁２７の開閉音が発電機５１の発電に伴う音によって打ち消されるために目立たなくすることができ、乗員が電磁弁２７の開閉音を耳障りに感じてしまうことを抑制することができる。

以上、本発明に係る実施例について説明したが、本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更などが可能である。
上述した実施例では、液体燃料として石油系燃料であるガソリンについて説明したが、この場合に限られず、重油、軽油、灯油などの石油系燃料であってもよく、アルコール類であってもよく、油脂類であってもよい。
上述した実施例では、気体燃料としてＣＮＧについて説明したが、この場合に限られず、液化石油ガス（ＬＰＧ）、水素燃料などであってもよい。

１０：バイフューエル車両１１：エンジン（バイフューエル内燃機関）１２：エンジンＥＣＵ（制御部）２１：第１燃料管路２４：第１インジェクタ（液体燃料用インジェクタ）２６：第２燃料管路２７：電磁弁２８：第２インジェクタ（気体燃料用インジェクタ）５１：発電機

Claims

気体燃料と液体燃料とを使用可能なバイフューエル内燃機関と、
前記バイフューエル内燃機関の出力を利用して発電する発電機と、
開弁時に気体燃料を気体燃料用インジェクタに供給し、閉弁時に気体燃料用インジェクタへの気体燃料の供給を遮断する電磁弁と、
を備えるバイフューエル車両の燃料切換制御装置であって、
前記発電機が発電中に前記電磁弁を開弁あるいは閉弁するように制御する制御部を有することを特徴とするバイフューエル車両の燃料切換制御装置。
前記制御部は、前記発電機が発電を停止している場合には、前記発電機により発電が開始された後に、前記電磁弁を開弁あるいは閉弁するように制御することを特徴とする請求項１に記載のバイフューエル車両の燃料切換制御装置。
前記制御部は、前記発電機の発電電圧を所定の電圧に上昇させた後に、前記電磁弁を開弁あるいは閉弁するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載のバイフューエル車両の燃料切換制御装置。