JP3226692B2 - ガス燃料エンジンの燃料噴射量の制御方法 - Google Patents
ガス燃料エンジンの燃料噴射量の制御方法Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス燃料噴射式エンジ
ンに供給する燃料噴射量を精密に制御するようにした燃
料噴射量の制御方法に関する。
ンに供給する燃料噴射量を精密に制御するようにした燃
料噴射量の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エネルギー対策、環境対策等の問
題から自動車の燃料として圧縮天然ガス（ＣＮＧ）の使
用が盛んになっている。そして、かかるガス燃料エンジ
ンについても、例えば排気ガスの清浄化、燃料消費率の
向上、出力性能の向上、始動性の向上等のため従来のガ
ソリンエンジンと同様に燃料噴射方式が採用されること
があり、空気と燃料の混合比を制御して噴射するように
している。このため、例えば２００kg/cm2程度の高圧で
ガスボンベから送られるガスをレギュレータによって減
圧し、設定圧力まで減圧したガスをエンジンのチャンバ
内に導きインジェクタから噴射する。
題から自動車の燃料として圧縮天然ガス（ＣＮＧ）の使
用が盛んになっている。そして、かかるガス燃料エンジ
ンについても、例えば排気ガスの清浄化、燃料消費率の
向上、出力性能の向上、始動性の向上等のため従来のガ
ソリンエンジンと同様に燃料噴射方式が採用されること
があり、空気と燃料の混合比を制御して噴射するように
している。このため、例えば２００kg/cm2程度の高圧で
ガスボンベから送られるガスをレギュレータによって減
圧し、設定圧力まで減圧したガスをエンジンのチャンバ
内に導きインジェクタから噴射する。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】しかし、レギュレータ
によって減圧したガスは、設定圧力を精密にコントロー
ルしないと空燃比が変化して所望の特性が発揮されず、
応答性が悪くなるという問題があった。そして、設定圧
力が変化する要因としては、例えば加減速時の圧力変化
とか、低温時のレギュレータのゴムの硬化等による圧力
制御特性の不良、圧力制御弁の個体差等が考えられる。
また、燃料噴射弁を電気的に駆動する際、駆動電圧をか
けてから噴射弁が作動するまでに応答の遅れが生じ、こ
の応答遅れに起因して要求開弁量が不足するという問題
もあった。
によって減圧したガスは、設定圧力を精密にコントロー
ルしないと空燃比が変化して所望の特性が発揮されず、
応答性が悪くなるという問題があった。そして、設定圧
力が変化する要因としては、例えば加減速時の圧力変化
とか、低温時のレギュレータのゴムの硬化等による圧力
制御特性の不良、圧力制御弁の個体差等が考えられる。
また、燃料噴射弁を電気的に駆動する際、駆動電圧をか
けてから噴射弁が作動するまでに応答の遅れが生じ、こ
の応答遅れに起因して要求開弁量が不足するという問題
もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明はガス燃料エンジンの燃料噴射弁近傍のガス
圧力を検知し、このガス圧力に基づいて、燃料噴射弁上
流側のガスの絶対圧にほぼ反比例させた値を第１圧力補
正係数、燃料噴射弁上流側のガス圧力と下流側のガス圧
力との差圧にほぼ反比例させた第２圧力補正係数とし、
これらの第１・第２圧力補正係数に基づいて燃料噴射時
間を補正し、補正した燃料噴射時間を、燃料噴射弁近傍
で検知したガス温度に基づく補正係数で更に補正する燃
料噴射量の制御方法であって、燃料噴射弁近傍の上流側
ガス圧力と下流側ガス圧力との圧力比が先細ノズルの理
論式に基づいて定まる臨界圧力比未満であれば、第１圧
力補正係数を採用し、圧力比が臨界圧力比以上であれ
ば、第２圧力補正係数を採用する如くに圧力補正係数を
切り換える。また、ガス温度に基づいて求める補正係数
は、ガスの絶対温度の平方根にほぼ比例させるようにし
た。更に、燃料噴射弁の駆動電圧と燃料噴射弁近傍のガ
ス圧力に基づいて燃料噴射弁の無駄時間を求め、この無
駄時間に基づいて燃料噴射時間を更に補正するようにし
た。そして、この無駄時間を求めるさいに用いるガス圧
力は、燃料噴射弁上流側の絶対圧にするか、又は燃料噴
射弁上流側のガス圧力と下流側のガス圧力の差圧にする
ようにした。
め、本発明はガス燃料エンジンの燃料噴射弁近傍のガス
圧力を検知し、このガス圧力に基づいて、燃料噴射弁上
流側のガスの絶対圧にほぼ反比例させた値を第１圧力補
正係数、燃料噴射弁上流側のガス圧力と下流側のガス圧
力との差圧にほぼ反比例させた第２圧力補正係数とし、
これらの第１・第２圧力補正係数に基づいて燃料噴射時
間を補正し、補正した燃料噴射時間を、燃料噴射弁近傍
で検知したガス温度に基づく補正係数で更に補正する燃
料噴射量の制御方法であって、燃料噴射弁近傍の上流側
ガス圧力と下流側ガス圧力との圧力比が先細ノズルの理
論式に基づいて定まる臨界圧力比未満であれば、第１圧
力補正係数を採用し、圧力比が臨界圧力比以上であれ
ば、第２圧力補正係数を採用する如くに圧力補正係数を
切り換える。また、ガス温度に基づいて求める補正係数
は、ガスの絶対温度の平方根にほぼ比例させるようにし
た。更に、燃料噴射弁の駆動電圧と燃料噴射弁近傍のガ
ス圧力に基づいて燃料噴射弁の無駄時間を求め、この無
駄時間に基づいて燃料噴射時間を更に補正するようにし
た。そして、この無駄時間を求めるさいに用いるガス圧
力は、燃料噴射弁上流側の絶対圧にするか、又は燃料噴
射弁上流側のガス圧力と下流側のガス圧力の差圧にする
ようにした。
【０００５】
【作用】ガス燃料の場合、燃料流量はガス圧力、或いは
ガス温度によって変化するため、燃料噴射時間を補正す
る必要がある。この際、いわゆる先細ノズルの理論式に
基づくと、補正に使用するガス圧力として、燃料噴射弁
より上流のガス圧（レギュレータで減圧した圧力）の絶
対値（真空を０kgf/cm2とした時の圧力）を使用するこ
とが適切な場合と、燃料噴射弁の上流のガス圧と下流側
の圧力（インレットマニホールド負圧）の差圧を使用す
ることが適切な場合がある。そこで、前記先細ノズルの
理論式に基づいて上流側のガス圧と下流側のガス圧との
圧力比が臨界圧力比未満であれば、第１圧力補正係数を
採用し、圧力比が臨界圧力比以上であれば、第２圧力補
正係数を採用する如くに圧力補正係数を切り換える。
ガス温度によって変化するため、燃料噴射時間を補正す
る必要がある。この際、いわゆる先細ノズルの理論式に
基づくと、補正に使用するガス圧力として、燃料噴射弁
より上流のガス圧（レギュレータで減圧した圧力）の絶
対値（真空を０kgf/cm2とした時の圧力）を使用するこ
とが適切な場合と、燃料噴射弁の上流のガス圧と下流側
の圧力（インレットマニホールド負圧）の差圧を使用す
ることが適切な場合がある。そこで、前記先細ノズルの
理論式に基づいて上流側のガス圧と下流側のガス圧との
圧力比が臨界圧力比未満であれば、第１圧力補正係数を
採用し、圧力比が臨界圧力比以上であれば、第２圧力補
正係数を採用する如くに圧力補正係数を切り換える。
【０００６】また、減圧された圧力が一定であっても、
温度によって質量が変化するため、噴射弁近傍のガス温
度を測定して補正する。また、燃料噴射弁の無効時間
（噴射弁が所定の弁位置にセットされるまでのトランジ
ェントの時間）は、例えば駆動電圧、或いは燃圧によっ
ても変化するため、このような要件を加味して補正する
ことで一層精密な空燃比の制御を行うことが出来る。
温度によって質量が変化するため、噴射弁近傍のガス温
度を測定して補正する。また、燃料噴射弁の無効時間
（噴射弁が所定の弁位置にセットされるまでのトランジ
ェントの時間）は、例えば駆動電圧、或いは燃圧によっ
ても変化するため、このような要件を加味して補正する
ことで一層精密な空燃比の制御を行うことが出来る。
【０００７】
【実施例】本発明の燃料遮断装置の実施例について添付
した図面に基づき説明する。図１はガス圧補正のフロー
チャート、図２はガス温度補正のフローチャート、図３
は噴射弁の応答遅れ時間補正のフローチャート、図４は
燃料供給系統の模式図、図５は燃料供給系統の車体配置
の概要図である。
した図面に基づき説明する。図１はガス圧補正のフロー
チャート、図２はガス温度補正のフローチャート、図３
は噴射弁の応答遅れ時間補正のフローチャート、図４は
燃料供給系統の模式図、図５は燃料供給系統の車体配置
の概要図である。
【０００８】まず、ガスエンジンの燃料供給系統の概要
について図４及び図５に基づき説明する。燃料供給系統
は、車両後部のトランクルームに配設されるＣＮＧタン
ク１と、このタンク１から取り出した圧縮天然ガス（Ｃ
ＮＧ）を車両の前方に送給するキャビン下方の高圧配管
２と、車両前方のエンジンルームに配設されガス圧を減
圧する一次圧力レギュレータ４、二次圧力レギュレータ
５と、減圧されたガスを燃料噴射部としてのインジェク
タ７から噴射するエンジン６を備え、このエンジン６の
排気ガス系統には排ガスを処理する触媒コンバータ８が
設けられている。
について図４及び図５に基づき説明する。燃料供給系統
は、車両後部のトランクルームに配設されるＣＮＧタン
ク１と、このタンク１から取り出した圧縮天然ガス（Ｃ
ＮＧ）を車両の前方に送給するキャビン下方の高圧配管
２と、車両前方のエンジンルームに配設されガス圧を減
圧する一次圧力レギュレータ４、二次圧力レギュレータ
５と、減圧されたガスを燃料噴射部としてのインジェク
タ７から噴射するエンジン６を備え、このエンジン６の
排気ガス系統には排ガスを処理する触媒コンバータ８が
設けられている。
【０００９】そして、前記一次圧力レギュレータ４によ
って、例えば最大充填圧２１１kg/cm2でＣＮＧタンク１
内に充填されていたガス圧を７．５kg/cm2（ゲージ圧）
まで減圧し、二次圧力レギュレータ５によって７．５kg
/cm2のガス圧を２．５kg/cm2（ゲージ圧）（絶対圧３．
５kg/cm2）まで減圧する。
って、例えば最大充填圧２１１kg/cm2でＣＮＧタンク１
内に充填されていたガス圧を７．５kg/cm2（ゲージ圧）
まで減圧し、二次圧力レギュレータ５によって７．５kg
/cm2のガス圧を２．５kg/cm2（ゲージ圧）（絶対圧３．
５kg/cm2）まで減圧する。
【００１０】そして、この二次レギュレータ５によって
減圧したガスをエンジン６のチャンバ９（図４）に導き
インジェクタ７から噴射する。
減圧したガスをエンジン６のチャンバ９（図４）に導き
インジェクタ７から噴射する。
【００１１】つまり、本案では、当初、最大充填圧２１
１kg/cm2であったガス圧を、２段のレギュレータ４、５
で減圧することで、最終的な３．５kg/cm2（絶対圧）の
圧力を正確に設定出来るようにし、この二次圧力レギュ
レータ５によって正確に調圧したガスを供給管１０を通
してエンジン６のチャンバ９内に導き、前記インジェク
タ７から噴射する。そして、このインジェクタ７には燃
料噴射を制御するための不図示の噴射弁を設け、電気的
に駆動させるようにしている。
１kg/cm2であったガス圧を、２段のレギュレータ４、５
で減圧することで、最終的な３．５kg/cm2（絶対圧）の
圧力を正確に設定出来るようにし、この二次圧力レギュ
レータ５によって正確に調圧したガスを供給管１０を通
してエンジン６のチャンバ９内に導き、前記インジェク
タ７から噴射する。そして、このインジェクタ７には燃
料噴射を制御するための不図示の噴射弁を設け、電気的
に駆動させるようにしている。
【００１２】ここで最終的に二次ガス圧を３．５kg/cm2
（絶対圧）にしている理由について説明する。
（絶対圧）にしている理由について説明する。
【００１３】ガス燃料をインジェクタから供給する場
合、通常のガソリンの供給に較べて１ショット当たりの
体積流量を極度に大きく（約６００倍）する必要があ
る。
合、通常のガソリンの供給に較べて１ショット当たりの
体積流量を極度に大きく（約６００倍）する必要があ
る。
【００１４】このため、ガス燃料のインジェクタでは、
一般的にプランジャストローク量を大きくするか、プラ
ンジャ径を大きくする必要があるが、これらはプランジ
ャ自体の大型化を伴って重量増加、或いは応答性の悪
化、開弁時間と流量の関係であるＴｉ−Ｑ特性のリニア
リティ範囲の悪化、シート面圧、着座衝撃荷重の増加に
よる耐久性の悪化を招きやすい。
一般的にプランジャストローク量を大きくするか、プラ
ンジャ径を大きくする必要があるが、これらはプランジ
ャ自体の大型化を伴って重量増加、或いは応答性の悪
化、開弁時間と流量の関係であるＴｉ−Ｑ特性のリニア
リティ範囲の悪化、シート面圧、着座衝撃荷重の増加に
よる耐久性の悪化を招きやすい。
【００１５】ところで、ガス圧をあまり低くすると、ス
トローク量を上げないと必要流量が確保出来ず、逆にス
トローク量を上げ過ぎると衝撃荷重が増大して耐久性が
悪くなり、また応答性も悪化して流量不足を招く。
トローク量を上げないと必要流量が確保出来ず、逆にス
トローク量を上げ過ぎると衝撃荷重が増大して耐久性が
悪くなり、また応答性も悪化して流量不足を招く。
【００１６】また、ガス圧を上げ過ぎると、ストローク
量は確保出来るが、面圧の増加による応答性の遅れから
アイドル等での微小流量側でのリニアリティが悪くな
る。
量は確保出来るが、面圧の増加による応答性の遅れから
アイドル等での微小流量側でのリニアリティが悪くな
る。
【００１７】つまり、燃圧の過大、過小はいずれもエン
ジン性能に悪影響を与え、これらインジェクタの開口面
積（プランジャ径、プランジャストローク）、応答性、
耐久性の諸条件を満足させるような最適の燃料圧力とし
て、前記３．５kg/cm2（絶対圧）を採択している。
ジン性能に悪影響を与え、これらインジェクタの開口面
積（プランジャ径、プランジャストローク）、応答性、
耐久性の諸条件を満足させるような最適の燃料圧力とし
て、前記３．５kg/cm2（絶対圧）を採択している。
【００１８】また、前記チャンバ９の容量は、実施例の
場合エンジン排気量の５〜２０％の範囲に設定してい
る。この理由は次の通りである。
場合エンジン排気量の５〜２０％の範囲に設定してい
る。この理由は次の通りである。
【００１９】すなわち、ガス燃料の場合、タンク１の高
圧ガスをレギュレータ４、５で減圧してエンジン６に供
給していることから、ガソリンエンジンのように燃料の
リターン回路を設けることが出来ず、レギュレータの応
答遅れが燃料供給圧力の変動に直接結び付くとともに、
この遅れによって加速時（スロットル開度の増加）には
燃料流量が急増して燃圧が下がり、減速時（スロットル
開度の減少）には燃料流量が急減して燃圧が上昇する。
圧ガスをレギュレータ４、５で減圧してエンジン６に供
給していることから、ガソリンエンジンのように燃料の
リターン回路を設けることが出来ず、レギュレータの応
答遅れが燃料供給圧力の変動に直接結び付くとともに、
この遅れによって加速時（スロットル開度の増加）には
燃料流量が急増して燃圧が下がり、減速時（スロットル
開度の減少）には燃料流量が急減して燃圧が上昇する。
【００２０】そして、燃圧が低下して燃料がリーン化す
ると、窒素酸化物（ＮＯｘ）が増大するとともにヘジテ
ーションが発生し、燃圧が上昇して燃料がリッチ化する
と、失火してハイドロカーボン（ＨＣ）が増大する等の
不具合が生じる。
ると、窒素酸化物（ＮＯｘ）が増大するとともにヘジテ
ーションが発生し、燃圧が上昇して燃料がリッチ化する
と、失火してハイドロカーボン（ＨＣ）が増大する等の
不具合が生じる。
【００２１】そこで、チャンバ容量をＶとし、エンジン
排気量をＶstとし、チャンバ内燃料ゲージ圧をＰfとし
た場合に、 Ｖ＝０．１２５〜０．５０×Ｖst×（１．０／Ｐf） を満足するチャンバ容量Ｖが加速時、減速時の双方を要
求を満たすレベルとして求められる。
排気量をＶstとし、チャンバ内燃料ゲージ圧をＰfとし
た場合に、 Ｖ＝０．１２５〜０．５０×Ｖst×（１．０／Ｐf） を満足するチャンバ容量Ｖが加速時、減速時の双方を要
求を満たすレベルとして求められる。
【００２２】つまり、Ｐfが３．５kg/cm2（絶対圧）で
あれば、エンジン排気量Ｖstの５〜２０％の範囲になる
からである。尚、前記供給管１０はチャンバ９の中央に
接続することで、四気筒エンジンのすべてのインジェク
タ７に均一な圧力のガスを供給出来るようにしている。
あれば、エンジン排気量Ｖstの５〜２０％の範囲になる
からである。尚、前記供給管１０はチャンバ９の中央に
接続することで、四気筒エンジンのすべてのインジェク
タ７に均一な圧力のガスを供給出来るようにしている。
【００２３】また、このチャンバ９内には、チャンバ９
内の二次調圧ガスの二次ガス圧(P2)を検知する圧力セン
サ１１と、ガス温度(T2)を検知する温度センサ１２を設
けている。また、インジェクタ７の下流にはインテーク
マニフォールド負圧(Pb)を検知する不図示の圧力センサ
を設けている。
内の二次調圧ガスの二次ガス圧(P2)を検知する圧力セン
サ１１と、ガス温度(T2)を検知する温度センサ１２を設
けている。また、インジェクタ７の下流にはインテーク
マニフォールド負圧(Pb)を検知する不図示の圧力センサ
を設けている。
【００２４】そして、この圧力センサ１１と温度センサ
１２、及びインジェクタ７下流の不図示の圧力センサで
検知した信号は、燃料噴射を制御する電子制御ユニット
(ECU)に送るようにし、この電子制御ユニット(ECU)はイ
ンジェクタ７を作動させる。
１２、及びインジェクタ７下流の不図示の圧力センサで
検知した信号は、燃料噴射を制御する電子制御ユニット
(ECU)に送るようにし、この電子制御ユニット(ECU)はイ
ンジェクタ７を作動させる。
【００２５】ところで、エンジンマニホールドと二次圧
力レギュレータ５とは連通路１４を介して連通せしめて
いる。この理由は次の通りである。
力レギュレータ５とは連通路１４を介して連通せしめて
いる。この理由は次の通りである。
【００２６】すなわち、二次圧力レギュレータ５にイン
ジェクタ７下流のガス圧(Pb)を導入することにより、ア
イドル等低流量時であってガス圧が低下した時であって
もマニホールド等の要求する流量に対して安定した供給
が可能になるとともに、二次圧力レギュレータ５のダイ
ヤフラム窓にフィルタ等の浄化装置が不用となる。
ジェクタ７下流のガス圧(Pb)を導入することにより、ア
イドル等低流量時であってガス圧が低下した時であって
もマニホールド等の要求する流量に対して安定した供給
が可能になるとともに、二次圧力レギュレータ５のダイ
ヤフラム窓にフィルタ等の浄化装置が不用となる。
【００２７】次に、二次ガス圧に基づく燃料噴射量の補
正要領を説明する前に、インジェクタ７から噴射される
燃料ガスの質量流量について先細ノズルの理論式に基づ
き説明する。
正要領を説明する前に、インジェクタ７から噴射される
燃料ガスの質量流量について先細ノズルの理論式に基づ
き説明する。
【００２８】燃料ガスの質量流量Ｇfuel（kg/s）は、イ
ンジェクタ上流側の圧力(P2)と下流側の圧力(Pb)の圧力
比が数式１に示す臨界圧力比（Ｃ2）未満の場合は、数
式２のように表され、臨界圧力比（Ｃ2）以上であれば
数式３のように表される。
ンジェクタ上流側の圧力(P2)と下流側の圧力(Pb)の圧力
比が数式１に示す臨界圧力比（Ｃ2）未満の場合は、数
式２のように表され、臨界圧力比（Ｃ2）以上であれば
数式３のように表される。
【００２９】
【数１】
【数２】
【数３】
【００３０】ここで、数式１のｋはガスの種類によって
定まる比熱比であり、例えばメタンのｋ＝１．３１９で
あり、空気の場合はｋ＝１．４０２であり、従ってＣ2
の値もメタンであれば０．５４２であり、空気であれば
０．３３３となる。
定まる比熱比であり、例えばメタンのｋ＝１．３１９で
あり、空気の場合はｋ＝１．４０２であり、従ってＣ2
の値もメタンであれば０．５４２であり、空気であれば
０．３３３となる。
【００３１】また、数式２、３のＣ0、Ｃ1は定数であ
る。
る。
【００３２】従って、数式２からガス流が音速を超える
場合に、質量重量Ｇfuelは二次ガスの絶対圧(P2)に比例
することが判り、数式３からガス流が音速未満の場合に
Ｇfuelは差圧(P2−Pb)に比例することが判る。また、数
式２、３より、質量重量Ｇfuelはガス温度(T2)の平方根
に反比例することが判る。
場合に、質量重量Ｇfuelは二次ガスの絶対圧(P2)に比例
することが判り、数式３からガス流が音速未満の場合に
Ｇfuelは差圧(P2−Pb)に比例することが判る。また、数
式２、３より、質量重量Ｇfuelはガス温度(T2)の平方根
に反比例することが判る。
【００３３】尚、以上の理論式に対して、実際のインジ
ェクタ７からの噴射を考慮すると、燃料ガスの質量流量
Ｇfuel（kg/s）は、ノズルの開口面積(A2)によっても変
化し、数式２は数式４に、数式３は数式５に置き換える
ことが出来る。
ェクタ７からの噴射を考慮すると、燃料ガスの質量流量
Ｇfuel（kg/s）は、ノズルの開口面積(A2)によっても変
化し、数式２は数式４に、数式３は数式５に置き換える
ことが出来る。
【００３４】
【数４】
【００３５】
【数５】
【００３６】また、このノズルの開口面積(A2)は、弁の
進退動に伴って変化するトランジェントな領域を有する
ものであり、数式４、５は、例えば弁が全開位置のよう
な場所でのみ適用出来るものである。
進退動に伴って変化するトランジェントな領域を有する
ものであり、数式４、５は、例えば弁が全開位置のよう
な場所でのみ適用出来るものである。
【００３７】以上のようなことを念頭に入れて、まず図
１に基づいて圧力補正の要領について説明する。
１に基づいて圧力補正の要領について説明する。
【００３８】まず、インジェクタ上流側のガスの絶対圧
(P2)、インジェクタ下流側のガスの絶対圧(Pb)、その時
のエンジン回転数(Ne)を読み取り、圧力比Pb／P2が臨界
圧力比（Ｃ2）を超えているか否かが判断される。そし
て、Pb／P2が臨界圧力比（Ｃ2）未満の場合はNe-Pbマッ
プを検索して運転条件に応じた補正項ＫP2Aを求める。
ここで、Ne-Pbマップとは例えば（Ｂ）図に示すような
検索マップである。
(P2)、インジェクタ下流側のガスの絶対圧(Pb)、その時
のエンジン回転数(Ne)を読み取り、圧力比Pb／P2が臨界
圧力比（Ｃ2）を超えているか否かが判断される。そし
て、Pb／P2が臨界圧力比（Ｃ2）未満の場合はNe-Pbマッ
プを検索して運転条件に応じた補正項ＫP2Aを求める。
ここで、Ne-Pbマップとは例えば（Ｂ）図に示すような
検索マップである。
【００３９】そして、所望の二次ガス圧(P2ABASE)つま
り３．５kg/cm2（絶対圧）と、前記二次ガスの絶対圧(P
2)との比率ＲP2Aを求め、絶対圧補正時の第１圧力補正
係数としての圧力補正係数(ＫPFA）を、ＫPFA＝１＋Ｋ
P2A×（ＲP2A−１）から求め、この圧力補正係数
(ＫPFA）を燃圧補正係数（ＫPF)に変換する。従って、
圧力補正係数(ＫPFA）はガス圧の絶対値(P2)に対して略
反比例の関係になる。
り３．５kg/cm2（絶対圧）と、前記二次ガスの絶対圧(P
2)との比率ＲP2Aを求め、絶対圧補正時の第１圧力補正
係数としての圧力補正係数(ＫPFA）を、ＫPFA＝１＋Ｋ
P2A×（ＲP2A−１）から求め、この圧力補正係数
(ＫPFA）を燃圧補正係数（ＫPF)に変換する。従って、
圧力補正係数(ＫPFA）はガス圧の絶対値(P2)に対して略
反比例の関係になる。
【００４０】そして、この燃圧補正係数（ＫPF)を燃料
噴射基準時間(Ｔi)に乗じて、噴射時間を補正する。
噴射基準時間(Ｔi)に乗じて、噴射時間を補正する。
【００４１】また、前記Pb／P2が臨界圧力比（Ｃ2）以
上の場合は、同様な手順でP2SBASEと差圧(P2−Pb)の比
率ＲP2Sを求め、図に示すような式から差圧補正時の第
２圧力補正係数としての圧力補正係数(ＫPFS)を求め
る。そして、この圧力補正係数(ＫPFS)を燃圧補正係数
（ＫPF)に変換する。従って、圧力補正係数(ＫPFS)はガ
ス圧の差圧(P2−Pb)に対して略反比例の関係にある。
上の場合は、同様な手順でP2SBASEと差圧(P2−Pb)の比
率ＲP2Sを求め、図に示すような式から差圧補正時の第
２圧力補正係数としての圧力補正係数(ＫPFS)を求め
る。そして、この圧力補正係数(ＫPFS)を燃圧補正係数
（ＫPF)に変換する。従って、圧力補正係数(ＫPFS)はガ
ス圧の差圧(P2−Pb)に対して略反比例の関係にある。
【００４２】また、この補正はエンジン始動から通常運
転モードのすべての作動範囲で行う。尚、かかる補正に
は、その他、前述のノズルの開口面積(A2)の影響、及び
インジェクタ内のガス流の摩擦、乱れ等による変化等も
考慮する必要がある。次に、前記温度センサ１２によっ
て検知したガス温度(T2)による噴射量の補正の要領につ
いて、図２に基づき説明する。
転モードのすべての作動範囲で行う。尚、かかる補正に
は、その他、前述のノズルの開口面積(A2)の影響、及び
インジェクタ内のガス流の摩擦、乱れ等による変化等も
考慮する必要がある。次に、前記温度センサ１２によっ
て検知したガス温度(T2)による噴射量の補正の要領につ
いて、図２に基づき説明する。
【００４３】すなわち、ガス圧が一定であっても温度変
化によって燃焼させることの出来る重量が変化するのを
補正するものであり、検知したガス温度(T2)を例えば
（Ｂ）図に示すようなＫT2テーブルを検索して温度補正
係数(ＫT2)を求め、この温度補正係数(ＫT2)を燃料噴射
時間に乗じて補正する。
化によって燃焼させることの出来る重量が変化するのを
補正するものであり、検知したガス温度(T2)を例えば
（Ｂ）図に示すようなＫT2テーブルを検索して温度補正
係数(ＫT2)を求め、この温度補正係数(ＫT2)を燃料噴射
時間に乗じて補正する。
【００４４】また、本実施例では噴射弁に開弁指令を出
力しても、無効時間（応答遅れ時間）によって要求開弁
量が不足するのを補正するため、図３に示すような応答
遅れ時間補正を行うようにしている。
力しても、無効時間（応答遅れ時間）によって要求開弁
量が不足するのを補正するため、図３に示すような応答
遅れ時間補正を行うようにしている。
【００４５】つまり、かかる無効時間（応答遅れ時間）
はインジェクタ駆動電圧(VB)の大小、ガス圧によって変
化するため、VB-PFマップを検索してインジェクタ無効
時間(ＴiVBPF)を求める。
はインジェクタ駆動電圧(VB)の大小、ガス圧によって変
化するため、VB-PFマップを検索してインジェクタ無効
時間(ＴiVBPF)を求める。
【００４６】ここでＧガス圧とは、インジェクタ上流側
の二次ガス圧(P2)に基づくべき場合と、上流側と下流側
の差圧(P2−Pb)に基づくべき場合がある。
の二次ガス圧(P2)に基づくべき場合と、上流側と下流側
の差圧(P2−Pb)に基づくべき場合がある。
【００４７】すなわち、例えばインジェクタ７の形状に
おいて、特に弁傘部が大きい場合には、内圧側であるイ
ンジェクタ上流側のガス圧(P2)の影響が極めて大きくな
り、弁傘部の形状が小さいような場合には、負圧側であ
るインジェクタ下流側のガス圧(Pb)の影響も無視し得な
い。そこで、傘部の大小で絶対圧(P2)、或いは差圧(P2
−Pb)を使い分ける。
おいて、特に弁傘部が大きい場合には、内圧側であるイ
ンジェクタ上流側のガス圧(P2)の影響が極めて大きくな
り、弁傘部の形状が小さいような場合には、負圧側であ
るインジェクタ下流側のガス圧(Pb)の影響も無視し得な
い。そこで、傘部の大小で絶対圧(P2)、或いは差圧(P2
−Pb)を使い分ける。
【００４８】また、インジェクタ７は、バッテリ電圧に
よるコイルの力で弁のリフト作動を行なうようにしてい
るため、バッテリ電圧が低下すると弁の応答性が低下
し、バッテリ電圧が高まると弁の応答性は向上する。そ
こで、インジェクタ駆動電圧(VB)の大小によっても左右
されることになる。
よるコイルの力で弁のリフト作動を行なうようにしてい
るため、バッテリ電圧が低下すると弁の応答性が低下
し、バッテリ電圧が高まると弁の応答性は向上する。そ
こで、インジェクタ駆動電圧(VB)の大小によっても左右
されることになる。
【００４９】そして、この無効時間(ＴiVBPF)を補正し
て噴射量を定めることで、一層精密に噴出量を制御する
ことが出来る。
て噴射量を定めることで、一層精密に噴出量を制御する
ことが出来る。
【００５０】
【発明の効果】以上のように本発明は、ガス燃料エンジ
ンのガスの噴射量を制御するにあたり、噴射弁近傍のガ
ス圧を検知し、このガス圧を、ガス流速に応じて二次ガ
ス圧の絶対圧、或いはインジェクタ上流と下流の差圧を
使い分けて使用し、噴射時間を補正するようにしたた
め、空燃比を正確にして供給することが出来、排気ガス
の清浄化、燃料消費率の向上等を図ることが出来る。ま
た、ガス温度でも補正することで、更に精密な制御が出
来、特にエンジン始動等のエンジンが暖まっていない時
の運転には有効である。また、開弁指令の遅れによる不
足分も補正することで、一層運転性能の向上等を図るこ
とが出来る。
ンのガスの噴射量を制御するにあたり、噴射弁近傍のガ
ス圧を検知し、このガス圧を、ガス流速に応じて二次ガ
ス圧の絶対圧、或いはインジェクタ上流と下流の差圧を
使い分けて使用し、噴射時間を補正するようにしたた
め、空燃比を正確にして供給することが出来、排気ガス
の清浄化、燃料消費率の向上等を図ることが出来る。ま
た、ガス温度でも補正することで、更に精密な制御が出
来、特にエンジン始動等のエンジンが暖まっていない時
の運転には有効である。また、開弁指令の遅れによる不
足分も補正することで、一層運転性能の向上等を図るこ
とが出来る。
【図１】ガス圧による補正要領のフローチャート図
【図２】ガス温度による補正要領のフローチャート図
【図３】開弁の応答遅れ時間の補正要領のフローチャー
ト図
ト図
【図４】燃料供給系統の模式図
【図５】燃料供給系統の車体配置の概要図
６ エンジン ７ 燃料噴射弁（インジェクタ） ９ チャンバ １１ 圧力センサ １２ 温度センサＣ2 臨界圧力比 Ｋ PFA 第１圧力補正係数 Ｋ PFS 第２圧力補正係数 P2 燃料噴射弁上流側のガス圧力 Pb 燃料噴射弁下流側のガス圧力 T2 ガス温度 Ｔi VBPF 無駄時間（無効時間） VB 燃料噴射弁の駆動電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｙ (72)発明者 上田 和弘 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社 本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−13766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−60765（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−51467（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 21/02 F02M 21/02 301 F02D 41/02 330 F02D 41/04 330 F02D 41/34
Claims (5)
- 【請求項１】 ガス燃料エンジンの燃料噴射弁近傍のガ
ス圧力を検知し、このガス圧力に基づいて、燃料噴射弁
上流側のガスの絶対圧にほぼ反比例させた値を第１圧力
補正係数、燃料噴射弁上流側のガス圧力と下流側のガス
圧力との差圧にほぼ反比例させた値を第２圧力補正係数
とし、これらの第１・第２圧力補正係数に基づいて燃料
噴射時間を補正し、補正した燃料噴射時間を、燃料噴射
弁近傍で検知したガス温度に基づく補正係数で更に補正
する燃料噴射量の制御方法であって、燃料噴射弁近傍の
上流側ガス圧力と下流側ガス圧力との圧力比が先細ノズ
ルの理論式に基づいて定まる臨界圧力比未満であれば、
前記第１圧力補正係数を採用し、前記圧力比が臨界圧力
比以上であれば、前記第２圧力補正係数を採用する如く
に圧力補正係数を切り換えることを特徴とするガス燃料
エンジンの燃料噴射量の制御方法。 - 【請求項２】 前記ガス温度に基づいて求める補正係数
は、ガスの絶対温度の平方根にほぼ比例させることを特
徴とする請求項１記載のガス燃料エンジンの燃料噴射量
の制御方法。 - 【請求項３】 燃料噴射弁の駆動電圧と燃料噴射弁近傍
のガス圧力に基づいて燃料噴射弁の無駄時間を求め、こ
の無駄時間に基づいて請求項１又は請求項２に係る燃料
噴射時間を更に補正することを特徴とする請求項１又は
請求項２記載のガス燃料エンジンの燃料噴射量の制御方
法。 - 【請求項４】 前記無駄時間を求めるさいに用いるガス
圧力は、燃料噴射弁上流側の絶対圧であることを特徴と
する請求項３記載のガス燃料エンジンの燃料噴射量の制
御方法。 - 【請求項５】 前記無駄時間を求めるさいに用いるガス
圧力は、燃料噴射弁上流側のガス圧力と下流側のガス圧
力の差圧であることを特徴とする請求項３記載のガス燃
料エンジンの燃料噴射量の制御方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35189093A JP3226692B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | ガス燃料エンジンの燃料噴射量の制御方法 |
| US08/365,442 US5611316A (en) | 1993-12-28 | 1994-12-28 | Gas fuel supply mechanism for gas combustion engine |
| EP94120842A EP0661428B1 (en) | 1993-12-28 | 1994-12-28 | Gas fuel supply mechanism for gas combustion engine |
| DE69432323T DE69432323T2 (de) | 1993-12-28 | 1994-12-28 | Gaszufuhrmechanismus und Vorrichtung zum Bestimmen und Anzeigen der Gasmenge für Gasbrennkraftmaschine |
| EP99112594A EP0942161B1 (en) | 1993-12-28 | 1994-12-28 | Gas fuel supply mechanism and amount of gas fuel determining and indicating means for gas combustion engine |
| DE69423594T DE69423594T2 (de) | 1993-12-28 | 1994-12-28 | Gaszufuhrmechanismus für Gasbrennkraftmaschine |
| AU81841/94A AU695675B2 (en) | 1993-12-28 | 1994-12-29 | Gas fuel supply mechanism for gas combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35189093A JP3226692B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | ガス燃料エンジンの燃料噴射量の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07189811A JPH07189811A (ja) | 1995-07-28 |
| JP3226692B2 true JP3226692B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=18420318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35189093A Expired - Fee Related JP3226692B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | ガス燃料エンジンの燃料噴射量の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3226692B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007107442A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Nikki Co Ltd | ガス燃料供給装置 |
| AU2007268402B2 (en) * | 2006-06-01 | 2012-11-01 | Siemens Automotive Systems Co., Ltd | Method and apparatus for supplying fuel of LPG car having LPI system |
| JP5387431B2 (ja) * | 2010-02-04 | 2014-01-15 | スズキ株式会社 | 車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置 |
| JP5655216B2 (ja) * | 2011-05-31 | 2015-01-21 | 愛三工業株式会社 | 燃料供給制御装置及び内燃機関への燃料供給方法 |
| JP5890678B2 (ja) * | 2011-12-22 | 2016-03-22 | 株式会社ケーヒン | 燃料噴射制御装置 |
| KR101983409B1 (ko) * | 2014-04-18 | 2019-05-29 | 현대중공업 주식회사 | 엔진의 가스연료 공급장치 및 엔진의 가스연료 공급장치의 작동방법 |
| JP2024021803A (ja) * | 2022-08-04 | 2024-02-16 | 株式会社豊田自動織機 | 燃料噴射制御装置 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP35189093A patent/JP3226692B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07189811A (ja) | 1995-07-28 |
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