JP3847080B2 - Lpgエンジンの燃料制御装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、LPG(液化石油ガス)を燃料として使用するLPGエンジンに係る。詳しくは、アイドル運転時にLPGエンジンに供給されるLPGを制御する燃料制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、この種のLPGエンジンとして、吸気通路に設けられたキャブレータ及びインジェクタのそれぞれに、LPGレギュレータで減圧されたLPGを燃料として供給して運転するものがある。LPGレギュレータは、LPGボンベからの高圧LPGを二段階に減圧すると共に、その減圧されたLPGをベンチュリ負圧に基づいてキャブレータから吸気通路へ主燃料として供給する。同じく、LPGレギュレータは、減圧されたLPGを補助燃料としてインジェクタへ供給する。インジェクタから吸気通路へ噴射供給される補助燃料の量は、排気通路に設けられた酸素センサで検出される空燃比に基づいてコントローラがフィードバック制御するようになっている。即ち、LPGエンジンでは、キャブレータから供給される主燃料に対してインジェクタから供給される補助燃料が加えられ、両燃料と空気との空燃比が所定の理論空燃比となるようにインジェクタからの補助燃料の供給量がコントローラにより制御されるようになっている。
【0003】
ここで、LPGレギュレータには、スロー通路が設けられる。スロー通路は、LPGエンジンのアイドル運転時に、LPGレギュレータで減圧されたLPGの一部(スロー燃料)が主燃料としてキャブレータへ流れるときに経由するものである。従って、アイドル運転時に吸気通路に供給される主燃料は、スロー燃料流量によって変わることになる。
【0004】
スロー通路には調整スクリュが設けられる。調整スクリュは、アイドル運転時の空燃比(アイドル空燃比)を調整すべく、スロー燃料流量を調整するために操作される。作業者は、アイドル運転時に、コントローラがインジェクタへ出力する制御量又はその相関値を所定のモニタ端子に接続されたテスタ等の計測器で監視しながら、その制御量等が所定の目標値となるように調整スクリュを操作する。この操作に伴い、コントローラはアイドル空燃比を所定の理論空燃比となるように調整することになる。即ち、作業者は、インジェクタから供給される補助燃料量が所定の設定値より多いか少ないかをテスタ等で監視しながら調整スクリュを操作することになる。この操作により、アイドル運転時に吸気通路へ供給される主燃料(スロー燃料)と補助燃料との割合を所定値に近付けて、アイドル空燃比を理論空燃比に調整するようにしている。
【0005】
図11には、主燃料と補助燃料の割合と、空燃比A/Fの関係をグラフに示す。通常、図11(a)に示すように、主燃料及び補助燃料をそれぞれ所定の割合で供給することにより、空燃比A/Fを理論空燃比に調整するようになっている。ここで、キャブレータからの主燃料が空燃比A/Fの調整に貢献するのは、リーン側の所定の空燃比(例えば、「17」)までであり、残りはインジェクタからの補助燃料がフィードバック制御されることにより、空燃比A/Fが理論空燃比に近付けられる。LPGレギュレータの機能に経時変化がなければ、このような関係が成り立つことになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来のLPGレギュレータでは、調整スクリュとスロー通路との隙間に、経時変化によりタールが付着・堆積することがある。タールの付着・堆積があると、アイドル運転時にスロー通路を経由してキャブレータへ流れるスロー燃料が減少し、アイドル空燃比がリーン側に変わることになる。この場合、図11(b)に示すように、主燃料が目減りする分だけ主燃料と補助燃料との割合関係が崩れ、主燃料が空燃比A/Fの調整に貢献する割合が、リーン側の「17」よりも少なくなる傾向(リーン化傾向)がある。残りは補助燃料を、図11(a)に示す所定量Q1から同図(b)に示すように所定量Q2に増やすことにより、アイドル空燃比が理論空燃比に近付けられる。
【0007】
しかし、この状態がさらに進むと主燃料がさらに減少し、補助燃料量がさらに増加してしまう。そして、主燃料の割合が少ないことから、主燃料の供給量を増やして補助燃料の供給量を元の所定量Q1に戻す必要がある。そこで、調整スクリュを使用してスロー燃料流量を調整することになるが、調整スクリュは、LPGレギュレータの1次圧とベンチュリ負圧とが大きいため、僅かな調整操作でも敏感に燃料量が変化する傾向があり、アイドル空燃比の調整が困難となり、その調整に必要以上の時間がかかるという問題があった。
【0008】
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、LPGレギュレータのスロー燃料流量を的確に調整することにより、アイドル空燃比の調整を好適かつ速やかに行うことを可能にしたLPGエンジンの燃料制御装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、LPGレギュレータで減圧されたLPGを主燃料としてキャブレータから吸気通路を通じてLPGエンジンへ供給すると共に、減圧されたLPGを主燃料を補助する補助燃料として補助燃料供給手段から吸気通路を通じてLPGエンジンへ供給し、それら供給される主燃料及び補助燃料と空気との空燃比を空燃比検出手段により検出し、その検出される空燃比が所定の理論空燃比となるように所要の制御量に基づいて補助燃料供給手段を制御するものであり、LPGエンジンのアイドル運転時には、所定の目標値に対する制御量の適正状態が監視出力手段から出力されて監視され、制御量が目標値となるようにLPGレギュレータのスロー通路に設けられたスロー燃料調整手段が操作されることにより、アイドル空燃比を理論空燃比に調整するようにしたLPGエンジンの燃料制御装置において、制御量の調整範囲を目標値を含んだ幅の異なる多段階の調整範囲に設定するために操作される範囲設定手段と、範囲設定手段により設定された各段階の調整範囲毎に、その調整範囲の中に制御量が入るか否かに応じて監視出力手段の出力形態を制御する出力制御手段とを備えたことを趣旨とする。
【0010】
上記発明の構成によれば、LPGエンジンのアイドル運転時に、作業者により範囲設定手段が操作され、初段階、次段階等々というように制御量の調整範囲が段階的に狭められて設定される。そして、設定される各段階で、目標値に対する制御量の適正状態が監視出力手段から出力されて監視され、制御量が所定の目標値となるようにスロー燃料調整手段が操作される。このとき、スロー通路を経由してキャブレータから吸気通路へ供給される主燃料量が調整され、それに応じて補助燃料の供給量を調整するために補助燃料供給手段に対する制御量が変えられる。ここで、スロー燃料調整手段が操作されることにより変わる制御量が、上記設定された調整範囲の中に入るか否かに応じて監視出力手段の出力形態が出力制御手段により制御される。即ち、設定された調整範囲の中に制御量が入るときと、入らないときとで、監視出力手段の出力形態が変えられる。
従って、作業者は、初段階では、相対的に広く設定された調整範囲の中に制御量が入るようにスロー燃料調整手段を粗く調整操作することが許され、この調整操作により制御量が概ね目標値に近付けられる。次段階では、作業者は、段階的に狭く設定された調整範囲の中に制御量が入るようにスロー燃料調整手段を段階的に細かく調整操作することにより、既に概ね目標値に近付けられた制御量が、段階的に目標値へ合わせ込まれることになる。
【0011】
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、LPGエンジンの吸気通路に設けられベンチュリを含むキャブレータと、高圧LPGを二段階に減圧すると共に、LPGエンジンの中負荷運転時には、二次減圧されたLPGをベンチュリ負圧に基づいてキャブレータから吸気通路へ主燃料として供給し、LPGエンジンのアイドル運転時には、一次減圧されたLPGの一部をスロー通路を経由してキャブレータから吸気通路へ主燃料として供給するLPGレギュレータと、スロー通路におけるLPG流量を調整するために操作されるスロー燃料調整手段と、吸気通路に供給された主燃料を補助するために一次減圧されたLPGを吸気通路へ補助燃料として供給すると共に、その供給量を調整するために制御される補助燃料供給手段と、吸気通路からLPGエンジンへ供給される主燃料及び補助燃料と空気との空燃比を検出するための空燃比検出手段と、検出される空燃比が所定の理論空燃比となるように、所要の制御量を出力することにより補助燃料供給手段を制御する空燃比制御手段と、所定の目標値に対する制御量の適正状態を監視のために出力する監視出力手段とを備え、LPGエンジンのアイドル運転時に、監視出力手段から出力される制御量の適正状態が監視され、制御量が目標値となるようにスロー燃料調整手段が操作されることにより、アイドル空燃比を理論空燃比に調整するようにしたLPGエンジンの燃料制御装置において、制御量の調整範囲を目標値を含んだ幅の異なる多段階の調整範囲に設定するために操作される範囲設定手段と、範囲設定手段により広い調整範囲が設定されたとき、その広い調整範囲の中に制御量が入るか否かに応じて監視出力手段の出力形態を制御する第1の出力制御手段と、範囲設定手段により狭い調整範囲が設定されたとき、その狭い調整範囲の中に制御量が入るか否かに応じて監視出力手段の出力形態を制御する第2の出力制御手段とを備えたことを趣旨とする。
【0012】
上記発明の構成によれば、LPGエンジンのアイドル運転時に、作業者により範囲設定手段が操作され、初段階、次段階というように制御量の調整範囲が段階的に狭められて設定される。そして、設定される各段階で、監視出力手段から出力される制御量の適正状態が監視され、制御量が所定の目標値となるようにスロー燃料調整手段が操作される。このとき、スロー通路を経由してキャブレータから吸気通路へ供給される主燃料量が調整され、それに応じて補助燃料の供給量を調整するために補助燃料供給手段への制御量が変わることになる。
ここで、初段階において、スロー燃料調整手段が操作される結果、上記設定された広い調整範囲の中に、調整される制御量が入るか否かに応じて第1の出力制御手段により監視出力手段の出力形態が制御される。即ち、設定された広い調整範囲の中に制御量が入るときと、入らないときとで、監視出力手段からの出力形態が変えられる。従って、作業者は、初段階では、相対的に広く設定された調整範囲の中に制御量が入るようにスロー燃料調整手段を粗く調整操作することが許され、この調整操作により制御量が概ね目標値に近付けられる。
次段階において、スロー燃料調整手段が調整操作される結果、上記設定された狭い調整範囲の中に、調整される制御量が入るか否かに応じて第2の出力制御手段により監視出力手段の出力形態が制御される。即ち、設定された狭い調整範囲の中に制御量が入るときと、入らないときとで、監視出力手段からの出力形式が変えられる。従って、作業者は、初段階よりも狭く設定された調整範囲の中に制御量が入るようにスロー燃料調整手段を段階的に細かく調整操作することにより、既に概ね目標値に近付けられた制御量が、段階的に目標値へ合わせ込まれることになる。
【0013】
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又は請求項2に記載の発明において、範囲設定手段は、制御量の調整範囲の設定を、比較的広い調整範囲と、比較的狭い調整範囲との二段階に切り換え可能としたものであることを趣旨とする。
【0014】
上記発明の構成によれば、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用において、第1の段階では、作業者は、比較的広い調整範囲の中に制御量が入るようにスロー燃料調整手段を粗く調整操作することが許され、この調整操作により制御量が概ね目標値に近付けられる。第2の段階では、作業者は、比較的狭い調整範囲の中に制御量が入るようにスロー燃料調整手段を細かく調整操作することにより、既に概ね目標値に近付けられた制御量が同段階において目標値へ合わせ込まれることになる。従って、多段階の調整としては、最も少ない段取りにより、少ない手間で調整作業が行われることになる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のLPGエンジンの燃料制御装置を具体化した一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
図1に本実施の形態のLPGエンジンシステムの概略的構成を示す。このLPGエンジンシステムは、車両に搭載されるものであり、LPGエンジン1、LPGボンベ2、LPGレギュレータ3及び電子制御装置(ECU)4を備える。LPGエンジン1は、液化石油ガス(LPG)を燃料として採用する多気筒の内燃機関である。LPGボンベ2には、LPGが高圧状態で収容される。LPGレギュレータ3は、LPGボンベ2の高圧LPGを導入して減圧し、LPGエンジン1へ燃料として供給するためのものである。ECU4は、LPGエンジン1に燃料として供給されるLPGを制御する。
【0017】
LPGエンジン1には、各燃焼室5に連通する吸気通路6が設けられる。吸気通路6の入口側には、エアクリーナ7が設けられる。吸気通路6の途中には、ベンチュウリ8を含むキャブレータ9が設けられる。キャブレータ9の下流側には、スロットルバルブ10が設けられる。スロットルバルブ10は、アクセルペダル等のアクセル操作手段(図示略)の操作に連動して開閉される。このスロットルバルブ10により、エアクリーナ7から吸気通路6を通じて各燃焼室5に吸入される空気量(吸気量)が調節される。スロットルバルブ10の下流側には、補助燃料供給手段を構成する燃料噴射用のインジェクタ11が設けられる。LPGエンジン1には、各燃焼室5に対応して点火プラグ12が設けられる。LPGエンジン1には、各燃焼室5に連通する排気通路13が設けられる。排気通路13の途中には、排気ガス浄化用の触媒コンバータ14が設けられる。
【0018】
各点火プラグ12には、ディストリビュータ15を介して点火コイル16が接続される。ディストリビュータ15は、点火コイル16から出力される高電圧を受けて各点火プラグ12へ点火信号を分配する。
【0019】
LPGレギュレータ3のケーシング21の内部は、隔壁22により一次室23と二次室24とに区画される。一次室23は、一次ダイアフラム25により一次減圧室23aと大気室23bとに仕切られる。一次ダイアフラム25は、一次減圧室23aの圧力と、大気室23bに設けられたスプリング26の付勢力とのバランスにより変位する。隔壁22に設けられた高圧通路27には、LPGボンベ2からの高圧LPGが導入される。高圧通路27から一次減圧室23aに通じる一次ポート27aには、一次弁28が設けられる。一次弁28は、一次ダイアフラム25の変位に応じて開閉するように構成される。一次減圧室23aには、補助燃料ポート29が設けられる。この補助燃料ポート29には、インジェクタ11に通じる補助燃料通路30が接続される。
【0020】
二次室24は、二次ダイアフラム31により二次減圧室24aと大気室24bとに仕切られる。大気室24bには、エアクリーナ7に連通する大気通路32の一端が接続される。二次ダイアフラム31は、二次減圧室24aの圧力と、大気通路32を通じて大気室24bに導入される外気圧とのバランスにより変位する。一次減圧室23aと二次減圧室24aとの間の隔壁22に設けられた連通ポート22aには、二次弁33が設けられる。二次弁33は、二次ダイアフラム31の変位に応じて開閉するよう構成される。二次減圧室24aには、主燃料ポート34が設けられる。主燃料ポート34には、キャブレータ9に通じる主燃料通路35が接続される。
【0021】
一次減圧室23aと主燃料通路35との間には、スロー通路36が設けられる。スロー通路36は、LPGエンジン1のアイドル運転時に一次減圧室23aの中のLPGをスロー燃料として主燃料通路35を通じてキャブレータ9へ流すためのものである。スロー通路36には、アイドル運転時のスロー燃料流量を調整するために操作されるスロー燃料調整手段としての調整スクリュ37が設けられる。図2に示すように、調整スクリュ37は先端にニードル37aを有する。調整スクリュ37のヘッド37bとケーシング21との間には、弾発用の圧縮スプリング38が設けられる。調整スクリュ37のケーシング21に対する螺合量を調整することにより、ニードル37aとスロー通路36との間の通路面積が調整され、同通路36におけるスロー燃料流量が調整されることになる。
【0022】
図1に示すように、スロー通路36には、スロー燃料の流れを遮断するための電磁弁よりなるスロー燃料遮断弁39が設けられる。この遮断弁39は、LPGエンジン1の減速運転時にキャブレータ9へ流れるスロー燃料を瞬時に遮断するために閉弁される。高圧通路27の入口には、LPGボンベ2からの高圧LPGを遮断するための電磁弁よりなる主燃料遮断弁40が設けられる。この遮断弁40は、LPGエンジン1の停止時等に強制的に閉弁される。
【0023】
LPGエンジン1の中負荷運転時には、エアクリーナ7を通じて吸気通路6へ外気が吸入される。この外気の吸入時に、LPGレギュレータ3で二次減圧されたLPGが、ベンチュリ8で発生するベンチュリ負圧に基づいて主燃料として主燃料通路35を通じてキャブレータ9へ流れ、吸気通路6に供給される。或いは、LPGエンジン1のアイドル運転時には、LPGレギュレータ4で一次減圧されたLPGの一部(スロー燃料)が、スロー通路36を経由して、主燃料通路35を通じてキャブレータ9へ流れ、吸気通路6に供給される。そして、これらの主燃料が外気と共に吸気通路6を通じて各燃焼室5に取り込まれる。各燃焼室5に対する主燃料の取込量は、スロットルバルブ10の開度に応じて決定される。
【0024】
同じく、LPGエンジン1の運転時にインジェクタ11の噴射時間が開弁時間により制御されることにより、主燃料を補助するための補助燃料が吸気通路6に供給され、その供給量が調整される。即ち、インジェクタ11の噴射時間が制御されることにより、吸気通路6に供給される主燃料を補助するために、LPGレギュレータ3の一次減圧室23aで一次減圧されたLPGが補助燃料通路30を通じてインジェクタ11に供給され、補助燃料として吸気通路6へ噴射供給される。これにより、主燃料及び空気と共に補助燃料が各燃焼室5に供給される。
【0025】
上記LPGエンジン1では、運転時に各点火プラグ12が作動することにより、各燃焼室5に取り込まれた主燃料及び補助燃料と空気との混合気が爆発・燃焼し、LPGエンジン1に駆動力が得られる。燃焼後の排気ガスは、各燃焼室5から排気通路13へ排出され、触媒コンバータ14で浄化されて外部へ排出される。
【0026】
LPGエンジン1に設けられた回転速度センサ51は、クランクシャフト1aの回転速度をエンジン回転速度として検出し、その検出値に応じた信号を出力する。LPGエンジン1に設けられたバキュームスイッチ52は、スロットルバルブ10がほぼ全閉となるアイドル運転時を検出するものである。バキュームスイッチ52は、アイドル運転時にスロットルバルブ10の近傍に発生する吸気負圧を負圧ポート17及び負圧パイプ18を通じて導入し、その負圧に応答したアイドル信号を出力するものである。排気通路13に設けられた酸素センサ53は、各燃焼室5から排出される排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出値に応じた信号を出力するものである。酸素センサ53は、吸気通路6からLPGエンジン1の各燃焼室5へ供給される混合気の空燃比を検出するためのものである。
【0027】
ECU4は、前述した回転速度センサ51、バキュームスイッチ52及び酸素センサ53等から出力される各種信号を入力する。ECU4は、LPGエンジン1のクランキングに使用されるスタータ(図示略)からのスタート信号、点火コイル16で発生する点火1次信号をそれぞれ入力する。ECU30は、これらの入力信号に基づいて、空燃比制御を含む燃料制御等を実行するために、インジェクタ11、スロー燃料遮断弁39及び主燃料遮断弁40等をそれぞれ制御する。ECU4とインジェクタ11との間に接続されるのは、ECU4からの制御信号を保持するためのレジスタ19である。ECU4は、酸素センサ53で検出される空燃比が所定の理論空燃比となるように、所要の制御量を出力してインジェクタ11を制御する空燃比制御手段に相当する。
【0028】
周知のように、ECU30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含むマイコンを備える。ECU4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として構成される。ROMには、各種制御に関する所定の制御プログラムが予め記憶される。RAMには、CPUの演算結果が一時記憶される。バックアップRAMには、予め記憶したデータが保存される。CPUは、入力回路を介して入力される各種センサ51〜53等からの信号に基づき、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。
【0029】
この実施の形態では、アイドル運転時の空燃比(アイドル空燃比)を作業者が調整するようになっている。そのための構成として、本実施の形態では、図1に示すように、ECU4に接続されたテスト端子56及びモニタ端子57がそれぞれ一つ設けられる。モニタ端子57は、ECU4からインジェクタ11へ出力される制御量としての噴射時間TINJの、所定の目標値に対する適正状態を示すモニタ電圧VFを監視のために出力する監視出力手段に相当する。
【0030】
この実施の形態で、モニタ端子57には、計測器の一つである市販のテスタ58が、必要に応じて接続される。テスタ58は、例えば、図3に示すように、「0〜5V」の範囲で直流電圧をアナログ表示するものであり、その表示器59には、指針60により指し示される「0V」、「2.5V」及び「5.0V」の目盛が付されている。テスタ58は、電圧計であってもよい。
【0031】
この実施の形態では、LPGエンジン1のアイドル運転時に、ECU4によりモニタ端子57から出力されるモニタ電圧VFが、テスタ58に表示されて作業者により監視される。そして、そのモニタ電圧VFの値が所定値となるように作業者により調整スクリュ37が調整操作されることにより、アイドル空燃比を理論空燃比に調整するようになっている。
【0032】
図4には、テスト端子56及びモニタ端子57に関連したECU4の構成を電気回路図に示す。マイコン50のVF出力ポートP1には、第1トランジスタTr1のベースが接続され、他のVF出力ポートP2には、第2トランジスタTr2がそれぞれ接続される。第2トランジスタTr2のコレクタには、直列接続された一対の抵抗R1,R2の一端が接続され、他端が電源(5V)に接続される。第1トランジスタTr1のコレクタは、両抵抗R1,R2の間に接続されると共に、別の抵抗R3を介してモニタ端子57に接続される。
【0033】
ここで、テスト端子56は、モニタ電圧VFの値の調整範囲を、上記目標値を含んだ幅の異なる多段階の調整範囲に設定するために操作される範囲設定手段に相当する。この実施の形態では、初段階である「第1の段階」と次段階である「第2の段階」の2段階に設定されるようになっている。
即ち、テスト端子56がOFFの状態では、第1の段階として比較的広い調整範囲が設定される。このとき、その広い調整範囲の中に制御量が入るか否かに応じてモニタ端子57の出力形態をECU4(マイコン50)が制御することにより、テスタ58の表示器59の表示状態が変えられる。図5に、テスト端子56がOFFのときの制御量としての噴射時間TINJと、モニタ電圧VFとの関係をグラフに示す。この実施の形態では、テスト端子56がOFFとなるときに、所定の目標値を含む噴射時間TINJの調整範囲が、ECU4により第1の上限値KTHAと第2の下限値KTLAとの間の範囲に規定される。そして、噴射時間TINJの平均値である平均噴射時間TAVが第1の上限値KTHA以上となるときには、モニタ電圧VFが「0V」となり、同じく平均噴射時間TAVが第1の上限値KTHAと第1の下限値KTLAとの間に入るときには、モニタ電圧VFが「2.5V」となり、同じく平均噴射時間TAVが第1の下限値KTLA未満となるときには、モニタ電圧VFが「5.0V」となるように、ECU4が第1及び第2のトランジスタTr1,Tr2を制御することによりモニタ電圧VFを制御するようになっている。この制御を実行するECU4が第1の出力制御手段に相当する。
【0034】
一方、テスト端子56がONの状態では、第2の段階として比較的狭い調整範囲が設定される。このとき、その狭い調整範囲の中に制御量が入るか否かに応じてモニタ端子57の出力形態をECU4(マイコン50)が制御することにより、テスタ58の表示器59による表示状態が変えられる。図6には、テスト端子56がONのときの噴射時間TINJと、モニタ電圧VFとの関係をグラフに示す。本実施の形態では、テスト端子56がONのときに、所定の目標値を含む噴射時間TINJの調整範囲が、ECU4により、第2の上限値KTHBと第2の下限値KTLBとの間の範囲に規定される(但し「KTHA>KTHB>KTLB>KTLA>0」)。そして、平均噴射時間TAVが第2の上限値KTHB以上となるときには、モニタ電圧VFが「0V」となり、平均噴射時間TAVが第2の上限値KTHBと第2の下限値KTLBとの間に入るときには、モニタ電圧VFが「2.5V」となり、平均噴射時間TAVが第2の下限値KTLB未満となるときには、モニタ電圧VFが「5.0V」となるように、ECU4が第1及び第2のトランジスタTr1,Tr2を制御することによりモニタ電圧VFを制御するようになっている。この制御を実行するECU4が第2の出力制御手段に相当する。
【0035】
次に、上記モニタ電圧VFの出力制御を含む燃料制御の処理内容を以下に詳しく説明する。
【0036】
図7には、噴射時間TINJの算出ルーチンをフローチャートに示す。この算出プログラムは、ECU4のマイコン50のROMに予め格納されている。マイコン50(CPU)は、このプログラムを所定時間毎に周期的に実行する。
【0037】
即ち、ステップ100で、マイコン50は、ある開始時刻から一定時間(例えば「10ms」)だけ経過したか否かを判断する。マイコン50は、この判断結果が否定である場合に処理を一旦終了し、判断結果が肯定である場合に処理をステップ110へ移行する。
【0038】
ステップ110で、マイコン50は、アイドルフィードバック(F/B)条件が成立したか否かを判断する。アイドルF/B条件として、例えば、回転速度センサ51により所定のエンジン回転速度が検出され、バキュームスイッチ52によりスロットルバルブ10の全閉状態(アイドル状態)が検出され、酸素センサ53の暖機完了に必要な時間が経過していること等が挙げられる。マイコン50は、この判断結果が否定である場合に処理を一旦終了し、判断結果が肯定である場合に処理をステップ120へ移行する。
【0039】
ステップ120で、マイコン50は、今回初めてアイドルF/B条件が成立したか否かを判断する。マイコン50は、この判断結果が肯定である場合、ステップ121で、初期値TINJ0の値を噴射時間TINJの値として設定する。次いで、ステップ122で、マイコン50は、初期値TINJ0の値を平均噴射時間TAVの値として設定し、処理を一旦終了する。一方、ステップ120の判断結果が否定である場合、マイコン50は処理をステップ130へ移行する。
【0040】
ステップ130で、マイコン50は、LPGエンジン1に供給される混合気の空燃比A/Fがリッチであるか否かを判断する。マイコン50は、この判断を酸素センサ53の検出値に基づいて行う。ここで、空燃比A/Fがリッチでない場合、即ちリーンの場合は、マイコン50は処理をステップ140へ移行する。
【0041】
そして、ステップ140で、マイコン50は、リッチからリーンへの反転であるか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は、ステップ141で、噴射時間TINJの値にスキップ補正値KSを加えた結果を新たな噴射時間TINJの値として算出し、その後の処理を一旦終了する。ステップ140の判断結果が否定の場合、マイコン50は、ステップ142で、噴射時間TINJの値に積分補正値KIを加えた結果を新たな噴射時間TINJの値として算出し、その後の処理を一旦終了する。
【0042】
一方、ステップ130で、空燃比A/Fがリッチである場合、マイコン50は処理をステップ150へ移行する。そして、ステップ150で、マイコン50は、リーンからリッチへの反転であるか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は、ステップ151で、噴射時間TINJの値からスキップ補正値KSを引いた結果を新たな噴射時間TINJの値として算出し、その後の処理を一旦終了する。ステップ150の判断結果が否定の場合、マイコン50は、ステップ152で、噴射時間TINJの値から積分補正値KIを引いた結果を新たな噴射時間TINJの値として算出し、その後の処理を一旦終了する。
【0043】
上記のように噴射時間TINJの算出が行われる。図8(a)〜(d)には、噴射時間TINJの算出に関わる各種パラメータの挙動をタイムチャートに示す。図8(a)に示すように、時刻t0でフィードバック(F/B)条件が成立すると、図8(b)に示すように、酸素センサ53の出力電圧の基準電圧に対する変化に応じて、図8(c)に示すように、リッチ・リーンの判定信号が得られる。そして、このリッチ、リーン、リッチからリーンへの反転、リーンからリッチへの反転に応じて、初期値TINJ0からスキップ補正値KS又は積分補正値KIの加減算が行われることにより、噴射時間TINJの値が得られる。
【0044】
ここで、図8(d)に示すように、フィードバック制御時に得られる噴射時間TINJの値は周期的な変動を伴うことから、そのままの値を参照したのではアイドル空燃比の調整に有効な噴射時間TINJが得られない。そこで、この実施の形態では、噴射時間TINJを平均化した(なました)平均噴射時間TAVを算出するようになっている。
【0045】
図9には、その平均噴射時間TAVの算出ルーチンをフローチャートに示す。この算出プログラムは、マイコン50のROMに予め格納されている。マイコン50(CPU)は、このプログラムを所定時間(例えば「50ms」)毎に周期的に実行する。
【0046】
即ち、ステップ200で、マイコン50は、ある基準時刻から一定時間(例えば「50ms」)が経過したか否かを判断する。この判断結果が否定の場合、ステップ210で、マイコン50は、噴射時間TINJの平均化処理(なまし処理)を実行し、その後の処理を一旦終了する。この実施の形態で、マイコン50は、次の計算式(1)に基づいて平均噴射時間TAVを算出する。
TAV ← TAV0+(TINJ−TAV0)/n ・・・(1)
ここで、「TAV0」は前回の平均噴射時間であり、「n」は自然数(例えば「8」が当てられる。)である。
ステップ200の判断結果が肯定の場合、マイコン50は、そのままその後の処理を一旦終了する。
【0047】
そして、図5,6に示すように、段階的に設定される各調整範囲の中に噴射時間TINJの値が入るか否かに応じたモニタ電圧VFの出力形態の制御は、上記のように得られた平均噴射時間TAVの値に基づいて次のように行われる。図10には、モニタ電圧VFの算出ルーチンをフローチャートに示す。この算出プログラムは、マイコン50のROMに予め格納されている。マイコン50(CPU)は、このプログラムを所定時間毎に周期的に実行する。
【0048】
即ち、ステップ300で、マイコン50は、アイドルF/B条件が成立したか否かを判断する。アイドルF/B条件は、図7の「TINJ算出ルーチン」のステップ110の条件と同じである。この判断結果が否定の場合、マイコン50は、そのまま処理を一旦終了する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は処理をステップ310へ移行する。
【0049】
ステップ310で、マイコン50は、テスト端子56がONされたか否かを判断する。テスト端子56がONされていない場合、即ち、図5に示すように、比較的広い調整範囲が設定されるOFFの場合、マイコン50は処理をステップ320へ移行する。
【0050】
ステップ320で、マイコン50は、今回算出された平均噴射時間TAVが第1の上限値KTHA以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は、ステップ321で、第1トランジスタTr1をONさせ、第2トランジスタTr2をOFFさせることにより、モニタ電圧VFを「0V」とする。ステップ320の判断結果が否定の場合、マイコン50は処理をステップ330へ移行する。
【0051】
ステップ330で、マイコン50は、今回算出された平均噴射時間TAVが第1の下限値KTLA以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は、ステップ331で、第1トランジスタTr1をOFFさせ、第2トランジスタTr2をONさせることにより、モニタ電圧VFを「2.5V」とする。ステップ330の判断結果が否定の場合、マイコン50はステップ332で、第1及び第2のトランジスタTr1,Tr2を共にOFFさせることにより、モニタ電圧VFを「5.0V」とする。
【0052】
一方、ステップ310で、テスト端子56がONされている場合、即ち、図6に示すように、比較的狭い調整範囲が設定される場合、マイコン50は処理をステップ340へ移行する。
【0053】
ステップ340で、マイコン50は、今回算出された平均噴射時間TAVが第2の上限値KTHB以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は、ステップ341で、第1トランジスタTr1をONさせ、第2トランジスタTr2をOFFさせることにより、モニタ電圧VFを「0V」とする。ステップ340の判断結果が否定の場合、マイコン50は処理をステップ350へ移行する。
【0054】
ステップ350で、マイコン50は、今回算出された平均噴射時間TAVが第2の下限値KTLB以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は、ステップ351で、第1トランジスタTr1をOFFさせ、第2トランジスタTr2をONさせることにより、モニタ電圧VFを「2.5V」とする。ステップ350の判断結果が否定の場合、マイコン50はステップ352で、第1及び第2のトランジスタTr1,Tr2を共にOFFさせることにより、モニタ電圧VFを「5.0V」とする。
【0055】
上記のようにしてモニタ電圧VFの算出が行われ、テスト端子56のON・OFFに応じて、図5,6に示すように噴射時間TINJ(平均噴射時間TAV)の調整範囲が段階的に設定され、その調整範囲に対する噴射時間TINJの適正状態を示すモニタ電圧VFの出力形態が変えられるのである。
【0056】
以上説明したように、本実施の形態のLPGエンジンの燃料制御装置によれば、アイドル空燃比の調整に際して、作業者は、先ず、モニタ端子57にテスタ58を接続する。そして、LPGエンジン1をアイドル運転させ、作業者がテスト端子56を選択的に操作することにより、第1の段階、第2の段階というようにインジェクタ11の制御量である噴射時間TINJの調整範囲が順次狭められて設定される。ここで、設定された各段階において、所定の目標値に対する噴射時間TINJの適正状態を示すモニタ電圧VFが、モニタ端子57から出力され、テスタ58の表示器59に表示される。作業者はこのモニタ電圧VFを監視しながら、噴射時間TINJが所定の目標値となるようにLPGレギュレータ3の調整スクリュ37を調整操作することになる。この操作により、スロー通路36を経由してキャブレータ9から吸気通路6へ供給される主燃料量が調整される。そして、この主燃料の調整に応じて、吸気通路6に対する補助燃料の供給量を調整するために、インジェクタ11へ出力される噴射時間TINJがECU4により調整される。
【0057】
ここで、図5に示すように第1の上限値KTHAと第1の下限値KTLAにより規定される比較的広い調整範囲が設定される第1の段階では、調整スクリュ37が調整操作されることにより、その広い調整範囲の中に、ECU4により調整される噴射時間TINJが入るか否かに応じて、ECU4によりモニタ端子57からのモニタ電圧VFの出力形態が制御される。即ち、設定された広い調整範囲の中に噴射時間TINJが入るときと、入らないときとで、モニタ端子57からのモニタ電圧VFの出力形態が変えられる。つまり、図5において、噴射時間TINJが調整範囲の中に入らないときには、「0V」又は「5.0V」のモニタ電圧VFが出力され、噴射時間TINJが調整範囲の中に入るときには、「2.5V」のモニタ電圧VFが出力される。
従って、作業者は、この第1の段階では、比較的広く設定された調整範囲の中に噴射時間TINJが入るように調整スクリュ37を粗く調整操作することが許され、つまり、粗調整することが許され、この操作により噴射時間TINJが概ね目標値に近付けられる。
【0058】
その後、テスト端子56がONされることにより、図6に示すように第2の上限値KTHBと第2の下限値KTLBにより規定される比較的狭い調整範囲が第2の段階として設定される。この第2の段階において、調整スクリュ37が微調整されることにより、その狭い調整範囲の中に、ECU4により調整される噴射時間TINJが入るか否かに応じて、ECU4によりモニタ端子57からのモニタ電圧VFの出力形態が制御される。即ち、設定された狭い調整範囲の中に噴射時間TINJが入るときと、入らないときとで、モニタ端子57からの出力形態が変えられる。つまり、図6において、噴射時間TINJが調整範囲の中に入らないときには「0V」又は「5.0V」のモニタ電圧VFが出力され、噴射時間TINJが調整範囲の中に入るときには「2.5V」のモニタ電圧VFが出力される。
従って、作業者は、この第2の段階では、第1の段階よりも狭く設定された調整範囲の中に噴射時間TINJが入るように調整スクリュ37を細かく調整操作することにより、既に概ね目標値に近付けられた噴射時間TINJが、段階的に目標値へ合わせ込まれることになる。
【0059】
このようにテスト端子57を切り換えることにより、第1の段階には、作業者が調整スクリュ37を粗調整することで噴射時間TINJが概ね目標値に近付けられ、第2の段階には、作業者が調整スクリュ37を微調整することにより、既に概ね目標値に近付けられた噴射時間TINJが、最終的に目標値へ合わせ込まれる。このため、調整スクリュ37が敏感であっても、LPGレギュレータ3のスロー燃料流量を段階的に的確に調整することができ、これによってアイドル空燃比の調整を好適に行うことができ、しかも速やかに行うことができるようになる。
【0060】
この実施の形態では、第1及び第2の段階の2段階で噴射時間TINJを調整するので、多段階の調整としては、最も少ない段取と手間で調整作業が行われることになる。このため、作業者にとって最も簡単で短時間に調整作業とすることができる。
【0061】
尚、この発明は前記実施の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以下のように実施することもできる。
【0062】
(1)前記実施の形態では、範囲設定手段としてテスト端子56を用いたが、テスト端子以外の専用のスイッチを設けることもできる。或いは、車両のブレーキペダルの操作に連動してブレーキスイッチが作動してブレーキランプが点灯するときの負荷変化を契機として調整範囲を切り換えるようにしてもよい。
【0063】
(2)前記実施の形態では、監視出力手段としてモニタ端子57を設け、その端子57におけるモニタ出力VFの出力形態を出力制御手段としてのECU4により「0V]、「2.5V]及び「5.0V」の間で切り換えるようにした。これに対して、監視出力手段として複数のLED又はランプを設け、それらの選択的点灯や点灯数を変えることを出力形態として出力制御手段であるECUにより制御するようにしてもよい。或いは、監視出力手段として一つのLED等を設け、そのLED等の点滅パターンを出力形態として出力制御手段であるECUにより制御するようにしてもよい。これらの場合、LED等を予めLPGレギュレータの近傍等の視認性の良いところへ備え付けておくことにより、テスタ等の計測器を別途使用することなく調整作業を行うことができる。
【0064】
(3)前記実施の形態では、第1の段階と第2の段階の2段階で噴射時間TINJの調整を行うようにしたが、3段階や4段階で調整を行うようにしてもよい。その場合、噴射時間TINJの調整範囲を多段階に設定するために操作される範囲設定手段として、テスト端子56の数を2個以上に増やすことにより、各段階を設定することができる。
【0065】
(4)前記実施の形態では、補助燃料供給手段としてインジェクタ11を設けたが、インジェクタの変わりに、ステップモータで駆動されるアクチュエータ弁を補助燃料供給手段として使用してもよい。
【0066】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明の構成によれば、LPGレギュレータのスロー燃料流量を的確に調整することができ、これによってLPGエンジンのアイドル空燃比の調整を好適かつ速やかに行うことができるという効果を発揮する。
【0067】
同じく請求項2に記載の発明の構成によれば、LPGレギュレータのスロー燃料流量を的確に調整することができ、これによってLPGエンジンのアイドル空燃比の調整を好適かつ速やかに行うことができるという効果を発揮する。
【0068】
請求項3に記載の発明の構成によれば、請求項1又は請求項2に記載の発明の効果に加え、制御量の多段階による調整としては、最も少ない段取と手間で調整作業が行われることになり、作業者にとって最も簡単な調整作業とすることができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態に係り、LPGエンジンシステムを示す概略構成図である。
【図2】スロー通路及び調整スクリュを示す断面図である。
【図3】テスタを示す正面図である。
【図4】テスト端子及びモニタ端子に関連したECUの電気回路図である。
【図5】噴射時間TINJとモニタ電圧VFとの関係を示すグラフである。
【図6】噴射時間TINJとモニタ電圧VFとの関係を示すグラフである。
【図7】TINJ算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図8】各種パラメータの挙動を示すタイムチャートである。
【図9】TAV算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図10】VF算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図11】従来例に係り、空燃比に対する主燃料と補助燃料の割合を示す説明図である。
【符号の説明】
1 LPGエンジン
3 LPGレギュレータ
4 ECU(出力制御手段、空燃比制御手段、第1及び第2の出力制御手段)
6 吸気通路
8 ベンチュリ
9 キャブレータ
11 インジェクタ(補助燃料供給手段)
36 スロー通路
37 調整スクリュ(スロー燃料調整手段)
53 酸素センサ(空燃比検出手段)
56 テスト端子(範囲設定手段)
57 モニタ端子(監視出力手段)
【発明の属する技術分野】
この発明は、LPG(液化石油ガス)を燃料として使用するLPGエンジンに係る。詳しくは、アイドル運転時にLPGエンジンに供給されるLPGを制御する燃料制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、この種のLPGエンジンとして、吸気通路に設けられたキャブレータ及びインジェクタのそれぞれに、LPGレギュレータで減圧されたLPGを燃料として供給して運転するものがある。LPGレギュレータは、LPGボンベからの高圧LPGを二段階に減圧すると共に、その減圧されたLPGをベンチュリ負圧に基づいてキャブレータから吸気通路へ主燃料として供給する。同じく、LPGレギュレータは、減圧されたLPGを補助燃料としてインジェクタへ供給する。インジェクタから吸気通路へ噴射供給される補助燃料の量は、排気通路に設けられた酸素センサで検出される空燃比に基づいてコントローラがフィードバック制御するようになっている。即ち、LPGエンジンでは、キャブレータから供給される主燃料に対してインジェクタから供給される補助燃料が加えられ、両燃料と空気との空燃比が所定の理論空燃比となるようにインジェクタからの補助燃料の供給量がコントローラにより制御されるようになっている。
【0003】
ここで、LPGレギュレータには、スロー通路が設けられる。スロー通路は、LPGエンジンのアイドル運転時に、LPGレギュレータで減圧されたLPGの一部(スロー燃料)が主燃料としてキャブレータへ流れるときに経由するものである。従って、アイドル運転時に吸気通路に供給される主燃料は、スロー燃料流量によって変わることになる。
【0004】
スロー通路には調整スクリュが設けられる。調整スクリュは、アイドル運転時の空燃比(アイドル空燃比)を調整すべく、スロー燃料流量を調整するために操作される。作業者は、アイドル運転時に、コントローラがインジェクタへ出力する制御量又はその相関値を所定のモニタ端子に接続されたテスタ等の計測器で監視しながら、その制御量等が所定の目標値となるように調整スクリュを操作する。この操作に伴い、コントローラはアイドル空燃比を所定の理論空燃比となるように調整することになる。即ち、作業者は、インジェクタから供給される補助燃料量が所定の設定値より多いか少ないかをテスタ等で監視しながら調整スクリュを操作することになる。この操作により、アイドル運転時に吸気通路へ供給される主燃料(スロー燃料)と補助燃料との割合を所定値に近付けて、アイドル空燃比を理論空燃比に調整するようにしている。
【0005】
図11には、主燃料と補助燃料の割合と、空燃比A/Fの関係をグラフに示す。通常、図11(a)に示すように、主燃料及び補助燃料をそれぞれ所定の割合で供給することにより、空燃比A/Fを理論空燃比に調整するようになっている。ここで、キャブレータからの主燃料が空燃比A/Fの調整に貢献するのは、リーン側の所定の空燃比(例えば、「17」)までであり、残りはインジェクタからの補助燃料がフィードバック制御されることにより、空燃比A/Fが理論空燃比に近付けられる。LPGレギュレータの機能に経時変化がなければ、このような関係が成り立つことになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来のLPGレギュレータでは、調整スクリュとスロー通路との隙間に、経時変化によりタールが付着・堆積することがある。タールの付着・堆積があると、アイドル運転時にスロー通路を経由してキャブレータへ流れるスロー燃料が減少し、アイドル空燃比がリーン側に変わることになる。この場合、図11(b)に示すように、主燃料が目減りする分だけ主燃料と補助燃料との割合関係が崩れ、主燃料が空燃比A/Fの調整に貢献する割合が、リーン側の「17」よりも少なくなる傾向(リーン化傾向)がある。残りは補助燃料を、図11(a)に示す所定量Q1から同図(b)に示すように所定量Q2に増やすことにより、アイドル空燃比が理論空燃比に近付けられる。
【0007】
しかし、この状態がさらに進むと主燃料がさらに減少し、補助燃料量がさらに増加してしまう。そして、主燃料の割合が少ないことから、主燃料の供給量を増やして補助燃料の供給量を元の所定量Q1に戻す必要がある。そこで、調整スクリュを使用してスロー燃料流量を調整することになるが、調整スクリュは、LPGレギュレータの1次圧とベンチュリ負圧とが大きいため、僅かな調整操作でも敏感に燃料量が変化する傾向があり、アイドル空燃比の調整が困難となり、その調整に必要以上の時間がかかるという問題があった。
【0008】
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、LPGレギュレータのスロー燃料流量を的確に調整することにより、アイドル空燃比の調整を好適かつ速やかに行うことを可能にしたLPGエンジンの燃料制御装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、LPGレギュレータで減圧されたLPGを主燃料としてキャブレータから吸気通路を通じてLPGエンジンへ供給すると共に、減圧されたLPGを主燃料を補助する補助燃料として補助燃料供給手段から吸気通路を通じてLPGエンジンへ供給し、それら供給される主燃料及び補助燃料と空気との空燃比を空燃比検出手段により検出し、その検出される空燃比が所定の理論空燃比となるように所要の制御量に基づいて補助燃料供給手段を制御するものであり、LPGエンジンのアイドル運転時には、所定の目標値に対する制御量の適正状態が監視出力手段から出力されて監視され、制御量が目標値となるようにLPGレギュレータのスロー通路に設けられたスロー燃料調整手段が操作されることにより、アイドル空燃比を理論空燃比に調整するようにしたLPGエンジンの燃料制御装置において、制御量の調整範囲を目標値を含んだ幅の異なる多段階の調整範囲に設定するために操作される範囲設定手段と、範囲設定手段により設定された各段階の調整範囲毎に、その調整範囲の中に制御量が入るか否かに応じて監視出力手段の出力形態を制御する出力制御手段とを備えたことを趣旨とする。
【0010】
上記発明の構成によれば、LPGエンジンのアイドル運転時に、作業者により範囲設定手段が操作され、初段階、次段階等々というように制御量の調整範囲が段階的に狭められて設定される。そして、設定される各段階で、目標値に対する制御量の適正状態が監視出力手段から出力されて監視され、制御量が所定の目標値となるようにスロー燃料調整手段が操作される。このとき、スロー通路を経由してキャブレータから吸気通路へ供給される主燃料量が調整され、それに応じて補助燃料の供給量を調整するために補助燃料供給手段に対する制御量が変えられる。ここで、スロー燃料調整手段が操作されることにより変わる制御量が、上記設定された調整範囲の中に入るか否かに応じて監視出力手段の出力形態が出力制御手段により制御される。即ち、設定された調整範囲の中に制御量が入るときと、入らないときとで、監視出力手段の出力形態が変えられる。
従って、作業者は、初段階では、相対的に広く設定された調整範囲の中に制御量が入るようにスロー燃料調整手段を粗く調整操作することが許され、この調整操作により制御量が概ね目標値に近付けられる。次段階では、作業者は、段階的に狭く設定された調整範囲の中に制御量が入るようにスロー燃料調整手段を段階的に細かく調整操作することにより、既に概ね目標値に近付けられた制御量が、段階的に目標値へ合わせ込まれることになる。
【0011】
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、LPGエンジンの吸気通路に設けられベンチュリを含むキャブレータと、高圧LPGを二段階に減圧すると共に、LPGエンジンの中負荷運転時には、二次減圧されたLPGをベンチュリ負圧に基づいてキャブレータから吸気通路へ主燃料として供給し、LPGエンジンのアイドル運転時には、一次減圧されたLPGの一部をスロー通路を経由してキャブレータから吸気通路へ主燃料として供給するLPGレギュレータと、スロー通路におけるLPG流量を調整するために操作されるスロー燃料調整手段と、吸気通路に供給された主燃料を補助するために一次減圧されたLPGを吸気通路へ補助燃料として供給すると共に、その供給量を調整するために制御される補助燃料供給手段と、吸気通路からLPGエンジンへ供給される主燃料及び補助燃料と空気との空燃比を検出するための空燃比検出手段と、検出される空燃比が所定の理論空燃比となるように、所要の制御量を出力することにより補助燃料供給手段を制御する空燃比制御手段と、所定の目標値に対する制御量の適正状態を監視のために出力する監視出力手段とを備え、LPGエンジンのアイドル運転時に、監視出力手段から出力される制御量の適正状態が監視され、制御量が目標値となるようにスロー燃料調整手段が操作されることにより、アイドル空燃比を理論空燃比に調整するようにしたLPGエンジンの燃料制御装置において、制御量の調整範囲を目標値を含んだ幅の異なる多段階の調整範囲に設定するために操作される範囲設定手段と、範囲設定手段により広い調整範囲が設定されたとき、その広い調整範囲の中に制御量が入るか否かに応じて監視出力手段の出力形態を制御する第1の出力制御手段と、範囲設定手段により狭い調整範囲が設定されたとき、その狭い調整範囲の中に制御量が入るか否かに応じて監視出力手段の出力形態を制御する第2の出力制御手段とを備えたことを趣旨とする。
【0012】
上記発明の構成によれば、LPGエンジンのアイドル運転時に、作業者により範囲設定手段が操作され、初段階、次段階というように制御量の調整範囲が段階的に狭められて設定される。そして、設定される各段階で、監視出力手段から出力される制御量の適正状態が監視され、制御量が所定の目標値となるようにスロー燃料調整手段が操作される。このとき、スロー通路を経由してキャブレータから吸気通路へ供給される主燃料量が調整され、それに応じて補助燃料の供給量を調整するために補助燃料供給手段への制御量が変わることになる。
ここで、初段階において、スロー燃料調整手段が操作される結果、上記設定された広い調整範囲の中に、調整される制御量が入るか否かに応じて第1の出力制御手段により監視出力手段の出力形態が制御される。即ち、設定された広い調整範囲の中に制御量が入るときと、入らないときとで、監視出力手段からの出力形態が変えられる。従って、作業者は、初段階では、相対的に広く設定された調整範囲の中に制御量が入るようにスロー燃料調整手段を粗く調整操作することが許され、この調整操作により制御量が概ね目標値に近付けられる。
次段階において、スロー燃料調整手段が調整操作される結果、上記設定された狭い調整範囲の中に、調整される制御量が入るか否かに応じて第2の出力制御手段により監視出力手段の出力形態が制御される。即ち、設定された狭い調整範囲の中に制御量が入るときと、入らないときとで、監視出力手段からの出力形式が変えられる。従って、作業者は、初段階よりも狭く設定された調整範囲の中に制御量が入るようにスロー燃料調整手段を段階的に細かく調整操作することにより、既に概ね目標値に近付けられた制御量が、段階的に目標値へ合わせ込まれることになる。
【0013】
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又は請求項2に記載の発明において、範囲設定手段は、制御量の調整範囲の設定を、比較的広い調整範囲と、比較的狭い調整範囲との二段階に切り換え可能としたものであることを趣旨とする。
【0014】
上記発明の構成によれば、請求項1又は請求項2に記載の発明の作用において、第1の段階では、作業者は、比較的広い調整範囲の中に制御量が入るようにスロー燃料調整手段を粗く調整操作することが許され、この調整操作により制御量が概ね目標値に近付けられる。第2の段階では、作業者は、比較的狭い調整範囲の中に制御量が入るようにスロー燃料調整手段を細かく調整操作することにより、既に概ね目標値に近付けられた制御量が同段階において目標値へ合わせ込まれることになる。従って、多段階の調整としては、最も少ない段取りにより、少ない手間で調整作業が行われることになる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のLPGエンジンの燃料制御装置を具体化した一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
図1に本実施の形態のLPGエンジンシステムの概略的構成を示す。このLPGエンジンシステムは、車両に搭載されるものであり、LPGエンジン1、LPGボンベ2、LPGレギュレータ3及び電子制御装置(ECU)4を備える。LPGエンジン1は、液化石油ガス(LPG)を燃料として採用する多気筒の内燃機関である。LPGボンベ2には、LPGが高圧状態で収容される。LPGレギュレータ3は、LPGボンベ2の高圧LPGを導入して減圧し、LPGエンジン1へ燃料として供給するためのものである。ECU4は、LPGエンジン1に燃料として供給されるLPGを制御する。
【0017】
LPGエンジン1には、各燃焼室5に連通する吸気通路6が設けられる。吸気通路6の入口側には、エアクリーナ7が設けられる。吸気通路6の途中には、ベンチュウリ8を含むキャブレータ9が設けられる。キャブレータ9の下流側には、スロットルバルブ10が設けられる。スロットルバルブ10は、アクセルペダル等のアクセル操作手段(図示略)の操作に連動して開閉される。このスロットルバルブ10により、エアクリーナ7から吸気通路6を通じて各燃焼室5に吸入される空気量(吸気量)が調節される。スロットルバルブ10の下流側には、補助燃料供給手段を構成する燃料噴射用のインジェクタ11が設けられる。LPGエンジン1には、各燃焼室5に対応して点火プラグ12が設けられる。LPGエンジン1には、各燃焼室5に連通する排気通路13が設けられる。排気通路13の途中には、排気ガス浄化用の触媒コンバータ14が設けられる。
【0018】
各点火プラグ12には、ディストリビュータ15を介して点火コイル16が接続される。ディストリビュータ15は、点火コイル16から出力される高電圧を受けて各点火プラグ12へ点火信号を分配する。
【0019】
LPGレギュレータ3のケーシング21の内部は、隔壁22により一次室23と二次室24とに区画される。一次室23は、一次ダイアフラム25により一次減圧室23aと大気室23bとに仕切られる。一次ダイアフラム25は、一次減圧室23aの圧力と、大気室23bに設けられたスプリング26の付勢力とのバランスにより変位する。隔壁22に設けられた高圧通路27には、LPGボンベ2からの高圧LPGが導入される。高圧通路27から一次減圧室23aに通じる一次ポート27aには、一次弁28が設けられる。一次弁28は、一次ダイアフラム25の変位に応じて開閉するように構成される。一次減圧室23aには、補助燃料ポート29が設けられる。この補助燃料ポート29には、インジェクタ11に通じる補助燃料通路30が接続される。
【0020】
二次室24は、二次ダイアフラム31により二次減圧室24aと大気室24bとに仕切られる。大気室24bには、エアクリーナ7に連通する大気通路32の一端が接続される。二次ダイアフラム31は、二次減圧室24aの圧力と、大気通路32を通じて大気室24bに導入される外気圧とのバランスにより変位する。一次減圧室23aと二次減圧室24aとの間の隔壁22に設けられた連通ポート22aには、二次弁33が設けられる。二次弁33は、二次ダイアフラム31の変位に応じて開閉するよう構成される。二次減圧室24aには、主燃料ポート34が設けられる。主燃料ポート34には、キャブレータ9に通じる主燃料通路35が接続される。
【0021】
一次減圧室23aと主燃料通路35との間には、スロー通路36が設けられる。スロー通路36は、LPGエンジン1のアイドル運転時に一次減圧室23aの中のLPGをスロー燃料として主燃料通路35を通じてキャブレータ9へ流すためのものである。スロー通路36には、アイドル運転時のスロー燃料流量を調整するために操作されるスロー燃料調整手段としての調整スクリュ37が設けられる。図2に示すように、調整スクリュ37は先端にニードル37aを有する。調整スクリュ37のヘッド37bとケーシング21との間には、弾発用の圧縮スプリング38が設けられる。調整スクリュ37のケーシング21に対する螺合量を調整することにより、ニードル37aとスロー通路36との間の通路面積が調整され、同通路36におけるスロー燃料流量が調整されることになる。
【0022】
図1に示すように、スロー通路36には、スロー燃料の流れを遮断するための電磁弁よりなるスロー燃料遮断弁39が設けられる。この遮断弁39は、LPGエンジン1の減速運転時にキャブレータ9へ流れるスロー燃料を瞬時に遮断するために閉弁される。高圧通路27の入口には、LPGボンベ2からの高圧LPGを遮断するための電磁弁よりなる主燃料遮断弁40が設けられる。この遮断弁40は、LPGエンジン1の停止時等に強制的に閉弁される。
【0023】
LPGエンジン1の中負荷運転時には、エアクリーナ7を通じて吸気通路6へ外気が吸入される。この外気の吸入時に、LPGレギュレータ3で二次減圧されたLPGが、ベンチュリ8で発生するベンチュリ負圧に基づいて主燃料として主燃料通路35を通じてキャブレータ9へ流れ、吸気通路6に供給される。或いは、LPGエンジン1のアイドル運転時には、LPGレギュレータ4で一次減圧されたLPGの一部(スロー燃料)が、スロー通路36を経由して、主燃料通路35を通じてキャブレータ9へ流れ、吸気通路6に供給される。そして、これらの主燃料が外気と共に吸気通路6を通じて各燃焼室5に取り込まれる。各燃焼室5に対する主燃料の取込量は、スロットルバルブ10の開度に応じて決定される。
【0024】
同じく、LPGエンジン1の運転時にインジェクタ11の噴射時間が開弁時間により制御されることにより、主燃料を補助するための補助燃料が吸気通路6に供給され、その供給量が調整される。即ち、インジェクタ11の噴射時間が制御されることにより、吸気通路6に供給される主燃料を補助するために、LPGレギュレータ3の一次減圧室23aで一次減圧されたLPGが補助燃料通路30を通じてインジェクタ11に供給され、補助燃料として吸気通路6へ噴射供給される。これにより、主燃料及び空気と共に補助燃料が各燃焼室5に供給される。
【0025】
上記LPGエンジン1では、運転時に各点火プラグ12が作動することにより、各燃焼室5に取り込まれた主燃料及び補助燃料と空気との混合気が爆発・燃焼し、LPGエンジン1に駆動力が得られる。燃焼後の排気ガスは、各燃焼室5から排気通路13へ排出され、触媒コンバータ14で浄化されて外部へ排出される。
【0026】
LPGエンジン1に設けられた回転速度センサ51は、クランクシャフト1aの回転速度をエンジン回転速度として検出し、その検出値に応じた信号を出力する。LPGエンジン1に設けられたバキュームスイッチ52は、スロットルバルブ10がほぼ全閉となるアイドル運転時を検出するものである。バキュームスイッチ52は、アイドル運転時にスロットルバルブ10の近傍に発生する吸気負圧を負圧ポート17及び負圧パイプ18を通じて導入し、その負圧に応答したアイドル信号を出力するものである。排気通路13に設けられた酸素センサ53は、各燃焼室5から排出される排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出値に応じた信号を出力するものである。酸素センサ53は、吸気通路6からLPGエンジン1の各燃焼室5へ供給される混合気の空燃比を検出するためのものである。
【0027】
ECU4は、前述した回転速度センサ51、バキュームスイッチ52及び酸素センサ53等から出力される各種信号を入力する。ECU4は、LPGエンジン1のクランキングに使用されるスタータ(図示略)からのスタート信号、点火コイル16で発生する点火1次信号をそれぞれ入力する。ECU30は、これらの入力信号に基づいて、空燃比制御を含む燃料制御等を実行するために、インジェクタ11、スロー燃料遮断弁39及び主燃料遮断弁40等をそれぞれ制御する。ECU4とインジェクタ11との間に接続されるのは、ECU4からの制御信号を保持するためのレジスタ19である。ECU4は、酸素センサ53で検出される空燃比が所定の理論空燃比となるように、所要の制御量を出力してインジェクタ11を制御する空燃比制御手段に相当する。
【0028】
周知のように、ECU30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含むマイコンを備える。ECU4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として構成される。ROMには、各種制御に関する所定の制御プログラムが予め記憶される。RAMには、CPUの演算結果が一時記憶される。バックアップRAMには、予め記憶したデータが保存される。CPUは、入力回路を介して入力される各種センサ51〜53等からの信号に基づき、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。
【0029】
この実施の形態では、アイドル運転時の空燃比(アイドル空燃比)を作業者が調整するようになっている。そのための構成として、本実施の形態では、図1に示すように、ECU4に接続されたテスト端子56及びモニタ端子57がそれぞれ一つ設けられる。モニタ端子57は、ECU4からインジェクタ11へ出力される制御量としての噴射時間TINJの、所定の目標値に対する適正状態を示すモニタ電圧VFを監視のために出力する監視出力手段に相当する。
【0030】
この実施の形態で、モニタ端子57には、計測器の一つである市販のテスタ58が、必要に応じて接続される。テスタ58は、例えば、図3に示すように、「0〜5V」の範囲で直流電圧をアナログ表示するものであり、その表示器59には、指針60により指し示される「0V」、「2.5V」及び「5.0V」の目盛が付されている。テスタ58は、電圧計であってもよい。
【0031】
この実施の形態では、LPGエンジン1のアイドル運転時に、ECU4によりモニタ端子57から出力されるモニタ電圧VFが、テスタ58に表示されて作業者により監視される。そして、そのモニタ電圧VFの値が所定値となるように作業者により調整スクリュ37が調整操作されることにより、アイドル空燃比を理論空燃比に調整するようになっている。
【0032】
図4には、テスト端子56及びモニタ端子57に関連したECU4の構成を電気回路図に示す。マイコン50のVF出力ポートP1には、第1トランジスタTr1のベースが接続され、他のVF出力ポートP2には、第2トランジスタTr2がそれぞれ接続される。第2トランジスタTr2のコレクタには、直列接続された一対の抵抗R1,R2の一端が接続され、他端が電源(5V)に接続される。第1トランジスタTr1のコレクタは、両抵抗R1,R2の間に接続されると共に、別の抵抗R3を介してモニタ端子57に接続される。
【0033】
ここで、テスト端子56は、モニタ電圧VFの値の調整範囲を、上記目標値を含んだ幅の異なる多段階の調整範囲に設定するために操作される範囲設定手段に相当する。この実施の形態では、初段階である「第1の段階」と次段階である「第2の段階」の2段階に設定されるようになっている。
即ち、テスト端子56がOFFの状態では、第1の段階として比較的広い調整範囲が設定される。このとき、その広い調整範囲の中に制御量が入るか否かに応じてモニタ端子57の出力形態をECU4(マイコン50)が制御することにより、テスタ58の表示器59の表示状態が変えられる。図5に、テスト端子56がOFFのときの制御量としての噴射時間TINJと、モニタ電圧VFとの関係をグラフに示す。この実施の形態では、テスト端子56がOFFとなるときに、所定の目標値を含む噴射時間TINJの調整範囲が、ECU4により第1の上限値KTHAと第2の下限値KTLAとの間の範囲に規定される。そして、噴射時間TINJの平均値である平均噴射時間TAVが第1の上限値KTHA以上となるときには、モニタ電圧VFが「0V」となり、同じく平均噴射時間TAVが第1の上限値KTHAと第1の下限値KTLAとの間に入るときには、モニタ電圧VFが「2.5V」となり、同じく平均噴射時間TAVが第1の下限値KTLA未満となるときには、モニタ電圧VFが「5.0V」となるように、ECU4が第1及び第2のトランジスタTr1,Tr2を制御することによりモニタ電圧VFを制御するようになっている。この制御を実行するECU4が第1の出力制御手段に相当する。
【0034】
一方、テスト端子56がONの状態では、第2の段階として比較的狭い調整範囲が設定される。このとき、その狭い調整範囲の中に制御量が入るか否かに応じてモニタ端子57の出力形態をECU4(マイコン50)が制御することにより、テスタ58の表示器59による表示状態が変えられる。図6には、テスト端子56がONのときの噴射時間TINJと、モニタ電圧VFとの関係をグラフに示す。本実施の形態では、テスト端子56がONのときに、所定の目標値を含む噴射時間TINJの調整範囲が、ECU4により、第2の上限値KTHBと第2の下限値KTLBとの間の範囲に規定される(但し「KTHA>KTHB>KTLB>KTLA>0」)。そして、平均噴射時間TAVが第2の上限値KTHB以上となるときには、モニタ電圧VFが「0V」となり、平均噴射時間TAVが第2の上限値KTHBと第2の下限値KTLBとの間に入るときには、モニタ電圧VFが「2.5V」となり、平均噴射時間TAVが第2の下限値KTLB未満となるときには、モニタ電圧VFが「5.0V」となるように、ECU4が第1及び第2のトランジスタTr1,Tr2を制御することによりモニタ電圧VFを制御するようになっている。この制御を実行するECU4が第2の出力制御手段に相当する。
【0035】
次に、上記モニタ電圧VFの出力制御を含む燃料制御の処理内容を以下に詳しく説明する。
【0036】
図7には、噴射時間TINJの算出ルーチンをフローチャートに示す。この算出プログラムは、ECU4のマイコン50のROMに予め格納されている。マイコン50(CPU)は、このプログラムを所定時間毎に周期的に実行する。
【0037】
即ち、ステップ100で、マイコン50は、ある開始時刻から一定時間(例えば「10ms」)だけ経過したか否かを判断する。マイコン50は、この判断結果が否定である場合に処理を一旦終了し、判断結果が肯定である場合に処理をステップ110へ移行する。
【0038】
ステップ110で、マイコン50は、アイドルフィードバック(F/B)条件が成立したか否かを判断する。アイドルF/B条件として、例えば、回転速度センサ51により所定のエンジン回転速度が検出され、バキュームスイッチ52によりスロットルバルブ10の全閉状態(アイドル状態)が検出され、酸素センサ53の暖機完了に必要な時間が経過していること等が挙げられる。マイコン50は、この判断結果が否定である場合に処理を一旦終了し、判断結果が肯定である場合に処理をステップ120へ移行する。
【0039】
ステップ120で、マイコン50は、今回初めてアイドルF/B条件が成立したか否かを判断する。マイコン50は、この判断結果が肯定である場合、ステップ121で、初期値TINJ0の値を噴射時間TINJの値として設定する。次いで、ステップ122で、マイコン50は、初期値TINJ0の値を平均噴射時間TAVの値として設定し、処理を一旦終了する。一方、ステップ120の判断結果が否定である場合、マイコン50は処理をステップ130へ移行する。
【0040】
ステップ130で、マイコン50は、LPGエンジン1に供給される混合気の空燃比A/Fがリッチであるか否かを判断する。マイコン50は、この判断を酸素センサ53の検出値に基づいて行う。ここで、空燃比A/Fがリッチでない場合、即ちリーンの場合は、マイコン50は処理をステップ140へ移行する。
【0041】
そして、ステップ140で、マイコン50は、リッチからリーンへの反転であるか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は、ステップ141で、噴射時間TINJの値にスキップ補正値KSを加えた結果を新たな噴射時間TINJの値として算出し、その後の処理を一旦終了する。ステップ140の判断結果が否定の場合、マイコン50は、ステップ142で、噴射時間TINJの値に積分補正値KIを加えた結果を新たな噴射時間TINJの値として算出し、その後の処理を一旦終了する。
【0042】
一方、ステップ130で、空燃比A/Fがリッチである場合、マイコン50は処理をステップ150へ移行する。そして、ステップ150で、マイコン50は、リーンからリッチへの反転であるか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は、ステップ151で、噴射時間TINJの値からスキップ補正値KSを引いた結果を新たな噴射時間TINJの値として算出し、その後の処理を一旦終了する。ステップ150の判断結果が否定の場合、マイコン50は、ステップ152で、噴射時間TINJの値から積分補正値KIを引いた結果を新たな噴射時間TINJの値として算出し、その後の処理を一旦終了する。
【0043】
上記のように噴射時間TINJの算出が行われる。図8(a)〜(d)には、噴射時間TINJの算出に関わる各種パラメータの挙動をタイムチャートに示す。図8(a)に示すように、時刻t0でフィードバック(F/B)条件が成立すると、図8(b)に示すように、酸素センサ53の出力電圧の基準電圧に対する変化に応じて、図8(c)に示すように、リッチ・リーンの判定信号が得られる。そして、このリッチ、リーン、リッチからリーンへの反転、リーンからリッチへの反転に応じて、初期値TINJ0からスキップ補正値KS又は積分補正値KIの加減算が行われることにより、噴射時間TINJの値が得られる。
【0044】
ここで、図8(d)に示すように、フィードバック制御時に得られる噴射時間TINJの値は周期的な変動を伴うことから、そのままの値を参照したのではアイドル空燃比の調整に有効な噴射時間TINJが得られない。そこで、この実施の形態では、噴射時間TINJを平均化した(なました)平均噴射時間TAVを算出するようになっている。
【0045】
図9には、その平均噴射時間TAVの算出ルーチンをフローチャートに示す。この算出プログラムは、マイコン50のROMに予め格納されている。マイコン50(CPU)は、このプログラムを所定時間(例えば「50ms」)毎に周期的に実行する。
【0046】
即ち、ステップ200で、マイコン50は、ある基準時刻から一定時間(例えば「50ms」)が経過したか否かを判断する。この判断結果が否定の場合、ステップ210で、マイコン50は、噴射時間TINJの平均化処理(なまし処理)を実行し、その後の処理を一旦終了する。この実施の形態で、マイコン50は、次の計算式(1)に基づいて平均噴射時間TAVを算出する。
TAV ← TAV0+(TINJ−TAV0)/n ・・・(1)
ここで、「TAV0」は前回の平均噴射時間であり、「n」は自然数(例えば「8」が当てられる。)である。
ステップ200の判断結果が肯定の場合、マイコン50は、そのままその後の処理を一旦終了する。
【0047】
そして、図5,6に示すように、段階的に設定される各調整範囲の中に噴射時間TINJの値が入るか否かに応じたモニタ電圧VFの出力形態の制御は、上記のように得られた平均噴射時間TAVの値に基づいて次のように行われる。図10には、モニタ電圧VFの算出ルーチンをフローチャートに示す。この算出プログラムは、マイコン50のROMに予め格納されている。マイコン50(CPU)は、このプログラムを所定時間毎に周期的に実行する。
【0048】
即ち、ステップ300で、マイコン50は、アイドルF/B条件が成立したか否かを判断する。アイドルF/B条件は、図7の「TINJ算出ルーチン」のステップ110の条件と同じである。この判断結果が否定の場合、マイコン50は、そのまま処理を一旦終了する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は処理をステップ310へ移行する。
【0049】
ステップ310で、マイコン50は、テスト端子56がONされたか否かを判断する。テスト端子56がONされていない場合、即ち、図5に示すように、比較的広い調整範囲が設定されるOFFの場合、マイコン50は処理をステップ320へ移行する。
【0050】
ステップ320で、マイコン50は、今回算出された平均噴射時間TAVが第1の上限値KTHA以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は、ステップ321で、第1トランジスタTr1をONさせ、第2トランジスタTr2をOFFさせることにより、モニタ電圧VFを「0V」とする。ステップ320の判断結果が否定の場合、マイコン50は処理をステップ330へ移行する。
【0051】
ステップ330で、マイコン50は、今回算出された平均噴射時間TAVが第1の下限値KTLA以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は、ステップ331で、第1トランジスタTr1をOFFさせ、第2トランジスタTr2をONさせることにより、モニタ電圧VFを「2.5V」とする。ステップ330の判断結果が否定の場合、マイコン50はステップ332で、第1及び第2のトランジスタTr1,Tr2を共にOFFさせることにより、モニタ電圧VFを「5.0V」とする。
【0052】
一方、ステップ310で、テスト端子56がONされている場合、即ち、図6に示すように、比較的狭い調整範囲が設定される場合、マイコン50は処理をステップ340へ移行する。
【0053】
ステップ340で、マイコン50は、今回算出された平均噴射時間TAVが第2の上限値KTHB以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は、ステップ341で、第1トランジスタTr1をONさせ、第2トランジスタTr2をOFFさせることにより、モニタ電圧VFを「0V」とする。ステップ340の判断結果が否定の場合、マイコン50は処理をステップ350へ移行する。
【0054】
ステップ350で、マイコン50は、今回算出された平均噴射時間TAVが第2の下限値KTLB以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、マイコン50は、ステップ351で、第1トランジスタTr1をOFFさせ、第2トランジスタTr2をONさせることにより、モニタ電圧VFを「2.5V」とする。ステップ350の判断結果が否定の場合、マイコン50はステップ352で、第1及び第2のトランジスタTr1,Tr2を共にOFFさせることにより、モニタ電圧VFを「5.0V」とする。
【0055】
上記のようにしてモニタ電圧VFの算出が行われ、テスト端子56のON・OFFに応じて、図5,6に示すように噴射時間TINJ(平均噴射時間TAV)の調整範囲が段階的に設定され、その調整範囲に対する噴射時間TINJの適正状態を示すモニタ電圧VFの出力形態が変えられるのである。
【0056】
以上説明したように、本実施の形態のLPGエンジンの燃料制御装置によれば、アイドル空燃比の調整に際して、作業者は、先ず、モニタ端子57にテスタ58を接続する。そして、LPGエンジン1をアイドル運転させ、作業者がテスト端子56を選択的に操作することにより、第1の段階、第2の段階というようにインジェクタ11の制御量である噴射時間TINJの調整範囲が順次狭められて設定される。ここで、設定された各段階において、所定の目標値に対する噴射時間TINJの適正状態を示すモニタ電圧VFが、モニタ端子57から出力され、テスタ58の表示器59に表示される。作業者はこのモニタ電圧VFを監視しながら、噴射時間TINJが所定の目標値となるようにLPGレギュレータ3の調整スクリュ37を調整操作することになる。この操作により、スロー通路36を経由してキャブレータ9から吸気通路6へ供給される主燃料量が調整される。そして、この主燃料の調整に応じて、吸気通路6に対する補助燃料の供給量を調整するために、インジェクタ11へ出力される噴射時間TINJがECU4により調整される。
【0057】
ここで、図5に示すように第1の上限値KTHAと第1の下限値KTLAにより規定される比較的広い調整範囲が設定される第1の段階では、調整スクリュ37が調整操作されることにより、その広い調整範囲の中に、ECU4により調整される噴射時間TINJが入るか否かに応じて、ECU4によりモニタ端子57からのモニタ電圧VFの出力形態が制御される。即ち、設定された広い調整範囲の中に噴射時間TINJが入るときと、入らないときとで、モニタ端子57からのモニタ電圧VFの出力形態が変えられる。つまり、図5において、噴射時間TINJが調整範囲の中に入らないときには、「0V」又は「5.0V」のモニタ電圧VFが出力され、噴射時間TINJが調整範囲の中に入るときには、「2.5V」のモニタ電圧VFが出力される。
従って、作業者は、この第1の段階では、比較的広く設定された調整範囲の中に噴射時間TINJが入るように調整スクリュ37を粗く調整操作することが許され、つまり、粗調整することが許され、この操作により噴射時間TINJが概ね目標値に近付けられる。
【0058】
その後、テスト端子56がONされることにより、図6に示すように第2の上限値KTHBと第2の下限値KTLBにより規定される比較的狭い調整範囲が第2の段階として設定される。この第2の段階において、調整スクリュ37が微調整されることにより、その狭い調整範囲の中に、ECU4により調整される噴射時間TINJが入るか否かに応じて、ECU4によりモニタ端子57からのモニタ電圧VFの出力形態が制御される。即ち、設定された狭い調整範囲の中に噴射時間TINJが入るときと、入らないときとで、モニタ端子57からの出力形態が変えられる。つまり、図6において、噴射時間TINJが調整範囲の中に入らないときには「0V」又は「5.0V」のモニタ電圧VFが出力され、噴射時間TINJが調整範囲の中に入るときには「2.5V」のモニタ電圧VFが出力される。
従って、作業者は、この第2の段階では、第1の段階よりも狭く設定された調整範囲の中に噴射時間TINJが入るように調整スクリュ37を細かく調整操作することにより、既に概ね目標値に近付けられた噴射時間TINJが、段階的に目標値へ合わせ込まれることになる。
【0059】
このようにテスト端子57を切り換えることにより、第1の段階には、作業者が調整スクリュ37を粗調整することで噴射時間TINJが概ね目標値に近付けられ、第2の段階には、作業者が調整スクリュ37を微調整することにより、既に概ね目標値に近付けられた噴射時間TINJが、最終的に目標値へ合わせ込まれる。このため、調整スクリュ37が敏感であっても、LPGレギュレータ3のスロー燃料流量を段階的に的確に調整することができ、これによってアイドル空燃比の調整を好適に行うことができ、しかも速やかに行うことができるようになる。
【0060】
この実施の形態では、第1及び第2の段階の2段階で噴射時間TINJを調整するので、多段階の調整としては、最も少ない段取と手間で調整作業が行われることになる。このため、作業者にとって最も簡単で短時間に調整作業とすることができる。
【0061】
尚、この発明は前記実施の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以下のように実施することもできる。
【0062】
(1)前記実施の形態では、範囲設定手段としてテスト端子56を用いたが、テスト端子以外の専用のスイッチを設けることもできる。或いは、車両のブレーキペダルの操作に連動してブレーキスイッチが作動してブレーキランプが点灯するときの負荷変化を契機として調整範囲を切り換えるようにしてもよい。
【0063】
(2)前記実施の形態では、監視出力手段としてモニタ端子57を設け、その端子57におけるモニタ出力VFの出力形態を出力制御手段としてのECU4により「0V]、「2.5V]及び「5.0V」の間で切り換えるようにした。これに対して、監視出力手段として複数のLED又はランプを設け、それらの選択的点灯や点灯数を変えることを出力形態として出力制御手段であるECUにより制御するようにしてもよい。或いは、監視出力手段として一つのLED等を設け、そのLED等の点滅パターンを出力形態として出力制御手段であるECUにより制御するようにしてもよい。これらの場合、LED等を予めLPGレギュレータの近傍等の視認性の良いところへ備え付けておくことにより、テスタ等の計測器を別途使用することなく調整作業を行うことができる。
【0064】
(3)前記実施の形態では、第1の段階と第2の段階の2段階で噴射時間TINJの調整を行うようにしたが、3段階や4段階で調整を行うようにしてもよい。その場合、噴射時間TINJの調整範囲を多段階に設定するために操作される範囲設定手段として、テスト端子56の数を2個以上に増やすことにより、各段階を設定することができる。
【0065】
(4)前記実施の形態では、補助燃料供給手段としてインジェクタ11を設けたが、インジェクタの変わりに、ステップモータで駆動されるアクチュエータ弁を補助燃料供給手段として使用してもよい。
【0066】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明の構成によれば、LPGレギュレータのスロー燃料流量を的確に調整することができ、これによってLPGエンジンのアイドル空燃比の調整を好適かつ速やかに行うことができるという効果を発揮する。
【0067】
同じく請求項2に記載の発明の構成によれば、LPGレギュレータのスロー燃料流量を的確に調整することができ、これによってLPGエンジンのアイドル空燃比の調整を好適かつ速やかに行うことができるという効果を発揮する。
【0068】
請求項3に記載の発明の構成によれば、請求項1又は請求項2に記載の発明の効果に加え、制御量の多段階による調整としては、最も少ない段取と手間で調整作業が行われることになり、作業者にとって最も簡単な調整作業とすることができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態に係り、LPGエンジンシステムを示す概略構成図である。
【図2】スロー通路及び調整スクリュを示す断面図である。
【図3】テスタを示す正面図である。
【図4】テスト端子及びモニタ端子に関連したECUの電気回路図である。
【図5】噴射時間TINJとモニタ電圧VFとの関係を示すグラフである。
【図6】噴射時間TINJとモニタ電圧VFとの関係を示すグラフである。
【図7】TINJ算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図8】各種パラメータの挙動を示すタイムチャートである。
【図9】TAV算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図10】VF算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図11】従来例に係り、空燃比に対する主燃料と補助燃料の割合を示す説明図である。
【符号の説明】
1 LPGエンジン
3 LPGレギュレータ
4 ECU(出力制御手段、空燃比制御手段、第1及び第2の出力制御手段)
6 吸気通路
8 ベンチュリ
9 キャブレータ
11 インジェクタ(補助燃料供給手段)
36 スロー通路
37 調整スクリュ(スロー燃料調整手段)
53 酸素センサ(空燃比検出手段)
56 テスト端子(範囲設定手段)
57 モニタ端子(監視出力手段)
Claims (3)
- LPGレギュレータで減圧されたLPGを主燃料としてキャブレータから吸気通路を通じてLPGエンジンへ供給すると共に、前記減圧されたLPGを前記主燃料を補助する補助燃料として補助燃料供給手段から前記吸気通路を通じてLPGエンジンへ供給し、それら供給される主燃料及び補助燃料と空気との空燃比を空燃比検出手段により検出し、その検出される空燃比が所定の理論空燃比となるように所要の制御量に基づいて前記補助燃料供給手段を制御するものであり、LPGエンジンのアイドル運転時には、所定の目標値に対する前記制御量の適正状態が監視出力手段から出力されて監視され、前記制御量が前記目標値となるように前記LPGレギュレータのスロー通路に設けられたスロー燃料調整手段が操作されることにより、アイドル空燃比を前記理論空燃比に調整するようにしたLPGエンジンの燃料制御装置において、
前記制御量の調整範囲を前記目標値を含んだ幅の異なる多段階の調整範囲に設定するために操作される範囲設定手段と、
前記範囲設定手段により設定された各段階の調整範囲毎に、その調整範囲の中に前記制御量が入るか否かに応じて前記監視出力手段の出力形態を制御する出力制御手段と
を備えたことを特徴とするLPGエンジンの燃料制御装置。 - LPGエンジンの吸気通路に設けられベンチュリを含むキャブレータと、
高圧LPGを二段階に減圧すると共に、前記LPGエンジンの中負荷運転時には、二次減圧されたLPGをベンチュリ負圧に基づいて前記キャブレータから前記吸気通路へ主燃料として供給し、前記LPGエンジンのアイドル運転時には、一次減圧されたLPGの一部をスロー通路を経由して前記キャブレータから前記吸気通路へ主燃料として供給するLPGレギュレータと、
前記スロー通路におけるLPG流量を調整するために操作されるスロー燃料調整手段と、
前記吸気通路に供給された主燃料を補助するために前記一次減圧されたLPGを前記吸気通路へ補助燃料として供給すると共に、その供給量を調整するために制御される補助燃料供給手段と、
前記吸気通路から前記LPGエンジンへ供給される前記主燃料及び前記補助燃料と空気との空燃比を検出するための空燃比検出手段と、
前記検出される空燃比が所定の理論空燃比となるように、所要の制御量を出力することにより前記補助燃料供給手段を制御する空燃比制御手段と、
所定の目標値に対する前記制御量の適正状態を監視のために出力する監視出力手段と
を備え、前記LPGエンジンのアイドル運転時に、前記監視出力手段から出力される制御量の適正状態が監視され、前記制御量が前記目標値となるように前記スロー燃料調整手段が操作されることにより、アイドル空燃比を前記理論空燃比に調整するようにしたLPGエンジンの燃料制御装置において、
前記制御量の調整範囲を前記目標値を含んだ幅の異なる多段階の調整範囲に設定するために操作される範囲設定手段と、
前記範囲設定手段により広い調整範囲が設定されたとき、その広い調整範囲の中に前記制御量が入るか否かに応じて前記監視出力手段の出力形態を制御する第1の出力制御手段と、
前記範囲設定手段により狭い調整範囲が設定されたとき、その狭い調整範囲の中に前記制御量が入るか否かに応じて前記監視出力手段の出力形態を制御する第2の出力制御手段と
を備えたことを特徴とするLPGエンジンの燃料制御装置。 - 前記範囲設定手段は、前記制御量の調整範囲の設定を、比較的広い調整範囲と、比較的狭い調整範囲との二段階に切り換え可能としたものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のLPGエンジンの燃料制御装置。
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