JP4235879B2 - エンジンの正圧ガス燃料供給方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＰＧまたはＣＮＧを所定の正圧ガスに調整し、電子制御される噴射弁を用いてエンジンに供給する正圧ガス燃料供給方法、詳しくは既設のガソリン噴射システムを正圧ガス噴射システムに利用したものにおける正圧ガス燃料供給方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＰＧ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おり、レギュレータ（ベーパライザ）とミキサを用いて大気圧程度の圧力に調整した気化ガスを吸気管路に吸引させてエンジンに供給する、という従前から行なわれている周知の方式に代えて、特開平６−１７７０９号公報などに記載されているように、所定圧力に調整した正圧ガスを吸気管路に噴射させてエンジンに供給する方式が考えられている。 一方、ＣＮＧはＬＰＧに比べて気体の状態を安定よく維持するので、所定の正圧ガスに調整し吸気通路に噴射させてエンジンに供給することが実用化されている。
【０００３】
前記の正圧ガスを供給する噴射システムをエンジンに搭載するにあたって、新規のエンジンに対しては、エンジン運転状態に応じて最適の燃料供給量を与える噴射量を設定する電子式制御装置を使用して噴射弁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。
【０００４】
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、エンジンの運転状態に応じて最適の燃料供給量を与える噴射量がガソリン噴射システムを構成する電子式制御装置に設定されているので、ガソリン噴射量に基いてこれと同等の混合気を与える正圧ガス噴射量を算出する、というきわめて簡単な機能をもたせた電子式制御装置を増設し、且つ正圧ガスの噴射に適した弁口径、ダイナミックレンジをもつ噴射弁を使用することにより、既設のガソリン噴射システムをそのまま利用して正圧ガス噴射システムを構築し、正圧ガス燃料使用のエンジンに改造することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のガソリン噴射システムにおけるガソリン用電子式制御装置が出力するガソリン噴射弁駆動信号は正圧ガス用電子式制御装置に入力され、ここで所定の正圧ガス噴射量に換算して正圧ガス噴射弁駆動信号を出力するが、ガソリン用電子式制御装置が出力するガソリン噴射弁駆動信号を受けて正圧ガス用電子式制御装置が正圧ガス噴射量を算出した結果である正圧ガス噴射弁駆動信号は、次のガソリン噴射弁駆動信号の入力に同期して出力される。
【０００６】
このため、ガソリン噴射弁駆動信号が変化する過渡運転開始時に、変化するガソリン噴射弁駆動信号に対応する正圧ガス噴射弁駆動信号が一回遅れで出力されることにより、最初の正圧ガス噴射量に過不足を生じてエンジンの過渡性能に悪影響を与える、という問題を生じる。
【０００７】
本発明は既設のガソリン噴射システムを正圧ガス噴射システムに利用した場合に、正圧ガス用電子式制御装置はガソリン用電子式制御装置が出力するガソリン噴射弁駆動信号に基いて算出した正圧ガス噴射弁駆動信号を一回遅れで出力するため、エンジンが過渡運転を行なうとき最初の正圧ガス噴射量に過不足を生じ、過渡性能に悪影響を与える、という課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは最初の正圧ガス噴射量の過不足を補償して過渡運転を良好なものとすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はエンジン既設のガソリン噴射システムに、このシステムが具えているガソリン用電子式制御装置がエンジン運転状態に応じて出力するガソリン噴射弁駆動信号を入力して正圧ガス噴射量を算出する正圧ガス用電子式制御装置と正圧ガス噴射弁とを具えた正圧ガス噴射システムを増設し、正圧ガス用電子式制御装置は算出した正圧ガス噴射量を与える正圧ガス噴射弁駆動信号を次のガソリン噴射弁駆動信号の入力に同期して正圧ガス噴射弁に出力するエンジンの正圧ガス燃料供給方法がもっている前記課題を次のようにして解決するものとした。
【０００９】
即ち、ガソリン噴射弁駆動信号が変化したとき、正圧ガス用電子式制御装置は変化前の最後の入力信号および変化後の一回目の入力信号に基いてそれぞれ算出した正圧ガス噴射量の差に相当する補正信号を算出し、変化後の二日目の入力信号に同期して出力する正圧ガス噴射弁駆動信号を補正信号により補正することによって、変化後の一回目の入力信号に同期して出力した正圧ガス噴射弁駆動信号による正圧ガス噴射量の過不足分を補償させるものとした。
【００１０】
エンジンの加速を行なうときは、二回目の正圧ガス噴射量に一回目の正圧ガス噴射量の不足分を加え増量させて補償することにより、加速性能を低下させない。 また、燃料噴射を停止することなくエンジンの減速を行なうときは、次の正圧ガス噴射量から最初の正圧ガス噴射量の過剰分を減量させて補償することにより、減速運転性を悪化させないものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 図１は正圧ガス燃料にＬＰＧを用いた場合の実施の形態を示す配置図であって、ＬＰＧを充填したボンベ１の液相部分から延びフィルタ３および電磁駆動の遮断弁４を有する送出管路２が圧力調整器５に接続されている。
【００１２】
圧力調整器５はエンジン冷却水を通過循環させる冷却水室６と、送出管路２が接続された予熱室７と、正圧ガス管路１４を接続した調圧室８とを有しており、冷却水室６と予熱室７とは互いに隣接してエンジン冷却水とＬＰＧとの間で熱変換が行なわれるようになっている。 調圧室８は調整ばね９を作用させたダイヤフラム１０によって容積可変とされており、また予熱室７と調圧室８とを連通させた導通路１１はダイヤフラム１０の変位に応じて回動するレバー１２に取り付けた入口弁１３によって開閉される。
【００１３】
ボンベ１から送出管路２を通って予熱室７に入った液相ＬＰＧは、冷却水室６のエンジン冷却水により加熱されて気化ガスとなり、この気化ガスは調圧室８の圧力が設定圧力よりも低くなると入口弁１３が導通路１１を開くことによって調圧室８に流入し、設定圧力よりも高くなると入口弁１３が導通路１１を閉じることによって調圧室８への流入を停止する。このことにより、予熱室７で作られた気化ガスは所定圧力に調整された正圧ガスとして調圧室８に保有される。
【００１４】
本発明はガソリン用電子式制御装置１５とガソリン噴射弁１７とを具えたガソリン噴射システムを搭載している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。 ガソリン用電子式制御装置１５は絞り弁開度、吸入空気量、吸入負圧、エンジン回転速度、冷却水温度、排気酸素濃度などのエンジン運転状態１８に基いて算出したガソリン噴射弁駆動信号を出力し、ガソリン噴射弁１７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てエンジンに供給するものであって、このこと自体は周知である。
【００１５】
本実施の形態においては、正圧ガス用電子式制御装置２１と正圧ガス噴射弁２３とを具えた正圧ガス噴射システムが前記のガソリン噴射システムを残置させて増設される。 この場合、ガソリン噴射弁１７を撤去して正圧ガス噴射弁２３につけ替えることができ、このことはガソリン用電子式制御装置１５からガソリン噴射弁１７に至る駆動信号線１６をそのまま正圧ガス用電子式制御装置２１につけ替え接続して入力信号線とする。
【００１６】
しかし、図示実施の形態のようにガソリン噴射弁１７を撤去することなく残置させてその近くの適宣個所に正圧ガス噴射弁２３を設置する場合は、駆動信号線１６から正圧ガス用電子式制御装置２１に至る分岐線を設けて入力信号線２４とする。 ガソリン噴射弁１７はガソリン噴射弁駆動信号により開閉動作するが、ガソリン燃料系を空にする、撤去する、などの処置を施しておくことにより、ガソリンを噴射することなく単なる開閉を繰り返すだけとなり、本発明を実施するうえで何の支障もない。
【００１７】
ここで、ガソリン噴射弁１７を正圧ガスの噴射に使用することが考えられるが、エンジン要求燃料流量に対応する容積流量はガソリンに比べて正圧ガスの方が格段に大きいので、本発明では正圧ガスの適正な噴射が可能な弁口径、ダイナミックレンジをもつ専用の正圧ガス噴射弁２３を使用することとした。
【００１８】
また、正圧ガス用電子式制御装置２１はガソリン用電子式制御装置１５がエンジン運転状態１８に応じて出力するガソリン噴射弁駆動信号に基いて正圧ガスの適正な噴射量を算出し、この算出された正圧ガス噴射量を与える正圧ガス噴射弁駆動信号を駆動信号線２２により正圧ガス噴射弁２３に出力する。
【００１９】
次に、図１、図２および図３を参照して、ガソリン用電子式制御装置１５がエンジン運転状態１８に応じて出力したガソリン噴射弁駆動信号Ｔ１…、Ｔ１１…は入力信号線２４を通って正圧ガス用電子式制御装置２１に入力され、この制御装置２１は前記の入力信号に基きガソリンに変えてエンジンが要求する流量の正圧ガスを噴射させる正圧ガス噴射弁駆動信号Ａ１…、Ａ１１…を算出する。
【００２０】
算出された正圧ガス噴射弁駆動信号Ａ１…、Ａ１１…は次のガソリン噴射弁駆動信号Ｔ２…、Ｔ１２…が入力されたとき、これと同期して出力される。 即ち、Ｔ１またはＴ１１に基いて算出したＡ１またはＡ１１は次のＴ２またはＴ１２の入力に同期して出力され、以後も同様に次の入力に同期して前回の入力に基いて算出した駆動信号を出力するので、そのままではエンジンが過渡運転を行うとき最初の正圧ガスの噴射量に過不足を生じて過渡性能に悪影響を及ぼすこととなる。
【００２１】
図２はエンジンが加速を行なうときの噴射タイミング図であって、Ｔ１で示されるデューティサイクルで定常運転を行なっていたエンジンが加速を開始すると、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４…のようにデューティサイクルが大きくなる。 このガソリン噴射弁駆動信号Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４…に対応する正圧ガス噴射弁駆動信号Ａ２、Ａ３、Ａ４…は一回遅れで出力されるので、Ｔ３の入力に同期して出力されるＡ２以降は加速運転に対応することができる。しかし、Ｔ２の入力に同期して出力されるＡ１は加速の最初に必要な正圧ガス噴射量に足りず、加速運転に対応できない。
【００２２】
本実施の形態によると、正圧ガス用電子式制御装置２１にＴ２が入力されてＡ２を算出したとき、Ａ１で与えられる正圧ガス噴射量とＡ２で与えられる正圧ガス噴射量との差Ｘを算出させる。そして、この差Ｘが加速の最初に必要な正圧ガス噴射量の不足分であるので、差Ｘに相当する正圧ガス噴射量を与える補正信号ａｘを算出してこれをＡ２に加算することによって作った補正正圧ガス噴射弁駆動信号ＡＸ（＝Ａ２＋ａｘ）をＴ２の入力に同期してＡ２に代えて出力するものとした。
【００２３】
即ち、加速開始時の最初の不足分を次に付加して補正するものであり、このことにより、加速に要求される正圧ガスが不足なく供給され、エンジンの加速性能を低下させることがない。
【００２４】
図３はエンジンが正圧ガス噴射を停止することなく減速を行なうときの噴射タイミング図であって、Ｔ１１で示されるデューティサイクルで定常運転を行なっていたエンジンが減速を開始すると、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４…のようにデューティサイクルが小さくなる。このガソリン噴射弁駆動信号Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４…に対応する正圧ガス噴射弁駆動信号Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４…は一回遅れで出力されるので、Ｔ１３の入力に同期して出力されるＡ１２以降は減速運転に対応することができる。しかし、Ｔ１２の入力に同期して出力されるＡ１１は減速の最初に必要以上の正圧ガスを噴射させ、混合気の一時的な過濃による運転不調や排気中の有害物質増加など減速運転性の悪化を招く。
【００２５】
本実施の形態によると、正圧ガス用電子式制御装置２１にＴ１２が入力されてＡ１２が算出されたとき、Ａ１１で与えられる正圧ガス噴射量とＡ１２で与えられる正圧ガス噴射量との差Ｙを算出させる。 そして、この差Ｙが減速の最初における正圧ガス噴射量の過剰分であるので、差Ｙに相当する正圧ガス噴射量を与える補正信号ａｙを算出してこれをＡ１２から減算することによって作った補正正圧ガス噴射弁駆動信号ＡＹ（＝Ａ１２−ａｙ）をＴ１２の入力に同期してＡ１２に代え出力するものとした。
【００２６】
即ち、減速開始時の最初の余剰分を次に減量して補償するものであり、減速に要求される正圧ガスが適正に供給され、エンジンの減速運転性を悪化させることがない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によると、ガソリン噴射システム搭載のエンジンを正圧ガス燃料使用のエンジンに改造し、ガソリン用電子式制御装置がエンジン運転状態に応じて出力するガソリン噴射弁駆動信号を基に正圧ガス用電子式制御装置で正圧ガス噴射弁駆動信号を算出させるものとしたシステムがもっている、過渡運転の初期における正圧ガス噴射量の過不足による過渡性能の不良、という不都合が解消され、過渡運転を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す配線図。
【図２】図１の形態における加速時の噴射タイミング図。
【図３】図１の形態における減速時の噴射タイミング図。
【符号の説明】
１５ ガソリン用電子式制御装置、 １８ エンジン運転状態、 ２１ 正圧ガス用電子式制御装置、 ２３ 正圧ガス噴射弁、 Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４、 ガソリン噴射弁駆動信号 Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４、 正圧ガス噴射弁駆動信号、 ａｘ、ａｙ 補正信号、ＡＸ、ＡＹ 補正正圧ガス噴射弁駆動信号

Claims (3)

1. エンジン既設のガソリン噴射システムに、このシステムが具えているガソリン用電子制御装置がエンジン運転状態に応じて出力するガソリン噴射弁駆動信号を入力して正圧ガス噴射量を算出する正圧ガス用電子制御装置と正圧ガス噴射弁とを具えた正圧ガス噴射システムを増設し、前記正圧ガス用電子制御装置は算出した正圧ガス噴射量を与える正圧ガス噴射弁駆動信号を次のガソリン噴射弁駆動装置信号の入力に同期して前記正圧ガス噴射弁に出力するエンジンの正圧ガス燃料供給方法において、
   前記ガソリン噴射弁駆動信号が変化したとき、前記正圧ガス用電子式装置は変化前の最後の入力信号および変化後の一回目の入力信号に基いてそれぞれ算出した正圧ガス噴射量の差に相当する補正信号を算出し、変化後の二回目の入力信号に同期して出力する正圧ガス噴射弁駆動信号を前記補正信号により補正することによって、変化後の一回目の入力信号に同期して出力した正圧ガス噴射弁駆動信号による正圧ガス噴射量の過不足分を補償させる、
   ことを特徴とするエンジンの正圧ガス燃料供給方法。
2. 前記ガソリン噴射弁駆動信号が加速運転により変化したとき、加速の一回目の入力信号および二回目の入力信号にそれぞれ同期して出力する正圧ガス噴射弁駆動信号で与えられる正圧ガス噴射量の差を算出し、この差に相当する正圧ガス噴射量を与える補正信号を前記二回目の入力信号に同期する正圧ガス噴射弁駆動信号に加算して作った補正正圧ガス噴射弁駆動信号を出力することにより、前記差である不足分を補償させるものである請求項１に記載したエンジンの正圧ガス燃料供給方法。
3. 前記ガソリン噴射弁駆動信号が減速運転により変化したとき、減速の一回目の入力信号および二回目の入力信号にそれぞれ同期して出力する正圧ガス噴射弁駆動信号で与えられる正圧ガス噴射量の差を算出し、この差に相当する正圧ガス噴射量を与える補正信号を前記二回目の入力信号に同期する正圧ガス噴射弁駆動信号から減算して作った補正正圧ガス駆動信号を出力することにより、前記差である過剰分を補正させるものである請求項１に記載したエンジンの正圧ガス燃料供給方法。

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