JP6792992B2

JP6792992B2 - Internal combustion engine fuel supply system and fuel supply control method

Info

Publication number: JP6792992B2
Application number: JP2016198005A
Authority: JP
Inventors: 翔一朗竹川; 伸太郎田中
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2036-10-06
Also published as: JP2018059458A

Description

本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給システム及び燃料供給制御方法に関するものである。詳細には、ＬＰＧ燃料を液噴射して内燃機関に供給するものである。 The present invention relates to a fuel supply system for supplying fuel to an internal combustion engine and a fuel supply control method. Specifically, LPG fuel is liquid-injected and supplied to an internal combustion engine.

内燃機関へ燃料を供給する場合、例えば、特許文献１に開示されているように、内燃機関が過渡的な運転をするときに吸気ポートに付着する壁面付着燃料量の変化分を補正（考慮）して、燃料を噴射して供給している。このような補正を行わないと、適正な燃料量（噴射量）が内燃機関に供給されず、空燃比が不安定になり、排気性状やドライバビリティが悪化するからである。 When supplying fuel to an internal combustion engine, for example, as disclosed in Patent Document 1, the amount of change in the amount of fuel adhering to the wall surface adhering to the intake port when the internal combustion engine operates transiently is corrected (considered). Then, fuel is injected and supplied. This is because if such correction is not performed, an appropriate amount of fuel (injection amount) will not be supplied to the internal combustion engine, the air-fuel ratio will become unstable, and the exhaust properties and drivability will deteriorate.

そのため、例えば、加速時には壁面付着燃料量が増大して平衡状態に到達するまでの間、燃料噴射量は加速に要する燃料量に壁面付着燃料量の変化量を加えた量に補正される。これにより、壁面付着燃料量の変化に影響を受けることなく、実際に内燃機関に供給される燃料量が意図した量に維持されるようになっている。 Therefore, for example, during acceleration, the fuel injection amount is corrected to the amount obtained by adding the amount of change in the amount of fuel attached to the wall surface to the amount of fuel required for acceleration until the amount of fuel attached to the wall surface increases and reaches an equilibrium state. As a result, the amount of fuel actually supplied to the internal combustion engine is maintained at the intended amount without being affected by the change in the amount of fuel adhering to the wall surface.

特開２００５−１２７３１５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-127315

しかしながら、燃料としてＬＰＧを使用する場合、燃料性状つまりプロパン率によって蒸発速度が違うため、吸気ポートの壁面に付着する壁面付着燃料量が異なる。例えば、プロパン率が高いほど、蒸発速度が速いため、壁面付着燃料量が少なくなる。そのため、燃料性状に応じて壁面付着燃料量を算出すべきであるが、中央燃料（プロパン率２５％）が使用されているとして壁面付着燃料量が算出されているのが実情である。従って、中央燃料とは異なる燃料が使用された場合には、空燃比が不安定になり、排気性状やドライバビリティが悪化するおそれがある。 However, when LPG is used as the fuel, the evaporation rate differs depending on the fuel properties, that is, the propane rate, so that the amount of fuel adhering to the wall surface of the intake port differs. For example, the higher the propane ratio, the faster the evaporation rate, and the smaller the amount of fuel adhering to the wall surface. Therefore, the amount of fuel adhering to the wall surface should be calculated according to the fuel properties, but the actual situation is that the amount of fuel adhering to the wall surface is calculated assuming that the central fuel (propane ratio 25%) is used. Therefore, if a fuel different from the central fuel is used, the air-fuel ratio becomes unstable, and the exhaust properties and drivability may deteriorate.

ここで、プロパン率毎に壁面付着燃料量を算出するためのマップを作成することにより、プロパン率に応じて壁面付着燃料量を適切に算出することができる。ところが、マップを作成するための工数が多大になるとともに、多数のマップを記憶する必要があるので記憶容量が大きくなるという問題がある。 Here, by creating a map for calculating the amount of fuel adhering to the wall surface for each propane rate, the amount of fuel adhering to the wall surface can be appropriately calculated according to the propane rate. However, there is a problem that the man-hours for creating the map become large and the storage capacity becomes large because it is necessary to store a large number of maps.

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、燃料性状（プロパン率）にかかわらず壁面付着燃料量を適切に算出して、内燃機関に適正量の燃料を供給することができる燃料供給システム及び燃料供給方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and appropriately calculates the amount of fuel adhering to the wall surface regardless of the fuel properties (propane ratio) and supplies an appropriate amount of fuel to the internal combustion engine. It is an object of the present invention to provide a fuel supply system and a fuel supply method that can be used.

上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、ＬＰＧ燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記燃料タンク内のＬＰＧ燃料を内燃機関に燃料供給配管及びデリバリパイプを介して供給する燃料ポンプと、前記デリバリパイプから内燃機関へＬＰＧ燃料を噴射する燃料噴射装置と、余剰燃料を前記燃料タンクに戻すリターン配管と、前記燃料ポンプ及び前記燃料噴射装置の動作を制御する制御部とを備える内燃機関の燃料供給システムにおいて、前記制御部は、特定プロパン率の特定燃料を使用したときに、内燃機関の水温に基づいて内燃機関の吸気ポートに前記特定燃料が付着する壁面付着燃料量を算出するための壁面付着燃料量算出マップを記憶しており、内燃機関が過渡運転時である場合に、前記燃料タンク内の燃料圧力及び燃料温度に基づき、ＬＰＧの飽和蒸気圧曲線を利用して使用燃料のプロパン率を算出し、プロパン率が２５％である中央燃料の蒸発エンタルピーと前記使用燃料のプロパン率における蒸発エンタルピーとの比率に基づいて前記特定燃料に対する水温補正係数を算出し、前記水温補正係数に内燃機関の水温を乗じて前記使用燃料のプロパン率に応じた補正後水温を算出し、前記補正後水温に基づき前記壁面付着燃料量算出マップを用いて、前記使用燃料のプロパン率に応じた壁面付着燃料量を算出し、基本噴射量に前記壁面付着燃料量を加算して前記燃料噴射装置の燃料噴射量を決定することを特徴とする。 One embodiment of the present invention made to solve the above problems is a fuel tank for storing LPG fuel and a fuel pump for supplying the LPG fuel in the fuel tank to an internal combustion engine via a fuel supply pipe and a delivery pipe. An internal combustion engine including a fuel injection device for injecting LPG fuel from the delivery pipe to the internal combustion engine, a return pipe for returning excess fuel to the fuel tank, and a control unit for controlling the operation of the fuel pump and the fuel injection device. In the fuel supply system of the above, the control unit calculates the amount of fuel adhering to the wall surface to which the specific fuel adheres to the intake port of the internal combustion engine based on the water temperature of the internal combustion engine when the specific fuel having a specific propane ratio is used. The map for calculating the amount of fuel adhering to the wall surface is stored, and when the internal combustion engine is in transient operation , the saturated vapor pressure curve of the LPG is used based on the fuel pressure and fuel temperature in the fuel tank to determine the fuel used. The propane rate is calculated, and the water temperature correction coefficient for the specific fuel is calculated based on the ratio of the evaporation enthalpy of the central fuel having the propane rate of 25% to the evaporation enthalpy of the propane rate of the fuel used, and the water temperature correction coefficient is used as the water temperature correction coefficient . The corrected water temperature is calculated by multiplying the water temperature of the internal combustion engine according to the propane ratio of the fuel used, and the wall surface corresponding to the propane ratio of the fuel used is used based on the corrected water temperature and the wall surface adhesion fuel amount calculation map is used. It is characterized in that the amount of adhered fuel is calculated and the amount of fuel adhering to the wall surface is added to the basic injection amount to determine the fuel injection amount of the fuel injection device.

この内燃機関の燃料供給システムでは、制御部により、内燃機関が過渡運転時である場合に、燃料タンク内の燃料圧力及び燃料温度から現在使用中の燃料（使用燃料）のプロパン率が算出され、そのプロパン率から特定燃料に対する水温補正係数が算出され、その水温補正係数から使用燃料のプロパン率に応じた補正後水温が算出され、その補正後水温に基づき特定燃料の壁面付着燃料量算出マップを用いて、使用燃料のプロパン率に応じた壁面付着燃料量が算出される。そして、算出された壁面付着燃料量を加算して燃料噴射装置からの燃料噴射量が決定される。そのため、現在使用している燃料の性状（プロパン率）に応じた適切な壁面付着燃料量が算出されるので、内燃機関に適正量の燃料を供給することができる。従って、内燃機関の過渡運転時において、空燃比を安定させることができ、排気性状やドライバビリティを向上させることができる。 In this fuel supply system of the internal combustion engine, the control unit calculates the propane ratio of the fuel currently in use (fuel used) from the fuel pressure and fuel temperature in the fuel tank when the internal combustion engine is in transient operation. The water temperature correction coefficient for the specific fuel is calculated from the propane rate, the corrected water temperature is calculated according to the propane rate of the fuel used from the water temperature correction coefficient, and the wall surface adhesion fuel amount calculation map of the specific fuel is calculated based on the corrected water temperature. The amount of fuel adhering to the wall surface is calculated according to the propane ratio of the fuel used. Then, the calculated amount of fuel adhering to the wall surface is added to determine the amount of fuel injected from the fuel injection device. Therefore, since an appropriate amount of fuel adhering to the wall surface is calculated according to the properties (propane ratio) of the fuel currently used, an appropriate amount of fuel can be supplied to the internal combustion engine. Therefore, during the transient operation of the internal combustion engine, the air-fuel ratio can be stabilized, and the exhaust properties and drivability can be improved.

また、この内燃機関の燃料供給システムでは、壁面付着燃料量を算出するための壁面付着燃料量算出マップは、特定燃料に対するマップが１つだけである。そのため、マップを作成する工数、及び記憶容量が増えることはない。 Further, in the fuel supply system of the internal combustion engine, the wall surface adhesion fuel amount calculation map for calculating the wall surface adhesion fuel amount calculation map is only one map for a specific fuel. Therefore, the man-hours for creating the map and the storage capacity do not increase.

そして、上記の内燃機関の燃料供給システムにおいて、前記特定燃料は、プロパン率が２５％である中央燃料であることが望ましい。 Then, in the fuel supply system of the internal combustion engine, it is desirable that the specific fuel is a central fuel having a propane ratio of 25%.

中央燃料（プロパン率２５％）は、最も流通量が多い燃料種であり、内燃機関の開発中の性能適合などの試験で評価燃料として一般的に使用されているからである。 This is because the central fuel (propane ratio 25%) is the most widely distributed fuel type and is generally used as an evaluation fuel in tests such as performance conformity during the development of internal combustion engines.

上記課題を解決するためになされた本発明の別形態は、ＬＰＧ燃料を貯蔵する燃料タンクから燃料ポンプにより内燃機関に燃料供給配管及びデリバリパイプを介して供給し、前記デリバリパイプから燃料噴射装置によって内燃機関へＬＰＧ燃料を噴射する際、内燃機関が過渡運転時である場合には、内燃機関の吸気ポートに付着する壁面付着燃料量を加算して前記燃料噴射装置からの燃料噴射量を決定する内燃機関の燃料供給制御方法において、前記燃料タンク内の燃料圧力及び燃料温度に基づき、ＬＰＧの飽和蒸気圧曲線を利用して使用燃料のプロパン率を算出し、プロパン率が２５％である中央燃料の蒸発エンタルピーと前記使用燃料のプロパン率における蒸発エンタルピーとの比率に基づいてプロパン率が２５％の中央燃料に対する水温補正係数を算出し、前記水温補正係数に内燃機関の水温を乗じて前記使用燃料のプロパン率に応じた補正後水温を算出し、中央燃料を使用したときの壁面付着燃料量を内燃機関の水温に基づいて算出するための壁面付着燃料量算出マップを用いて、前記補正後水温に基づき、前記使用燃料のプロパン率に応じた壁面付着燃料量を算出し、基本噴射量に前記壁面付着燃料量を加算して前記燃料噴射装置の燃料噴射量を決定することを特徴とする。 Another embodiment of the present invention made to solve the above problems is to supply an internal combustion engine from a fuel tank for storing LPG fuel by a fuel pump via a fuel supply pipe and a delivery pipe, and from the delivery pipe by a fuel injection device. When injecting LPG fuel into the internal combustion engine, if the internal combustion engine is in transient operation, the amount of fuel adhering to the wall surface attached to the intake port of the internal combustion engine is added to determine the fuel injection amount from the fuel injection device. In the fuel supply control method of an internal combustion engine, the propane ratio of the fuel used is calculated using the saturated vapor pressure curve of LPG based on the fuel pressure and the fuel temperature in the fuel tank, and the propane ratio is 25%. The water temperature correction coefficient for the central fuel having a propane ratio of 25% is calculated based on the ratio of the evaporation enthalpy of the above fuel to the evaporation enthalpy in the propane ratio of the fuel used, and the water temperature correction coefficient is multiplied by the water temperature of the internal combustion engine to be used. The corrected water temperature is calculated according to the propane ratio of the above, and the corrected water temperature is calculated using the wall surface adhesion fuel amount calculation map for calculating the wall surface adhesion fuel amount when the central fuel is used based on the water temperature of the internal combustion engine. Based on the above, the amount of fuel adhering to the wall surface is calculated according to the propane ratio of the fuel used, and the amount of fuel adhering to the wall surface is added to the basic injection amount to determine the fuel injection amount of the fuel injection device.

この内燃機関の燃料供給制御方法でも、上記のシステムと同様に、燃料タンク内の燃料圧力及び燃料温度から使用燃料のプロパン率を算出し、そのプロパン率から中央燃料に対する水温補正係数を算出し、その水温補正係数から使用燃料のプロパン率に応じた補正後水温を算出し、中央燃料を使用したときの壁面付着燃料量を内燃機関の水温に基づいて算出するための壁面付着燃料量算出マップを用いて、算出した補正後水温に基づき、使用燃料のプロパン率に応じた壁面付着燃料量を算出する。そして、算出した壁面付着燃料量を加算して燃料噴射装置からの燃料噴射量を決定する。そのため、現在使用している燃料の性状（プロパン率）に応じた適切な壁面付着燃料量を算出することができ、内燃機関に適正量の燃料を供給することができる。従って、内燃機関の過渡運転時において、空燃比を安定させることができ、排気性状やドライバビリティを向上させることができる。 In this fuel supply control method for the internal combustion engine, the propane ratio of the fuel used is calculated from the fuel pressure and the fuel temperature in the fuel tank, and the water temperature correction coefficient for the central fuel is calculated from the propane ratio, as in the above system. A wall-attached fuel amount calculation map for calculating the corrected water temperature according to the propane ratio of the fuel used from the water temperature correction coefficient and calculating the amount of wall-adhered fuel when the central fuel is used based on the water temperature of the internal combustion engine. Based on the calculated corrected water temperature, the amount of fuel adhering to the wall surface is calculated according to the propane ratio of the fuel used. Then, the calculated amount of fuel adhering to the wall surface is added to determine the amount of fuel injected from the fuel injection device. Therefore, an appropriate amount of fuel adhering to the wall surface can be calculated according to the properties (propane ratio) of the fuel currently used, and an appropriate amount of fuel can be supplied to the internal combustion engine. Therefore, during the transient operation of the internal combustion engine, the air-fuel ratio can be stabilized, and the exhaust properties and drivability can be improved.

本発明に係る内燃機関の燃料供給システム及び燃料供給制御方法によれば、燃料性状（プロパン率）にかかわらず壁面付着燃料量を適切に算出して、内燃機関に適正量の燃料を供給することができる。 According to the fuel supply system and the fuel supply control method of the internal combustion engine according to the present invention, the amount of fuel adhering to the wall surface is appropriately calculated regardless of the fuel property (propane ratio), and an appropriate amount of fuel is supplied to the internal combustion engine. Can be done.

実施形態に係るエンジンの燃料供給システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the fuel supply system of the engine which concerns on embodiment. 図１に示すエンジンのシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration of the engine shown in FIG. 中央燃料の壁面付着燃料量算出マップを示す図である。It is a figure which shows the wall surface adhesion fuel amount calculation map of a central fuel. 燃料供給制御の内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of fuel supply control.

以下、本発明の内燃機関の燃料供給システムを具体化した実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。そこで、実施形態に係るエンジンの燃料供給システムの構成を図１及び図２に示す。図１において、多気筒のエンジン１０は、周知の構造を有するレシプロタイプのものであり、本実施形態では、１番気筒＃１〜４番気筒＃４の４気筒を有する。エンジン１０は、吸気通路１５を通じて吸入される空気とＬＰＧ燃料との可燃混合気を、各気筒＃１〜＃４の燃焼室で爆発・燃焼させ、その燃焼後の排気を排気通路１６を通じて排出させることにより、ピストンを動作させてクランクシャフトを回転させ、動力を得るようになっている。 Hereinafter, embodiments embodying the fuel supply system for the internal combustion engine of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Therefore, the configuration of the fuel supply system of the engine according to the embodiment is shown in FIGS. 1 and 2. In FIG. 1, the multi-cylinder engine 10 is of a reciprocating type having a well-known structure, and in the present embodiment, it has four cylinders of the first cylinder # 1 to the fourth cylinder # 4. The engine 10 explodes and burns a combustible mixture of air and LPG fuel sucked through the intake passage 15 in the combustion chambers of cylinders # 1 to # 4, and exhausts the exhaust after combustion through the exhaust passage 16. As a result, the piston is operated to rotate the crankshaft to obtain power.

図２に示すように、吸気通路１５には、エアクリーナ６０とエアフローセンサ６１とスロットルバルブ６２と吸気ポート６３が設けられている。エアクリーナ６０は、外部から取り込む空気中の異物を除去するものである。エアフローセンサ６１は、吸気通路１５を流れてエンジン１０に吸入される空気量（吸入空気量）を検知するものである。スロットルバルブ６２は、バルブ開度を調整することにより吸気通路１５を流れる空気の流量を制御するものである。吸気ポート６３は、吸気通路１５を通じて吸引された空気をエンジン１０の各気筒＃１〜＃４へ分配するものである。 As shown in FIG. 2, the intake passage 15 is provided with an air cleaner 60, an air flow sensor 61, a throttle valve 62, and an intake port 63. The air cleaner 60 removes foreign matter in the air taken in from the outside. The air flow sensor 61 detects the amount of air (intake air amount) that flows through the intake passage 15 and is sucked into the engine 10. The throttle valve 62 controls the flow rate of air flowing through the intake passage 15 by adjusting the valve opening degree. The intake port 63 distributes the air sucked through the intake passage 15 to the cylinders # 1 to # 4 of the engine 10.

一方、排気通路１６には、Ａ／Ｆセンサ６５と触媒コンバータ６６が設けられている。Ａ／Ｆセンサ６５は、エンジン１０における空燃比を検知するものである。触媒コンバータ６６は、エンジン１０から排出される排気を浄化するものである。 On the other hand, the exhaust passage 16 is provided with an A / F sensor 65 and a catalytic converter 66. The A / F sensor 65 detects the air-fuel ratio in the engine 10. The catalytic converter 66 purifies the exhaust gas discharged from the engine 10.

図１に示すように、各気筒＃１〜＃４に対応して、インジェクタ１１〜１４が設けられている。インジェクタ１１〜１４は、各気筒＃１〜＃４の吸気ポート６３に対してＬＰＧ燃料を噴射するものである。これらのインジェクタ１１〜１４には、燃料タンク２０内に設けられた燃料ポンプ２１から圧送されたＬＰＧ燃料が、燃料供給配管２２およびデリバリパイプ２３を介して供給されるようになっている。なお、燃料ポンプ２１は、エンジン１０の運転状態に応じてポンプ回転数が制御されるようになっている。 As shown in FIG. 1, injectors 11 to 14 are provided corresponding to the cylinders # 1 to # 4. The injectors 11 to 14 inject LPG fuel into the intake ports 63 of the cylinders # 1 to # 4. LPG fuel pumped from the fuel pump 21 provided in the fuel tank 20 is supplied to these injectors 11 to 14 via the fuel supply pipe 22 and the delivery pipe 23. The fuel pump 21 is designed so that the pump rotation speed is controlled according to the operating state of the engine 10.

このようにして供給されたＬＰＧ燃料は、インジェクタ１１〜１４が作動することにより、吸気ポート６３へ噴射され、空気との可燃混合気を形成して各気筒＃１〜＃４に取り込まれる。このとき、吸気ポート６３の壁面に一部の燃料が付着するため、後述するように、その壁面付着燃料量を考慮してインジェクタ１１〜１４からの噴射量が制御されるようになっている。 The LPG fuel supplied in this way is injected into the intake port 63 by operating the injectors 11 to 14, forming a combustible air-fuel mixture with air, and being taken into the cylinders # 1 to # 4. At this time, since a part of the fuel adheres to the wall surface of the intake port 63, the injection amount from the injectors 11 to 14 is controlled in consideration of the amount of fuel adhering to the wall surface, as will be described later.

なお、燃料タンク２０には、燃料タンク２０内におけるＬＰＧ燃料の温度を検知する燃温センサ４０およびＬＰＧ燃料の圧力を検知する燃圧センサ４１とが設けられている。そして、燃温センサ４０および燃圧センサ４１で検出されるＬＰＧ燃料の温度およびＬＰＧ燃料の圧力に基づき、ＬＰＧの飽和蒸気圧曲線を利用して、燃料タンク２０内（つまり現在使用中）のＬＰＧ燃料のプロパン率が算出されるようになっている。 The fuel tank 20 is provided with a fuel temperature sensor 40 for detecting the temperature of the LPG fuel in the fuel tank 20 and a fuel pressure sensor 41 for detecting the pressure of the LPG fuel. Then, based on the temperature of the LPG fuel and the pressure of the LPG fuel detected by the fuel temperature sensor 40 and the fuel pressure sensor 41, the LPG fuel in the fuel tank 20 (that is, currently in use) is used by using the saturated vapor pressure curve of LPG. The propane rate of is calculated.

ここで、燃料供給配管２２には、タンク遮断弁３０とデリバリ遮断弁３１が設けられている。タンク遮断弁３０は燃料供給配管２２のうち燃料タンク２０近傍に配置されており、燃料タンク２０からのＬＰＧ燃料の供給を遮断するためのものである。一方、デリバリ遮断弁３１は燃料供給配管２２のうちデリバリパイプ２３近傍に配置されており、デリバリパイプ２３へのＬＰＧ燃料の供給を遮断するためのものである。 Here, the fuel supply pipe 22 is provided with a tank shutoff valve 30 and a delivery shutoff valve 31. The tank shutoff valve 30 is arranged in the vicinity of the fuel tank 20 in the fuel supply pipe 22, and is for shutting off the supply of LPG fuel from the fuel tank 20. On the other hand, the delivery shutoff valve 31 is arranged in the vicinity of the delivery pipe 23 in the fuel supply pipe 22, and is for shutting off the supply of LPG fuel to the delivery pipe 23.

また、燃料供給配管２２には、燃料タンク２０とタンク遮断弁３０の間にチェック弁３５が設けられている。このチェック弁３５は、燃料供給配管２２から燃料ポンプ２１へのＬＰＧ燃料の逆流を阻止する逆止弁である。また、デリバリパイプ２３には、デリバリパイプ２３内におけるＬＰＧ燃料の温度を検知する燃温センサ４２およびＬＰＧ燃料の圧力を検知する燃圧センサ４３とが設けられている。 Further, the fuel supply pipe 22 is provided with a check valve 35 between the fuel tank 20 and the tank shutoff valve 30. The check valve 35 is a check valve that prevents the backflow of LPG fuel from the fuel supply pipe 22 to the fuel pump 21. Further, the delivery pipe 23 is provided with a fuel temperature sensor 42 for detecting the temperature of the LPG fuel in the delivery pipe 23 and a fuel pressure sensor 43 for detecting the pressure of the LPG fuel.

なお、各インジェクタ１１〜１４からの余剰燃料は、リターン配管２５を通じて燃料タンク２０内に戻されるようになっている。リターン配管２５には、プレッシャレギュレータ２６と残圧保持弁３２とが配設されている。より具体的には、リターン配管２５において、残圧保持弁３２より上流側にプレッシャレギュレータ２６が配置されている。残圧保持弁３２の開弁・閉弁により、リターン配管２５が連通・遮断するようになっている。この残圧保持弁３２は、エンジン１０の停止時に閉弁されてデリバリパイプ２３内の燃圧を高く維持するようになっている。エンジン１０の再始動性を向上させるためである。 The surplus fuel from the injectors 11 to 14 is returned to the fuel tank 20 through the return pipe 25. The return pipe 25 is provided with a pressure regulator 26 and a residual pressure holding valve 32. More specifically, in the return pipe 25, the pressure regulator 26 is arranged on the upstream side of the residual pressure holding valve 32. The return pipe 25 communicates and shuts off by opening and closing the residual pressure holding valve 32. The residual pressure holding valve 32 is closed when the engine 10 is stopped to maintain a high fuel pressure in the delivery pipe 23. This is to improve the restartability of the engine 10.

そして、タンク遮断弁３０、デリバリ遮断弁３１、および残圧保持弁３２の開閉は、エンジンコントロールコンピュータ（ＥＣＵ）５０により制御されるようになっている。また、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の運転条件に合った燃料量をエンジン１０に噴射供給するために、インジェクタ１１〜１４の開閉駆動および燃料ポンプ２１の駆動（回転数）を制御するようになっている。このため、ＥＣＵ５０には、エンジン１０の運転状況を把握するために各種センサから信号が入力されるようになっている。 The opening and closing of the tank shutoff valve 30, the delivery shutoff valve 31, and the residual pressure holding valve 32 is controlled by the engine control computer (ECU) 50. Further, the ECU 50 controls the opening / closing drive of the injectors 11 to 14 and the drive (rotational speed) of the fuel pump 21 in order to inject and supply the fuel amount suitable for the operating conditions of the engine 10 to the engine 10. .. Therefore, signals are input to the ECU 50 from various sensors in order to grasp the operating status of the engine 10.

このようなＥＣＵ５０は、周知のように中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、およびバックアップＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭは、各種制御に係る所定の制御プログラム、及び後述する中央燃料（プロパン率２５％）の壁面付着燃料量算出マップを予め記憶している。そして、ＥＣＵ（ＣＰＵ）５０は、これら制御プログラムに従い各種制御（例えば、プロパン率に応じた壁面付着燃料量の算出やインジェクタ１１〜１４の噴射量の決定など）を実行する。 As is well known, such an ECU 50 includes a central processing unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), a backup RAM, and the like. The ROM stores in advance a predetermined control program related to various controls and a map for calculating the amount of fuel adhering to the wall surface of the central fuel (propane ratio 25%) described later. Then, the ECU (CPU) 50 executes various controls (for example, calculation of the amount of fuel adhering to the wall surface according to the propane ratio, determination of the injection amount of the injectors 11 to 14 and the like) according to these control programs.

ここで、ＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶されている壁面付着燃料量算出マップについて、図３を参照しながら説明する。この壁面付着燃料量算出マップは、中央燃料（プロパン率２５％）を使用したときに、吸気ポート６３の壁面に付着する壁面付着燃料量を算出するためのマップである。この壁面付着燃料量算出マップは、図３に実線で示すように、エンジン水温と壁面付着燃料量との対応関係をマップ化したものである。つまり、このマップを用いることにより、エンジン１０の水温から中央燃料の壁面付着燃料量を算出することができる。このマップは、従来から性能適合試験により作成されているものである。 Here, the wall surface adhesion fuel amount calculation map stored in the ROM of the ECU 50 will be described with reference to FIG. This wall surface attached fuel amount calculation map is a map for calculating the wall surface attached fuel amount attached to the wall surface of the intake port 63 when the central fuel (propane ratio 25%) is used. As shown by the solid line in FIG. 3, this wall surface attached fuel amount calculation map is a map of the correspondence between the engine water temperature and the wall surface attached fuel amount. That is, by using this map, the amount of fuel adhering to the wall surface of the central fuel can be calculated from the water temperature of the engine 10. This map has been conventionally created by a performance conformity test.

なお、図３に破線で示すマップは、プロパン率１００％のＬＰＧ燃料（プロパン率上限燃料）の壁面付着燃料量算出マップである。このようにプロパン率が異なると、同じ運転条件下（同じ水温）において、壁面付着燃料量が変化することがわかる。このプロパン率１００％のＬＰＧ燃料（プロパン率上限燃料）の壁面付着燃料量算出マップは、参考のために示したものであり、ＥＣＵ５０のＲＯＭには記憶されていない。 The map shown by the broken line in FIG. 3 is a map for calculating the amount of fuel adhering to the wall surface of LPG fuel (fuel having a propane rate upper limit) having a propane rate of 100%. It can be seen that when the propane ratio is different in this way, the amount of fuel adhering to the wall surface changes under the same operating conditions (same water temperature). The map for calculating the amount of fuel adhering to the wall surface of the LPG fuel having a propane rate of 100% (fuel having an upper limit of the propane rate) is shown for reference and is not stored in the ROM of the ECU 50.

そして、ＥＣＵ５０は、エンジン１０が過渡運転時の場合に、図３に実線で示す中央燃料の壁面付着燃料量算出マップを用いて、燃料性状（プロパン率）に応じた壁面付着燃料量を、以下の手順で算出する。そこで、ＥＣＵ５０が実行する過渡運転時における燃料供給制御の内容について、図４を参照しながら説明する。 Then, when the engine 10 is in transient operation, the ECU 50 uses the map for calculating the amount of fuel adhering to the wall surface of the central fuel shown by the solid line in FIG. 3 to determine the amount of fuel adhering to the wall surface according to the fuel properties (propane ratio). Calculate according to the procedure of. Therefore, the contents of the fuel supply control during the transient operation executed by the ECU 50 will be described with reference to FIG.

まず、ＥＣＵ５０は、燃温センサ４０および燃圧センサ４１の各出力値に基づき、燃料タンク２０内、言い換えると現在使用中のＬＰＧ燃料の温度（タンク燃温）および圧力（タンク燃圧）を検出する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ５０は、検出したタンク燃温およびタンク燃圧に基づき、ＬＰＧの飽和蒸気圧曲線を利用して、燃料タンク２０内のＬＰＧ燃料のプロパン率ｐを算出する（ステップＳ２）。 First, the ECU 50 detects the temperature (tank fuel temperature) and pressure (tank fuel pressure) of the LPG fuel currently in use in the fuel tank 20 based on the output values of the fuel temperature sensor 40 and the fuel pressure sensor 41 ( Step S1). Next, the ECU 50 calculates the propane ratio p of the LPG fuel in the fuel tank 20 by using the saturated vapor pressure curve of LPG based on the detected tank fuel temperature and tank fuel pressure (step S2).

そして、ＥＣＵ５０は、ステップＳ３で算出したプロパン率に基づき、水温補正係数Ｋを算出する（ステップＳ３）。水温補正係数Ｋは、ステップＳ２で算出したプロパン率ｐにおける水温をプロパン率２５％における水温に換算するための係数である。この水温補正係数Ｋは、理論的に以下に示すように算出することができる。 Then, the ECU 50 calculates the water temperature correction coefficient K based on the propane ratio calculated in step S3 (step S3). The water temperature correction coefficient K is a coefficient for converting the water temperature at the propane rate p calculated in step S2 into the water temperature at the propane rate of 25%. The water temperature correction coefficient K can theoretically be calculated as shown below.

水温補正係数Ｋは、理論値（ΔＨ（ｐ_０）／ΔＨ（ｐ））に誤差補正係数αを乗じることにより算出することができる。すなわち、水温補正係数Ｋは、下記の数式により求めることができる。なお、誤差補正係数αは、吸気ポート６３の壁温と水温との誤差を補正するための係数である。

ΔＨ：蒸発エンタルピー
ｐ：現在使用中の燃料のプロパン率
ｐ_０：中央燃料のプロパン率 The water temperature correction coefficient K can be calculated by multiplying the theoretical value (ΔH (p ₀ ) / ΔH (p)) by the error correction coefficient α. That is, the water temperature correction coefficient K can be obtained by the following mathematical formula. The error correction coefficient α is a coefficient for correcting an error between the wall temperature of the intake port 63 and the water temperature.

ΔH: Enthalpy of vaporization p: Propane rate of fuel currently in use p ₀ : Propane rate of central fuel

ここで、プロパン単体の蒸発エンタルピーとブタン単体の蒸発エンタルピーは、それぞれ既知である。そのため、特定のプロパン率における蒸発エンタルピーを算出することができるので、現在使用中の燃料タンク２０内のＬＰＧ燃料のプロパン率ｐに基づいて、水温補正係数Ｋを算出することができる。 Here, the enthalpy of vaporization of propane alone and the enthalpy of vaporization of butane alone are known. Therefore, since the evaporation enthalpy at a specific propane rate can be calculated, the water temperature correction coefficient K can be calculated based on the propane rate p of the LPG fuel in the fuel tank 20 currently in use.

そして、吸気ポート６３に付着して蒸発したＬＰＧ燃料の量をｘ_ｇとすると、蒸発速度は下記の数式で表すことができる。

ｃ：蒸発速度係数
ｘ_０：噴射量（噴射総量） Then, assuming that the amount of LPG fuel adhering to the intake port 63 and evaporating is _xg , the evaporation rate can be expressed by the following mathematical formula.

c: Evaporation rate coefficient x ₀ : Injection amount (total injection amount)

上記の数２から蒸発したＬＰＧ燃料の量ｘ_ｇを求めると、下記の通りとなる。

The amount x _g of the evaporated LPG fuel obtained from the above _{equation 2} is as follows.

ここでは、初期条件として、エンジン１０に吸入される新気中にはＬＰＧ燃料は存在しないこととしている。このようにして求めた、蒸発したＬＰＧ燃料の量ｘ_ｇは、噴射量（噴射総量）ｘ_０と蒸発速度係数ｃで表すことができる。そして、噴射量（噴射総量）ｘ_０は、燃料種別（燃料性状）によって１％以下の違いしかないため、モデル化する上で無視することができる。そうすると、蒸発速度係数ｃのみで蒸発した燃料量を算出することができる。また、噴射量（噴射総量）ｘ_０がわかっているため、壁面付着燃料量も算出することができる。 Here, as an initial condition, it is assumed that there is no LPG fuel in the fresh air sucked into the engine 10. The amount of evaporated LPG fuel x _g thus obtained can be expressed by the injection amount (total injection amount) x ₀ and the evaporation rate coefficient c. The injection amount (total injection amount) x ₀ can be ignored in modeling because there is only a difference of 1% or less depending on the fuel type (fuel properties). Then, the amount of fuel evaporated can be calculated only by the evaporation rate coefficient c. Further, since the injection amount (total injection amount) x ₀ is known, the amount of fuel adhering to the wall surface can also be calculated.

そして、蒸発速度係数ｃは、アレニウスの式より下記の通りとなる。

Ａ：温度に無関係な定数
ｋ_Ｂ：ボルツマン定数
Ｔ：絶対温度 Then, the evaporation rate coefficient c is as follows from the Arrhenius equation.

A: Constant irrelevant to temperature k _B : Boltzmann constant T: Absolute temperature

プロパン率が異なるときに、ＬＰＧ燃料の蒸発速度が同じになるためには、下記の数式が成立する必要がある。

In order for the evaporation rate of LPG fuel to be the same when the propane rate is different, the following formula must be established.

上記の数５から下記の数式が導かれる。

The following formula is derived from the above equation 5.

上記の数６と数１とから、プロパン率ｐのときの温度（水温）に水温補正係数Ｋを乗じると、プロパン率２５％のときの温度（水温）に換算することができることがわかる。そこで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ３で算出した水温補正係数Ｋをエンジン１０の水温ＴＨＷに乗じることにより（Ｋ×ＴＨＷ）、補正後水温を算出する（ステップＳ４）。そして、ＥＣＵ５０は、補正後水温に基づき、図３に実線で示す中央燃料の壁面付着燃料量算出マップを利用して、現在使用中のプロパン率ｐのＬＰＧ燃料における壁面付着燃料量を算出する（ステップＳ５）。 From the above equations 6 and 1, it can be seen that the temperature (water temperature) when the propane ratio p is multiplied by the water temperature correction coefficient K can be converted into the temperature (water temperature) when the propane ratio is 25%. Therefore, the ECU 50 calculates the corrected water temperature by multiplying the water temperature THW of the engine 10 by the water temperature correction coefficient K calculated in step S3 (K × THW) (step S4). Then, based on the corrected water temperature, the ECU 50 calculates the amount of fuel adhering to the wall surface of the LPG fuel having a propane ratio p currently in use by using the map for calculating the amount of fuel adhering to the wall surface of the central fuel shown by the solid line in FIG. Step S5).

例えば、プロパン率１００％の燃料（プロパン率上限燃料）を使用している場合を想定すると、
プロパン単体の蒸発エンタルピー：２１．６［ｋＪ／ｋｇ（Ａｉｒ）］
ブタン単体の蒸発エンタルピー：２３．６［ｋＪ／ｋｇ（Ａｉｒ）］
であるから、中央燃料（プロパン率２５％）の蒸発エンタルピーΔＨ（ｐ_０）、および使用燃料であるプロパン率上限燃料（プロパン率１００％）の蒸発エンタルピーΔＨ（ｐ）は、
ΔＨ（ｐ_０）＝２２．７［ｋＪ／ｋｇ（Ａｉｒ）］
ΔＨ（ｐ）＝２１．６［ｋＪ／ｋｇ（Ａｉｒ）］
となる。なお、単位［ｋＪ／ｋｇ（Ａｉｒ）］は、空気１ｋｇとストイキ燃焼するための燃料質量あたりのエンタルピー（ｋＪ）を示すものである。従って、水温補正係数Ｋは、
Ｋ＝ΔＨ（ｐ_０）／ΔＨ（ｐ）＝１．０５３
と算出されるので、例えば、現在の水温が２８３［Ｋ］（１０℃）であるとすると、補正後水温は２９８［Ｋ］（２５℃）となる。なお、誤差補正係数αは、α＝１．０としている。 For example, assuming that a fuel with a propane rate of 100% (fuel with a propane rate upper limit) is used,
Evaporative enthalpy of propane alone: 21.6 [kJ / kg (Air)]
Evaporative enthalpy of butane alone: 23.6 [kJ / kg (Air)]
Therefore, the evaporation enthalpy ΔH (p ₀ ) of the central fuel (propane rate 25%) and the evaporation enthalpy ΔH (p) of the propane rate upper limit fuel (propane rate 100%) used as the fuel used are determined.
ΔH (p ₀ ) = 22.7 [kJ / kg (Air)]
ΔH (p) = 21.6 [kJ / kg (Air)]
Will be. The unit [kJ / kg (Air)] indicates the enthalpy (kJ) per 1 kg of air and the mass of fuel for stoichiometric combustion. Therefore, the water temperature correction coefficient K is
K = ΔH (p ₀ ) / ΔH (p) = 1.053
Therefore, for example, assuming that the current water temperature is 283 [K] (10 ° C.), the corrected water temperature is 298 [K] (25 ° C.). The error correction coefficient α is set to α = 1.0.

ここで、図３に示す中央燃料（実線）とプロパン率上限燃料（破線）のマップから、水温が１０℃のときに、プロパン率上限燃料（破線）での壁面付着燃料量と同量となる中央燃料（実線）での水温は２４．９℃となる。従って、使用燃料がプロパン率上限燃料である場合、上記の燃料供給制御で算出される補正後水温を用いて、中央燃料の壁面付着燃料量算出マップから壁面付着燃料量を算出することにより、燃料性状（プロパン率）に応じた壁面付着燃料量を精度良く求めることができる。つまり、プロパン率毎に壁面付着燃料量算出マップを記憶させなくても、従来と同様に１つの壁面付着燃料量算出マップ（本実施形態では、中央燃料の壁面付着燃料量算出マップ）を記憶させておけば、上記の燃料供給制御を実施することにより、現在使用中の燃料に応じた適切な壁面付着燃料量を求めることができるのである。 Here, from the map of the central fuel (solid line) and the propane rate upper limit fuel (broken line) shown in FIG. 3, when the water temperature is 10 ° C., the amount is the same as the amount of fuel adhering to the wall surface of the propane rate upper limit fuel (broken line). The water temperature at the central fuel (solid line) is 24.9 ° C. Therefore, when the fuel used is the upper limit fuel of the propane ratio, the fuel is calculated by calculating the amount of fuel adhering to the wall surface from the map of calculating the amount of fuel adhering to the wall surface of the central fuel using the corrected water temperature calculated by the above fuel supply control. The amount of fuel adhering to the wall surface can be accurately determined according to the properties (propane ratio). That is, even if the wall surface attached fuel amount calculation map is not stored for each propane rate, one wall surface attached fuel amount calculation map (in this embodiment, the wall surface attached fuel amount calculation map of the central fuel) is stored as in the conventional case. Then, by implementing the above fuel supply control, it is possible to obtain an appropriate amount of fuel adhering to the wall surface according to the fuel currently in use.

その後、ＥＣＵ５０は、基本噴射量にステップＳ５で算出された壁面付着燃料量を加算して、インジェクタ１１〜１４の燃料噴射量を決定する（ステップＳ６）。従って、エンジン１０の過渡運転時において、エンジン１０に対して使用中のＬＰＧ燃料を適正量供給することができる。これにより、空燃比を安定させることができ、排気性状やドライバビリティを向上させることができる。 After that, the ECU 50 adds the amount of fuel adhering to the wall surface calculated in step S5 to the basic injection amount to determine the fuel injection amount of the injectors 11 to 14 (step S6). Therefore, during the transient operation of the engine 10, an appropriate amount of the LPG fuel in use can be supplied to the engine 10. As a result, the air-fuel ratio can be stabilized, and the exhaust properties and drivability can be improved.

以上、詳細に説明したように本実施形態に係るエンジン１０の燃料供給システムによれば、ＥＣＵ５０により、エンジン１０が過渡運転時である場合に、燃料タンク２０内の燃料圧力及び燃料温度から現在使用中のＬＰＧ燃料のプロパン率ｐが算出され、プロパン率ｐから中央燃料に対する水温補正係数Ｋが算出され、水温補正係数Ｋからプロパン率ｐに応じた補正後水温が算出され、補正後水温に基づき中央燃料の壁面付着燃料量算出マップを用いて、プロパン率ｐに応じた壁面付着燃料量が算出される。そして、算出された壁面付着燃料量を加算してインジェクタ１１〜１４の燃料噴射量が決定される。そのため、エンジン１０に対しプロパン率ｐ（現在使用中のＬＰＧ燃料）に応じた適正量の燃料を供給することができる。従って、エンジン１０の過渡運転時において、空燃比を安定させることができ、排気性状やドライバビリティを向上させることができる。 As described in detail above, according to the fuel supply system of the engine 10 according to the present embodiment, the ECU 50 currently uses the fuel pressure and the fuel temperature in the fuel tank 20 when the engine 10 is in transient operation. The propane rate p of the LPG fuel inside is calculated, the water temperature correction coefficient K for the central fuel is calculated from the propane rate p, the corrected water temperature according to the propane rate p is calculated from the water temperature correction coefficient K, and based on the corrected water temperature. The amount of fuel attached to the wall surface of the central fuel is calculated according to the propane ratio p using the map for calculating the amount of fuel attached to the wall surface of the central fuel. Then, the calculated amount of fuel adhering to the wall surface is added to determine the fuel injection amount of the injectors 11 to 14. Therefore, it is possible to supply an appropriate amount of fuel to the engine 10 according to the propane ratio p (LPG fuel currently in use). Therefore, during the transient operation of the engine 10, the air-fuel ratio can be stabilized, and the exhaust properties and drivability can be improved.

なお、上記した実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記の実施形態では、特定燃料を中央燃料（プロパン率２５％）としているが、プロパン率２５％以外の特定のプロパン率である燃料種を特定燃料とすることもできる。 It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present invention in any way, and it goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the gist thereof. For example, in the above embodiment, the specific fuel is the central fuel (propane rate 25%), but a fuel type having a specific propane rate other than the propane rate 25% can also be used as the specific fuel.

１０エンジン
１１〜１４インジェクタ
２０燃料タンク
２１燃料ポンプ
２２燃料供給配管
２３デリバリパイプ
４０燃温センサ
４１燃圧センサ
５０ＥＣＵ
６３吸気ポート 10 Engine 11-14 Injector 20 Fuel tank 21 Fuel pump 22 Fuel supply piping 23 Delivery pipe 40 Fuel temperature sensor 41 Fuel pressure sensor 50 ECU
63 Intake port

Claims

A fuel tank for storing LPG fuel, a fuel pump for supplying LPG fuel in the fuel tank to the internal combustion engine via a fuel supply pipe and a delivery pipe, and a fuel injection device for injecting LPG fuel from the delivery pipe to the internal combustion engine. In a fuel supply system of an internal combustion engine including a return pipe for returning excess fuel to the fuel tank and a control unit for controlling the operation of the fuel pump and the fuel injection device.
The control unit
When a specific fuel with a specific propane ratio is used, a wall surface adhesion fuel amount calculation map for calculating the wall surface adhesion fuel amount for which the specific fuel adheres to the intake port of the internal combustion engine is stored based on the water temperature of the internal combustion engine. Ori,
When the internal combustion engine is in transient operation
Based on the fuel pressure and fuel temperature in the fuel tank, the propane ratio of the fuel used is calculated using the saturated vapor pressure curve of LPG .
The water temperature correction coefficient for the specific fuel was calculated based on the ratio of the evaporation enthalpy of the central fuel having a propane ratio of 25% to the evaporation enthalpy of the propane ratio of the fuel used.
Multiply the water temperature correction coefficient by the water temperature of the internal combustion engine to calculate the corrected water temperature according to the propane ratio of the fuel used.
Based on the corrected water temperature, the amount of fuel adhering to the wall surface is calculated according to the propane ratio of the fuel used, using the map for calculating the amount of fuel adhering to the wall surface.
A fuel supply system for an internal combustion engine, characterized in that the fuel injection amount of the fuel injection device is determined by adding the amount of fuel adhering to the wall surface to the basic injection amount .

In the fuel supply system of the internal combustion engine according to claim 1.
The specific fuel is a fuel supply system for an internal combustion engine, characterized in that it is a central fuel having a propane ratio of 25%.

When LPG fuel is supplied from a fuel tank for storing LPG fuel to an internal combustion engine by a fuel pump via a fuel supply pipe and a delivery pipe, and LPG fuel is injected from the delivery pipe to the internal combustion engine by a fuel injection device, the internal combustion engine is in transient operation. In the case of, in the fuel supply control method of the internal combustion engine, which determines the fuel injection amount from the fuel injection device by adding the amount of fuel adhering to the wall surface to the intake port of the internal combustion engine.
Based on the fuel pressure and fuel temperature in the fuel tank, the propane ratio of the fuel used is calculated using the saturated vapor pressure curve of LPG .
The water temperature correction coefficient for the central fuel having a propane ratio of 25% was calculated based on the ratio of the evaporation enthalpy of the central fuel having a propane ratio of 25% to the evaporation enthalpy of the propane ratio of the fuel used.
Multiply the water temperature correction coefficient by the water temperature of the internal combustion engine to calculate the corrected water temperature according to the propane ratio of the fuel used.
Using the wall surface adhesion fuel amount calculation map for calculating the wall surface adhesion fuel amount when the central fuel is used based on the water temperature of the internal combustion engine, the wall surface according to the propane ratio of the fuel used is based on the corrected water temperature. Calculate the amount of attached fuel,
A fuel supply control method for an internal combustion engine, which comprises adding the amount of fuel adhering to the wall surface to the basic injection amount to determine the fuel injection amount of the fuel injection device.