JPH03249342A

JPH03249342A - 混合燃料エンジン用燃料供給装置

Info

Publication number: JPH03249342A
Application number: JP4841690A
Authority: JP
Inventors: Masato Yoshida; 正人吉田; Takanao Yokoyama; 横山　高尚; Muneyoshi Nanba; 宗義難波; Yoshihiko Kato; 佳彦加藤; Kazumasa Iida; 和正飯田; Katsuhiko Miyamoto; 勝彦宮本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1991-11-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、自動車等に搭載される、混合燃料エンジン用
燃料供給装置に関する。

〈従来の技術〉近年、火花点火エンジンにおいて、メタノールやエタノ
ール等、ガソリン以外の燃料を使用して運転を行うもの
が増加している。これらの燃料（いわゆる代替燃料）を
使用するエンジンは化石燃料たるガソリンの安定供給に
対する不安等から用いられるようになってきた。ところ
が、流通機構の立ち後れや絶対量の不足があるために代
替燃料のみによってエンジンの運転を行わしめることは
現状では困難であり、特に、定置運転されない自動車等
の輸送手段に搭載されるものにあっては移動先で走行不
能となる虞もあった。

そこで、自動車等では、ガソリンに対しメタノール等の
代替燃料を０〜１００％の任意の混合比で混合した混合
燃料での運転が可能な混合燃料エンジン（Ｆｒｅｘｉｂ
ｌｅ　Ｆｕｅｌ　Ｅｎｚｉｎｅ：以降、ＦＦＥと略称す
る）を搭載することが検討されている。このＦＦＥを搭
載した混合燃料使用車両（Ｆｒｅｘｉｂｌｅ　Ｆｕｅｌ
　Ｖｅｈｉｃｌｅ　　：以降、ＦＦＶと略称する）では
、ガソリンあるいは代替燃料で走行することを前提とし
ながらも、時と場合に応じて入手可能な燃料を供給（給
油）することで走行が可能となる。

ＦＦＥでは、使用燃料によってその理論空燃比が異なっ
ている（例えば、ガソリンとメタノールとでは、１４．
７．１に対して６．４：ｌ　）ため、燃焼室に供給する
混合気の混合比も変化させなければならない、混合比の
変更は、電気式燃料ポンプ’ｆｌ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃ　ＣｏｎｔｒｏｌｅｄＦｕｅｌ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏ
ｎ　Ｄｅｖｉｃｅ　　：以降、ＥＣＩと略称する）が具
えられたエンジンでは、燃料噴射量（一般的には、燃料
噴射弁の平均開弁量たる開弁デユーティ）を制御するこ
とにより行われている。そして、燃料噴射弁等に燃料を
供給する燃料供給手段たる燃料ポンプ（−般には、電気
式燃料ポンプ）には、理論空燃比の高い場合での燃料使
用量に見合った、吐出量の高いものが装着されている。

〈発明が解決しようとする課題〉ＥＣＩが装着された自動車では、燃料噴射量を正確に制
御するために、燃料の送給圧力（以降、燃圧と称する）
を一定（Ｌジェトロニック方式では、２．５５　ｋｇ／
　Ｃｍ”　〜３．３５　’ｕ　／　ｏｎ”程度）に保つ
必要がある。そのため、電気式燃料ポンプ（以降、燃料
ポンプと略称する）によって十分な量の燃料を燃料ライ
ンに供給する共に、燃圧レギュレータによって余分な燃
料を燃料タンクに戻すようにしている。

ところが、ＦＦＥにおいては、前述したように、理論空
燃比の高い場合での燃料使用量に見合った吐出量の燃料
ポンプが用いられる。

そのため、理論空燃比の低い場合には当然に燃料使用量
が減少し、燃料タンクに還流する燃料（余剰燃料）の量
が増大する。この傾向は、アイドリング時や低速走行時
には顕著となり、燃料ラインに供給された多量の燃料の
殆んどが燃料タンクに還流することとなる。

一方、高速走行直後等におけるエンジンルーム内の温度
上昇（いわゆるホットソーク現象）等のため、燃料ライ
ンの一部は非常な高温となることが多い。

そして、これらの相乗効果により燃料タンク内の燃料の
温度（以降、燃温と略称する）が異常に上昇し、燃料タ
ンク内での蒸散燃料ガスの発生量が増加したり、燃料配
管中等でのベーパロック現象が引き起こされたりするこ
とがあった。特にガソリンに対するメタノールの混合率
が３０％付近では、いわゆる共沸が起こるため、ベーパ
ロック現象が発生することが多かった。

通常、蒸散燃料ガスはキャニスタに一時的に吸着された
後に吸気通路から燃焼室に供給される。ところが、蒸散
燃料ガスの発生量が非常に多い場合にはキャニスタの容
量を大きくしたり、別種の対策を講じなければならなか
った。また、ベーパロックが生じた場合にはエンジンの
再始動が困難になるなどの虞があった。

本発明は上記状況に鑑みなされたもので、燃料タンクへ
の余剰燃料還流量を混合率に応じた適正な値に保つこと
により、燃料タンク内での燃温上昇を少なくすることを
目的とする。

〈課題を解決するための手段〉そこで、本発明ではこの課題を解決するために、異種燃料が混合されて燃焼室に供給され、燃焼に供され
る混合燃料エンジン用燃料供給装置であって、燃料供給量を変動させることのできる燃料供給手段と、前記異種燃料の混合率を検出する混合率検出手段と、当該混合率検出手段の検出結果に基づいて燃料供給量と
決定し、前記燃料供給手段の駆動制御を行う駆動制御手
段とを具えたことを特徴とする混合燃料エンジン用燃料供給
装置を提案するものである。

く作　　　用〉例えば、理論空燃比の低い燃料を使用する場合等には、
混合率検出手段の検出結果に基づいて燃料供給量を減少
させ、燃料ポンプ等の燃料供給手段をその吐出量すなわ
ち燃料の還流量が減少するように駆動制御する。

〈実　施　例〉本発明の一実施例を図面に基づき具体的に説明する。

第１図には本発明に係る燃料供給装置をガソリン−メタ
ノール型ＦＦＥを搭載したＦＦＶに適用した一実施例の
ハードウェア構成を概念的に示し、第２図にはこの実施
例における制御フローチャートを示しである。また、第
３図と第４図とには燃料ポンプの電圧駆動制御における
流量特性マツプと制御ブロックダイアグラムとを示し、
第５図と第６図とには燃料ポンプのデユーティ駆動制御
における流量特性マツプと制御ブロックダイアグラムと
を示し、第７図と第８図とには燃料ポンプの周波数駆動
制御における流量特性マツプと制御ブロックダイアグラ
ムとを示しである。

第１図において、Ｅは直列４気筒ＤＯＨＣのＮＡ　（Ｎ
ｏｒｍａｌ　Ａｓｐｉｒａｔｉｏｎ自然吸気）型の自動
車用ＦＦＥ　（以降、エンジンと称する〉であり、吸気
マニホールド１には、その上流側にエアクリーナボック
ス２が取り付けられた吸気管３が、サージチャンバ４を
介して、接続している。エアクリーナボックス２内には
エアクリーナ５が収納されると共に、大気圧センサ６が
一体化されたカルマン渦式のエアフローセンサ７と吸気
温センサ８とが設けられている。吸気管３には、図示し
ないアクセルワイヤにより駆動されるスロットルバルブ
９とバイパス式のＩ　ＳＣ（Ｉｄｌｅ　５ｐｅｅｄ　Ｃ
ｏｎ−ｔｒｏｌ　）バルブ１０とが設けられている。図
中、１１は暖気運転を促進させるために設けられたＦ　
Ｉ　ＡＶ　（Ｆａｓｔ　Ｉｄｌｅ　Ａｉｒ　Ｖａｌｖｅ
　）であり、ＩＳＣバルブ１０に組み込まれている。

スロットルバルブ９にはポテンショメータ式のスロット
ルポジションセンサ１２とアイドルスイッチ１３とが設
けられ、スロットルバルブ９の開度情報とアイドル状態
の検出情報とが、本実施例における制御中枢たるＥＣＵ
　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ
　）　１４に送られるようになっている。尚、前述した
各センサ６．７．８の検出信号もＥＣＵ１４に送られる
。ＩＳＣバルブ１０はＥＣＵ１４からの指令により内蔵
されたステップモータ１０ａが回転し、アイドル運転時
における吸入空気量を増減するようになっている。

本実施例のエンジンＥは、いわゆるＭＰＩ（Ｍａｌｔｉ
　Ｐｏ１ｎｔ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　）型エンジンであ
り、吸気マニホールド１には気筒数分のヒュエルインジ
エクタ１５が具えられている。ヒュエルインジェクタ１
５は、図示しないインジェクタドライバを介し、ＥＣＵ
１４からの指令によりデユーティ−駆動される。エンジ
ンＥには冷却水温センサ１６．ノックセンサ１７の他、
クランク角センサ１８やＴＤＣ（ＴｏｐＤｅｄ　Ｃｅｎ
ｔｅｒ）センサ１９　等カ取’）　付ケラレ、これらの
センサ１６〜１９からの検出信号がＥＣＵ１４に入力す
る。

排気マニホールド２０には排気ガス中の酸素濃度を検出
する０２センサ２１が取り付けられ、ＥＣＵ１４に検出
信号が送られる。そして、排気マニホールド２０の下流
側にはつオームアップ・キャタリティック・コンバータ
２２、キャタリティック・コンバータ（三元触媒）２３
を介し、メインマフラ２４が連結している。

次に、本実施例における燃料系を説明する。

燃料は燃料タンク２５から、燃料タンクに内蔵された、
いわゆるインタンクヒュエルポンプ（以降、燃料ポンプ
と称する）２６によって吸い上げられ、燃料フィードラ
インく以降、フィードラインと略称する）２７に供給さ
れる。フィードライン２７の最上流部にはヒュエルフィ
ルタ２８が設けられており、これにより燃料中の異物が
分離される。

フィードライン２７でのヒエエルフィルタ２８下流側に
は燃料コレクタ２９が設けられており、ここに混合率検
出手段たるヒュエルコンポジションセンサ（以降、ブレ
ンド率センサと称する）３０と、燃温を検出するヒュエ
ルテンバラチャーセンサ（以降、燃温センサと称する）
３１とが取り付けられている。

ブレンド率センサ３０は燃料中のガソリンに対するメタ
ノールの混合率（０〜１００％）を検出するもので、本
実施例における燃温センサ３１はブレンド率センサ３０
の検出値に対する温度補正を行うために設けられている
。

フィードラインの下流側は、インジェクタ１５へのメイ
ンブランチ３２．サージチャンバ４に取り付けられたコ
ールドスタートインジェクタ３３へのサブブランチ３４
．燃圧調整手段たる燃圧レギュレータ３５へのウェイス
トブランチ３６の３方向に分岐している。

燃圧レギュレータ３５には燃料タンク２５へ余分の燃料
を戻す燃料リターンライン（以降、リターンラインと略
称する〉３７が接続している。図中、３８は燃圧レギュ
レータ３５の負圧補正を行うためのバキュームホースで
あり、サージチャンバ４に接続している。

一方、燃料タンク２５の上部には蒸散燃料ガスをキャニ
スタ３９を介してサージチャンバ４に導くパージライン
４０が接続している。

パージライン４０内には、ツーウェイバルブ４１とＥＣ
Ｕ１４により制御される電磁式のパージコントロールバ
ルブ４２とが設けられている。

図中、４３はブローバイガスをサージチャンバ４に導く
ベンチレーションホースであり、４４はＰＣＶ　（Ｐｏ
ｓｉｔｉｖｅ　Ｃｒａｎｋｃａｓｅ　Ｖｅｎｔｉｒａ−
Ｌｉｏｎ　）バルブである。４５はブリーザホースであ
る。また、４６は点火プラグであり、４７は点火プラグ
４６に高圧電流を供給する点火コイルである。尚、点火
コイル４７は、ＥＣＵ１４によって、図示しない点火ド
ライバを介して、駆動される。

以下、本実施例の制御を第２図のフローチャートに沿っ
て説明する。尚、フローチャートにおける制御ステップ
段を示す記号（Ｓｌ。

Ｓ２．−・−）は説明文中の文末に記した記号に対応す
る。

本実施例のＦＦＶでは、図示しないイグニッションキー
をオン状態にすることによりＥＣＵ１４による制御が開
始される。

ＥＣＵ１４では制御開始後、まず各種制御フラッグのリ
セットやＲＡＭの初期設定等、すなわちイニシャライズ
を行う、　　・・−８１イニシヤライズが終了すると、
ＥＣＵ　１４ではブレンド率センサ３０からの入力デー
タに基づき、更に燃温センサ３１から燃温データによる
補正を行うことにより、ガソリンに対するメタノールの
混合率（以降、ブレンド率と称する）Ｂを検出する。ブ
レンド率Ｂは０〜１までの値である。　　　　　　　・
・・Ｓ２ブレンド率Ｂが検出されると、次に、ＥＣＵ１
４では下式を用い、ブレンド率Ｂに対する理論混合比Ａ
／ＦＢを算出する。理論混合比Ａ／Ｆ、はガソリン１０
０％の場合、理論空燃比と同様に１４７となる。

αＧここで、α０はガソリンの比重（０，７４ｇ／ｃｃ）で
あり、α３はメタノールの比重（０，７９ｇ／ｃｃ）で
ある、　　　　　　　　　　　　　　・−・Ｓ３理論混
合比Ａ／Ｆ、の算出を終えると、ＥＣＵ１４は下式を用
い、燃料量比率に８を算出する。燃料量比率に８はガソ
リン１００％の場合が１．０で、メタノール１００％の
場合が約２．３となる。

Ｋｅ＝１４．７÷Ａ／Ｆ、　　　　　　　・・・Ｓ４次
に、ＥＣＵ１４は求められた燃料量比率に８を用い、マ
ツプから燃料ポンプ２６の仕車量を求める。燃料ポンプ
２６の仕事量を求めるに当たっては、本実施例の場合、
３通りの方法を考慮している。

その−は、燃料ポンプ２６の駆動源として直流モータを
用い、これを電圧で制御するもの（以降、電圧制御法と
称する）である、第３図は電圧制御における流量特性マ
ツプであるが、ＥＣＵ１４はこのマツプから、燃料量比
率に、に基づき、ポンプ駆動電圧（Ｖ）を検索する。

別の−は、燃料ポンプ２６の駆動源として直流モータあ
るいは交流モータを用い、これを駆動デユーティ−比で
制御するものく以降、デユーティ−比制御法と称する）
である、第５図はデユーティ−比制御法における流量特
性マツプであるが、ＥＣＵ１４はこのマツプから、燃料
量比率ＫＩＩに基づき、ポンプ駆動デユーティ−比（％
）を検索する。

他の−は、燃料ポンプ２６の駆動源として交流モータを
用い、これを駆動周波数で制御するもの（以降、周波数
制御法と称する）である、第５図は周波数制御法におけ
る流量特性マツプであるが、ＥＣＵ１４はこのマツプか
ら、燃料量比率に８に基づき、ポンプ駆動周波数（ＮＰ
）を検索する。

これらの各方法のいずれを採用するかは、ハードウェア
製作の難易度、コスト、信頼性等を総合的に勘案して決
定される。　・・・Ｓ５仕事量（Ｖ、％あるいはＮＰ）
が求められたら、ＥＣＵ１４は次に燃料ポンプ２６をこ
の仕事量に基づき駆動する。

電圧制御の場合には、第４図に示すごとく、ＥＣＵ１４
からＦ　／　Ｐ　（Ｆｕｅｌ　Ｐｕｍｐ）コントローラ
４８に駆動電圧指示信号が送られ、燃料ポンプ２６に電
源４９の電圧値が変換されて供給される。すると、燃料
ポンプ２６の回転数（吐出量）が変動し、フィードライ
ン２７への燃料の送給量すなわちリターンライン３７か
らの還流量がブレンド率に応じて変化するのである。

デユーティ−比制御の場合には、第６図に示すごとく、
ＥＣＵ１４からパワートランジスタ５０にデユーティ−
駆動信号が送られ、燃料ポンプ２６に電源４９の電流が
所定のデユーティ−比で供給される。その結果、電圧制
御と同様に燃料ポンプ２６の回転数（吐出量）が変動し
、リターンライン３７からの還流量がブレンド率に応じ
て変化するのである。

周波数制御の場合には、第８図に示すごとく、ＥＣＵ１
４からＦ／Ｐコントローラ４８に駆動周波数指示信号が
送られ、燃料ポンプ２６に電源４９の電流が所定周波数
の三相交流に変換されて供給される。この場合も、上述
したものと同様に、燃料ポンプ２６の回転数（吐出量）
が変動し、リターンライン３７からめ還流量がブレンド
率に応じて変化するのである。　　　　　　　　　　　
　　・・・Ｓ６燃料ポンプ２６の駆動を終えると−ＥＣ
Ｕ１４は次に、エンジン回転数Ｎ６が所定の停止回転数
ＮＥＳＴＯＰ以下であるか否が判定する。

停止回転数Ｎ２２工。２はアイドリング回転数より低い
数値であり、停止回転数ＮＥＳＴＯｐ以下である場合に
はエンジンＥが通常運転を行っていないことになる。　
　　　　　　　・・・ｓ７Ｎε〉ＮＩｌ：５ＴｏＰであ
る場合、すなわちエンジンが通常運転を行っている場合
、ＥＣＵＩ４はバイパス空気量、燃料噴射量９点火時期
等の制御値を演算・決定した後、ＩＳＣバルブ１０．ヒ
ュエルインジェクタ１５１点火プラグ４４等を駆動制御
する。　　　　・−・８８次に、ＥＣＵ１４はイグニッ
ションキーがＯＦＦ状態であるか否かを判定し、ＯＦＦ
状態でない場合すなわち運転続行中である場合には、前
述の８２のステップに戻り、ブレンド率Ｂの検出がら制
御を繰り返す、　・・・ｓ９ステップＳ９において、イ
グニッションキーがＯＦＦ状態である場合、ＥＣＩＪ　
１４はキーＯＦＦ時用制御、すなわち燃料ポンプ２６の
駆動停止や種々学習データ（燃料噴射量学習データ、点
火時期学習データ等）のＢＵＲＡＭへの保存等を行う、
　　　　　　　・−・５１０一方、ステップＳ７にてＮ
ｌ：≦ＮＥＳＴＯＰである場合、すなわちエンジンが通
常運転を行っていない場合、ＥＣＵ１４は次にスタータ
スイッチがＯＮ状態（イグニッションキーがＯＮ位置）
であるか否かを判定する。−・Ｓｌｌスタータスイッチ
がＯＮ状態である場合、ＥＣＵ１４は始動時用制御、す
なわちコールドスタートインジェクタ３３の駆動や固定
点火時期制御等を行った後、ステップ９に移行する。　
　　　　　　　　　　　　　　・・−３１２スタータス
イツチがＯＦＦ状態である場合、ＥＣＵ１４はエンジン
停止時用制御、すなわち学習制御の停止やＢＵＲＡＭへ
の学習データの保存等を行った後、ステップ９に移行す
る。尚、このステップでは燃料ポンプ２６の駆動停止を
即座に行ってもよいし、あるいは運転者がイグニッショ
ンキーをスタータＯＮの方向に作動させることを見込み
、所定時間（数秒間）駆動してもよい。　　　・−・３
１３本実施例では、このように燃料のブレンド率Ｂに応
じてＦＦＶの燃料ポンプを駆動制御するようにしたため
、例えばガソリンの混合率が高い場合には燃料ポンプ２
６の吐出量を少なくして燃料タンク２５内の燃温を低く
保つ一方、メタノールの混合率が高い場合には燃料ポン
プ２６の吐出量を多くして高速運転時等における燃料供
給量を確保することが可能となった。また、副次的な効
果として、燃料ポンプ２６を徒に運転する率を減少させ
ることが可能となり、電力消費の低減を図ることができ
た。

以上で本発明の具体的実施例の説明を終えるが、本発明
の態様はこの実施例に限るものではない０例えば、上記
実施例は本発明をＮＡのガソリン−メタノール型ＦＦＶ
に適用したものであるが、ターボチャージャー付のＦＦ
Ｅを搭載したＦＦＶやガソリン−エタノール型ＦＦＶに
適用してもよいし、２サイクルＦＦＥを搭載したＦＦＶ
等に適用してもよい。

更に、本発明をＦＦＶのＦＦＥではなく舶用等のＦＦＥ
に適用してもよい。

〈発明の効果〉本発明に係る混合燃料エンジン用燃料供給装置によれば
、異種燃料の混合率を検出して燃料供給手段の駆動制御
を行うようにしたため、異種燃料の混合率に応じた適正
な燃料の送給すなわち還流が行われるようになり、燃料
タンク内での燃温の上昇に起因する不具合が生じなくな
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃料供給装置をガソリン−メタノ
ール型Ｆ　Ｆ　Ｅ　５：　Ｎ載したＦＦＶに適用した一
実施例のハードウェア構成を示す概念図であり、第２図
はこの実施例における制御フローチャートである。また
、第３図と第４図とは燃料ポンプの電圧駆動制御にける
流量特性マツプと制御ブロックダイアグラムとであり、
第５図と第６図とは燃料ポンプのデユーティ駆動制御に
おける流量特性マツプと制御ブロックダイアグラムとで
あり、第７図と第８図とは燃料ポンプの周波数駆動制御
における流量特性マツプと制御ブロックダイアグラムと
である。図面中、Ｅはエンジン１４はＥＣＵ、１５はヒュエルインジェクタ、２５は燃料タンク、２６はインタンクヒュエルポンプ、９７Ｌ＋倣ｔ７ノード丹スゝ７２８はヒュエルフィルタ、３０はヒュエルコンポジションセンサ、３１はヒュエル
テンパラチャセンサ、３２はメインブランチ、３３はコールドスタートインジェクタ、３４はサブブラ
ンチ、３５は燃圧レギュレータ、３６はウェイストブランチ、３７は燃料リターンライン、３つはキャニスタ、４０はパージライン、４８はＦ／Ｐコントローラ、４９は電源、５０はパワートランジスタである。

Claims

【特許請求の範囲】異種燃料が混合されて燃焼室に供給され、燃焼に供され
る混合燃料エンジン用燃料供給装置であって、燃料供給量を変動させることのできる燃料供給手段と、前記異種燃料の混合率を検出する混合率検出手段と、当該混合率検出手段の検出結果に基づいて燃料供給量を
決定し、前記燃料供給手段の駆動制御を行う駆動制御手
段とを具えたことを特徴とする混合燃料エンジン用燃料供給
装置。