JPS63186928A - 二元燃料エンジンの燃料切替制御装置 - Google Patents

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、液体燃料とガス燃料を相互に切替えて供給す
る二元燃料エンジンの燃料切替制御装置に関する。

ｔｔｑと１亘 特願昭６１−２３４３７５号に開示される二元燃料エン
ジンにおいては、燃料切替時のつなぎ不良によるショッ
クを解消するため、運転状態に見合う燃料供給面のマツ
プ及び切換後の所定時間マツプを持ち、燃料切替後の液
体燃料の噴ｒＪ３開始と液体燃料の噴射終了の遅延を行
っている。

この場合、液体燃料は所定時間で噴射終了となるように
液体燃料供給量を直線的に減少させる。

燃料切換後の液体燃料及びガス燃料の供給ｍは、運転状
態に見合うようにマツプにて制御される。

発明が解決しようとする問題点 しかし、従来の二元燃料切替制御装置によると、燃料切
替直後加速運転または減速運転を行なうと、燃料切れや
空燃比のオーバーリッチが発生し、燃料切替時のつなぎ
不良によるショックを引き起こしやすい。これは、ガス
燃料の場合、供給の開始または停止のレスポンスが悪い
ため、液体燃料への切替後にもある時間ガス燃料が供給
されたり、ガス燃料への切換後にある時間までガス燃料
の供給が追い付かないことがあるからである。

本発明は、このような問題を解決するためになされたも
ので、車両の運転状態の如何にかかわらず、定常運転時
であろうと、加速または減速運転時であろうと、液体燃
料からガス燃料への切替時におけるガス燃料の混合器へ
の流入遅れによる車両運転性のショックを防止すること
を目的とする。

問題点を解決するための手段 前記目的を達成するために、本発明の二元燃料エンジン
にの燃料切替制御装置は、液体燃料をエンジンに供給す
る液体燃料供給手段と、ガス燃料ボンベに高圧配管を介
して接続された遮断弁と、遮断弁に圧力レギュレータを
介して接続された可変オリフィスと、可変オリフィスか
ら供給されるガス燃料を吸入空気と混合する、吸気通路
に設けられた混合器とを備えるとともに、前記遮断弁と
可変オリフィスの間に燃料切替スイッチからの信号に基
づいて開閉制御されるＭ磁弁を設けて構成される。

ｆｌｙ、−一里 本発明によれば、燃料切替スイッチからの信号に基づい
て′ａｉ磁弁が開閉制御される。即ち、ガス燃料から液
体燃料への切替時には、直ちにガス燃料が可変オリフィ
スの直上流でカットされ、切替後も配管中にあるガス燃
料が可変オリフィスから混合器に流出することが防止さ
れる。また、液体燃料からガス燃料への切替時には、遮
断弁と可変オリフィスの直上流の電磁弁との間の配管中
にあるガス燃料が直ちに可変オリフィスから混合器に流
出する。この時、燃料切替の信号により、運転状態に見
合った燃料供給量をマツプから呼び出して可変オリフィ
スの開度を制御する。

以上により混合器へのガス燃料の供給、停止の応答性が
良くなり、車両の加・減速時にも円滑に応答できる。

実　　施　　例 以下、本発明の望ましい実施例につき、図面にもとづい
て説明することにする。

第１図を参照すると、本発明の適用される二元燃料エン
ジンの一例が示されており、この場合燃料としては、ボ
ンベ１内に例えば２００Ｋｙ／ｃｄの圧力で充填される
ＣＮＧ及びガソリンタンク２内のガソリンが用いられる
。同図において、３はボンベ１に設けられＣＮＧの充填
及び取出しに用いるバルブ、４は高圧配管５を介してパ
ルプ３に接続される遮断弁、６は遮断弁４と一体的に設
けられる高圧レギュレータ、７は配管８を介して高圧レ
ギュレータ６に接続される低圧レギュレータをそれぞれ
表している。遮断弁４は、例えばソレノイド等を用いて
構成される電磁弁からなり、線１５を介して送られるＣ
ＮＧｔｉＩ１１１１回路１３からの信号により開閉制御
される。

遮断弁４が開いている状態でガス燃料は、先ず高圧レギ
ュレータ６で４乃至６　Ｋｇ　／　ａｉに減圧された後
に、低圧レギュレータ７で０．１乃至０．２Ｋｇ／ｄま
で減圧され、配管１２及び可変オリフィス１０を介して
エンジンの吸気通路１１に設けられる混合器２６に供給
され、吸入空気と混合される。可変オリフィス１０は、
ＣＮ　Ｇ　！ＩＩ　ｔＥ回路１３から線１４を介して送
られてくるパルス信号により駆動可能なステッピングモ
ータの回転により、所望のオリフィス開度が設定され、
これによりＣＮＧ燃料の供給量を調節する。

低圧レギュレータ７と可変オリフィス１０を結ぶ配管１
２の途中には、可変オリフィス１０の直上流部に電磁弁
４５が設けられる。

具体的には、第２図のように、混合器２６とユニオン４
７の間に電磁弁４５を設け、この電磁弁４５は燃料切替
スイッチ９の信号を受けたＣＮＧ制御回路１３からの信
号を配線４６を介して受け、混合！２６へのガス通路２
６ａの開閉を制御する。

電磁弁４５は、燃料がＣＮＧからガソリンに切替った時
は閉、ガソリンからＣＮＧに切替った時は同となる。こ
れにより、ＣＮＧ燃料の応答遅れがなくなり、切替時の
ショックが小さくなる。

一方、ガソリンタンク２内のガソリン燃料は、ガソリン
タンク２内に設けられるフューエルボン７１６により、
配管１７及びこの途中に設けられるフューエルフィルタ
ー１８を介して、所定の圧力でインジェクタ１９に送ら
れる。インジェクタ１９は、実際には各気筒毎に設けら
れており、線２１を介してガソリン燃料制御回路２２か
ら送り込まれる電気的な駆動パルスに応じて開閉制御さ
れ、所定圧力で送られる加圧ガソリン燃料を図示しない
吸気弁近傍の吸気通路１１内（吸気ボート部）に間欠的
に噴射する。

エアークリーナ４４を介して吸入される吸入空気は、可
動ベーン２４を有するエアーフローセンサ２３によりそ
の流量が検出される。吸入空気量は、図示しないアクセ
ルペダルに連動するスロットル弁２５によって制御され
る。スロットル弁２５と連動し、スロットル弁２５が全
閉位置（アイドル位置）にある際に閉成するスロットル
ポジションスイッチ４０からの信号は、線４１を介して
ＣＮＧ制御回路１３及びガソリン燃料制御回路２２に送
り込まれる。

混合器２６内でＣＮＧが混合され、あるいはインジェク
タ１９によりガソリン燃料が噴射されて成る空気と燃料
の混合気は、エンジン本体２７内の図示しない燃焼室で
燃焼し、燃焼した後の排気ガスは、排気通路２８及びこ
の途中に設けられる触媒コンバータ２９を介して大気中
に排出される。

エアーフローセンサ２３は、スロットル弁２５の上流の
吸気通路１１′に設けられ、吸入空気量の変化に応じて
回動する可動ベーン２４の位置により決まる電圧を発生
する。この出力電圧は、線３０を介してガソリン燃料制
御回路２２に送り込まれる。３１は可動ベーン２４を駆
動するためのエアーフローセンサアクチュエータを表し
ており、このアクチュエータ３１は線３２を介してガソ
リン燃料制御回路２２に接続され、燃料切替スイッチ９
がガソリン側にあるときには可動ベーン２４を回動自在
な状態とし、燃料切替スイッチ９がＣＮＧ側にあるとき
には可動ベーン２４が吸入空気通路を全開状態とするよ
うに制御される。

３３はエンジンのディストリビュータであって、クラン
ク軸が所定角度回転する毎にパルス信号を出力し、この
パルス信号は、線３４を介してＣＮＧ　ＩＩＩ　ｔｉｔ
１１回路１３ガソリン燃料制御回路２２に送り込まれる
。

排気通路２８には、排気ガス中の酸素濃度に応答して出
力を発生する、即ち空燃比が理論空燃比に対してリーン
側にあるかリッチ側にあるかに応じて互いに異なる２値
の出力電圧を発生する０２センサ３５が設けられており
、このセンサの出力電圧は、線３６を介してガソリン燃
料制御回路２２に送り込まれる。

吸気通路１１のスロットル弁２５下流側には、導管３７
を介して吸気管圧力センサ３８が設けられ、このセンサ
は吸気通路１１内の負圧に応じて発生する電圧信号を線
３９を介してＣＮ　Ｇ　Ｉ制御回路１３及びガソリン燃
料制御回路２２に送り込む。

燃料切替スイッチ９は、線４２及び４３を介してＣＮＧ
制御回路１３及びガソリン燃料制御回路２２に、燃料が
切替わったことを表す例えば開閉信号を送り込む。

第３図は、第２図に示したガソリン燃料制御回路２２の
一実施例を表すブロック図である。

エアーフローセンサ２３．０２センサ３５、及び吸気管
圧力センサ３８からの電圧信号は、アナログマルチプレ
クサ機能を有するアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
５０に送り込まれ、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）５
２からの指示に応じて順次２進信号に変換される。

ディストリビュータ３３からのクランク角所定角度毎の
パルス信号は、入力インターフェイス回路（１１０回路
）５４内に設けられる周知の速度信号形成回路に送り込
まれ、これによりエンジンの回転速度を表す２進信号が
形成される。また、このパルス信号は、他の所定角度毎
のパルス信号と共に、燃料噴射パルス幅演算のための割
込み要求信号、燃料噴射開始信号、及び気筒判別信号等
の形成にも利用される。

スロットルポジションスイッチ４０からの信号は、Ｉ１
０回路５４の所定ビット位置に送り込まれ、一時的に記
憶される。

燃料切替スイッチ９からの信号は、同じ＜Ｉ１０回路５
４の所定ビット位置に送り込まれ、インジェクタ１９の
作動・停止のための割込み要求信号、エアーフローセン
サアクチュエータ３１の作動信号、及び後述する燃料切
替時のガソリン燃料噴射開始時間並びに終了時間を計測
するタイマーのセット・リセット信号等の形成に利用さ
れる。

出力インターフェイス回路（１１０回路）５６内には、
レジスタ等を含む周知の燃料噴射制御回路が設けられて
おり、このＩ１０回路５６は、ＣＰＵ５２から送り込ま
れる噴射パルス幅に関する２進のデータからそのパルス
幅を有する噴射パルス信号を形成する。この噴射パルス
信号は、図示しない駆動回路を介してインジェクタ１９
ａ乃至１９ｄに順次あるいは同時に送り込まれ、これら
を付勢する。これにより、噴射パルス信号のパルス幅に
応じた世の燃料が噴射させられることとなる。また、こ
のＩ１０回路５６には、エアーフローセンサアクチュエ
ータ３１を駆動するための２値信号を形成する回路が設
けられ、この信号によりエアフローセンサアクチュエー
タ３１は、ＣＮＧ燃料モードのときにベーン２４が吸入
空気通路を全開にするとともにこの状態でロックし、ガ
ソリン燃料モードのときにベーン２４が吸入空気量に応
じて回動自在となるようにロック解除する。

Ａ／ｂ変換器５０．Ｉ１０回路５４及び５６は、マイク
ロコンピュータの主要構成要素であるＣＰＵ５２、ラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５８、及びリードオンリ
メモリ（ＲＯＭ）６０に共通バス６２を介して接続され
ており、このバス６２を介してデータ及び命令の転送等
が行イ≧われる。

ＲＯＭ　６０内には、メイン処理ルーチンプログラム、
燃料噴射パルス幅演算用の割込み処理ルーチンプログラ
ム、各種補正係数演算用の割込み処理ルーチンプログラ
ム、ＣＮＧからの燃料切替の時点から燃料噴射を開始す
るまでの時間並びにＣＮＧへの切替後燃料噴射を停止す
るまでの時間をカウントダウンするためのプログラム（
タイマー機能）、及びその他のプログラム、更にそれら
の演算処理に必要な種々のデ、−夕があらかじめ記憶さ
れている。

一方、第４図は、第１図に示したＣＮＧ制御回路１３の
一実施例を表すブロック図である。この場合、Ａ／Ｄ変
換器５０’　、ＣＰＵ５２’　、Ｉ１０回路５４′並び
に５６’　、ＲＡＭ５８’　、及びＲＯＭ６０’等のハ
ードウェアは、基本的な作用及び構成が第３図に示した
ガソリン燃料制御回路のハードウェアに準じているので
、その説明は省略することにする。但し、ＲＯＭ６０’
　は運転状態に見合った、ガス燃料供給ｍマツプのみを
有し、切替制御ルーチン及びタイマ機能マツプや、運転
状態マツプは有していない。

電磁弁４５は、ＣＮ　Ｇ　＆ＩＩ　ｔ［１回路１３から
の信号により制御され、燃料がＣＮＧからガソリンに切
替った時、閉、ガソリンからＣＮＧに切替った時開とな
る。遮断弁４は、電磁弁４５と同様に、燃料がＣＮＧか
らガソリンに切替った時、閉、ガソリンからＣＮＧに切
替った時、開、となる。なお、遮断弁４は、高圧レギュ
レータ６の機能低下時、高圧ＣＮＧが下流に流れるのを
防止するとき閏とするなど、緊急時に安全対策としても
機能する。

ガソリン燃料制御回路２２及びＣＮ　Ｇ　ＩＩＪ御回路
１３としては、以上説明した構成と異なる種々の構成の
ものが適用できる。例えばＩ１０回路５４及び５４′内
に速度信号形成回路を設けることなく、所定クランク角
毎のパルス信号をＣＰＵ　５２及び５２′が受は取り、
ソフトウェアで速度信号を形成するように構成すること
も可能である。

以下、上述したマイクロコンピュータの動作を説明する
。

ガソリン燃料モード、即ち燃料切替スイッチ９がガソリ
ン燃料側にあるときには、ガソリン燃料制御回路２２が
機能し、エアーフローセンサ２３からの吸入空気量に関
するデータ及びディストリビュータ３３からのエンジン
の回転速度データに基き、先ず、基本燃料噴射ｍが算出
される。この基本燃料噴射量は、他の各センサからの信
号に応じて都度補正され、補正された燃料噴射間に応じ
て形成される燃料噴射パルスによりインジェクタ１９が
駆動される。この種の処理ルーチンは周知であるので、
その説明は省略する。

ＣＮＧモード、即ち燃料切替スイッチ９がＣＮＧ側にあ
るときには、ＣＮＧ制御回路１３が機能し、吸気管圧力
センサ３８からの吸気管圧力に関するデータ及びディス
トリビュータ３３がらのエンジンの回転速度データに基
き、先ず、これらのデータをパラメータとしてＲＯＭ６
０’内に記憶される運転状態に見合った燃料供給量マツ
プから可変オリフィス１０の基本開度が読み出される。

この基本開度は、他の各センサからの信号に応じて都度
補正され、補正された開度となるように可変オリフィス
１０が駆動される。この種の処理ルーチンも、前述のガ
ソリン燃料モードと同様の思想により構成することが可
能であるので、その説明は省略する。

以上のように、燃料切替時にマイクロコンピュータによ
り制御される電磁弁４５を可変オリフィスの直上流に設
けることにより、ＣＮＧ燃料の応答遅れがなくなり、車
両の加・減速時においても切替時のショックが小さくな
る。

即ち、ガス燃料ボンベに高圧配管を介して接続される遮
断弁とその下流側の可変オリフィスとの間に、燃料切替
時に開閉される電磁弁を設けたため、ガス燃料供給の開
始または停止のレスポンスが向上し、燃料切替直後の加
速または減速運転時に起こりやすい燃料切れや空燃比の
オーバーリッチが防止され、燃料切替時のつなぎ不良が
回避される。

発明の効果 以上のように構成したｆｆｉ磁弁を設けたことにより、
ガス燃料ｔｓｍ回路の燃料切替時の制御マツプに加・減
速を考慮した膨大なデータを出き込む必要がなくなる。

即ら、切替制御ルーチン及びタイマ機能、運転状態に関
するそれぞれのマツプが不必要となり、ＣＮ　Ｇ　１Ｉ
ＩＩ　１１１回路が簡単となってコストダウンがはかれ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用した二元燃料エンジンの燃料切
替制御装置の実施例をあられすシステム構成図、 第２図は、その要部をあられす部分断面構成図、第３図
は、ガソリン燃料制御回路をあられすブロック図、 第４図は、ＣＮＧ制御回路をあられすブロック図である
。 ４・・・遮断弁、　　　　６・・・高圧レギュレータ、
７・・・低圧レギュレータ、 ９・・・燃料切替スイッチ、 １０・・・可変オリフィス、 １１．１１’・・・吸気通路、 １３・・・ＣＮＧ制御回路、 １６・・・フューエルポンプ、 １９・・・インジェクタ、 ２２・・・ガソリン燃料制御回路、 ２３・・・エアーフローセンサ、 ２６・・・混合器、　　　４５・・・電磁弁、４６・・
・配線、　　　　４７・・・ユニオン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体燃料をエンジンに供給する液体燃料供給手段と、ガ
   ス燃料ボンベに高圧配管を介して接続される遮断弁と、
   遮断弁に圧力レギュレータを介して接続される可変オリ
   フィスと、可変オリフィスから供給されるガス燃料を吸
   入空気と混合する、吸気通路に設けられた混合器とを備
   えた二元燃料エンジンにおいて、前記遮断弁と可変オリ
   フィスの間に燃料切替スイッチからの信号に基づいて開
   閉制御される電磁弁を設けたことを特徴とする二元燃料
   エンジンの燃料切替制御装置。