TWI279489B - Fuel injection control method for liquefied petroleum gas injection engine and apparatus thereof - Google Patents

Description

1279489 九、發明說明： 相關申請案的相互參照 本案係以2003年10月27日提出的韓國第1〇_2〇〇3_ 0075058序號專利申請案為基礎，茲將該案揭示的内容併入 本案作為參考，並就該案提出優先權主張。 5 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種用於液化石油瓦斯喷射(Liquefied

Petroleum gas Injection，以下簡稱LPI)引擎之燃料喷射控制 方法。尤其，本發明係用以計算車輛初始起動時之液化石 10油瓦斯(Liquefied Petroleum Gas，以下簡稱LPG)t所含丙 烷的含量比，並依據算出的數值來控制燃料的喷射。 【先前技術】 一般而言，儲存在一種也被稱為邦布冰果(b〇mbe)之 is LPG槽内的LPG燃料是在蒸發器中蒸發，再在混合器中與 外界空氣混合’以便供應到汽缸内。然而，在使用Lpg作 為燃料的LPI引擎中’燃料是經由一喷射器被直接喷射到 汽缸内以供燃燒。由於能精確控制燃料喷射，所以LPI引 擎的使用跟著曰益增加。 20 丙烧和丁烧係當作LPG的主原料。考慮到嚴苛的季節 條件，典型的LPG燃料含有10-30%的丙烧。燃料喷射控制 係採用根據前述典型LPG燃料而製成的一種燃料噴射控制 圖表予以執行。 預先儲存有前述圖表的引擎控制器（Engine Control -6- 1279489

Unit ’以下簡稱ECU)，係經由另外設置的燃料壓力感應器 與燃料溫度感應器來接收各種燃料噴射控制條件，例如燃 料壓力及燃料溫度。 ^ 然而，習用的LPI引擎卻有個缺點，亦即所供應的LpG 如含有不同含量的丙烷時，就會不當執行燃料噴射控制， 以致造成車輛起動品質的惡化，增加燃料耗用量，^低引 擎輸出’和增加有毒氣體的排放等。 另-項缺點就是必須另行加裳用以量測燃料壓力和燃 料溫度的感應器，始可經由ECU控制燃料的噴射。…、 【發明内容】 的_，燃料 15 使有毒廢氣的排放減至最低程度。 …、里里’和 置，其5丨料轉倾控制裝 已起動，即計算出㈣^ 已起動，如果引擎 度，·根據計算的引擎轉^刀鐘日轉物m)增加量及燃料溫 力姻算的燃料溫二計算罐 m福力來計鼻所供應的液化 20 1279489 石油瓦斯(LPG)㈣的城含量；和_依據各丙燒含量所 製備的圖表，據以控制燃料噴射時間及噴射週期。 這種用於液化石油瓦射射(LPIM丨擎之_喷射控制 裝ΐ包含有：曲柄轉速錢m輪轉速感應器，冷卻 水溫度感應器’氣溫感應n ’和空氣量感應器… 制器(ECU)餘缝各餘器量_的數值_先輸入^ 各式數據而計算引轉速增加量，所供舰料的溫度和壓 力’據以計算所供應燃料中所含有的丙燒含量。另外，該 ECU利用依據各丙齡量所製備的圖表來控制—噴射哭的 驅動電路。用於噴射燃料的喷射器，則是依據本身之驅動 電路的操作來調整喷嘴的開啟與閉合時間及週期。 【圖式簡單說明】 兹舉實施舰配合@式，財更加瞭解本發明的性 15 及目的，其中： κ 第一圖係用以表示引擎初始起動期間之引擎每分鐘轉 速(rpm)變化的引擎轉速與時間圖表； ^亡圖係一表示LPG燃料之壓力(P)和溫度(τ)的圖表； 弟一圖係根據本發明一實施例所提供之一 LPI引擎的 扣燃料噴射控制方法的控制流程圖； ⑽引擎的 第四圖係一燃料喷射控制方法的控制流程圖，其中另 增一，儲存失常代碼和使警示燈亮起的步驟；以及 第五圖係根據本發明一實施例所提供之一 引擎的 燃料喷射控制裝置的示意方塊圖。 各 1279489 【實施方式】 级舉％ί佳實施例並合圖式，將本發明詳予說明於 後。 參閱第-圖，開始起動引擎時，轉速會從靜止狀態迅 連増加。接著，引擎的轉速仍會繼續增加，但轉速增加的 程度較低，然後再逐漸減低，進而保持於一穩定的怠速空 轉狀態。 前述有關引擎初始起動期間之引擎轉速的變化模式， 10在所有的例子中都相同。尤其，引擎初始起動期間之引擎 轉速的增加量與燃料性質具有相互關係。 在第一圖中，引擎初始起動時之引擎轉速的增加量係 以斜率（引擎轉速增加量(b)/單位時間(a))來表示。也就是 說，如果斜率是如圖中的短虛線所示，則表示LPg(液化石 I5油瓦斯)燃料即由100%的丁烷(0%的丙烷)構成。反之，斜 率右疋如圖中長短相間的虛線所示，則LPG燃料即由7〇% 的丁烧和30%的丙烧構成。是以，引擎初始起動期間之引 擎轉速的增加量係與LPG燃料中的丙烷含量成正比。 引擎轉速的增加量可作為用以理解所供應的Lpg燃料 2〇 中之丙烷含量的一參數。 為此异出LPG燃料中的丙烧含量，應知道所供應的 LPG燃料的溫度及壓力。 一但獲悉所供應的LPG燃料的溫度及壓力，即可根據 第二圖所示的LPG壓力（P)-溫度(T)圖表而獲得所供應的 -9- 1279489 LPG中含有之丁烷及丙烷的組成比，以致能查知燃料中的 丙烧含量。 LPG燃料的P-T圖表是以數據形式儲存在ECU(引擎控 制器）内。 5 利用LPG燃料之P-T圖表的數據查出所供應燃料的丙 烧含量後，即可採用依據各丙烧含量而製備的一種載有數 據的圖表(map)來執行燃料喷射控制。 ECU預先儲存了所述的圖表，其中該圖表預設有在一 基本喷射時間按丙烷含量而定的適當校正量(校正參數）。該 10校正量係依據各種丙烧含量重複進行試驗而獲得者。在習 用系統中，只對ECU輸入與丙烷含量為10_30%iLpG燃 料有關的喷射控制圖表。然而，本發明所提供的圖表卻涵 蓋了丙烧含量為0-100%的全部範圍。

參閱第三圖，所示者係依本發明一實施例構成之LPI 15 (液化石油瓦斯喷射)引擎燃料噴射控制方法的各步驟，茲將 其詳予說明於後。 因為本發明的作業在引擎起動的同時開始運作，所以 ECU可經由點火開關或類似裝置的訊號檢知引擎是否 動。 20 如果引擎已起動，ECU便計算在車輛初始起動期間的 引擎轉速增加量和所供應燃料的溫度。 引擎初始起動時的引擎轉速增加量，係經由安裝在 ^具汁^态，讓其接收每單位時間（例如1秒鐘）的 引擎每分鐘轉速的數絲計算，其中該引㈣分鐘轉速的 -10- 1279489 數值則疋從曲柄每分鐘轉速感應器提供。 由於凸輪轉速可檢知曲柄的轉動，且相對於曲柄，凸 輪始終是按照定比轉動，所以曲柄轉速感應器可改用凸輪 轉速感應器取代。 μ 5 ECU係接收與燃料溫度相關的周圍環境狀況，例如從 冷卻水感應器、氣溫感應器、和空氣量感應器等等感應器 所接收的數值，據以計算燃料溫度。 也就是說，依據冷卻水溫度、氣溫、和空氣量等等， ECU被輸入與燃料溫度數值有關的數據。該等數值係以重 1〇複進行試驗的方式預先取得並以數據形式輸入到ECU内。 因此，本發明不需另加裝一個用以量測燃料溫度的燃 料溫度感應器。 在什鼻出引擎初始起動期間之引擎轉速的增加量和燃 料溫度後，即計算燃料壓力。所供應燃料的壓力係為一引 I5擎轉速增加量與燃料溫度的函數。按各個引擎轉速增加量 和燃料溫度而定的燃料壓力數值，是以數據形式被輸入 ECU 内。 是以，本發明也不需另加裝一個用以量測燃料壓力的 燃料壓力感應器。 2〇 按所述方式算出燃料壓力後，即計算出所供應燃料的 丙烷含量。假設燃料溫度及壓力已確定，便可根據LPG之 P-T圖表的數據而瞭解丙烧及丁烧的組成比，以致能算出燃 料中的丙烧含量。 計算出丙烷含量後，即利用一個依據各種丙烷含量所 1279489 製備的圖表來執行燃料喷射控制。喷射時間及喷射週期均 為，料噴射控制的參數。依丙烧含量所製備的各圖表，係 以最it噴射時間及最佳噴射週期的數據輸入。該最佳喷射 ，間及週期’健著該丙齡量(尤其，職正參數係被設 5疋成個系數，其中该參數被乘以該基本喷射時間）以產生 最大引擎輸出，改良耗油量，和減低廢氣中的有毒成分的 方式被輸入。 但依據相關圖表確定噴射時間及噴射週期，Ecu便 控制喷射器的驅動電流(driving current)，據以調整喷射器之 1〇喷嘴的開啟與閉合時間及週期，以及執行最佳喷射控制。 因此，實施依各丙烷含量所定的最佳燃燒，即可改良 引擎輸出，增進燃料經濟效益，和減低有毒廢氣的排放。 如第四圖所示，完成燃料壓力的計算步驟後，如果先 前算出的燃料溫度及壓力不在適當的範圍内，則一相關的 15失常代碼(malfunction code)便被儲存在eCU内，同時安裝 在乘客艙的警示燈亮起，將車輛的異常狀況通知駕駛人或 服務人員。 預先建立燃料溫度和壓力在某一位準的最大及最小數 值，再以前述各步驟所計算的燃料溫度及壓力數值與該等 20預先建立的數值做比較，即可在ECU中確認該適當範圍。 如果什异的燃料溫度及壓力在適當範圍内，那麼若是 在車輛起動時儲存了相關失常代碼且警示燈亮起，該失常 代碼即被刪除，警示燈亦被關掉。 参閱第五圖，依本發明構成之裝置的構造如後。 -12- 1279489

配置一曲柄轉速感應器1或凸輪轉速感應器2,據以測 量引擎轉速。另安裝有一冷卻水溫度感應器3，氣溫感應器 4，和空氣量感應器5，以供分別測量冷卻水溫度，氣溫， 和空氣量。ECU 10係利用一個安裝在其内的計時器，以及 5從曲柄轉速感應器1或凸輪轉速感應器2獲得的引擎轉速 數值來計算車輛初始起動時每單位時間的引擎轉速增加 i。ECU 10内已被輸入載有依據各冷卻水溫度，氣溫，空 氣量等而獲得之燃料溫度數值的數據。該等數據係從冷卻 水溫度感應器3，氣溫感應器4，和空氣量感應器5所應用 1〇的冷卻水溫度、氣溫、和空氣量數值，經重複試驗而計算 所供應燃料的溫度，據以預先獲得並被輸入Ecu内。Ecu 10已被輸入載有依據引擎轉速增加量及燃料溫度而定之燃 料壓力數值的數據，以便根據引擎轉速增加量及燃料溫度 來計算LPG的燃油壓力。另外，Ecu 1〇也已被輸入LpG 15燃料之P-T圖表的數據，以便利用計算的燃料壓力及燃料 溫度來計算丙烷含量。此外，ECU 1〇亦被輸入一個載有依 據各丙烷含量而獲得之確定燃料喷射時間及燃料喷射週期 的圖表。ECU 10還包括一個依據在前述圖表所確認之燃料 喷射時間及燃料噴射週期加以控制的喷射器驅動電路。噴 2〇射器20在喷射燃料時，是依據£(：；1； 1〇所控制的喷射器驅 動電路之操作來調整噴嘴的開啟與閉合時間及週期。 因此，驅動喷射器京尤可達成以丙烧含量為依據的最佳 喷射控制。 從前述内容顯然可知，本發明的一項優點在於可依據 -13- 1279489 所供應LPG的丙炫含量來執行嘴射控制，據以利用所獲得 的燃燒函數來增進車輕起動，增加引擎輸出，和減低有毒 廢氣的排放。 另一項優點在於在燃料喷射控制裝置中，並不需要裝 5設對ECU提供喷射控制條件的燃料壓力感應器和燃料溫度 感應器，以致簡化該裝置的構造並且將製造成本減至最低 程度。 1279489 【圖式簡單說明】 第一圖係用以表示引擎初始起動期間之引擎每分鐘轉 速(rpm)變化的引擎轉速與時間圖表； 第二圖係一表示LPG燃料之壓力（P)和溫度(T)的圖表； 5 第三圖係根據本發明一實施例所提供之一 LPI引擎的 燃料喷射控制方法的控制流程圖； 第四圖係一燃料噴射控制方法的控制流程圖，其中另 支曰道儲存失常代碼和使警示燈亮起的步驟；以及 第五圖係根據本發明一實施例所提供之一 LPI引擎的 ⑴燃料喷射控制裝置的示意方塊圖。 【主要元件符號說明】 曲柄轉速感應器1 冷卻水溫度感應器3 空氣量感應器5 喷射器20 凸輪轉速感應器2 氣溫感應器4 引擎控制器(ECU) 10 15-

Claims (1)

1279489 、申請專利範圍： 1· -種用於液化石油瓦斯噴射(LPI)引擎之燃料喷射控 制方法，該方法包括下列步驟： 檢知引擎是否已起動； 如果引擎已起動’即計算出刻擎每分鐘轉速(rpm)增 加量及燃料溫度； 根據计异的引擎每分鐘轉速増加量及燃料溫度來計算 燃料壓力； 根據計算的燃料溫度和燃料壓力來計算所供應的液化 石油瓦斯(LPG)燃料的丙烷含量；以及 利用-根據各丙燒含量所製備的圖表，據以控制該燃 料喷射時間及喷射週期。 2·如申請專利範圍第i項所述之方法，其中該引擎每 分鐘轉速增加量係從-曲柄每分鐘轉逮或__凸輪每分鐘轉 速的每單位時間的增加量計算而得者。 15 20 3.如中請專利範圍第i項所述之方法其中該燃料溫 :糸利用載有與其相關之—冷卻水溫度、氣溫和空氣量數 值的數據予以計算而得者。 4·如中請專利範圍第丨項所述之方法其中該哪燃 ^的丙烧含量是_以數據形式輪入的LpG燃料之壓力 (P)-溫度(τ)圖表予以計算而得者。 勺八5.如申請專鄕圍第1賴叙方法，其中該方法更 包含有下列步驟： =果計算出的燃料溫度及燃料壓力不在—預定最小數 及最大數值範_，便儲存—相_失常代碼及讓-警 16- 1279489 示燈亮起；以及 如果燃料溫度和燃料壓力在預定範圍内，且儲存有前 述之相關失常代碼，便將該失常代碼刪除和關掉該警示燈。 6· —種用於液化石油瓦斯喷射(LPI)引擎之燃料噴射 5控制裝置，該裝置包含有： 一曲柄轉速感應器或一凸輪轉速感應器； 一冷卻水溫度感應器； 一氣溫感應器； 鲁 一空氣量感應器； 10 一引擎控制器(ECU)，係根據從各該感應器量測出的數 值與預先輸入的各式數據而計算引擎轉速增加量、所供應 燃料的溫度和壓力，據以計算所供應燃料中所含有的丙烧 各畺，其中該ECU利用一依據各丙烧含量所製備的圖表來 控制一喷射器的驅動電路；以及 15 一用於喷射燃料的喷射器，係依據本身之驅動電路的 操作來調整喷嘴的開啟與閉合時間及週期。 《 7·如申請專利範圍第6項所述之裝置，其中該Ecu係： 利用從該曲柄轉速感應器或該凸輪轉速感應器所獲得 的引擎轉速數值來計算車輛初始起動時每單位時間的該 20擎轉速增加量； ~ 以載有依據各冷卻水溫度，氣溫和空氣量等而獲得之 ，料溫度數值的數據，從量測的冷卻水溫度，氣溫^空氣 量的數值計算出所供應的LPG燃料的溫度； 以包含有依據前述計算之引擎轉速增加量與燃料溫度 -17- 1279489 的變化而獲得的燃料壓力數值的數據，從所計算出的 轉速增加量和燃料溫度來計算所供應的LPG燃料的燃Χίί 力； 利用以從LPG燃料之Ρ-Τ圖表獲得之數據以及計算的 燃料壓力及燃料溫度，據以計算丙烷含量； 被輸入一個載有各丙烷含量之確定燃料喷射時間與燃 料噴射週期的圖表；以及 依據該圖表所決定的燃料喷射時間與燃料喷射週期， 據以控制該喷射器的驅動電路。 10