JP4989281B2

JP4989281B2 - ガスエンジンの燃料供給方法及びガソリン代替ガス燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP4989281B2
Application number: JP2007102719A
Authority: JP
Inventors: 州俊稲生
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2027-04-10
Also published as: KR20080092233A; JP2008261232A

Description

本発明は、既設のガソリン噴射システムをガス燃料を使用するガソリン代替ガス燃料噴射システムに改造した場合における、ガスエンジンの燃料供給方法及びガソリン代替ガス燃料噴射制御装置に関するものである。

ＬＰＧ（液化石油ガス）やＣＮＧ（天然ガス）等のガス燃料はガソリンに比べて安価に入手できることや排気中の有害成分が少ないなどの利点があることは知られているが、ガソリンにより稼働する火花点火エンジンのようには普及していない。

そこで、ガソリンにより稼働する火花点火エンジンをガス燃料を用いて可働させることが行われており、例えば特開平６−１７７０９号公報などに記載されているようにＬＰＧやＣＮＧ（圧縮天然ガス）を気体の状態にして所定圧力に調整し吸気管路に噴射させてエンジンに供給する方式が広く普及している。

そして、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、ガソリンとは特性の異なるガス燃料をインジェクタから吸気管路に噴射する噴射システムを搭載することにより既存のガソリン噴射システムをそのまま利用してガソリン代替ガス燃料噴射システムを構築するするには、例えば特開２００４―１０８１４８号公報に記載されているように、ガソリン噴射システムの電子制御装置におけるガソリン噴射量と同等の混合気を与える燃料噴射量を種々のデータを用いて所定の計算式で算出する、というきわめて簡単な機能をもたせたガソリン代替ガス燃料用の電子制御装置を増設し、且つ、燃料の種類ごとに噴射に適した弁口径・ダイナミックレンジをもつ電磁駆動式のインジェクタを使用することが知られている。

このような従来のガソリン代替ガス燃料噴射システムは、配置図である図１、及びこれに配設される制御装置の機能ブロック図である図２に示すように、エンジン１の運転状態を各種センサ５〜９で検出し、ガソリン噴射信号Ｉ１〜Ｉｎを出力する電子制御ユニット１０を有する既設のガソリン噴射制御装置と、ガソリン噴射信号をガス燃料用に補正適合してガス燃料噴射信号Ｏ１〜Ｏｎとしてエンジンの各気筒に設けたインジェクタ２へ出力する電子制御ユニット１１を有するガソリン代替ガス燃料噴射制御装置とを備えている。

前記電子制御ユニット１１には図５に示すように電子制御ユニット１０からのガソリン噴射信号Ｉｎが入力されており、その信号においてＯＦＦからＯＮに切り替わるガソリン噴射開始の波形を検知すると、所定のディレイ時間をカウントしてからガス燃料噴射信号ＯｎをＯＦＦからＯＮに切換え、ガソリン噴射時間および各種センサから入力されたエンジン運転状態に基いて計算されたガス燃料の噴射時間に基づいてインジェクタ２からガス燃料を噴射させる制御を実行するようになっている。

しかしながら、ガソリン噴射信号Ｉｎのオン時間が想定した範囲を超えた場合に、ガス燃料噴射信号Ｏｎのオン時間が異常に長時間化して、電磁駆動式のインジェクタ２におけるインジェクタ・コイルが過熱して溶損してしまうという問題がある。
特開平６−１７７０９号公報特開２００４―１０８１４８号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、ガソリン噴射システムを利用したガソリン代替ガス燃料噴射システムについて、ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置に入力されるガソリン噴射信号のオン時間が想定した時間を超えるような場合でも、インジェクタ・コイルが溶損することを防止できるようにすることを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明は、ガソリン噴射制御装置から出力されるガソリン噴射信号により制御されるエンジン既設のガソリン噴射システムに、前記ガソリン噴射制御装置における電子制御ユニットが出力するガソリン噴射信号を受信しガス燃料噴射信号を出力するガソリン代替ガス燃料噴射制御装置における電子制御ユニットと、これに接続された電磁駆動式でガス燃料用のインジェクタとを増設してなるガソリン代替ガス燃料噴射システムで実施されるガスエンジンの燃料供給方法において、前記ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置における電子制御ユニットが前記ガス燃料噴射信号の連続したオン時間が所定の時間を超えないように所定のタイミングで自動的にオフに切換える制御を実行することにより前記インジェクタで過電流が発生するのを抑制することを特徴とする。

本発明は、ガソリン噴射信号のオン時間が想定した範囲を超えるような場合でも、ガス燃料噴射信号のオン時間をエンジン運転制御上必要最低限の燃料流量を確保可能としながら少なくともインジェクタの耐久性を確保できる範囲のオン時間を超えない設定としておくことにより、ガス燃料噴射信号のオン状態の異常な長時間化によりインジェクタに過電流を発生させない。

また、このガスエンジンの燃料供給方法において、ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置における電子制御ユニットよるガス燃料噴射信号のオン時間には、リミット時間が予め設定されており、このリミット時間に達することによりガス燃料噴射信号をオフに切換えるものとすれば、ガソリン噴射信号のオン時間の推移に縛られることなく自動オフ制御が確実に実行される。

さらに、この場合、ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置は、入力されたガソリン噴射信号のオフからオンへの変化を検知してから所定のディレイ時間が経過した後、ガス燃料噴射信号をオフからオンに切換えるとともに、このガス燃料噴射信号のオン時間のカウントを開始するものとし、カウント開始後所定時間内にガソリン噴射信号のオンからオフへの変化を検知しなかった場合にガス燃料噴射信号をオフにすることにより、前述のリミット時間到達を確実に検知するとともに有効な自動オフ制御が実行できる。

さらにまた、上述したガソリン代替ガス燃料噴射システムに配設され、上述したガスエンジンの燃料供給方法を実行するためのプログラムが記憶手段に記憶されており、上述した燃料供給方法を実施するガソリン代替ガス燃料噴射制御装置とすれば、上述した燃料供給方法を確実且つ容易に実現できる。

ガス燃料噴射信号の連続したオン時間が所定の時間を超えないように所定のタイミングで自動的にオフに切換える制御を実行するという本発明によると、ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置に入力されるガソリン噴射信号のオン時間が想定した場合を超えるような場合でも、インジェクタ・コイルの溶損を有効に防止することができる。

以下に、図面を参照しながら本発明における最良の実施の形態を説明する。

図１は、エンジン１に既設のガソリン噴射システムに、ガス燃料がＬＰＧ等の比較的気化し易いものを用いた場合のガソリン代替ガス燃料噴射制御装置を構成するための電子制御ユニット１１と、電磁駆動式でガス燃料用のインジェクタ２を増設してなるガソリン代替ガス燃料噴射システムの配置図を示しており、ガス燃料を充填したボンベの液相部分から延びる送出管路（図示せず）が所定の気化手段を経由して複数のインジェクタ２に接続されており、それらのインジェクタ２が電子制御ユニット１１により駆動制御されるようになっている。

本実施の形態は、ガソリン噴射制御装置としての電子制御ユニット１０とガス燃料用のインジェクタ２の前に装着されていたガソリン用インジェクタとを備えたガソリン噴射システムを搭載していた既存のガソリンエンジンを、ガスエンジンに改造するもので、元のガソリン噴射制御装置である電子制御ユニット１０が、スロットル開度センサ８、ＭＡＰセンサ９、Ｏ２センサ６、水温センサ７、クランク角センサ５により検出したエンジン運転状態に基いて算出したガソリン噴射信号を出力し、図示しないガソリン用インジェクタ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１に供給し、点火プラグ４を所定のタイミングで点火させるものであって、このこと自体は周知の技術である。

また、本実施の形態では、ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット１１とガス燃料用のインジェクタ２とが前記のガソリン噴射システムを残置させて増設され、ガソリン代替ガス燃料噴射システムを構成する。この場合、図示しないガソリン用インジェクタを撤去してガス燃料用のインジェクタ２と付け替えればよく、電子制御ユニット１０からガソリン用インジェクタに至る気筒毎の信号線をそのまま電子制御ユニット１１につけ替え接続して、入力信号線とすればよい。

さらに、電子制御ユニット１１は、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インターフェース等を備えた汎用の電子制御ユニットを用いることができ、ハードウエアとしては従来のガソリン代替ガス燃料噴射制御装置と同様であるが、そのＲＯＭに以下に述べる本発明のガスエンジンの燃料供給方法を実行するためのプログラムを備えている点を特徴としている。

電子制御ユニット１１は、図２の機能ブロック図に示す様に、ガソリン噴射制御装置としての電子制御ユニット１０からエンジン運転状態に応じて出力されるガソリン噴射信号を送信する信号線を介して入力したガソリン噴射信号Ｉ１〜Ｉｎに基いて、所定の補正係数を掛ける等してガス燃料の適正な噴射量を算出し、この算出されたガス燃料噴射量を与えるガス燃料噴射信号Ｏ１〜Ｏ２を、駆動信号線を介して気筒毎にインジェクタ２に出力するものであり、この機能については従来のガソリン代替ガス燃料噴射制御装置と共通している。

この機能に加えて、電子制御ユニット１１にはガス燃料噴射信号Ｏｎのオン時間が予め定めた所定の時間を超えないように自動的にオフにする噴射信号自動切替手段を機能的に備えており、ガス燃料噴射信号Ｏｎが異常に長時間化することによるインジェクタ２における過電流の発生を抑制して、インジェクタ・コイルの溶損を防止するような制御を実行する点を特徴としている。

即ち、電子制御ユニット１１の記憶手段であるＲＯＭには、本実施の形態で詳述するガスエンジンの燃料供給方法の手順を実行するためのプログラムが記憶されている。

次に、前記ガスエンジンの燃料供給方法を実施する電子制御ユニット１１の動作については、図３のフローチャート及び図４の波形図を参照して詳細に説明する。

図３のフローチャートによると、ガソリン噴射信号Ｉｎが入力されているガソリン代替ガス燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット１１は、ガソリン噴射時信号Ｉｎのオフからオンへの変化を検知したか否かを判定し（Ａ１）、検知しない場合ははじめに戻り、検知した場合は、検知後にディレイ時間ｔ１を経過したか否かを判定（Ａ２）する。経過していない場合は、再度同じ判定を行い、経過している場合はガス燃料噴射信号Ｏｎをオフからオンに切り換える（Ａ３）。

次に、ガソリン噴射信号Ｉｎのオンからオフへの変化を検知したか否かを判定し（Ａ４）、検知した場合はガス燃料噴射信号Ｏｎをオンからオフへ切換えて（Ｂ１）最初に戻り、検知しない場合はガス燃料噴射信号Ｏｎのオン時間が予め定めた時間ｔ２以上となっているか否かを判定する（Ａ５）（図４参照）。

そして、ガス燃料噴射信号Ｏｎのオン時間が予め定めた時間ｔ２以上となっていない場合は（Ａ４）の判定に戻り、所定時間以上となっている場合はガス燃料噴射信号Ｏｎをオンからオフへ自動切り換えして（Ａ６）はじめに戻る。このように、カウント開始後所定時間ｔ２内にガソリン噴射信号Ｉｎのオンからオフへの変化を検知しない場合だけ、自動的にガス燃料噴射信号Ｏｎをオフにするものである。

このような制御をガソリン代替ガス燃料噴射制御装置である電子制御ユニット１１により実行することにより、ガソリン噴射信号Ｉｎのオン時間が想定した場合を超えるような場合であっても、インジェクタ２に過電流が発生することを抑制しながら空燃比がリーンまたはリッチに偏らずにエンジン運転の安定性を維持する燃料流量を確保できるオン時間内に、ガス燃料噴射信号Ｏｎをコントロールすることができる。

以上、本発明によれば、ガソリン噴射システムを利用したガソリン代替ガス燃料噴射システムについて、本発明によりガソリン噴射信号のオン時間が想定した場合を超えるような場合でも、インジェクタ・コイルが溶損することを有効に防止することができる。

本発明における実施の形態及び従来例に共通した燃料供給システムの配置図。図１の燃料供給システムにおける信号の流れを示す機能ブロック図。本発明における実施の形態であるガソリン代替ガス燃料噴射制御装置の制御内容を示すフローチャート。図３のフローチャートによるガソリン代替ガス燃料噴射制御装置の制御状態の一例を示す波形図。従来例による制御状態を示す波形図。

符号の説明

１エンジン、２インジェクタ、１０，１１電子制御ユニット

Claims

ガソリン噴射制御装置から出力されるガソリン噴射信号により制御されるエンジン既設のガソリン噴射システムに、前記ガソリン噴射制御装置における電子制御ユニットが出力するガソリン噴射信号を受信しガス燃料噴射信号を出力するガソリン代替ガス燃料噴射制御装置における電子制御ユニットと、これに接続された電磁駆動式でガス燃料用のインジェクタとを増設してなるガソリン代替ガス燃料噴射システムで実施されるガスエンジンの燃料供給方法において、前記ガソリン代替ガス燃料噴射制御装置における電子制御ユニットがガソリン噴射時信号のオフからオンへの変化を検知したか否かを判定し、検知した場合は、検知後にディレイ時間を経過したか否かを判定して、経過している場合はガス燃料噴射信号をオフからオンに切り換える。次に、ガソリン噴射信号のオンからオフへの変化を検知したか否かを判定し、検知しない場合はガス燃料噴射信号のオン時間が予め定めた時間以上となっているか否かを判定し、カウント開始後所定時間内にガソリン噴射信号のオンからオフへの変化を検知しない場合だけ、自動的にガス燃料噴射信号をオフにする制御を実行することにより、ガソリン噴射信号のオン時間が想定した場合を超えるような場合であっても、インジェクタに過電流が発生することを抑制しながら空燃比がリーンまたはリッチに偏らずにエンジン運転の安定性を維持する燃料流量を確保できるオン時間内に前記ガス燃料噴射信号の連続したオン時間が所定の時間を超えないように所定のタイミングで自動的にオフに切換える制御を実行することにより前記インジェクタで過電流が発生するのを抑制することを特徴とするガスエンジンの燃料供給方法。
前記ガス燃料噴射信号のオン時間にはリミット時間が予め設定されており、このリミット時間に達すると前記ガス燃料噴射信号がオフに切換わることを特徴とする請求項１に記載したガスエンジンの燃料供給方法。
前記ガソリン代替ガス燃料噴射システムに配設され、請求項１または２に記載したガスエンジンの燃料供給方法を実行するためのプログラムが記憶手段に記憶されており、前記燃料供給方法を実施するガソリン代替ガス燃料噴射制御装置。