JPH0826820B2

JPH0826820B2 - 内燃機関の液化石油ガス供給装置

Info

Publication number: JPH0826820B2
Application number: JP9317187A
Authority: JP
Inventors: 芳昭柴田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-04-17
Filing date: 1987-04-17
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPS63259147A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、液化石油ガス（LPG）を燃料とする内燃機
関の燃料供給装置に関する。

〔従来の技術〕

本発明に関連する先行技術として、特開昭61−126364
号公報、特開昭61−207868号公報が知られている。

上述の特開昭61−126364号に開示されている内燃機関
の液化石油ガス燃料供給装置は、燃料通路が並列に二つ
形成され、一方の燃料通路には制御装置からの電気信号
に基づいて制御されるステップモータにより開度が連続
的に可変される開度可変制御弁が配置されている。他方
の燃料通路には制御装置からのオン、オフ信号によって
開閉されるパワーバルブが配置されている。開度可変制
御弁は空燃比を機関の運転条件に応じた所定の値とする
ように制御される。一方、パワーバルブは通常運転時に
は閉であるが、高負荷となる加速運転時に閉から開に切
換えられ、そのパワーバルブによって開とされる燃料通
路を通過する燃料の分だけ燃料量が増加され、混合気を
リッチに補正し、加速運転性能を向上させている。

また、特開昭61−207868号公報に開示されている内燃
機関用燃料供給装置の制御方法は、混合気の空燃比を吸
気温度、冷却水温度、加速度等に応じて常に適切に乗算
補正することができる制御方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ステップモータによって開度が可変される開度可変制
御弁とパワーバルブとを有する内燃機関の液化石油ガス
供給装置では、スロットルバルブの開度が小さい軽負荷
時に空燃比をリーンに制御し、スロットルバルブの開度
が大となる高負荷時には空燃比をリッチに制御するよう
になっている。したがって、スロットルバルブの開度が
所定の開度以上になるとパワーバルブからの燃料補給に
より空燃比が大きく変化し、運転性が悪化してしまうと
いう問題がある。つまり、車両において定常運転から加
速運転への移行のためパワーバルブを閉から閉に切換え
た瞬間に混合気は急速にリーンからリッチに変化するの
で、機関の発生するトルクが急変し、空燃比切換えに起
因するショックが大となる問題が生じる。

本発明は、上記の問題に着目し、パワーバルブが閉か
ら開に切換えられる場合の空燃比の急激な変化を解消
し、車両の加速時におけるショックを防止することので
きる内燃機関の液化石油ガス供給装置を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的に沿う本発明に係る内燃機関の液化石油ガス
供給装置は、電子制御装置からの電気信号に基づいて制
御されるステップモータにより開度が連続的に可変され
る開度可変制御弁が配置される第１の燃料系と、前記電
子制御装置からのオン、オフ信号によって開閉されるパ
ワーバルブが配置される第２の燃料系とを有し、低負荷
時には前記パワーバルブを閉とし前記開度可変制御弁か
らの燃料供給によって空燃比を制御し、高負荷時には開
度可変制御弁とパワーバルブの両方からの燃料供給によ
って空燃比を制御するようにした液化石油ガスを燃料と
する内燃機関において、前記電子制御装置に、パワーバ
ルブが閉から開に切換えられる場合でスロットルバルブ
の開度が所定の開度以上となった時はパワーバルブが閉
の時に適用される第１のステップモータ制御マップに時
間の経過とともにステップモータのステップ値を大とす
る補正値を加算する機能と、前記補正値が所定値に達し
た時にはパワーバルブを開としかつ前記ステップモータ
をパワーバルブが開の時に適用される第２のステップモ
ータ制御マップに基づいて制御する機能とをもたせたも
のから成る。

〔作用〕

このように構成された内燃機関の液化石油ガス供給装
置においては、負荷が増大しパワーバルブが閉から開に
切換えられる場合は、このパワーバルブが開となる直前
に補正値に基づく電子制御装置からの信号によりステッ
プモータは開度可変制御弁の開度が徐々に大きくなる方
向に制御される。これにより、混合気の空燃比が徐々に
リッチとなる方向に制御され、所定の空燃比となった所
でパワーバルブが開に切換えられる。これと同時にステ
ップモータが第２のステップモータ制御マップに基づい
て開度可変制御弁の開度を小にする方向に制御される。

したがって、パワーバルブが開となるまでは空燃比は
滑らかに変化し、パワーバルブが開となると同時に開度
可変制御弁から供給される燃料量が低下するので、全体
的には空燃比の急激な変化がなくなり、トルクの急変に
起因する加速時のショックは小に抑えられる。

〔実施例〕

以下に、本発明に係る内燃機関の液化石油ガス供給装
置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示している。図中、１
は液化石油ガス（以下「LPG」という）を燃料とする内
燃機関を示している。この内燃機関１では、キャブレタ
２および吸気マニホルド３より吸気ポート４にLPガスと
空気との混合気が供給され、混合気は吸気ポート４より
燃焼室５内に吸入されるようになっている。

キャプレタ２は、吸気通路６の途中に設けられたベン
チュリ部７と、ベンチュリ部７にて吸気通路６へ向けて
開口されるメイン燃料ポート８及びパワー燃料ポート９
と、ベンチュリ部７より下流側の吸気通路の途中に設け
られたスロットルバルブ10と、スロットルバルブ10をバ
イパスして設けられたアイドル運転用バイパス空気通路
11とを有している。メイン燃料ポート８は第１の燃料系
としてのメイン燃料通路12を介してLPGレギュレータ15
に接続されている。LPGレギュレータ15は、一次減圧
室、二次減圧室を備え、LPGを気化して調圧する機器で
ある。同様にパワー燃料ポート９は、第２の燃料系とし
てのパワー燃料通路13を介してLPGレギュレータ15に接
続されている。

メイン燃料通路12には、該メイン燃料通路12を流れる
LPガスの流量を調整する開度可変制御弁16が設けられて
いる。この開度可変制御弁16は、電子制御装置（ECU）1
7からの電気信号に基づいて制御されるステップモータ1
8によって開度制御されるようになっている。ステップ
モータ18は、ECU17から出力される制御信号の値、たと
えばパルス信号のパルス数に応じてステップ作動し、パ
ルス数の増大に応じてステップ値が増大し弁体19を開度
大の方向に移動させるようになっている。

パワー燃料通路13の途中には、このパワー燃料通路13
を開閉するパワーバルブ20が設けられている。パワーバ
ルブ20は、ECU17からのオン、オフ信号によって開閉さ
れるようになっている。パワーバルブ20は、駆動レバー
22を介してダイヤフラム装置23に連結されており、ダイ
ヤフラム装置23は負圧切換弁（VSV）26に接続されてい
る。つまり、ダイヤフラム装置23の負圧室24に負圧が導
かれている時にはパワーバルブ20は閉弁駆動され、これ
に対し負圧室24に負圧が導かれていない時にはパワーバ
ルブ20は開弁駆動されるようになっている。VSV26は、E
CU17に接続され機関が高負荷になった場合にパワーバル
ブ20を開弁し、パワー燃料ポート９から所定の流量のLP
ガスを噴出させるようになっている。

吸気通路６の上流端にはエアクリーナ27が位置してお
り、エアクリーナ27とベンチュリ部７との間には、吸気
温センサ28が設けられている。スロットルバルブ10の開
度を検出するスロットルセンサ29の直下流には吸気管負
圧を測定する圧力センサ30が設けられている。

第２の燃料系の燃料は、LPGレギュレータ15の一次減
圧室から供給される。第２の燃料系の燃料通路は、途中
でスロー通路31と、キャブレタのスロットルバルブ10直
下流側に設けられ、補助燃料を噴射する補助燃料インジ
ェクタ32に燃料を供給する補助燃料通路33とに分岐され
ており、これらの通路への燃料供給はスローロックバル
ブ34で制御される。

スローロックバルブ34の開閉は、吸気通路６にチェッ
クバルブ35を介して接続され、スローロックバルブ34へ
の供給圧を吸気管負圧と大気圧とに切換える負圧切換弁
（VSV）36によって行われる。

VSV36および補助燃料インジェクタ32は、ECU17に接続
されている。VSV36は、ECU17からの信号に基いて作動
し、その作動によりスローロックバルブ34を開閉して、
スロー系通路31、33へ燃料が供給又はカットされるよう
になっている。また、補助燃料インジェクタ32は、ECU1
7からの信号に基いて、燃料カット復帰時の燃料噴射量
を変えることができるようになっている。ECU17には、
エアコンディショナ（図示略）のオン、オフ信号が入力
されており、ECU17には、このオン、オフ信号に基いて
補助燃料インジェクタ32に送る信号を可変制御する回路
が組込まれている。また、ECU17には、このECU17にイグ
ナイタ37を介して接続されるディストリビュータ38より
回転数を算出するための信号である基準位置信号および
クランク角度信号が入力されている。さらに、ECU17に
は、スロットルセンサ29からのスロットル全閉位置信号
も入力されており、エンジンの減速時が判断されるよう
になっている。

なお、48は排気管39に取付けられた酸素濃度センサ、
40は排気温センサ、41はエンジン水温センサを示してお
り、これらの信号もECU17に入力される。42はEGRバルブ
43の作動を制御するVSV、44は吸気の流れ方向を制御す
るスワールコントロールバルブ（SCV）45の作動を制御
するVSVであり、これらVSVの作動もECU17からの信号に
基いて制御される。

ECU17には、パワーバルブ20が閉から開に切換えられ
る場合でスロットルバルブ10の開度が所定の開度以上と
なった時はパワーバルブ20が閉の時に適用される第１の
ステップモータ制御マップ（S₃MAP）に時間の経過とと
もにステップモータのステップ値を大とする補正値SVL
を加算する機能をもたせてある。さらにECU17には、補
正値SVLが所定値KVLに達した時にはパワーバルブ20を開
とし、かつステップモータ18をパワーバルブ20が開の時
に適用される第２のステップモータ制御マップ（S₁MA
P）に基づいて制御する機能をもたせてある。

第３図および第４図は、ステップモータの各制御マッ
プを示している。第３図は、パワーバルブ20が閉の状態
にある場合に適用される第１ステップモータ制御マップ
を示しており、図に示すように横軸にエンジン回転数N
E、縦軸に吸気管負圧PMをとっている。したがって、低
負荷時には、この両者の関係からステップモータ18が制
御され、開度可変制御弁16の開度、すなわち弁体18の位
置が領域Ａ〜Ｄのいずれかに調整される。第４図は、負
荷が増大し、パワーバルブ20が開の状態にある場合に適
用される第２のステップモータ制御マップを示してお
り、上述と同様に横軸にエンジン回転数NE、縦軸に吸気
管負圧PMをとっている。つまり、加速時などの高負荷時
にはこの両者の関係からステップモータ18が制御され、
開度可変制御弁16の弁体18の位置が領域、Ｅ〜Ｉのいず
れかに調整される。

つぎに、上記の内燃機関の液化石油ガス供給装置にお
ける作用について説明する。

まず、開度可変制御弁16とパワーバルブ20の制御につ
いて、第２図の流れ線図に基づいて説明する。図に示す
ように、まず、必要時期にECU17内のCPUに割り込みが行
なわれ、ステップ101においてパワーバルブ20が開であ
るか閉であるかが判定される。その結果、パワーバルブ
20が閉じていればステップ102に進み、スロットルバル
ブ10の開度VLが所定の開度Ｔθ以上になっているかどう
かが判定される。ここでスロットルバルブ10の開度VLが
所定の開度Ｔθよりも大である場合は、ステップ103に
進みステップモータの補正制御を行なっているかどうか
を示すフラグFSVLを判定する。ルーチンのスタート当初
はFSVL＝０、すなわちステップモータの補正制御をして
いないので、ステップ104に進みここでフラグFSVLを立
てる。つぎに、ステップ105に進み、ステップモータの
補正量をゼロとして初期化し、その後、ステップ106に
進んで、ステップモータの補正周期量をカウントするタ
イマを起動させる。そして、ステップ107において、第
１のステップモータ制御マップ（S₃MAP）に、補正量SVL
を加えた値をステップ位置としてステップモータを制御
し、ステップ116に進んでルーチンが終了される。

前に戻り、ステップ101においてパワーバルブ20が開
となっている場合は、つまり高負荷状態である場合は直
にステップ114に進み、ステップモータ18は第２のステ
ップモータ制御マップ（S₁MAP）のエンジン回転数NE、
吸気管負圧PMによってステップ位置が計算され、開度可
変制御弁16の開度が調整される。その後、ステップ116
に進んでルーチンが終了される。また、ステップ102に
おいて、スロットルバルブ10の開度VLが所定の開度Ｔθ
以下となっている場合は、つまり低負荷状態である場合
はステップ115に進み、ステップモータ18は第１のステ
ップモータ制御マップ（S₃MAP）のエンジン回転数NE、
吸気管負圧PMによってステップ位置が計算され、開度可
変制御弁16の開度が調整される。その後、ステップ116
に進んでルーチン終了となる。

つぎに、ステップ103において、次回の時間割り込み
時にはフラグFSVL＝１となるので、この場合はステップ
108に進み、ステップ108でタイマが所定時間経過したか
どうかが判定される。ここで、経過時間が所定周期T₀と
なっていなければ直にステップ107に進み、ステップモ
ータ18を制御する。所定時間が経過するとステップ109
に進んで補正値SVLをインクリメントし、この補正値SVL
が所定値KVLに達したかどうかがステップ110にて判定さ
れる。その結果、補正値SVLが所定値KVLに達していない
場合には、ステップ106に進んでタイマを再起動させ、
このルーチンを終了する。ステップ110において、補正
値SVLが所定値KVLに達している場合は、ステップ111に
進んでパワーバルブ20を開とし、ステップ112にて補正
制御中を示すフラグFSVLをクリアし、この補正制御を終
了する。そして、直にステップ113に進みパワーバルブ
開の場合に適用される第２のステップモータ制御マップ
（S₁MAP）に基づいてステップモータ18の制御が行なわ
れ、ルーチン終了となる。

このように、パワーバルブ20が閉から開になる直前に
おいては、第５図に示すように、第１のステップモータ
制御マップのあるステップ値に、時間の経過とともに開
度可変制御弁16の開度が徐々に大となるように補正値SV
Lを所定値KVLまで加算するので、開度可変制御弁16から
ベンチュリ部７に供給されるLPガス量が緩やかに増加さ
れ、空燃比はパワーバルブ20が開となるＰ点まで小刻み
に変化される。そして、開度可変制御弁16の開度は、パ
ワーバルブ20が開となると同時に矢印Ｑに示すように適
度な開度に戻される。したがって、空燃比の変化は従来
装置に比べて著しく滑らかとなり、空燃比の制御に伴な
う機関のトルク変動は小に抑えられ、加速時のショック
は実質的に無視できる程度に抑えられる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の内燃機関の液化石油ガ
ス供給装置によるときは、電子制御装置に、パワーバル
ブ閉から開に切換えられる時に、第１のステップモータ
制御マップに補正値を加算してステップモータを制御
し、補正値が所定値に達した時にはパワーバルブを開と
しステップモータを第２のステップモータ制御マップに
基づいて制御する機能をもたせたので、パワーバルブが
閉から開に切換えられる時の空燃比の変化を滑らかにす
ることができる。その結果、機関のトルク変動が小に抑
えられ、空燃比制御に起因する加速時のショックの発生
を防止することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内燃機関の液化石油ガ
ス供給装置の構成図、第２図は第１図の装置における制御の流れ線図、第３図は第１のステップモータ制御マップ図、第４図は第２のステップモータ制御マップ図、第５図は第１のステップモータ制御マップのステップ値
に補正値を加算した場合における経過時間と開度可変制
御弁の開度との関係を示す特性図、である。 10……スロットルバルブ 12……第１の燃料系（メイン燃料通路） 13……第２の燃料系（パワー燃料通路） 16……開度可変制御弁 17……電子制御装置（ECU） 18……ステップモータ 20……パワーバルブ S₃MAP……第１のステップモータ制御マップ S₁MAP……第２のステップモータ制御マップ SVL……補正値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子制御装置からの電気信号に基づいて制
御されるステップモータにより開度が連続的に可変され
る開度可変制御弁が配置される第１の燃料系と、前記電
子制御装置からのオン、オフ信号によって開閉されるパ
ワーバルブが配置される第２の燃料系とを有し、低負荷
時には前記パワーバルブを閉とし前記開度可変制御弁か
らの燃料供給によって空燃比を制御し、高負荷時には開
度可変制御弁とパワーバルブの両方からの燃料供給によ
って空燃比を制御するようにした液化石油ガスを燃料と
する内燃機関において、前記電子制御装置に、パワーバ
ルブが閉から開に切換えられる場合でスロットルバルブ
の開度が所定の開度以上となった時はパワーバルブが閉
の時に適用される第１のステップモータ制御マップに時
間の経過とともにステップモータのステップ値を大とす
る補正値を加算する機能と、前記補正値が所定値に達し
た時にはパワーバルブを開としかつ前記ステップモータ
をパワーバルブが開の時に適用される第２のステップモ
ータ制御マップに基づいて制御する機能とをもたせたこ
とを特徴とする内燃機関の液化石油ガス供給装置。