燃料噴射制御装置
【課題】気体燃料噴射弁が管状部材を介して吸気管に接続されている場合でも、高精度な気体燃料噴射制御を実現する。
【解決手段】管状部材を介して吸気管と接続された気体燃料噴射弁４を制御する燃料噴射制御装置であって、気体燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に、前記管状部材の容積及び前記吸気管の内部圧力に基づいて前記管状部材の気体燃料滞留量を算出し、前回噴射時の気体燃料滞留量及び今回噴射時の気体燃料滞留量に基づいて今回噴射時の気体燃料噴射量を算出し、その算出結果に応じて前記気体燃料噴射弁４を制御する。
【解決手段】管状部材を介して吸気管と接続された気体燃料噴射弁４を制御する燃料噴射制御装置であって、気体燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に、前記管状部材の容積及び前記吸気管の内部圧力に基づいて前記管状部材の気体燃料滞留量を算出し、前回噴射時の気体燃料滞留量及び今回噴射時の気体燃料滞留量に基づいて今回噴射時の気体燃料噴射量を算出し、その算出結果に応じて前記気体燃料噴射弁４を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ガス燃料供給管内のガス燃料の絶対圧及び温度と、各ガス燃料噴射弁のそれぞれに対応して予め設定されている状態量算出係数とに基づいて、各ガス燃料噴射弁から噴射されるときのガス燃料の絶対圧および温度を算出し、その算出結果を基にガス燃料噴射弁毎の燃料噴射量を算出する技術が開示されている。
このように、ガス燃料を単一エンジンに供給するシステムでは、ガス燃料噴射弁の燃料噴射口が吸気管内に露出するようにガス燃料噴射弁を吸気管に装着し、ガス燃料噴射弁から吸気管内へガス燃料を直接噴射する構成が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−８７７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガソリン燃料とガス燃料とを選択的に単一エンジンに供給するバイフューエルシステムでは、ガス燃料噴射弁が吸気管から離れた位置に設置され、ガス燃料噴射弁と吸気管とがホース等で接続される場合もある。この場合、ガス燃料噴射弁からシリンダ要求燃料量のガス燃料を噴射しても、ホース内に滞留しているガス燃料の影響を受けて、実際にシリンダ内に供給される燃料量はシリンダ要求燃料量とは異なるものとなる。
例えば、加速時にはシリンダ内に供給される燃料量がシリンダ要求燃料量よりも減ってリーン化が発生し、減速時にはシリンダ内に供給される燃料量がシリンダ要求燃料量よりも増えてリッチ化が発生するため、排ガス悪化や加速性の悪化を招く可能性がある。
【０００５】
また、ホース内に滞留しているガス燃料が噴射タイミング以外のタイミングで吸気管内に流出し、同じシリンダの次の噴射タイミングで、シリンダ内に供給される燃料量がシリンダ要求燃料量よりも増えてリッチ化が発生する可能性がある。
さらに、各シリンダに対する吸気管の取付位置によって各ホースの長さが異なるため、ホース内に滞留しているガス燃料が他シリンダの噴射タイミングやそれ以外のタイミングで吸気管内に流出してしまうと、シリンダ要求燃料量に対して実際の燃料供給量を正確に制御することが困難となる。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、気体燃料噴射弁が管状部材を介して吸気管に接続されている場合でも、高精度な気体燃料噴射制御を実現可能な燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、燃料噴射制御装置に係る第１の解決手段として、管状部材を介して吸気管と接続された気体燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置であって、気体燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に、前記管状部材の容積及び前記吸気管の内部圧力に基づいて前記管状部材の気体燃料滞留量を算出し、前回噴射時の気体燃料滞留量及び今回噴射時の気体燃料滞留量に基づいて今回噴射時の気体燃料噴射量を算出し、その算出結果に応じて前記気体燃料噴射弁を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明では、燃料噴射制御装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記管状部材の容積Ｖh、前記吸気管の内部圧力Ｐintake、大気圧力Ｐatm、気体燃料密度ρgas、及びエンジン運転条件に応じた滞留補正係数Ｋgashからなる下記（１）式に基づいて、前記管状部材の気体燃料滞留量Ｔhを算出することを特徴とする。
Ｔh＝Ｖh×Ｐintake／Ｐatm×ρgas×Ｋgash ・・・（１）
【０００９】
また、本発明では、燃料噴射制御装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記今回噴射時の気体燃料滞留量Ｔh、前記前回噴射時の気体燃料滞留量Ｔhz、及び気筒要求燃料量Ｔinjbからなる下記（２）式に基づいて、前記今回噴射時の気体燃料噴射量Ｔinjを算出することを特徴とする。
Ｔinj＝Ｔinjb＋Ｔh−Ｔhz ・・・（２）
【００１０】
また、本発明では、燃料噴射制御装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、複数の気筒のそれぞれに対応して、前記管状部材を介して吸気管と接続された気体燃料噴射弁が配置されている場合、各気筒毎に、前記管状部材の気体燃料滞留量を算出し、前回噴射時の気体燃料滞留量及び今回噴射時の気体燃料滞留量に基づいて今回噴射時の気体燃料噴射量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、気体燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に、管状部材の容積及び吸気管の内部圧力に基づいて管状部材の気体燃料滞留量を算出し、前回噴射時の気体燃料滞留量及び今回噴射時の気体燃料滞留量に基づいて今回噴射時の気体燃料噴射量を算出し、その算出結果に応じて前記気体燃料噴射弁を制御するので、気体燃料噴射弁が管状部材を介して吸気管に接続されている場合でも、高精度な気体燃料噴射制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るバイフューエルシステムの概略構成図である。
【図２】各燃料ホース５ａ〜５ｄにガス燃料が滞留する様子を示す図である。
【図３】（ａ）は２ｎｄ−ＥＣＵ９が、各シリンダ１ａ〜１ｄのそれぞれについて、ガス燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に実行するガス燃料噴射制御のメインルーチンを表し、（ｂ）〜（ｄ）はメインルーチン内の各処理のサブルーチンを表すフローチャートである。
【図４】図３に従って算出したガス燃料噴射量Ｔinj（図中の補正有り噴射実行量）と、従来手法で算出したガス燃料噴射量（図中の補正無し噴射実行量）と、シリンダ要求燃料噴射量Ｔinjbと、吸気圧力Ｐintakeとの時間的な対応関係を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係るバイフューエルシステムの概略構成図である。この図１において、符号１は例えば直列４気筒エンジンのシリンダブロックである。このシリンダブロック１は、直列に配置された４つのシリンダ（第１シリンダ１ａ、第２シリンダ１ｂ、第３シリンダ１ｃ及び第４シリンダ１ｄ）を備えている。
【００１４】
符号２はシリンダブロック１に装着されて外部から取り込んだ空気を４つのシリンダ１ａ〜１ｄの各々に分配するインテークマニホールドである。このインテークマニホールド２は、一端が４つの吸気管（第１吸気管２ａ、第２吸気管２ｂ、第３吸気管２ｃ及び第４吸気管２ｄ）に分岐して各シリンダ１ａ〜１ｄと接続されており、他端に設けられた空気導入口２ｅから導入された空気が各吸気管２ａ〜２ｄを介して各シリンダ１ａ〜１ｄに分配される構成となっている。
【００１５】
符号３はガス燃料分配器、符号４ａは第１ガスインジェクタ、符号４ｂは第２ガスインジェクタ、符号４ｃは第３ガスインジェクタ、符号４ｄは第４ガスインジェクタ、符号５ａは第１燃料ホース、符号５ｂは第２燃料ホース、符号５ｃは第３燃料ホース、符号５ｄは第４燃料ホースである。
【００１６】
ガス燃料分配器３は、不図示のガス燃料タンクから遮断弁、レギュレータ及びフィルタ等を経由して供給されるガス燃料を各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄに分配するものである。各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄは、それぞれ各吸気管２ａ〜２ｄから離れた位置に設置されたガス燃料噴射弁（例えばソレノイドバルブ等）であり、それぞれ燃料噴射口と連通する各燃料ホース５ａ〜５ｄ（管状部材）を介して各吸気管２ａ〜２ｄと接続されている。
【００１７】
つまり、第１ガスインジェクタ４ａから噴射されたガス燃料は第１燃料ホース５ａを介して第１吸気管２ａ内に供給され、第２ガスインジェクタ４ｂから噴射されたガス燃料は第２燃料ホース５ｂを介して第２吸気管２ｂ内に供給され、第３ガスインジェクタ４ｃから噴射されたガス燃料は第３燃料ホース５ｃを介して第３吸気管２ｃ内に供給され、第４ガスインジェクタ４ｄから噴射されたガス燃料は第４燃料ホース５ｄを介して第４吸気管２ｄ内に供給される。なお、シリンダブロック１に対する各吸気管２ａ〜２ｄの取付位置によって各燃料ホース５ａ〜５ｄの長さは異なる。
【００１８】
符号６ａは第１ガソリンインジェクタ、符号６ｂは第２ガソリンインジェクタ、符号６ｃは第３ガソリンインジェクタ、符号６ｄは第４ガソリンインジェクタ、符号７はガソリン燃料分配管である。ガソリン燃料分配管７は、不図示のガソリン燃料タンクから供給されるガソリン燃料を各ガソリンインジェクタ６ａ〜６ｄに分配するものである。各ガソリンインジェクタ６ａ〜６ｄは、それぞれ燃料噴射口が各シリンダ１ａ〜１ｄの燃焼室内に露出するように設置されたガソリン燃料噴射弁（例えばソレノイドバルブ等）である。
【００１９】
つまり、第１ガソリンインジェクタ６ａから噴射されたガソリン燃料は第１シリンダ１ａの燃焼室内に直接供給され、第２ガソリンインジェクタ６ｂから噴射されたガソリン燃料は第２シリンダ１ｂの燃焼室内に直接供給され、第３ガソリンインジェクタ６ｃから噴射されたガソリン燃料は第３シリンダ１ｃの燃焼室内に直接供給され、第４ガソリンインジェクタ６ｄから噴射されたガソリン燃料は第４シリンダ１ｄの燃焼室内に直接供給される。なお、各ガソリンインジェクタ６ａ〜６ｄを、それぞれ燃料噴射口が各吸気管２ａ〜２ｄの内部に露出するように設置しても良い。
【００２０】
符号８は１ｓｔ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、符号９は２ｎｄ−ＥＣＵ、符号１０は燃料切替スイッチである。１ｓｔ−ＥＣＵ８は、エンジン状態を検出する各種センサ（図示省略）から入力される各種センサ信号に基づいて、ガソリン燃料噴射量及びガソリン燃料噴射タイミングを算出し、その算出結果に応じてガソリンインジェクタ通電用パルス信号を生成して２ｎｄ−ＥＣＵ９へ出力する。
具体的には、ガソリン燃料噴射量に応じてガソリンインジェクタ通電用パルス信号のパルス幅が設定され、ガソリン燃料噴射タイミングに応じてガソリンインジェクタ通電用パルス信号の立上がりタイミングが設定される。
【００２１】
１ｓｔ−ＥＣＵ８に入力される各種センサ信号には、少なくとも、クランク軸が一定角度回転する時間を１周期とするクランクパルス信号、ピストンが上死点（ＴＤＣ）に到達する時間を１周期とするＴＤＣパルス信号、吸気温度を示す吸気温度信号、吸気圧力を示す吸気圧力信号、冷却水温を示す冷却水温信号などが含まれている。
１ｓｔ−ＥＣＵ８は、クランクパルス信号からエンジン回転数を算出し、エンジン回転数及び吸気温度（冷却水温でも良い）を基にガソリン燃料噴射量を算出し、さらに当該ガソリン燃料噴射量からガソリン燃料噴射タイミング（ガソリン燃料を噴射すべきクランク軸角度）を算出する。なお、これらガソリン燃料噴射量及びガソリン燃料噴射タイミングの算出手法は従来と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２２】
２ｎｄ−ＥＣＵ９（燃料噴射制御装置）は、エンジン状態を検出する各種センサから入力される各種センサ信号と、１ｓｔ−ＥＣＵ８から入力されるガソリンインジェクタ通電用パルス信号と、不図示の燃料圧力センサから入力されるガス燃料圧力信号と、不図示の燃料温度センサから入力されるガス燃料温度信号と、燃料切替スイッチ１０から入力される燃料選択信号とに基づいて、各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄ及び各ガソリンインジェクタ６ａ〜６ｄの通電制御を行う。
【００２３】
具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、燃料切替スイッチ１０から入力される燃料選択信号を基にガソリン燃料が選択されていることを検知した場合、ガソリン燃料噴射モードとなり、１ｓｔ−ＥＣＵ８から入力されるガソリンインジェクタ通電用パルス信号と同一のパルス幅、立上がりタイミングを有するパルス信号、すなわちガソリンインジェクタ通電用パルス信号ＰＬを各ガソリンインジェクタ６ａ〜６ｄへ出力する。
【００２４】
また、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、燃料切替スイッチ１０から入力される燃料選択信号を基にガス燃料が選択されていることを検知した場合、ガス燃料噴射モードとなり、ガス燃料圧力信号、ガス燃料温度信号及び１ｓｔ−ＥＣＵ８から入力されるガソリンインジェクタ通電用パルス信号に基づいてガスインジェクタ通電用パルス信号ＰＧを生成して各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄに出力する。なお、このガス燃料噴射モード時の動作についての詳細は後述する。
【００２５】
燃料切替スイッチ１０は、手動操作による燃料切替えを可能とするスイッチであり、そのスイッチの状態、つまりエンジンで使用する燃料としてガソリン燃料が選択されているのか、ガス燃料が選択されているのかを示す燃料選択信号を２ｎｄ−ＥＣＵ９に出力する。
【００２６】
次に、上記のように構成されたバイフューエルシステムの動作、特に本実施形態の特徴である２ｎｄ−ＥＣＵ９のガス燃料噴射モード時の動作について説明する。
既に述べたように、各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄと各吸気管２ａ〜２ｄとが各燃料ホース５ａ〜５ｄで接続される場合、各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄからシリンダ要求燃料量のガス燃料を噴射しても、各燃料ホース５ａ〜５ｄ内に滞留しているガス燃料の影響を受けて、実際に各シリンダ１ａ〜１ｄ内に供給される燃料量はシリンダ要求燃料量とは異なるものとなる。
【００２７】
例えば、第１ガスインジェクタ４ａに着目すると、加速時には、スロットルバルブが開いて第１吸気管２ａの内部圧力（吸気圧力）が正圧側に変化するため、第１燃料ホース５ａの内部圧力より第１吸気管２ａの内部圧力の方が大きくなる。この状態で、第１ガスインジェクタ４ａからガス燃料を噴射すると、第１燃料ホース５ａ内の燃料密度が大きくなって第１燃料ホース５ａ内に滞留する燃料量（ガス燃料滞留量）が増加する一方、第１吸気管２ａ内に流出する燃料量はシリンダ要求燃料量よりも減ってリーン化が発生する（図２（ａ）〜（ｃ）参照）。
【００２８】
また、減速時には、スロットルバルブが閉じて第１吸気管２ａの内部圧力（吸気圧力）が負圧側に変化するため、第１燃料ホース５ａの内部圧力より第１吸気管２ａの内部圧力の方が小さくなる。この状態で、第１ガスインジェクタ４ａからガス燃料を噴射すると、第１燃料ホース５ａ内の燃料密度が小さくなって第１燃料ホース５ａ内のガス燃料滞留量が減少する一方、第１吸気管２ａ内に流出する燃料量はシリンダ要求燃料量よりも増えてリッチ化が発生する（図２（ｄ）〜（ｆ）参照）。
【００２９】
このような現象に対し、本実施形態では、ガス燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に、各燃料ホース５ａ〜５ｄのホース容積と各吸気管２ａ〜２ｄの内部圧力（吸気圧力）から、各燃料ホース５ａ〜５ｄのガス燃料滞留量を算出し、前回噴射時のガス燃料滞留量と今回噴射時のガス燃料滞留量から今回噴射時のガス燃料噴射量を算出することにより、高精度なガス燃料噴射制御を実現するものである。
【００３０】
具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、ガス燃料噴射モード時において、図３に示すフローチャートに従ってガス燃料噴射制御を行う。図３（ａ）は２ｎｄ−ＥＣＵ９が、ガス燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に実行するガス燃料噴射制御のメインルーチンを表し、図３（ｂ）〜（ｄ）はメインルーチン内の各処理のサブルーチンを表している。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、ガス燃料噴射量の算出タイミングが到来すると、まず、シリンダ要求燃料量を算出する（ステップＳ１）。具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、各種センサ信号から得られたエンジン回転数及び吸気温度（冷却水温でも良い）を基にガソリン燃料噴射量を算出し、当該ガソリン燃料噴射量にガス燃料補正係数を乗算することでシリンダ要求噴射量を算出する。なお、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、ガス燃料補正テーブルを検索することで、ガス燃料圧力及びガス燃料温度に応じたガス燃料補正係数を取得する。
【００３２】
以下では、上記ステップＳ１において、第１シリンダ１ａについて算出されたシリンダ要求燃料量をＴinjb[1]で表し、第２シリンダ１ｂについて算出されたシリンダ要求燃料量をＴinjb[2]で表し、第３シリンダ１ｃについて算出されたシリンダ要求燃料量をＴinjb[3]で表し、第４シリンダ１ｄについて算出されたシリンダ要求燃料量をＴinjb[4]で表すものとする。
【００３３】
続いて、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、図３（ｂ）に示すサブルーチンに従って、今回噴射時のガス燃料滞留量を算出する（ステップＳ２）。具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、図３（ｂ）に示すように、初期値が「０」にセットされた制御変数Ｃylをインクリメントし（ステップＳ２a）、燃料カット状態或いはエンジンストップ状態か否かを判定する（ステップＳ２b）。
【００３４】
２ｎｄ−ＥＣＵ９は、上記ステップＳ２bにて「Ｎo」の場合、ホース容積Ｖh[Cyl]、吸気圧力Ｐintake、大気圧力Ｐatm、ガス燃料密度ρgas、及びエンジン運転条件に応じた滞留補正係数Ｋgashからなる下記（３）式に基づいて、今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[Cyl]を算出する（ステップＳ２c）。
Ｔh[Cyl]＝Ｖh[Cyl]×Ｐintake／Ｐatm×ρgas×Ｋgash ・・・（３）
【００３５】
上記（３）式において、ホース容積Ｖh[Cyl]は、Ｃyl番目の燃料ホースの容積を示しており、ガス燃料滞留量Ｔh[Cyl]は、Ｃyl番目の燃料ホースのガス燃料滞留量を示している。つまり、例えば制御変数Ｃylが「１」の場合、ホース容積Ｖh[1]は第１燃料ホース５ａの容積を示し、ガス燃料滞留量Ｔh[1]は、第１燃料ホース５ａのガス燃料滞留量を示すことになる。これらホース容積Ｖh[Cyl]は、各燃料ホース５ａ〜５ｄの長さや内径から予め計算によって求められている固定値である。
【００３６】
また、上記（３）式において、吸気圧力Ｐintakeは、吸気圧センサから得られた検出値であり、大気圧力Ｐatm及びガス燃料密度ρgasは予め設定された固定値である。また、滞留補正係数Ｋgashは、エンジン回転数や負荷状態等のエンジン運転条件に応じて予めテーブルデータとして設定された固定値である。つまり、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、滞留補正係数テーブルを検索することで、各種センサ信号から得られるエンジン回転数や負荷状態等に応じた滞留補正係数Ｋgashを取得する。
【００３７】
一方、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、上記ステップＳ２bにて「Ｙes」の場合、今回噴射時のガス燃料滞留量Ｖh[Cyl]として予め決定されている初期値を設定し（ステップＳ２d）、さらに、前回噴射時のガス燃料滞留量Ｖhz[Cyl]として予め決定されている初期値を設定する（ステップＳ２e）。
【００３８】
２ｎｄ−ＥＣＵ９は、上記ステップＳ２c或いはステップＳ２eの実行後、ループエンドが否か、つまり制御変数Ｃylがシリンダ数（ここでは「４」）と一致したか否かを判定し（ステップＳ２f）、「Ｎo」の場合（Ｃyl＜４の場合）、ステップＳ２aの処理に戻る一方、「Ｙes」の場合（Ｃyl＝４の場合）、本サブルーチンを終了してメインルーチンに戻る。
【００３９】
このような図３（ｂ）のサブルーチンに従って、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、第１燃料ホース５ａの今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[1]、第２燃料ホース５ｂの今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[2]、第３燃料ホース５ｃの今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[3]、第４燃料ホース５ｄの今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[4]を算出する。
【００４０】
２ｎｄ−ＥＣＵ９は、上述した図３（ｂ）のサブルーチンの終了後、図３（ａ）のメインルーチンに戻り、ガス燃料の実行噴射量、つまり今回噴射時のガス燃料噴射量を算出する（ステップＳ３）。具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、図３（ｃ）のサブルーチンに従って、初期値が「０」にセットされた制御変数Ｃylをインクリメントし（ステップＳ３a）、今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[Cyl]、前回噴射時のガス燃料滞留量Ｔhz[Cyl]、及びシリンダ要求燃料量Ｔinjb[Cyl]からなる下記（４）式に基づいて、今回噴射時のガス燃料噴射量Ｔinj[Cyl]を算出する（ステップＳ３b）。
Ｔinj[Cyl]＝Ｔinjb[Cyl]＋Ｔh[Cyl]−Ｔhz[Cyl] ・・・（４）
【００４１】
そして、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、上記ステップＳ３bの実行後、ループエンドが否か、つまり制御変数Ｃylがシリンダ数（ここでは「４」）と一致したか否かを判定し（ステップＳ３c）、「Ｎo」の場合（Ｃyl＜４の場合）、ステップＳ３aの処理に戻る一方、「Ｙes」の場合（Ｃyl＝４の場合）、本サブルーチンを終了してメインルーチンに戻る。
【００４２】
このような図３（ｃ）のサブルーチンに従って、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、第１シリンダ１ａに対する今回噴射時のガス燃料噴射量Ｔinj[1]、第２シリンダ１ｂに対する今回噴射時のガス燃料噴射量Ｔinj[2]、第３シリンダ１ｃに対する今回噴射時のガス燃料噴射量Ｔinj[3]、第４シリンダ１ｄに対する今回噴射時のガス燃料噴射量Ｔinj[4]を算出する。
【００４３】
２ｎｄ−ＥＣＵ９は、上述した図３（ｃ）のサブルーチンの終了後、図３（ａ）のメインルーチンに戻り、ガス燃料噴射を実行する（ステップＳ４）。具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、１ｓｔ−ＥＣＵ８から入力される第１シリンダ１ａに対応するガソリンインジェクタ通電用パルス信号の立上りタイミング（つまり燃料噴射タイミング）に同期して、ガス燃料噴射量Ｔinj[1]に応じたパルス幅を有するガスインジェクタ通電用パルス信号ＰＧを第１ガスインジェクタ４ａへ出力する。
【００４４】
また、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、第２シリンダ１ｂに対応するガソリンインジェクタ通電用パルス信号の立上りタイミングに同期して、ガス燃料噴射量Ｔinj[2]に応じたパルス幅を有するガスインジェクタ通電用パルス信号ＰＧを第２ガスインジェクタ４ｂへ出力する。
また、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、第３シリンダ１ｃに対応するガソリンインジェクタ通電用パルス信号の立上りタイミングに同期して、ガス燃料噴射量Ｔinj[3]に応じたパルス幅を有するガスインジェクタ通電用パルス信号ＰＧを第３ガスインジェクタ４ｃへ出力する。
また、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、第４シリンダ１ｄに対応するガソリンインジェクタ通電用パルス信号の立上りタイミングに同期して、ガス燃料噴射量Ｔinj[4]に応じたパルス幅を有するガスインジェクタ通電用パルス信号ＰＧを第４ガスインジェクタ４ｄへ出力する。
【００４５】
最後に、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、図３（ｄ）に示すサブルーチンに従って、前回噴射時のガス燃料滞留量Ｔhz[Cyl]の更新処理を行った後、本メインルーチンを終了する（ステップＳ５）。具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、図３（ｄ）に示すように、燃料噴射を実行したシリンダの番号を制御変数Ｃylにセットし（ステップＳ５a）、さらに、今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[Cyl]を前回噴射時のガス燃料滞留量Ｔhz[Cyl]としてセットする（ステップＳ５b）。
【００４６】
図４は、２ｎｄ−ＥＣＵ９が、図３に従って算出したガス燃料噴射量Ｔinj（図中の補正有り噴射実行量）と、従来手法で算出したガス燃料噴射量（図中の補正無し噴射実行量）と、シリンダ要求燃料噴射量Ｔinjbと、吸気圧力Ｐintakeとの時間的な対応関係を示すタイミングチャートである。
【００４７】
この図４からわかるように、加速時（吸気圧力Ｐintakeの上昇時）には、シリンダ要求燃料噴射量Ｔinjbからの不足燃料分を補うように、ガス燃料噴射量Ｔinjが増量されるため、実際にシリンダに供給される燃料量はシリンダ要求燃料噴射量Ｔinjbにほぼ一致することになる。一方、減速時（吸気圧力Ｐintakeの下降時）には、シリンダ要求燃料噴射量Ｔinjbからの過剰燃料分を補うように、ガス燃料噴射量Ｔinjが減量されるため、実際にシリンダに供給される燃料量はシリンダ要求燃料噴射量Ｔinjbにほぼ一致することになる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によれば、ガス燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に、各燃料ホース５ａ〜５ｄのホース容積と各吸気管２ａ〜２ｄの内部圧力（吸気圧力）から、各燃料ホース５ａ〜５ｄのガス燃料滞留量を算出し、前回噴射時のガス燃料滞留量と今回噴射時のガス燃料滞留量から今回噴射時のガス燃料噴射量を算出し、その算出結果に応じて各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄを制御するので、各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄが各燃料ホース５ａ〜５ｄを介して各吸気管２ａ〜２ｄに接続されている場合でも、高精度なガス燃料噴射制御を実現することができる。
【００４９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、この実施形態はあくまで一例であって本発明の趣旨を逸脱しない範囲において実施形態の細部を種々変更可能であることは勿論である。
例えば、上記実施形態では、１ｓｔ−ＥＣＵ８と２ｎｄ−ＥＣＵ９とを別個に備えたバイフューエルシステムを例示したが、これら２つのＥＣＵの機能を１つのＥＣＵに統合するような構成を採用しても良い。
また、上記実施形態では、バイフューエルシステムを例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、ガス燃料のみを単一エンジンに供給するモノフューエルシステムであっても、管状部材を介して吸気管と接続された気体燃料噴射弁が設けられているようなシステムであれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…シリンダブロック、１ａ…第１シリンダ、１ｂ…第２シリンダ、１ｃ…第３シリンダ、１ｄ…第４シリンダ、２…インテークマニホールド、２ａ…第１吸気管、２ｂ…第２吸気管、２ｃ…第３吸気管、２ｄ…第４吸気管、４ａ…第１ガスインジェクタ、４ｂ…第２ガスインジェクタ、４ｃ…第３ガスインジェクタ、４ｄ…第４ガスインジェクタ、５ａ…第１燃料ホース、５ｂ…第２燃料ホース、５ｃ…第３燃料ホース、５ｄ…第４燃料ホース、９…２ｎｄ−ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ガス燃料供給管内のガス燃料の絶対圧及び温度と、各ガス燃料噴射弁のそれぞれに対応して予め設定されている状態量算出係数とに基づいて、各ガス燃料噴射弁から噴射されるときのガス燃料の絶対圧および温度を算出し、その算出結果を基にガス燃料噴射弁毎の燃料噴射量を算出する技術が開示されている。
このように、ガス燃料を単一エンジンに供給するシステムでは、ガス燃料噴射弁の燃料噴射口が吸気管内に露出するようにガス燃料噴射弁を吸気管に装着し、ガス燃料噴射弁から吸気管内へガス燃料を直接噴射する構成が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−８７７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガソリン燃料とガス燃料とを選択的に単一エンジンに供給するバイフューエルシステムでは、ガス燃料噴射弁が吸気管から離れた位置に設置され、ガス燃料噴射弁と吸気管とがホース等で接続される場合もある。この場合、ガス燃料噴射弁からシリンダ要求燃料量のガス燃料を噴射しても、ホース内に滞留しているガス燃料の影響を受けて、実際にシリンダ内に供給される燃料量はシリンダ要求燃料量とは異なるものとなる。
例えば、加速時にはシリンダ内に供給される燃料量がシリンダ要求燃料量よりも減ってリーン化が発生し、減速時にはシリンダ内に供給される燃料量がシリンダ要求燃料量よりも増えてリッチ化が発生するため、排ガス悪化や加速性の悪化を招く可能性がある。
【０００５】
また、ホース内に滞留しているガス燃料が噴射タイミング以外のタイミングで吸気管内に流出し、同じシリンダの次の噴射タイミングで、シリンダ内に供給される燃料量がシリンダ要求燃料量よりも増えてリッチ化が発生する可能性がある。
さらに、各シリンダに対する吸気管の取付位置によって各ホースの長さが異なるため、ホース内に滞留しているガス燃料が他シリンダの噴射タイミングやそれ以外のタイミングで吸気管内に流出してしまうと、シリンダ要求燃料量に対して実際の燃料供給量を正確に制御することが困難となる。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、気体燃料噴射弁が管状部材を介して吸気管に接続されている場合でも、高精度な気体燃料噴射制御を実現可能な燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、燃料噴射制御装置に係る第１の解決手段として、管状部材を介して吸気管と接続された気体燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置であって、気体燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に、前記管状部材の容積及び前記吸気管の内部圧力に基づいて前記管状部材の気体燃料滞留量を算出し、前回噴射時の気体燃料滞留量及び今回噴射時の気体燃料滞留量に基づいて今回噴射時の気体燃料噴射量を算出し、その算出結果に応じて前記気体燃料噴射弁を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明では、燃料噴射制御装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記管状部材の容積Ｖh、前記吸気管の内部圧力Ｐintake、大気圧力Ｐatm、気体燃料密度ρgas、及びエンジン運転条件に応じた滞留補正係数Ｋgashからなる下記（１）式に基づいて、前記管状部材の気体燃料滞留量Ｔhを算出することを特徴とする。
Ｔh＝Ｖh×Ｐintake／Ｐatm×ρgas×Ｋgash ・・・（１）
【０００９】
また、本発明では、燃料噴射制御装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記今回噴射時の気体燃料滞留量Ｔh、前記前回噴射時の気体燃料滞留量Ｔhz、及び気筒要求燃料量Ｔinjbからなる下記（２）式に基づいて、前記今回噴射時の気体燃料噴射量Ｔinjを算出することを特徴とする。
Ｔinj＝Ｔinjb＋Ｔh−Ｔhz ・・・（２）
【００１０】
また、本発明では、燃料噴射制御装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、複数の気筒のそれぞれに対応して、前記管状部材を介して吸気管と接続された気体燃料噴射弁が配置されている場合、各気筒毎に、前記管状部材の気体燃料滞留量を算出し、前回噴射時の気体燃料滞留量及び今回噴射時の気体燃料滞留量に基づいて今回噴射時の気体燃料噴射量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、気体燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に、管状部材の容積及び吸気管の内部圧力に基づいて管状部材の気体燃料滞留量を算出し、前回噴射時の気体燃料滞留量及び今回噴射時の気体燃料滞留量に基づいて今回噴射時の気体燃料噴射量を算出し、その算出結果に応じて前記気体燃料噴射弁を制御するので、気体燃料噴射弁が管状部材を介して吸気管に接続されている場合でも、高精度な気体燃料噴射制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るバイフューエルシステムの概略構成図である。
【図２】各燃料ホース５ａ〜５ｄにガス燃料が滞留する様子を示す図である。
【図３】（ａ）は２ｎｄ−ＥＣＵ９が、各シリンダ１ａ〜１ｄのそれぞれについて、ガス燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に実行するガス燃料噴射制御のメインルーチンを表し、（ｂ）〜（ｄ）はメインルーチン内の各処理のサブルーチンを表すフローチャートである。
【図４】図３に従って算出したガス燃料噴射量Ｔinj（図中の補正有り噴射実行量）と、従来手法で算出したガス燃料噴射量（図中の補正無し噴射実行量）と、シリンダ要求燃料噴射量Ｔinjbと、吸気圧力Ｐintakeとの時間的な対応関係を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係るバイフューエルシステムの概略構成図である。この図１において、符号１は例えば直列４気筒エンジンのシリンダブロックである。このシリンダブロック１は、直列に配置された４つのシリンダ（第１シリンダ１ａ、第２シリンダ１ｂ、第３シリンダ１ｃ及び第４シリンダ１ｄ）を備えている。
【００１４】
符号２はシリンダブロック１に装着されて外部から取り込んだ空気を４つのシリンダ１ａ〜１ｄの各々に分配するインテークマニホールドである。このインテークマニホールド２は、一端が４つの吸気管（第１吸気管２ａ、第２吸気管２ｂ、第３吸気管２ｃ及び第４吸気管２ｄ）に分岐して各シリンダ１ａ〜１ｄと接続されており、他端に設けられた空気導入口２ｅから導入された空気が各吸気管２ａ〜２ｄを介して各シリンダ１ａ〜１ｄに分配される構成となっている。
【００１５】
符号３はガス燃料分配器、符号４ａは第１ガスインジェクタ、符号４ｂは第２ガスインジェクタ、符号４ｃは第３ガスインジェクタ、符号４ｄは第４ガスインジェクタ、符号５ａは第１燃料ホース、符号５ｂは第２燃料ホース、符号５ｃは第３燃料ホース、符号５ｄは第４燃料ホースである。
【００１６】
ガス燃料分配器３は、不図示のガス燃料タンクから遮断弁、レギュレータ及びフィルタ等を経由して供給されるガス燃料を各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄに分配するものである。各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄは、それぞれ各吸気管２ａ〜２ｄから離れた位置に設置されたガス燃料噴射弁（例えばソレノイドバルブ等）であり、それぞれ燃料噴射口と連通する各燃料ホース５ａ〜５ｄ（管状部材）を介して各吸気管２ａ〜２ｄと接続されている。
【００１７】
つまり、第１ガスインジェクタ４ａから噴射されたガス燃料は第１燃料ホース５ａを介して第１吸気管２ａ内に供給され、第２ガスインジェクタ４ｂから噴射されたガス燃料は第２燃料ホース５ｂを介して第２吸気管２ｂ内に供給され、第３ガスインジェクタ４ｃから噴射されたガス燃料は第３燃料ホース５ｃを介して第３吸気管２ｃ内に供給され、第４ガスインジェクタ４ｄから噴射されたガス燃料は第４燃料ホース５ｄを介して第４吸気管２ｄ内に供給される。なお、シリンダブロック１に対する各吸気管２ａ〜２ｄの取付位置によって各燃料ホース５ａ〜５ｄの長さは異なる。
【００１８】
符号６ａは第１ガソリンインジェクタ、符号６ｂは第２ガソリンインジェクタ、符号６ｃは第３ガソリンインジェクタ、符号６ｄは第４ガソリンインジェクタ、符号７はガソリン燃料分配管である。ガソリン燃料分配管７は、不図示のガソリン燃料タンクから供給されるガソリン燃料を各ガソリンインジェクタ６ａ〜６ｄに分配するものである。各ガソリンインジェクタ６ａ〜６ｄは、それぞれ燃料噴射口が各シリンダ１ａ〜１ｄの燃焼室内に露出するように設置されたガソリン燃料噴射弁（例えばソレノイドバルブ等）である。
【００１９】
つまり、第１ガソリンインジェクタ６ａから噴射されたガソリン燃料は第１シリンダ１ａの燃焼室内に直接供給され、第２ガソリンインジェクタ６ｂから噴射されたガソリン燃料は第２シリンダ１ｂの燃焼室内に直接供給され、第３ガソリンインジェクタ６ｃから噴射されたガソリン燃料は第３シリンダ１ｃの燃焼室内に直接供給され、第４ガソリンインジェクタ６ｄから噴射されたガソリン燃料は第４シリンダ１ｄの燃焼室内に直接供給される。なお、各ガソリンインジェクタ６ａ〜６ｄを、それぞれ燃料噴射口が各吸気管２ａ〜２ｄの内部に露出するように設置しても良い。
【００２０】
符号８は１ｓｔ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、符号９は２ｎｄ−ＥＣＵ、符号１０は燃料切替スイッチである。１ｓｔ−ＥＣＵ８は、エンジン状態を検出する各種センサ（図示省略）から入力される各種センサ信号に基づいて、ガソリン燃料噴射量及びガソリン燃料噴射タイミングを算出し、その算出結果に応じてガソリンインジェクタ通電用パルス信号を生成して２ｎｄ−ＥＣＵ９へ出力する。
具体的には、ガソリン燃料噴射量に応じてガソリンインジェクタ通電用パルス信号のパルス幅が設定され、ガソリン燃料噴射タイミングに応じてガソリンインジェクタ通電用パルス信号の立上がりタイミングが設定される。
【００２１】
１ｓｔ−ＥＣＵ８に入力される各種センサ信号には、少なくとも、クランク軸が一定角度回転する時間を１周期とするクランクパルス信号、ピストンが上死点（ＴＤＣ）に到達する時間を１周期とするＴＤＣパルス信号、吸気温度を示す吸気温度信号、吸気圧力を示す吸気圧力信号、冷却水温を示す冷却水温信号などが含まれている。
１ｓｔ−ＥＣＵ８は、クランクパルス信号からエンジン回転数を算出し、エンジン回転数及び吸気温度（冷却水温でも良い）を基にガソリン燃料噴射量を算出し、さらに当該ガソリン燃料噴射量からガソリン燃料噴射タイミング（ガソリン燃料を噴射すべきクランク軸角度）を算出する。なお、これらガソリン燃料噴射量及びガソリン燃料噴射タイミングの算出手法は従来と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２２】
２ｎｄ−ＥＣＵ９（燃料噴射制御装置）は、エンジン状態を検出する各種センサから入力される各種センサ信号と、１ｓｔ−ＥＣＵ８から入力されるガソリンインジェクタ通電用パルス信号と、不図示の燃料圧力センサから入力されるガス燃料圧力信号と、不図示の燃料温度センサから入力されるガス燃料温度信号と、燃料切替スイッチ１０から入力される燃料選択信号とに基づいて、各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄ及び各ガソリンインジェクタ６ａ〜６ｄの通電制御を行う。
【００２３】
具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、燃料切替スイッチ１０から入力される燃料選択信号を基にガソリン燃料が選択されていることを検知した場合、ガソリン燃料噴射モードとなり、１ｓｔ−ＥＣＵ８から入力されるガソリンインジェクタ通電用パルス信号と同一のパルス幅、立上がりタイミングを有するパルス信号、すなわちガソリンインジェクタ通電用パルス信号ＰＬを各ガソリンインジェクタ６ａ〜６ｄへ出力する。
【００２４】
また、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、燃料切替スイッチ１０から入力される燃料選択信号を基にガス燃料が選択されていることを検知した場合、ガス燃料噴射モードとなり、ガス燃料圧力信号、ガス燃料温度信号及び１ｓｔ−ＥＣＵ８から入力されるガソリンインジェクタ通電用パルス信号に基づいてガスインジェクタ通電用パルス信号ＰＧを生成して各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄに出力する。なお、このガス燃料噴射モード時の動作についての詳細は後述する。
【００２５】
燃料切替スイッチ１０は、手動操作による燃料切替えを可能とするスイッチであり、そのスイッチの状態、つまりエンジンで使用する燃料としてガソリン燃料が選択されているのか、ガス燃料が選択されているのかを示す燃料選択信号を２ｎｄ−ＥＣＵ９に出力する。
【００２６】
次に、上記のように構成されたバイフューエルシステムの動作、特に本実施形態の特徴である２ｎｄ−ＥＣＵ９のガス燃料噴射モード時の動作について説明する。
既に述べたように、各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄと各吸気管２ａ〜２ｄとが各燃料ホース５ａ〜５ｄで接続される場合、各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄからシリンダ要求燃料量のガス燃料を噴射しても、各燃料ホース５ａ〜５ｄ内に滞留しているガス燃料の影響を受けて、実際に各シリンダ１ａ〜１ｄ内に供給される燃料量はシリンダ要求燃料量とは異なるものとなる。
【００２７】
例えば、第１ガスインジェクタ４ａに着目すると、加速時には、スロットルバルブが開いて第１吸気管２ａの内部圧力（吸気圧力）が正圧側に変化するため、第１燃料ホース５ａの内部圧力より第１吸気管２ａの内部圧力の方が大きくなる。この状態で、第１ガスインジェクタ４ａからガス燃料を噴射すると、第１燃料ホース５ａ内の燃料密度が大きくなって第１燃料ホース５ａ内に滞留する燃料量（ガス燃料滞留量）が増加する一方、第１吸気管２ａ内に流出する燃料量はシリンダ要求燃料量よりも減ってリーン化が発生する（図２（ａ）〜（ｃ）参照）。
【００２８】
また、減速時には、スロットルバルブが閉じて第１吸気管２ａの内部圧力（吸気圧力）が負圧側に変化するため、第１燃料ホース５ａの内部圧力より第１吸気管２ａの内部圧力の方が小さくなる。この状態で、第１ガスインジェクタ４ａからガス燃料を噴射すると、第１燃料ホース５ａ内の燃料密度が小さくなって第１燃料ホース５ａ内のガス燃料滞留量が減少する一方、第１吸気管２ａ内に流出する燃料量はシリンダ要求燃料量よりも増えてリッチ化が発生する（図２（ｄ）〜（ｆ）参照）。
【００２９】
このような現象に対し、本実施形態では、ガス燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に、各燃料ホース５ａ〜５ｄのホース容積と各吸気管２ａ〜２ｄの内部圧力（吸気圧力）から、各燃料ホース５ａ〜５ｄのガス燃料滞留量を算出し、前回噴射時のガス燃料滞留量と今回噴射時のガス燃料滞留量から今回噴射時のガス燃料噴射量を算出することにより、高精度なガス燃料噴射制御を実現するものである。
【００３０】
具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、ガス燃料噴射モード時において、図３に示すフローチャートに従ってガス燃料噴射制御を行う。図３（ａ）は２ｎｄ−ＥＣＵ９が、ガス燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に実行するガス燃料噴射制御のメインルーチンを表し、図３（ｂ）〜（ｄ）はメインルーチン内の各処理のサブルーチンを表している。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、ガス燃料噴射量の算出タイミングが到来すると、まず、シリンダ要求燃料量を算出する（ステップＳ１）。具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、各種センサ信号から得られたエンジン回転数及び吸気温度（冷却水温でも良い）を基にガソリン燃料噴射量を算出し、当該ガソリン燃料噴射量にガス燃料補正係数を乗算することでシリンダ要求噴射量を算出する。なお、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、ガス燃料補正テーブルを検索することで、ガス燃料圧力及びガス燃料温度に応じたガス燃料補正係数を取得する。
【００３２】
以下では、上記ステップＳ１において、第１シリンダ１ａについて算出されたシリンダ要求燃料量をＴinjb[1]で表し、第２シリンダ１ｂについて算出されたシリンダ要求燃料量をＴinjb[2]で表し、第３シリンダ１ｃについて算出されたシリンダ要求燃料量をＴinjb[3]で表し、第４シリンダ１ｄについて算出されたシリンダ要求燃料量をＴinjb[4]で表すものとする。
【００３３】
続いて、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、図３（ｂ）に示すサブルーチンに従って、今回噴射時のガス燃料滞留量を算出する（ステップＳ２）。具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、図３（ｂ）に示すように、初期値が「０」にセットされた制御変数Ｃylをインクリメントし（ステップＳ２a）、燃料カット状態或いはエンジンストップ状態か否かを判定する（ステップＳ２b）。
【００３４】
２ｎｄ−ＥＣＵ９は、上記ステップＳ２bにて「Ｎo」の場合、ホース容積Ｖh[Cyl]、吸気圧力Ｐintake、大気圧力Ｐatm、ガス燃料密度ρgas、及びエンジン運転条件に応じた滞留補正係数Ｋgashからなる下記（３）式に基づいて、今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[Cyl]を算出する（ステップＳ２c）。
Ｔh[Cyl]＝Ｖh[Cyl]×Ｐintake／Ｐatm×ρgas×Ｋgash ・・・（３）
【００３５】
上記（３）式において、ホース容積Ｖh[Cyl]は、Ｃyl番目の燃料ホースの容積を示しており、ガス燃料滞留量Ｔh[Cyl]は、Ｃyl番目の燃料ホースのガス燃料滞留量を示している。つまり、例えば制御変数Ｃylが「１」の場合、ホース容積Ｖh[1]は第１燃料ホース５ａの容積を示し、ガス燃料滞留量Ｔh[1]は、第１燃料ホース５ａのガス燃料滞留量を示すことになる。これらホース容積Ｖh[Cyl]は、各燃料ホース５ａ〜５ｄの長さや内径から予め計算によって求められている固定値である。
【００３６】
また、上記（３）式において、吸気圧力Ｐintakeは、吸気圧センサから得られた検出値であり、大気圧力Ｐatm及びガス燃料密度ρgasは予め設定された固定値である。また、滞留補正係数Ｋgashは、エンジン回転数や負荷状態等のエンジン運転条件に応じて予めテーブルデータとして設定された固定値である。つまり、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、滞留補正係数テーブルを検索することで、各種センサ信号から得られるエンジン回転数や負荷状態等に応じた滞留補正係数Ｋgashを取得する。
【００３７】
一方、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、上記ステップＳ２bにて「Ｙes」の場合、今回噴射時のガス燃料滞留量Ｖh[Cyl]として予め決定されている初期値を設定し（ステップＳ２d）、さらに、前回噴射時のガス燃料滞留量Ｖhz[Cyl]として予め決定されている初期値を設定する（ステップＳ２e）。
【００３８】
２ｎｄ−ＥＣＵ９は、上記ステップＳ２c或いはステップＳ２eの実行後、ループエンドが否か、つまり制御変数Ｃylがシリンダ数（ここでは「４」）と一致したか否かを判定し（ステップＳ２f）、「Ｎo」の場合（Ｃyl＜４の場合）、ステップＳ２aの処理に戻る一方、「Ｙes」の場合（Ｃyl＝４の場合）、本サブルーチンを終了してメインルーチンに戻る。
【００３９】
このような図３（ｂ）のサブルーチンに従って、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、第１燃料ホース５ａの今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[1]、第２燃料ホース５ｂの今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[2]、第３燃料ホース５ｃの今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[3]、第４燃料ホース５ｄの今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[4]を算出する。
【００４０】
２ｎｄ−ＥＣＵ９は、上述した図３（ｂ）のサブルーチンの終了後、図３（ａ）のメインルーチンに戻り、ガス燃料の実行噴射量、つまり今回噴射時のガス燃料噴射量を算出する（ステップＳ３）。具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、図３（ｃ）のサブルーチンに従って、初期値が「０」にセットされた制御変数Ｃylをインクリメントし（ステップＳ３a）、今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[Cyl]、前回噴射時のガス燃料滞留量Ｔhz[Cyl]、及びシリンダ要求燃料量Ｔinjb[Cyl]からなる下記（４）式に基づいて、今回噴射時のガス燃料噴射量Ｔinj[Cyl]を算出する（ステップＳ３b）。
Ｔinj[Cyl]＝Ｔinjb[Cyl]＋Ｔh[Cyl]−Ｔhz[Cyl] ・・・（４）
【００４１】
そして、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、上記ステップＳ３bの実行後、ループエンドが否か、つまり制御変数Ｃylがシリンダ数（ここでは「４」）と一致したか否かを判定し（ステップＳ３c）、「Ｎo」の場合（Ｃyl＜４の場合）、ステップＳ３aの処理に戻る一方、「Ｙes」の場合（Ｃyl＝４の場合）、本サブルーチンを終了してメインルーチンに戻る。
【００４２】
このような図３（ｃ）のサブルーチンに従って、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、第１シリンダ１ａに対する今回噴射時のガス燃料噴射量Ｔinj[1]、第２シリンダ１ｂに対する今回噴射時のガス燃料噴射量Ｔinj[2]、第３シリンダ１ｃに対する今回噴射時のガス燃料噴射量Ｔinj[3]、第４シリンダ１ｄに対する今回噴射時のガス燃料噴射量Ｔinj[4]を算出する。
【００４３】
２ｎｄ−ＥＣＵ９は、上述した図３（ｃ）のサブルーチンの終了後、図３（ａ）のメインルーチンに戻り、ガス燃料噴射を実行する（ステップＳ４）。具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、１ｓｔ−ＥＣＵ８から入力される第１シリンダ１ａに対応するガソリンインジェクタ通電用パルス信号の立上りタイミング（つまり燃料噴射タイミング）に同期して、ガス燃料噴射量Ｔinj[1]に応じたパルス幅を有するガスインジェクタ通電用パルス信号ＰＧを第１ガスインジェクタ４ａへ出力する。
【００４４】
また、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、第２シリンダ１ｂに対応するガソリンインジェクタ通電用パルス信号の立上りタイミングに同期して、ガス燃料噴射量Ｔinj[2]に応じたパルス幅を有するガスインジェクタ通電用パルス信号ＰＧを第２ガスインジェクタ４ｂへ出力する。
また、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、第３シリンダ１ｃに対応するガソリンインジェクタ通電用パルス信号の立上りタイミングに同期して、ガス燃料噴射量Ｔinj[3]に応じたパルス幅を有するガスインジェクタ通電用パルス信号ＰＧを第３ガスインジェクタ４ｃへ出力する。
また、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、第４シリンダ１ｄに対応するガソリンインジェクタ通電用パルス信号の立上りタイミングに同期して、ガス燃料噴射量Ｔinj[4]に応じたパルス幅を有するガスインジェクタ通電用パルス信号ＰＧを第４ガスインジェクタ４ｄへ出力する。
【００４５】
最後に、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、図３（ｄ）に示すサブルーチンに従って、前回噴射時のガス燃料滞留量Ｔhz[Cyl]の更新処理を行った後、本メインルーチンを終了する（ステップＳ５）。具体的には、２ｎｄ−ＥＣＵ９は、図３（ｄ）に示すように、燃料噴射を実行したシリンダの番号を制御変数Ｃylにセットし（ステップＳ５a）、さらに、今回噴射時のガス燃料滞留量Ｔh[Cyl]を前回噴射時のガス燃料滞留量Ｔhz[Cyl]としてセットする（ステップＳ５b）。
【００４６】
図４は、２ｎｄ−ＥＣＵ９が、図３に従って算出したガス燃料噴射量Ｔinj（図中の補正有り噴射実行量）と、従来手法で算出したガス燃料噴射量（図中の補正無し噴射実行量）と、シリンダ要求燃料噴射量Ｔinjbと、吸気圧力Ｐintakeとの時間的な対応関係を示すタイミングチャートである。
【００４７】
この図４からわかるように、加速時（吸気圧力Ｐintakeの上昇時）には、シリンダ要求燃料噴射量Ｔinjbからの不足燃料分を補うように、ガス燃料噴射量Ｔinjが増量されるため、実際にシリンダに供給される燃料量はシリンダ要求燃料噴射量Ｔinjbにほぼ一致することになる。一方、減速時（吸気圧力Ｐintakeの下降時）には、シリンダ要求燃料噴射量Ｔinjbからの過剰燃料分を補うように、ガス燃料噴射量Ｔinjが減量されるため、実際にシリンダに供給される燃料量はシリンダ要求燃料噴射量Ｔinjbにほぼ一致することになる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によれば、ガス燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に、各燃料ホース５ａ〜５ｄのホース容積と各吸気管２ａ〜２ｄの内部圧力（吸気圧力）から、各燃料ホース５ａ〜５ｄのガス燃料滞留量を算出し、前回噴射時のガス燃料滞留量と今回噴射時のガス燃料滞留量から今回噴射時のガス燃料噴射量を算出し、その算出結果に応じて各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄを制御するので、各ガスインジェクタ４ａ〜４ｄが各燃料ホース５ａ〜５ｄを介して各吸気管２ａ〜２ｄに接続されている場合でも、高精度なガス燃料噴射制御を実現することができる。
【００４９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、この実施形態はあくまで一例であって本発明の趣旨を逸脱しない範囲において実施形態の細部を種々変更可能であることは勿論である。
例えば、上記実施形態では、１ｓｔ−ＥＣＵ８と２ｎｄ−ＥＣＵ９とを別個に備えたバイフューエルシステムを例示したが、これら２つのＥＣＵの機能を１つのＥＣＵに統合するような構成を採用しても良い。
また、上記実施形態では、バイフューエルシステムを例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、ガス燃料のみを単一エンジンに供給するモノフューエルシステムであっても、管状部材を介して吸気管と接続された気体燃料噴射弁が設けられているようなシステムであれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…シリンダブロック、１ａ…第１シリンダ、１ｂ…第２シリンダ、１ｃ…第３シリンダ、１ｄ…第４シリンダ、２…インテークマニホールド、２ａ…第１吸気管、２ｂ…第２吸気管、２ｃ…第３吸気管、２ｄ…第４吸気管、４ａ…第１ガスインジェクタ、４ｂ…第２ガスインジェクタ、４ｃ…第３ガスインジェクタ、４ｄ…第４ガスインジェクタ、５ａ…第１燃料ホース、５ｂ…第２燃料ホース、５ｃ…第３燃料ホース、５ｄ…第４燃料ホース、９…２ｎｄ−ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状部材を介して吸気管と接続された気体燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置であって、
気体燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に、前記管状部材の容積及び前記吸気管の内部圧力に基づいて前記管状部材の気体燃料滞留量を算出し、前回噴射時の気体燃料滞留量及び今回噴射時の気体燃料滞留量に基づいて今回噴射時の気体燃料噴射量を算出し、その算出結果に応じて前記気体燃料噴射弁を制御することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記管状部材の容積Ｖh、前記吸気管の内部圧力Ｐintake、大気圧力Ｐatm、気体燃料密度ρgas、及びエンジン運転条件に応じた滞留補正係数Ｋgashからなる下記（１）式に基づいて、前記管状部材の気体燃料滞留量Ｔhを算出することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
Ｔh＝Ｖh×Ｐintake／Ｐatm×ρgas×Ｋgash ・・・（１）
【請求項３】
前記今回噴射時の気体燃料滞留量Ｔh、前記前回噴射時の気体燃料滞留量Ｔhz、及び気筒要求燃料量Ｔinjbからなる下記（２）式に基づいて、前記今回噴射時の気体燃料噴射量Ｔinjを算出することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
Ｔinj＝Ｔinjb＋Ｔh−Ｔhz ・・・（２）
【請求項４】
複数の気筒のそれぞれに対応して、前記管状部材を介して吸気管と接続された気体燃料噴射弁が配置されている場合、各気筒毎に、前記管状部材の気体燃料滞留量を算出し、前回噴射時の気体燃料滞留量及び今回噴射時の気体燃料滞留量に基づいて今回噴射時の気体燃料噴射量を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１】
管状部材を介して吸気管と接続された気体燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置であって、
気体燃料噴射量の算出タイミングが到来する毎に、前記管状部材の容積及び前記吸気管の内部圧力に基づいて前記管状部材の気体燃料滞留量を算出し、前回噴射時の気体燃料滞留量及び今回噴射時の気体燃料滞留量に基づいて今回噴射時の気体燃料噴射量を算出し、その算出結果に応じて前記気体燃料噴射弁を制御することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記管状部材の容積Ｖh、前記吸気管の内部圧力Ｐintake、大気圧力Ｐatm、気体燃料密度ρgas、及びエンジン運転条件に応じた滞留補正係数Ｋgashからなる下記（１）式に基づいて、前記管状部材の気体燃料滞留量Ｔhを算出することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
Ｔh＝Ｖh×Ｐintake／Ｐatm×ρgas×Ｋgash ・・・（１）
【請求項３】
前記今回噴射時の気体燃料滞留量Ｔh、前記前回噴射時の気体燃料滞留量Ｔhz、及び気筒要求燃料量Ｔinjbからなる下記（２）式に基づいて、前記今回噴射時の気体燃料噴射量Ｔinjを算出することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
Ｔinj＝Ｔinjb＋Ｔh−Ｔhz ・・・（２）
【請求項４】
複数の気筒のそれぞれに対応して、前記管状部材を介して吸気管と接続された気体燃料噴射弁が配置されている場合、各気筒毎に、前記管状部材の気体燃料滞留量を算出し、前回噴射時の気体燃料滞留量及び今回噴射時の気体燃料滞留量に基づいて今回噴射時の気体燃料噴射量を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２１１５２４（Ｐ２０１２−２１１５２４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７６６７８（Ｐ２０１１−７６６７８）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]