説明

LPGエンジンの燃料組成判定方法及びLPG噴射制御装置

【課題】LPG噴射システムについて、フィードバック制御用の圧力センサを用いて燃料成分の判定を行えるようにし、燃料組成の変化に対応可能な燃料噴射制御を低コストで実現する。
【解決手段】燃料ポンプ下流側の燃料圧力を検知しながらフィードバック制御で目標噴射圧力を維持するLPG噴射制御装置において、燃料ポンプ3における上流側の燃料圧力及び燃料温度からLPGの燃料組成を判定するためのLPGエンジンの燃料組成判定方法であって、LPG噴射制御装置である電子制御ユニット10Aは、検知した前記燃料ポンプ3の駆動電流の電流値から所定の導出方法で求めた前記目標噴射圧力と前記燃料ポンプ3上流側の燃料圧力の差圧である昇圧代を前記目標噴射圧力から差し引くことにより前記燃料ポンプ3上流側の燃料圧力を推定し、燃料ポンプ3上流側の燃料圧力を直接検出することなく前記燃料組成を判定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、LPGエンジンの燃料組成判定方法及びLPG噴射制御装置に関し、殊に、検知した燃料圧力及び燃料温度からLPGの燃料組成を判定してエンジンの各種制御に利用するためのLPGエンジンの燃料組成判定方法、及びこの判定方法を実施するLPG噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液化石油ガス(以下「LPG」という)は、製造者、製造した季節、製造ロット等により、その燃料成分(プロパンとブタンの組成比率等)が異なるのが一般的である。そのため、LPGの燃料成分が異なる場合にプロパンとブタンの発熱量及びオクタン価が異なること等に起因して、同じ空燃比制御や点火時期制御のままでは動力性能の低下や燃費の悪化に繋がることがある。
【0003】
これに対し、特開昭61−275555号公報や特開2004―324509号公報に記載されているように、LPGを貯留する燃料タンク内の燃料温度と気相燃料圧力をLPG噴射制御装置が検知して、これに基づき所定のデータテーブル等を使用すること等により使用しているLPGのプロパンとブタンとの組成比率を求めて燃料組成を判定し、基準燃料噴射量や基準点火時期等を補正することが一般的になっている。
【0004】
図4は、このような制御を行う従来のLPG噴射システムの配置図を示すものであり、LPG噴射制御装置としての電子制御ユニット10Bは、モータ駆動で燃料タンク2に貯留したLPG燃料を加圧して吐出する燃料ポンプ3に対し、フィードバック制御により駆動操作することで、燃料噴射圧力を設定目標圧力に維持している。
【0005】
また、燃料タンク2には、圧力センサ12a及び温度センサ11aの2つのセンサが配設され、これらのセンサーから貯留しているLPGの圧力データと温度データが電子制御ユニット10Bへ入力それるようになっており、電子制御ユニット10Bに予めセットされた燃料温度と圧力の関係テーブル等から燃料成分を判定(推定)して、この燃料成分の内容(比率)に応じて燃料噴射制御における基準値等を補正している。
【0006】
しかしながら、このLPG噴射システムにおいては、燃料タンク2(燃料ポンプ3上流)側の圧力センサ12aと、噴射圧力のフィードバック制御のためにインジェクタ4(燃料ポンプ3下流)側に設けた圧力センサ12bの、2つの圧力センサ設けることが必要になるところ、圧力センサは比較的高価な部品であるためにコスト面で不利になるという問題がある。
【特許文献1】特開昭61−275555号公報
【特許文献2】特開2004―324509号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、燃料ポンプ下流側の燃料圧力を検知しながらフィードバック制御で目標噴射圧力を維持するLPG噴射制御装置において、前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力及び燃料温度からLPGの燃料組成を判定するためのLPGエンジンの燃料組成判定方法であって、前記LPG噴射制御装置は、検知した前記燃料ポンプの駆動電流の電流値から所定の導出方法で求めた前記目標噴射圧力と前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力の差圧である昇圧代を前記目標噴射圧力から差し引くことにより前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力を推定し、前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力を直接検出することなく前記燃料組成を判定することを特徴とする燃料ポンプ下流側の燃料圧力を検知しながらフィードバック制御で目標噴射圧力を維持するLPG噴射制御装置において、前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力及び燃料温度からLPGの燃料組成を判定するためのLPGエンジンの燃料組成判定方法であって、前記LPG噴射制御装置は、検知した前記燃料ポンプの駆動電流の電流値から所定の導出方法で求めた前記目標噴射圧力と前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力の差圧である昇圧代を前記目標噴射圧力から差し引くことにより前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力を推定し、前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力を直接検出することなく前記燃料組成を判定することを特徴とする上記のような問題点を解決しようとするものであり、LPG噴射システムについて、フィードバック制御用の圧力センサを用いて燃料成分の判定を行えるようにし、燃料組成の変化に対応可能な燃料噴射制御を低コストで実現できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
そこで、本発明は、燃料ポンプ下流側の燃料圧力を検知しながらフィードバック制御で目標噴射圧力を維持するLPG噴射制御装置において、前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力及び燃料温度からLPGの燃料組成を判定するためのLPGエンジンの燃料組成判定方法であって、前記LPG噴射制御装置は、検知した前記燃料ポンプの駆動電流の電流値から所定の導出方法で求めた前記目標噴射圧力と前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力の差圧である昇圧代を前記目標噴射圧力から差し引くことにより前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力を推定し、前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力を直接検出することなく前記燃料組成を判定することを特徴とする。
【0009】
従来、LPG噴射制御装置が燃料ポンプ上流側の燃料圧力・燃料温度を検知して燃料組成を判定しながらフィードバック制御で燃料噴射圧を目標噴射圧力に維持することから、燃料ポンプの上流側及び下流側に2つの圧力センサを要することからコスト高となっていたのに対し、本発明では、燃料ポンプ駆動電流から目標噴射圧力と燃料ポンプ上流側燃料圧力(≒燃料タンク内LPG蒸気圧)の差圧である昇圧代を求めて燃料ポンプ上流側燃料圧力を推定することにより、燃料ポンプ上流側の圧力センサを省略可能とした。
【0010】
また、この場合、その昇圧代の導出を、電流値と昇圧代の関係を表す所定の関係式を用いて算出することにより、或いは電流値と昇圧代の関係を表す所定のデータテーブルを用いて導くことによりLPG噴射制御装置の処理負担を過大にすることなく簡易に昇圧代の導出を可能にした。
【0011】
さらに、上述したLPGエンジンの燃料組成判定方法において、その燃料ポンプ上流側の燃料温度を燃料タンクに貯留した燃料から検出し、その燃料ポンプ下流側の燃料圧力及び燃料温度をインジェクタ近傍の燃料から検出するものとすれば、より確実な判定が行える。
【0012】
さらにまた、LPGエンジンの燃料噴射システムに配設され、燃料ポンプ上流側に配設された温度センサからの出力信号が入力されるとともに、燃料ポンプ下流側に配設した温度センサ及び圧力センサからの出力信号が各々入力され、且つ、燃料ポンプ電流値検知手段、燃料圧力推定手段、燃料組成判定手段を備えており、上述したLPGエンジンの燃料組成判定方法を実施することを特徴とするLPG噴射制御装置とすれば、これをLPGエンジンの燃料噴射システムに配設するだけで、上述した機能を確実に発揮できるものとなる。
【発明の効果】
【0013】
燃料ポンプ駆動電流から昇圧代を求めて燃料ポンプ上流側の燃料圧力を推定することにより、使用しているLPGの燃料組成を判定する本発明によると、フィードバック制御用の圧力センサを用いて燃料成分の判定を行えるようになり、燃料組成の変化に対応可能な燃料噴射制御を低コストで実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【0015】
図1は、本発明である好ましい形態であるLPGエンジンの燃料組成判定方法を実施するためのLPG噴射制御装置としての電子制御ユニット10Aを配設してなるLPG噴射システムの配置図を示すものであり、このシステムと図4に示した従来のLPG噴射システムとの大きな違いは、燃料ポンプ3の上流側の燃料タンク2に圧力センサを配設しておらず、その分のコストが低廉に抑えられる点にある。
【0016】
また、電子制御ユニット10Aは、ハード面においては従来のLPG噴射制御装置である電子制御ユニット10Bと同様であり、ソフト面においても、燃料ポンプ3下流側の燃料圧力(燃料噴射圧力)を検知してフィードバック制御により目標噴射圧力を維持するとともに、燃料ポンプ3上流側の燃料圧力及び燃料温度からLPGの燃料組成を判定する図示しない燃料組成判定手段を備えている点で共通している。
【0017】
一方、本実施の形態の電子制御ユニット10Aには、燃料ポンプ3の駆動電流が入力されるとともに、本発明に特有のLPGエンジンの燃料組成判定方法を実施するためのプログラムがインストールされており、燃料ポンプ3の駆動電流を検知するための燃料ポンプ電流値検知手段100、燃料ポンプ上流側の燃料圧力を推定するための燃料圧力推定手段101を機能的に備えており、以下に詳述するLPGエンジンの燃料組成判定方法を実施するようになっている点が、従来の電子制御ユニット10Bと大きく異なる点である。
【0018】
次に、本実施の形態のLPGエンジンの燃料組成判定方法の原理、及びLPG噴射制御装置である電子制御ユニット10Aの機能を説明する。
【0019】
インジェクタ4から燃料噴射が行われると、燃料ポンプ3下流側の燃料圧力が瞬間的に降下するが、設定目標噴射圧力になるようにフィードバック制御するために燃料ポンプ3が駆動操作される。このとき、燃料ポンプ3の仕事は、ポンプ前後差圧(=設定目標圧力−燃料タンク2内LPG蒸気圧)分だけ燃料を昇圧させることにある。
【0020】
一方、燃料ポンプ3には、図2のグラフに示すような昇圧代∝電流の関係が成り立つため、燃料ポンプ3を駆動させる電流値(消費電流値)を知ることによりこの昇圧値を知ることができる。即ち、燃料ポンプ電流値検知手段100により燃料ポンプ3に流れた電流値を検知して、燃料圧力推定手段101により所定の関係式またはデータテーブルを用いてこの昇圧代を求め、これを設定目標値から差し引くことにより、燃料タンク2内のLPG蒸気圧を推定することができる。
【0021】
尚、燃料組成を判定するための手順は従来のものと同様でもよく、推定した燃料ポンプ3上流側の燃料圧力(燃料タンク2内蒸気圧)と、燃料タンク2に配設した温度センサ11aで検出した燃料温度から、各燃料組成における燃料圧力と燃料温度のデータテーブルまたは所定の関係式(近似式)を用いて照合することにより、その燃料組成を比較的正確に判定することができる。
【0022】
尚、図3は、各燃料組成における燃料圧力と燃料温度LPGの関係図であるが、このような蒸気圧線図の近似式を例えば燃料成分10%刻みで電子制御ユニット10Aに予めセットしておいて補間計算を行うことにより、LPGの燃料成分の判定を行うようにすればよい。
【0023】
そして、このようにして判定したLPGの燃料組成を基に、所定のデータテーブル等を用いて燃料噴射制御など各種制御における基準値を補正することにより、より的確なエンジン制御を実施することができるようになる。尚、上述したLPGエンジンの燃料組成判定方法の各手順は、電子制御ユニット10AのCPUに過剰な処理負担を強いるようなレベルではないため、従来のものと比べて制御装置として高機能である必要はなく、高価な電子制御ユニットの使用を求めるものではないため、ハード面でコストを上昇させる心配はない。
【0024】
以上、述べたように、LPG噴射システムについて、本発明により、フィードバック制御用の圧力センサを用いて燃料成分の判定を行えるようになり、異なる燃料組成に対応可能な燃料噴射制御を低コストで実現できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の実施の形態を示すLPG噴射システムの配置図。
【図2】燃料ポンプの昇圧代と電流の関係を示すグラフ。
【図3】燃料圧力と燃料温度LPGの関係を示すグラフ。
【図4】従来例を示す配置図。
【符号の説明】
【0026】
2 燃料タンク、3 燃料ポンプ、4 インジェクタ、10A 電子制御ユニット、11a,11b 温度センサ、12b 圧力センサ、100 燃料ポンプ電流値検知手段、101 燃料圧力推定手段


【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料ポンプ下流側の燃料圧力を検知しながらフィードバック制御で目標噴射圧力を維持するLPG噴射制御装置において、前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力及び燃料温度からLPGの燃料組成を判定するためのLPGエンジンの燃料組成判定方法であって、前記LPG噴射制御装置は、検知した前記燃料ポンプの駆動電流の電流値から所定の導出方法で求めた前記目標噴射圧力と前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力の差圧である昇圧代を前記目標噴射圧力から差し引くことにより前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力を推定し、前記燃料ポンプ上流側の燃料圧力を直接検出することなく前記燃料組成を判定することを特徴とするLPGエンジンの燃料組成判定方法。
【請求項2】
前記昇圧代の導出が、前記電流値と前記昇圧代の関係を表す所定の関係式を用いて算出されることを特徴とする請求項1に記載したLPGエンジンの燃料組成判定方法。
【請求項3】
前記昇圧代の導出が、前記電流値と前記昇圧代の関係を表す所定のデータテーブルを用いて導びかれることを特徴とする請求項1に記載したLPGエンジンの燃料組成判定方法。
【請求項4】
前記燃料ポンプ上流側の燃料温度が、前記燃料タンクに貯留した燃料から検出され、燃料ポンプ下流側の燃料圧力及び燃料温度が、インジェクタ近傍の燃料から検出されることを特徴とする請求項1,2または3に記載したLPGエンジンの燃料組成判定方法。
【請求項5】
LPGエンジンの燃料噴射システムに配設され、前記燃料ポンプ上流側に配設された温度センサからの出力信号が入力されるとともに、前記燃料ポンプ下流側に配設した温度センサ及び圧力センサからの出力信号が各々入力され、且つ、燃料ポンプ電流値検知手段、燃料圧力推定手段、燃料組成判定手段を備えており、請求項1,2,3または4に記載したLPGエンジンの燃料組成判定方法を実施することを特徴とするLPG噴射制御装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2009−221868(P2009−221868A)
【公開日】平成21年10月1日(2009.10.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−64335(P2008−64335)
【出願日】平成20年3月13日(2008.3.13)
【出願人】(000153122)株式会社ニッキ (296)
【Fターム(参考)】