JPH02149758A - アルコールエンジンの燃料制御装置 - Google Patents

アルコールエンジンの燃料制御装置

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JPH02149758A
JPH02149758A JP30337688A JP30337688A JPH02149758A JP H02149758 A JPH02149758 A JP H02149758A JP 30337688 A JP30337688 A JP 30337688A JP 30337688 A JP30337688 A JP 30337688A JP H02149758 A JPH02149758 A JP H02149758A
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JP
Japan
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fuel
alcohol
alcohol concentration
engine
gasoline
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JP30337688A
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Takamitsu Kashima
隆光 鹿島
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Subaru Corp
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Fuji Heavy Industries Ltd
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、メタノール系のアルコール燃料を主燃料とし
て運転するアルコールエンジンの燃料制御装置に関し、
詳しくは、低温始動時のアルコール濃度の最適制御に関
する。
〔従来の技術〕
この種のアルコール燃料を主燃料としたアルコールエン
ジンでは、アルコール燃料の性質の低温で気化し難い、
気化潜熱が大きい、引火点が高い等の不都合を考慮し、
アルコールのみならずガソリンとの混合燃料で運転可能
になっている。この場合に、混合燃料のアルコールの含
有率、即ち濃度はユーザによる燃料補給の事情で常に変
化し、最適なアルコール濃度を保持し得ない。特に、低
温では、上述のようなアルコールの性質上始動性がきわ
めて悪いため、燃料供給系でこれに対する対策を施す必
要がある。
そこで従来、かかるアルコールエンジンの低温始動対策
に関し、例えば特開昭58−158359号公報の先行
技術がある。ここで、気化器のアルコール燃料供給系に
対し、スロットル弁士、下流にガソリン燃料供給系を連
設し、低温始動時。
暖機運転時には主としてガソリン燃料をNu給すること
が示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記先行技術のものにあっては、低温始動等
の場合は主としてガソリン燃料で運転するので、以下の
ような不都合がある。即ち、低温始動可能なアルコール
濃度はエンジン温度により変化し、エンジン温度が比較
的高い場合は、アルコール分が多くても充分始動し得る
。このとき、主としてガソリン燃料のみ供給すると、必
然的にガソリン分が過多になってガソリン燃料の節約を
損うことになる。また、この種のエンジンはアルコール
仕様に設定されているので、ガソリン分過多の場合はか
えって円滑な運転を行い難くなる。
このことから、始動性の悪い低温時にもガソリン過多に
ならないように、アルコールとガソリンとの混合割合を
適正に制御することが望まれる。
一方、かかるガソリン補給によるアルコール濃度の適正
制御においては、アルコール濃度が°非常に高くて始動
可能濃度にするためにはガソリンを多量に加えなければ
ならない場合がある。かかる条件では燃料全体の増大を
招き、始動を円滑に行い難いことがある。そこで、ガソ
リン補給状態もチエツクして、アルコール濃度適正制御
と少量のガソリンのみにより始動性を確保したガソリン
燃料制御を併用することが望まれる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、低温での始動、暖機運転時のアルコー
ル濃度を最適制御すると共に、所定の条件ではガソリン
燃料を制御して、アルコールおよびガソリン燃料を節約
すると共に始動性を安定化することが可能なアルコール
エンジンの燃料制御装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の燃料制御装置は、低
温始動時でも主燃料のアルコールまたはガソリンとの混
合燃料を供給することを前提とし、そこにガソリンの補
助燃料を所定量だけ加えてアルコール濃度を最適化する
。また、ガソリン燃料の付加に伴う過濃化を防ぐため、
燃料全体の空燃比も適正に制御し、更に所定の条件では
ガソリン燃料制御に切換えるものである。
そこで、アルコールエンジン本体の吸気系にアルコール
を主とする主燃料を噴射する主インジェクタと、ガソリ
ンの補助燃料を噴射する補助インジェクタとを配設し、
制御ユニットの噴射信号により上記主インジェクタから
主燃料を、上記補助インジェクタから補助燃料を噴射す
るように構成し、制御ユニットは、低温始動時のエンジ
ン温度に対する始動++J能な目標アルコール濃度に対
し、主燃料系の実アルコール濃度の方が高い場合、両者
の差が小さい場合は主燃料に加えて補助燃料を噴射制御
し、両者の差が大きい場合は補助燃料のみを噴射制御す
るするものである。
〔作   用〕
上記構成に基づき、アルコールエンジンは、通常時、主
インジェクタからアルコールのみまたはそれとガソリン
との混合の主燃料が運転状態等に応じて噴射されて運転
する。そして低温始動時に、始動可能な目標アルコール
濃度に対し、主燃料系の実アルコール濃度の方が高くて
始動不能な場合にのみ、両濃度が同一になるように補助
インジェクタからガソリンの補助燃料が噴射され、必要
最少限のガソリン補給で始動するようになる。また、エ
ンジン温度等の上昇に伴う目標と実アルコール濃度との
関係により、主燃料のみの噴射による運転に戻る。一方
、目標アルコール濃度と実アルコール濃度との差が大き
い場合は、ガソリンの補助燃料のみが運転状態に応じて
噴射されて始動性を確保するようになる。
〔実 施 例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、本発明のアルコールエンジンの概略に
ついて述べると、符号lはエンジン本体であり、このエ
ンジン本体Iの吸気系にエアクリナ2から吸気管3.ス
ロットル弁4を有するスロットルボデー5.チャンバ6
および吸気マニホールド7が連設し、υ1°気系に排気
管8が連設する。
主燃料系としてエンジン本体1の各気筒毎に主インジェ
クタ9がマルチポイント式に取付けられ、この主インジ
ェクタ9に主燃料タンク同から燃料ポンプ11を有する
燃料通路12が連通ずる。主燃料タンク10には、アル
コールのみまたはそれとガソリンとの混合の主燃料が貯
えられ、噴射信号に応じて主インジェクタ9から噴射し
て(Jt給するようになっている。また、低温始動時の
補助燃料系としてスロットル弁4の下流のチャンバ6に
補助インジェクタ13が取付けられ、この補助インジェ
クタI3にも補助燃料タンク14から燃料ポンプ15を
有する燃料通路16が連通ずる。補助燃料タンク14に
は、ガ′ノリンの補助燃料が貯えられ、噴射信号により
補助インジェクタ13から噴!J=j して各気筒に供
給するようになっている。
次いて、電子制御系について述べると、吸気系の吸入空
気量センサ20.クランク角センサ2+、 アイドルス
イッチ22.スロットル開度センサ23.エンジン温度
の一例として冷却水温を計りする水温センサ24.02
センサ25等を有する。また、主燃料系通路12には、
アルコール濃度を旧Mlするメタノールセンサ2Bか設
けられ、これらのセンサおよびスイッチ信号が制御ユニ
ット30に人力して処理される。そして制御ユニット3
0から運転状態等に応して噴射信号を主インジェクタ9
.補助インジエクタ13に出力し、かつ、燃料ポンプ1
1.  +5を駆動するように構成される。
¥82図において、制御ユニット30について述べる。
先ず、主燃料制御系は、クランク角センサ21の信号を
人力しエンジン回転数Nを算出するエンジン回転数算出
部3(、吸入空気量センサ20の信号を人力し吸入空気
量Qを算出する吸入空気量算出部32をHし、これらの
エンジン回転数Nと吸入空気jlftQとは基本燃料噴
射量算出部33に入力し、基本燃料噴射量TpをTp−
に−Q/N(Kは定数)により算出する。アイドルスイ
ッチ22の信号およびスロットル開度センサ23のスロ
ットル開度θ水温センサ24の水iTの信号は各種増量
分補正係数設定部34に人力し、加減速、スロットル全
開。
アフターアイドル、冷態時等の各種条件に応じた各種増
量分補正係数C0EFを設定する。02センサ25の信
号は空燃比判定部35.空燃比フィードバック補正係数
設定部36に人力し、空燃比判定に基づき空燃比フィー
ドバック補正係数αを設定する。そして、これらの基本
燃料噴射量Tp、各種増量分補正係数C0FF、空燃比
フィードバック補正係数αは燃料噴射量算出部37に人
力する。
続いて、低温始動制御系について述べると、水温センサ
24の水m Tか人力する1]標アルコ一ル濃度検索部
38を有する。一方、マツプ設定部3gでは、第3図(
a)に示すような水温(エンジン温度)Tに対する低温
始動可能な目標アルコール濃度AOが設定されており、
r−+ i票アルコール濃度検索部38ではこのマツプ
を参照して3水mTに対応する目標アルコール19度A
Oを検索する。ここでマツプによると、例えば−30℃
でアルコール濃度80%なら始動可能であり、この水温
より高くなるに従ってアルコール濃度が順次高くなって
もよく、10℃以上ではアルコール濃度100%で始動
可能である。そこでかかるアルコール濃度に制御すれば
、ガソリン分が必要最少限になり得るのであり、このこ
とから目標アルコール濃度A。がこのマツプにより設定
される。
メタノールセンサ26の信号は、実アルコール濃度算出
部40に人力して、主燃料系の実アルコール濃度A1が
算出され、これらの目標アルコール濃JUAo、実アル
コール濃度A1がアルコール濃度判定部41に人力する
。アルコール濃度判定部41は、目標アルコール濃度A
Oと実アルコール濃度A1とを比較してA1≦AOの場
合は、アルコール分が少なくその分ガソリン分が多くて
当然始動可能を判断し、実アルコール濃度A1を出力す
る。
方、[1mアルコール濃度Aoと実アルコール濃度A1
とを比較してAI >A□の場合は、アルコール分が多
過ぎて始動不能を判断し、目標アルコール濃度Aoを出
力する。またこのアルコール濃度の判断結果は過濃判定
部47に人力し、目標アルコール濃度AOと実アルコー
ル濃度A1とを比較17てA1 >A□の場合にのみ両
者の差A1−A□と設定値ΔAs(例えば10%)とを
比較し、A1−AQ>ΔAsの場合は、アルコール濃度
が過濃と判断する。更に、これらのアルコール濃度とそ
の過濃判断結果はアルコール分補正係数設定蔀42に入
力し、A1≦AOの場合は、実アルコール濃度A1に対
応したアルコール分補正係数KALを設定し、AI >
A□でAi−Ar)≦ΔAsの場合は、目標アルコール
濃度AOに対応したアルコール分補正係数KAI、を設
定する。また、1]標アルコ一ル濃度AOと実アルコー
ル1度A1とを比較してAI>AOでA1−Ar) >
ΔAsの過濃の場合は、ガソリンのみの燃料制御である
からアルコール分捕IF係数KALをKAl、−1,0
に設定する。このアルコール分補正係数KA!、は、ア
ルコール濃度の相違による発熱量を噴射量で補正するも
のであり、第3図(b)のように目標アルコール濃度A
O,実アルコール濃度A1に対し増大関数で設定されて
、燃料噴射量算出部37に人力する。
そこで燃料噴射量算出部37は、基本燃料噴射mTp、
各種増各種増圧分補正係数F、空燃比フィードバック補
正係数α、アルコ−小分補正係数KA1、を用いて燃料
噴射量Tiを、以ドのように算出する。
Ti−TpXαXC0EFXKAL この燃料噴射量Tiは、インジェクタ駆動配分設定部4
31−人力し、実アルコール濃度A1とL11標アルコ
一ル濃AOとがA1≦Aoの始動可能の条件では、その
まま主インジェクタ駆動部44により燃!−1噴射ff
1Tiに応じた噴射信号が所定タイミングで主インジェ
クタ9にのみ出力する。
なお実アルコール濃度A1と目標アルコール濃度A、と
を比較してAj >AOでAi −A□ >ΔAsの場
合は、アルコール分補正係数KAL−1,0であるから
、燃料噴射ff1TIは、 Ti−TpXaXCOEF により算出され、エンジン運転状態に応じた燃料噴射量
になる。
一方、実アルコール濃度A1と[1漂アルコ一ル濃度A
oとを比較してAI >A□の始動不能の場合のガソリ
ン補給、空燃比制御系、およびガソリン燃料制御系につ
いて述べると、実アルコール濃度A1.目標アルコール
濃度Aoおよびアルコール濃度判定部41.過濃判定部
47の判断結果が人力するガソリン補給率算出部45を
有する。このガソリン補給率算出部45は、実アルコー
ル濃度A1と目標アルコール濃度Aoとを比較してAI
 >A□でAI −A□≦ΔAsのガソリン補給可能の
条件においてAI−AOとなるように、ガソリン補給率
Kgを算出する。即ち、先ず実アルコール濃度A1の主
燃料に対し目標アルコール濃度AOにするための総ガソ
リン割合χ(%)を、 z−AI  (1,0O−Ao) /A。
により求め、主燃料に対するガソリン追加割合χg(%
)を、 χg−χ−(10O−At )−A1(100Ao)/
Ao  (100−AI ) により求める。こうしてガソリン補給率K gが、Kg
−χg/100 で算出される。
なお、この場合のガソリン補給率Kgは、予め実アルコ
ール濃度A1と目標アルコール濃度AOとをパラメータ
とするマツプで定めることにより、マツプを検索して容
易に算出し得る。
上記ガソリン補給率Kg、アルコール濃度判定部41.
過濃判定部47の判断結果はインジェクタ駆動配分設定
部43に人力し、実アルコール濃度A1と11標アルコ
一ル濃度AOとの比較てA1≦A。
の始動可能、A1 >A□で11−A□≦ΔAsのガソ
リン補給、AI >AOでA1−A□ >ΔAsのガソ
リン燃料制御の各条件において、インジェクタ駆動配分
を定める。即ち、A1≦Aoの条件ては、既に述べたよ
うに燃料噴射J]Tiの噴射信号を主インジェクタ9に
のみ出力し、主インジェクタ駆動にする。
また、AI >Ar)でA1−A□≦ΔAsの始動不能
でガソリン補給可能な条件では、補助インジェクタ駆動
分子i2を、 T i2 =T i XKg で算出し、この補助インジェクタ駆動分子i2に応した
噴射信号を補助インジェクタ駆動部46により補助イン
ジェクタ13に出力する。また、主インジェクタ駆動分
子i1を、 Ti1−Ti−Ti2 により算出し、この主インジェクタ駆動分子i1に応し
た噴射信号を主インジェクタ9に出力して、主および補
助インジェクタ駆動にする。
更に、AI >AoかつAI−AO>ΔAsの始動不能
で!4aのためガソリン燃料制御する条件では、燃料噴
射fiTiの噴射信号を補助インジェクタ13にのみ出
力し、補助インジェクタ駆動するように構成される。
次いで、かかる構成のアルコールエンジンの燃料制御装
置の作用を、第4図のフローチャートを用いて述べる。
先ず、エンジン運転時に吸入空気量センサ20゜クラン
ク角センサ21の信号により吸入空気ff1Qとエンジ
ン回転数Nとが算出され(ステップSt)、これに基づ
き基本燃料噴射量算出部33て基本燃t)噴射量Tpが
算出される(ステップS2)。また、アイドルスイッチ
22.スロットル開度センサ23゜水温センサ24のス
ロットル開度θ、水温Tにより各種増量分補正係数設定
部34て各種増量分hD ilE係数C0FFが設定さ
れ(ステップS3. S4)  02センサ25の信号
により空燃比判定されて空燃比フィードバック補正係数
設定部36で空燃比フィードバック捕1[係数αか設定
され(ステップS5)、更にメタノールセンサ26の信
号により実アルコール濃度算出部40で上燃1[系の実
アルコール濃度A1が算出される(ステップS6)。
一方、目標アルコール濃度検索部38では水7M Tに
対する1」)票アルコールla度Aoが検索され(ステ
ップS7)、アルコール濃度判定部41で実アルコール
濃度A1と1]標アルコ一ル濃度Aoとが比較判断され
る(ステップS8)。ここて水m Tが10℃以上の場
合は、アルコール濃度100%で始動もii7能である
から、実アルコール濃度A1と目標アルコール濃度AO
との比較でA1≦Aoの関係になってステップS9に進
み、アルコール分捕1[係数設定部42で実アルコール
濃度A1に対しアルコール分補正係数KALか設定され
る。こうして燃料噴射m )’j’出部37て燃料噴射
J]Tiが算出され(ステップ510)、この燃料噴射
量Tiに応じて主インジェクタ9のみから主燃料か噴射
されるのであり(ステップ5ll)、これによりアルコ
ールのみまたはアルコールとガソリンとの混合燃料でエ
ンジンを運転する。
このエンジン運転時に、スロットル開度θと共に運転条
件が変化すると、基本燃料噴射ff1Tpにより燃料噴
射量T1が増減し、加減速、アフタアイドル等では各種
増量分補正係数C0FFにより燃料噴射量Tiが捕i■
几され、空燃比フィードバック補正係数αにより理論空
燃比付近に空燃比制御される。また、実アルコール濃度
A1が低くてガソリン分か多い場合は、アルコール分補
正係数KAI、により燃す一1噴射量Tiを減して発熱
量が適正にi重重される。
水fATが10℃以下でも実アルコール濃度A1が低く
、実アルコール濃度A1と目標アルコール濃度AOとの
比較かA1≦A、の場合には、上述のように燃料制御さ
れて始動および暖機運転する。
次いで、水温Tが10℃以下において実アルコール濃度
A1が高く、実アルコール濃度A1と目障アルコール濃
度AOとの比較かA1 〉Aoの条f牛になると、ステ
ップS8からステップS i 2に進み、過濃判定部4
7における過濃の合焦によりガソリン補給可能なA1−
A□≦ΔAsの場合はステップS13に進む。そこで、
ガソリン補給率算出部45てアルコール濃度Ao、実ア
ルコール濃度A1に基づきガソリン補給率K gか算出
される。また、「I標アルコール濃度Aoによるアルコ
ール分補正係数KALで燃木1噴射mTiが算出され(
ステップS14 、515)、インジェクタ駆動配分設
定部43によりガソリン補給率K gに応じた補助イン
ジェクタ駆動分子i2で補助インジェクタ13からガソ
リン噴射され、この補助インジェクタ駆動分子i2の分
だけ減じた主インジェクタ駆動分子i1で主インジェク
タ9から主燃料が噴射される(ステップS1B 、 5
I7)。こうして主燃料に対し、ガソリンが補給されて
実アルコール濃度A1と[゛11標アルコ一ル濃AOと
の比較がAI −AOになって低温始動が可能となり、
このとき主燃料がガソリン補給性だけ減量されてオーバ
リッチか防止される。
一方、上述のAI >A□でアルコールが過濃なAI−
A□>ΔAsの場合は、ステップS12からステップ8
1gに進み、燃料噴射量算出部37でアルコール分補正
係数KALを除いて運転状態に応じて算出された燃料噴
射量T iが補助インジェクタ13にのみ出力しくステ
ップ519)、こうしてガソリンの補助燃料だけか噴射
されてエンジンを運転する。
かかるガソリン補給による低温始動で暖機運転時に水M
Tが上昇して、実アルコール濃度A1と目標アルコール
濃度AOとの比較でA1≦AOの関係になると、再び主
燃料のみ供給したエンジン運転状態に戻る。また、ガソ
リン燃料制御による低温始動時にも水温上昇でAi −
AO≦ΔAsの関係になると、上述のガソリン補給制御
に切換わり、その後主燃料制御に戻ってエンジンを運転
する。
なお、低温始動時にエンジンのクランキング。
空環を判断して制御してもよい。また、エンジン温度検
出に、水温に代え油温、あるいは吸気温を用いてもよい
〔発明の効果〕
以上述べてきたように、本発明によれば、アルコールエ
ンジンの燃料制御において、低温始動時にエンジン温度
と始動可能な目標アルコール濃度との関係で、実際のア
ルコール濃度が[1標値と一致するようにガソリン補給
量を定めて供給するので、ガソリンは必要最少限に節約
されilる。
また、量が適正で始動性が安定する。
さらに、ガソリン補給にC?う燃料のオーバリッチが防
止されて、始動性、エミッションがよい。
また、目標と実際のアルコール濃度の追従制御により、
エンジンのクランキング、暖機等を問わす最適制御でき
、制御も容品化する。
さらにまた、アルコールが過濃な低温始動では主燃料を
カットして着火の悪いアルコールを除き、ガソリン燃料
のみを噴射制御するので、燃料が節約されて始動性も確
保される。このとき、ガソリン燃料は運転状態に応じて
適正に制御される。
そして、主燃料、主燃料とガソリン、ガソリン燃IIの
3種類の制御モードにより、すべての運転条件に適切に
対応できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のアルコールエンジンの燃料制御装置の
実施例の全体構成図、 第2図は制御系のブロック図、 第3図(a)は水温に対する1」標アルコール濃度の特
性図、(b)はアルコール分捕i1E係数の特性図、第
4図は燃料制御手順を示すフローチャートである。 l・・・エンジン本体、9・・・主インジェクタ、13
・・・補助インジェクタ、30・・・制御ユニット、3
7・・・燃料噴射量算出部、38・・・目標アルコール
濃度検索部、40・・・実アルコール濃度算出部、41
・・・アルコールl農度判定部、42・・・アルコール
分補正係数設定部、43・・インジェクタ駆動配分設定
部、45・・・ガソリン補給中算出部、47・過l豊判
定部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アルコールエンジン本体の吸気系にアルコールを
    主とする主燃料を噴射する主インジェクタと、ガソリン
    の補助燃料を噴射する補助インジェクタとを配設し、 制御ユニットの噴射信号により上記主インジェクタから
    主燃料を、上記補助インジェクタから補助燃料を噴射す
    るように構成し、 制御ユニットは、低温始動時のエンジン温度に対する始
    動可能な目標アルコール濃度に対し、主燃料系の実アル
    コール濃度の方が高い場合、両者の差が小さい場合は主
    燃料に加えて補助燃料を噴射制御し、両者の差が大きい
    場合は補助燃料のみを噴射制御することを特徴とするア
    ルコールエンジンの燃料制御装置。
  2. (2)上記制御ユニットは、目標アルコール濃度と実ア
    ルコール濃度との差が小さい場合に、両濃度が同一にな
    るように補助燃料補給率を求め、上記補給率に応じて補
    助燃料を噴射し、 主燃料は補助燃料の補給分だけ減少して噴射制御する請
    求項(1)記載のアルコールエンジンの燃料制御装置。
  3. (3)上記制御ユニットは、目標アルコール濃度と実ア
    ルコール濃度との差が大きい場合に、運転状態に応じて
    算出される噴射量の補助燃料を噴射制御する請求項(1
    )記載のアルコールエンジンの燃料制御装置。
JP30337688A 1988-11-30 1988-11-30 アルコールエンジンの燃料制御装置 Pending JPH02149758A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100719754B1 (ko) * 2005-12-19 2007-05-17 지멘스 오토모티브 주식회사 알코올-가솔린 혼합 연료를 사용하는 엔진의 냉시동 장치및 방법

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KR100719754B1 (ko) * 2005-12-19 2007-05-17 지멘스 오토모티브 주식회사 알코올-가솔린 혼합 연료를 사용하는 엔진의 냉시동 장치및 방법

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