JPH02149760A - アルコールエンジンの燃料制御装置 - Google Patents

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】 Ｃ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ｌ農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
技術かある。ここで、気化器のアルコール燃料供給系に
対し、スロットル弁上、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供給することが
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。

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
ル濃度を最適制御して、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
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
常に主燃料を噴射し、低温始動時に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て主燃料系の実
アルコール濃度の方が高い場合にのみ、制御ユニットか
ら補助インジェクタに所定の噴射信号を出力して補助燃
料を噴射制御するものである。

〔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、画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アルコール濃度と実アル
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。

〔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ｌの吸気系にエアクリーナ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、排気系に排気管
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１０から燃料ポンプ１１を有す
る燃料通路１２か連通ずる。主燃料タンクＩＯ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
して供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１３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
、ガソ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から噴射して各気筒に供給するように
なっている。

次いで、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２１．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Δ−１する水温センサ２４．０
２センサ２５等を有する。また、主燃料系通路１２には
、アルコール濃度を計測するメタノールセンサ２６が設
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に入力して処理される。そして制御ユニット３
０から運転状態等に応じ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
１．１５を駆動するように構成される。

第２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
３１．吸入空気量センサ２０の信号を入力し吸入空気ｆ
ｆ１Ｑを算出する吸入空気量算出部３２を有し、これら
のエンジン回転数Ｎと吸入空気ｆｆ１Ｑとは基本燃料噴
射量算出部３３に人力し、基本燃料噴射ｍａｐ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の水温Ｔ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Ｃ０ＦＦ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ｆｆ１Ｔｐ、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。

メタノールセンサ２６の信号は、実アルコール１１１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、この実アルコール濃度Ａ１がアルコール分
補正係数設定部４２に人力する。このアルコール分補正
係数設定部４２では、アルコール濃度の相違による発熱
量を補正するものであり、第３図（ｂ）のようにアルコ
ール分補正係数にＡ１、が実アルコール濃度Ａ１の増大
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、
各種増量分補正係数Ｃ０ＦＦ、空燃比フィードバック補
正係数α、アルコール分補正係数に＾Ｌを用いて燃料噴
射量Ｔｉを、以下のように算出する。

Ｔｉ−ＴｐＸαｘｃＯＥＦｘＫＡＬ そしてこの燃料噴射ｍＴｌに応じた噴射信号が、主イン
ジェクタ駆動部４４により所定タイミングで主インジェ
クタ９に出力するようになっている。

続いて、低温始動制御系について述べると、水温センサ
２４の水温Ｔが入力する目標アルコール濃度検索部３８
を有する。一方、マツプ設定部３９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、目標
アルコール濃度検索部３８ではこのマツプを参照して６
水ＭＴに対応する］」標アルコール濃度ＡＯを検索する
。ここでマツプによると、例えば−３０℃でアルコ−ル
ミ１１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ＡＯがこのマツプにより設定される。

上記目標アルコール濃度Ａｏ、実アルコール濃度Ａ１は
アルコール濃度判定部４１に入力して比較され、Ａ１≦
Ａ、の始動可能な場合を除き、Ａ１＞ＡＱの始動不能の
場合にのみ補助燃料噴射量算出部４３に演算を指示する
。補助燃料噴射量算出部４３は、実アルコール濃度Ａ１
と目標アルコール濃度Ａｏとを用いて、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　”　Ａ　Ｉ　　（１００Ａ　ｏ　）　／　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−（１００−Ａｔ　　）　　−Ａ１　　（１
，００Ａｏ）／Ａｏ　　　　（１００−Ａ１　）により
求める。一方、ガソリン補給率Ｋｇは、Ｋｇ−χｇ／１
００ で表わせるから、これと主インジェクタ噴射量Ｔｉを用
いて補助燃料噴射ｆｆ１Ｔｉ’を、Ｔｉ’　−Ｋｇ　ｘ
”ｒｉ−χｇ　ｘＴｉ／１００により算出する。

なお、かかる演算処理において予めガソリン補給率Ｋｇ
を、実アルコール濃度Ａ１．目標アルコール濃度Ａｏを
パラメータとしたマツプにし、このマツプから検索して
燃料噴射量Ｔｉと乗算して補助燃料噴射量Ｔ五′を算出
してもよい。

そしてこの補助燃料噴射量Ｔｉ′に応じた噴射信号が、
補助インジェクタ駆動部４５により補助インジェクタ１
３に出力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（ａ）　、　（ｂ）のフローチャー
トを用いて述べる。

先ず、第４図（ａ）のように、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ｍＱとエンジン回転数Ｎとが算出され（ステップ
Ｓ１）、これに基づき基本燃料噴射量算出部３３で基本
燃料噴射量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信号により各
種増量分補正係数設定部３４で各種増量分補正係数Ｃ０
ＦＦ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補正係
数αが設定され（ステップＳ５）、さらにメタノールセ
ンサ２６の信号により実アルコール濃度算出部４０て主
燃料系の実アルコール濃度Ａ１が算出される（ステップ
ＳＳ）。

そしてアルコール分補正係数設定部４２て実アルコール
濃度Ａ１に対し、アルコール分補正係数にＡＩ４が設定
され（ステップＳ７）、燃料噴射量算出部３７で燃料噴
射ＥｆＴｉが算出され（ステップＳ８）、この燃料噴射
量Ｔｉに応じて所定タイミングで主インジェクタ９から
主燃料が噴射されるのであり（ステップＳ９）、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ｊｌＴｐにより燃料噴射
量Ｔｉが増減し、加減速、アフター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ＴＬか補正さ
れ、空燃比フィードバック補１Ｆ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Ａ
１が低くてガソリン分が多い場合は、アルコール分補正
係数ＫＡＬにより燃料噴射１ｉ１Ｔｉを減じて発熱量が
適正に補正される。

水温Ｔ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
較がＡ１≦ＡＯの場合には、上述のように燃１１制御さ
れて始動および暖機運転する。

一方、上記主燃料制御の際に、第４図（ｂ）のように目
標アルコール濃度検索部３８では、水、１！ｉＴに対す
る目標アルコール濃度ＡＯが検索され（ステップ５ＩＯ
）、アルコール濃度判定部４１で実アルコール濃度Ａ１
と目標アルコール濃度Ａ、とが比較判断される（ステッ
プ５１１）。そこで水ＭＴ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と目標ア
ルコール濃度Ａｏとの比較がＡＩ　＞Ａ□の始動不良の
条件になると、ステップ９１１からステップＳ１２に進
む。即ち、補助燃料噴射ｆｆｉ算出部４３で目標アルコ
ール濃度Ａ□。

実アルコール濃度ＡＩ　、燃料噴射ｆｉＴｉを用いて補
助燃料噴射ｆｆ１Ｔｉ’が算出され、この補助燃料噴射
ｆｆ１Ｔｉ’　に応じて補助インジェクタ１３からガソ
リンの補助燃料が噴射して補給される（ステップ８１３
）。こうして主燃料に対するガソリン補給で実アルコー
ル濃度Ａ１は低下し、実アルコール濃度Ａ１と目標アル
コール濃度ＡＯとの比較がＡ１−Ａｏになり、これによ
り低温始動が可能となる。

かかるガソリン補給による低温始動で、暖機運転時に水
温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との比較がＡ１≦ＡＯの関係になるか、または
アルコールのみの場合で水温が１０℃以上になると、再
び主燃料のみ供給したエンジン運転状態に戻る。

なお、低温始動時にエンジンのクランキング。

完爆を判断して制御してもよい。また、エンジン温度検
出に、冷却水温に代え油温、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１．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
アルコール濃度が目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
され得る。

また、量が適正で始動性が安定する。

さらに、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、暖機等を問わず最適制御で
き、制御も容易化する。

【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）は水温に対する目標アルコール濃度の特性
図、（ｂ）はアルコール分補正係数の特性図、第４図は
燃料制御手順を示すフローチャートである。 ■・・・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
・・・アルコール濃度判定部、４２・・・アルコール分
補正係数設定部、４３・・・補助燃料噴射量算出部。 特許出願人　　　　富士重工業株式会社代理人　弁理士
　　小　橋　信　４ 同

Claims (2)

【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
   常に主燃料を噴射し、 低温始動時にエンジン温度に対する始動可能な目標アル
   コール濃度に対して主燃料系の実アルコール濃度の方が
   高い場合にのみ、制御ユニットから補助インジェクタに
   所定の噴射信号を出力して補助燃料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
   ルコール濃度とが同一になるように補助燃料の補給率を
   定め、 上記補給率と主燃料の噴射とから補助燃料噴射量を算出
   し、 上記補助燃料噴射量に応じて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。