JPS62214238A - 二元燃料の切換制御方法及び装置 - Google Patents

二元燃料の切換制御方法及び装置

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JPS62214238A
JPS62214238A JP5489886A JP5489886A JPS62214238A JP S62214238 A JPS62214238 A JP S62214238A JP 5489886 A JP5489886 A JP 5489886A JP 5489886 A JP5489886 A JP 5489886A JP S62214238 A JPS62214238 A JP S62214238A
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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、液体燃料とガス燃料を相互に切換えて供給す
る二元燃料エンジンにおいて、切換時の運転性能の悪化
を防止するための二元燃料の切換方法及び装置に関する
従来の技術 近年、石油に対する代替エネルギー源として天然ガスが
児直され、これを自動車用燃料として活用しようという
動きが特に天然ガス産出国で活発化している。天然ガス
は沸点の低いメタンを主成分としており、そのため、従
来から自動車用燃料として一部で使用されているLPG
 (液化石油ガス)のように常温下で液体貯蔵すること
が困難であり、通常、圧縮天然ガス(Compress
ed NaturalGas :略してCNGともいう
)として、気相状態でボンベ内に充填して車両に搭載す
るようにしている。
これらCNG等のガス燃料は、従来から車両用燃料とし
て普及しているガソリン及び軽油等の液体燃料(以下ガ
ソリン燃料で代表することがある)に比べてその供給体
制が必ずしも十分に整っておらず、そのためガス燃料だ
けを燃料とするエンジンは、地上設置用など特殊な用途
に限られており、一般に車両用エンジンにおいては、ガ
ス燃料及びガソリン燃料の二元燃料を、ガス燃料の欠乏
時にガソリン燃料へ切換えたり、その他所望により相互
に切換えて使用できるようにした車両が普及しつつある
(例:特開昭57−59048号)。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、二元燃料を切換えてエンジンに供給する
車両にあっては、燃料を切換えた直後に、切換えられた
燃料が即座にエンジンに供給されず、そのために一時的
に空燃比がリーンとなり、丁ンジンi−ルクが減少し、
いわゆるもたつきを生ずる。
このときエンジントルクの減少を回避しようとしてアク
セルペダルを更に踏み込むと吸入空気はも急増するため
、かえってもたつくことがあった。
また、ごの空燃比の急激な変化により、車速が急変して
ショックを受けることもあった。
そこで本発明はこれらの不都合に鑑み、ガス燃料と液体
燃料の二元燃料を相互に切換えて使用するエンジンを搭
載した車両において、燃料の切換時に所定時間、少けの
液体燃料を供給して、前述したような車両性能の悪化す
ることのない二元燃料の切換方法及びその装置を提供す
ることを目的とする。
問題点を解決するための手 上述した従来技術の問題は、液体燃料及びガス燃料の二
元燃料を切換えて供給するようにしたエンジンにおいて
、ガス燃料から液体燃料に切換えたときには、切換と同
時にガス燃料の供給を停止し、切換の時点から所定時間
にわたりエンジンのフィトリング時に相当する量の液体
燃料の供給を継続し、該所定時間経過後はエンジンの運
転状態に応じた凶の液体燃料を供給するようにし、また
液体燃料からガス燃料に切換えたときには、切換と同時
にエンジンの運転状態に応じた母のガス燃料の供給を開
始すると共に切換の時点から所定時間に減量した液体燃
料を引続き供給し、該所定時間経過後に液体燃料の供給
を停止するようにしたことを特徴とする二元燃料の切換
制御1ノ法により解決される。
また、その方法の実施に使用ダ゛る装置として、液体燃
料をエンジンに供給する液体燃料供給手段aと、ガス燃
料をエンジンに供給するガス燃料供給手段すと、これら
の供給手段を切換える燃料切換手段Cと、この燃料切換
手段により燃料が切換わった時点から所定時間計測する
タイマーdと、この所定時間の期間エンジンのアイドリ
ング時に相当する最の液体燃料を供給し、液体燃料に切
換わっているときであって前記期間を除く期間エンジン
の運転状態に応じた酊の液体燃料を供給し、それ以外の
期間液体燃料の供給を停止するように制御する液体燃料
供給制御手段eと、ガス燃料に切換ねっているときには
エンジンの運転状態に応じた徂のガス燃料を供給し、そ
れ以外の期間にはガス燃料の供給を停止するように制御
するガス燃釈+m蛤會(1作1壬のfシム1ご虚bつ責
ηスフシル樫各局シする二元燃料の切換制(II表装置
提供する。
作   用 液体燃料をエンジンに供給して運転しているとぎに、燃
料切換手段によりエンジンに供給する燃料をガス燃料に
切換えると、これと同時にガス燃料の供給が開始される
。この場合、燃料切換の時点から所定時間にわたりエン
ジンのアイドリング時に相当する少量の液体燃料を供給
し続けるようにしているので、システム全体がガス燃料
モードに切換ねるのに遅れ時間があったとしても、この
所定時間にわたる液体燃料の過渡的供給によりエンジン
の円滑な回転が確保される。
一方、ガス燃料をエンジンに供給して運転しているとぎ
に、燃料切換手段によりエンジンに供給する燃料を液体
燃料に切換えると、これと同時にガス燃料の供給が停止
され、前述の液体燃料からガス燃料への切換の場合と同
様に、燃料切換の時点から所定時間にわたり、先ずエン
ジンのアイドリング時に相当する少量の液体燃料がエン
ジンに供給される。そのため、システム全体が液体燃料
モードに切換わらないうちに液体燃料の供給量のみが即
座に急増することなく、この所定時間の液体燃料の過渡
的供給によりエンジンの円滑な回転が確保される。
実  施 壓 以下、本発明の望ましい実施例につき、図面にもとづい
て説明することにする。
第2図を参照すると、本発明の適用される二元燃料エン
ジンの一例が示されており、この場合燃料としては、ボ
ンベ1内に例えば2008g/cm2の圧力で充填され
るCNG及びガソリンタンク2内のガソリンが用いられ
る。同図において、3はボンベ1に設けられCNGの充
填及び取出しに用いるバルブ、4は高圧配管5を介して
バルブ3に接続される遮断弁、6は遮断弁4と一体的に
設けられる高圧レギュレータ、7は配管8を介して高圧
レギュレータ6に接続される低圧レギュレータをそれぞ
れ表している。遮断弁4は、例えばソレノイド等を用い
て構成される電磁弁からなり、線15を介して送られる
CNG制御回路13からの信号により開閉制御される。
遮断弁4が開いている状態でガス燃料は、先ず高圧レギ
ュレータ6で5乃至6 Kg / cm 2に減圧され
た後に、低圧レギュレータ7で0.1乃至062 Kg
/ cm 2まで減圧され、配管12及び可変オリフィ
ス10を介してエンジンの吸気通路11に設けられる混
合器26に供給され、吸入空気と混合される。可変オリ
フィス10は、CNG制御回路13から線14を介して
送られてくるパルス信号により駆動可能なステッピング
モータの回転により、所望のオリフィス開度が設定され
、これによりCNG燃料の供給量を調節する。
一方、ガソリンタンク2内のガソリン燃料は、ガソリン
タンク2内に設けられる)江−エルポンプ16により、
配管17及びこの途中に設けられるフューエルフィルタ
ー18を介して、所定の圧力でインジェクタ1つに送ら
れる。インジェクタ1つは、実際には各気筒毎に設けら
れており、線21を介してガソリン燃料制御回路22か
ら送りニアkd: +IスQ! 何6111’: II
R翻1i +1771− i 1 ”、 T 間r!1
1 化ll till六れ、所定圧力で送られる加圧ガ
ソリン燃料を図示しない吸気弁近傍の吸気通路11内(
吸気ボート部)に間欠的に噴射する。
エアークリーナ44を介して吸入される吸入空気は、可
動ベーン24を有するエアーフローセンサ23によりそ
の流量が検出される。吸入空気晒は、図示しないアクセ
ルペダルに連動するスロットル弁25によって制御され
る。スロットル弁25ど連動し、スロットル弁25が全
開位置(アイドル位置)にある際に開成するスロットル
ポジションスイッチ40からの信号は、線41を介して
CN G 1ti(I御回路13及びガソリン燃料制御
回路22に送り込まれる。
混合器26内でCNGを混合され、あるいはインジェク
タ19に゛よりガソリン燃料を噴射されて成る混合気は
、エンジン本体27内の図示しない燃焼室で燃焼し、燃
焼した後の排気ガスは、排気通路28及びこの途中に設
けられる触媒コンバータ29を介して大気中に排出され
る。
エアーフローセンIJ′23は、スロットル弁25の上
流の吸気通路11′に設けられ、吸入空気量の変化に応
じて回動する可動ベーン24の位置により決まる電圧を
発生する。この出力電圧は、線30を介してガソリン燃
料制御回路22に送り込まれる。31は可動ベーン24
を駆動するためのエアーフローセンサアクチュエータを
表しており、このアクチユエータ31は線32を介して
ガソリン燃料制御回路22に接続され、燃料切換スイッ
チ9がガソリン側にあるときには可動ベーン24を回動
自在な状態とし、燃料切換スイッチ9がCNG側にある
とぎには可動ベーン24が吸入空気通路を仝開状態とす
るように制御される。
33はエンジンのディストリビュータであって、クラン
ク軸が所定角度回転する毎にパルス信号を出力し、この
パルス信号は、線34を介してCNG制御回路13及び
ガソリン燃料制御回路22に送り込まれる。
排気通路28には、排気ガス中の酸素濃度に応答して出
力を発生する、即ち空燃比が理論空燃比に対してリーン
側にあるかリッチ側にあるかに応じて互いに異なる2値
の出力電圧を発生する02ヒンサ35が設けられており
、このセンサの出力電圧は、線36を介してガソリン燃
料制御回路22に送り込まれる。
吸気通路11のスロットル弁25下流側には、導管37
を介して吸気管圧力センサ38が設けられ、このレンチ
は吸気通路11内の負圧に応じて発生ずる電圧信号を線
39を介してCNG制御回路13に送り込む。
燃料切換スイッチ9は、線42及び43を介してGNG
制御回路13及びガソリン燃料制御回路22に、燃料が
切換わったことを表ず例えば開閉信号を送り込む。
第3図は、第2図に示したガソリン燃料制御回路22の
一実施例を表すブロック図である。
エアー70−センサ23からの電圧信舅及び02センサ
35からの電圧信号は、アナログマルチプレクサ機能を
有するアナ【コグ−デジタル(A/D)変換器5oに送
り込まれ、中央演算処理ユニット(CPU)52からの
指示に応じて順次2進信号に変換される。
ディストリビュータ33からのクランク角所定角度毎の
パルス信号は、入力インターフェイス回路(l/0回路
)54内に設けられる周知の速度信号形成回路に送り込
まれ、これによりエンジンの回転速度を表ず2通信号が
形成される。また、このパルス信号は、他の所定角度毎
のパルス信号と共に、燃料噴射パルス幅演算のための割
込み要求信号、燃料噴射開始信号、及び気筒判別信号等
の形成にも利用される。
スロットルポジションスイッチ40からの信号は、I1
0回路54の所定ビット位置に送り込まれ、一時的に記
憶される。
燃料切換スイッチ9からの信号は、同じく■10回路5
4の所定ビット位置に送り込まれ、インジェクタ1つの
作動・停止のための割込み要求信号、エアーフ[1−セ
ンサアクチュエータ31の作動信号、及び後述するアイ
ドリング相当間の燃料噴則時間を計測するタイマーのセ
ット・リセット斥a竺/7′1耶而り−111…肯柄ス
出力インターフエイス回路(110回路)56内には、
レジスタ等を含む周知の燃料噴射制御回路が設けられて
おり、このI10回路56は、CPtJ52から送り込
まれる噴射パルス幅に関する2進のデータからそのパル
ス幅を有する噴射パルス信号を形成する。この噴射パル
ス信号は、図示しない駆動回路を介してインジェクタ1
9a乃至19dに順次あるいは同時に送り込まれ、これ
らを付勢する。これにより、噴射パルス信号のパルス幅
に応じた量の燃料が噴射させられることとなる。また、
このI10回路56には、エアーフロ−センサアクチュ
エータ31を駆動するための2値信号を形成する回路が
設けられ、この信号によりエアフ(」−センサアクチュ
エータ31は、CNG燃料モードのときにベーン24が
吸入空気通路を仝間にするとともにこの状態でロックし
、ガソリン燃料モードのときにベーン24が吸入空気量
に応じて回動自在となるようにロック解除する。
A/D変換器50、I10回路54及び56は、マイク
1」コンピュータの主要構成要素であるCPU52、ラ
ンダムアクセスメモリ(RAM)58、及びリードオン
リメモリ(ROM)60に共通バス62を介して接続さ
れており、このバス62を介してデータ及び命令の転送
等が行なわれる。
ROM60内には、メイン処理ルーチンプログラム、燃
料噴射パルス幅演算用の割込み処理ルーヂンプIIダラ
ム、各種補正係数演算用の割込み処理ルーチンプログラ
ム、燃料切換直後にアイドリング時に相当する量の燃料
噴射を実行するためのルーヂンプログラム、このアイド
リング時相当量の燃料噴射時間をカウントダウンするた
めのプログラム(タイマー機能)、及びその他のプログ
ラム、更にそれらの演算処理に必要な種々のデータがあ
らかじめ記憶されている。
一方、第4図は、第2図に示したCNG制御回路13の
一実施例を表すブロック図である。この場合、A/D変
換器50’ 、CPU52’ 、I10回路54′並び
に56′、RAM58′、及びROM60’等のハード
ウェアは、基本的な作用及び構成が第3図に示したガソ
リン燃料制御回路のハードウェアと同一であるので、そ
の説明は省略することにする。
ガソリン燃料制御回路22及びCNG制御回路13とし
ては、以上説明した構成と異なる種々の構成のものが適
用できる。例えばI10回路54及び54′内に速度信
号形成回路を設けることなく、所定クランク角毎のパル
ス信号をCPU52及び52′が受は取り、ソフトウェ
アで速度信号を形成するように構成することも可能であ
る。また、エアーフローメータアクチュエータ31及び
遮断弁4は、土)イiの如く両制御回路22及び13を
介することなく、燃料切換スイッチ9と直接接続するよ
うに構成してもよい。
以下、上述したマイクロコンピュータの動作を説明する
ガソリン燃料モード、即ち燃料切換スイッチ9がガソリ
ン燃料側にあるとぎには、ガソリン燃料制御回路22が
機能し、エアーフ[]−センサ23からの吸入空気■に
関するデータ及びディストリビュータ33からのエンジ
ンの回転速度データに基き、先ず、基本燃料噴射量が算
出される。この基本燃料噴射量は、他の各センサからの
信号に応じて都度補正され、補正された燃料噴射量に応
じて形成される燃料噴射パルスによりインジェクタ19
が駆動される。この種の処理ルーチンは周知であるので
、その説明は省略する。
CNGモード、即ち燃料切換スイッチ9がCNG側にあ
るときには、CNG制御回路13が機能し、吸気管圧力
センサ38からの吸気管圧力に関するデータ及びディス
トリビュータ33からのエンジンの回転速度データに基
き、先ず、これらのデータをパラメータとしてROM6
0’内に記憶される可変オリフィス10の基本開度が読
み出される。この基本開度は、他の各センサからの信号
に応じて都度補正され、補正された開度となるように可
変オリフィス10が駆動される。この種の処理ルーチン
も、前述のガソリン燃料モードと同様の思想により構成
することが可能であるので、その説明は省略する。
ついて、フ[1−チャート及びタイミングチャートを用
いて詳細に説明する。
第5図は、ガソリン燃料からCNGに切換えたときの制
御に関するフローチャートであり、第6図は、その際の
各部材の作動等を示したタイミングチャートである。ス
テップ70で燃料切換スイッチ9がガソリン燃料モード
からCNGモードに切換わったか否か判断し、切換わっ
ていないと判断された場合には、ステップ78に進み、
前述したガソリン燃料モードの制御が継続される。一方
、ステップ70でCNGモードに切換わったと判断され
た場合には、ステップ71で遮断弁4を聞き、ステップ
72で可変オリフィス10が所定開度Aとなるように駆
動される。この開度へは前述したCNGモードにおける
エンジンの運転状態に応じた開度である。ステップ73
では、エアフローセンサアクチュエータ31が駆動開始
され、これによりエアーフローセンサのベーン24は、
ガソリン燃料モードにおけるエンジンの運転状態に応じ
’t−jh!fAIコ すA  CIh  l’!Q 
 Ift  う9 ρ r−亦 六’y  I 、  
7  =  n)44’  01!  −r−nツクさ
れる。この変位に要する時間は、通常、約200msで
ある。ステップ74では、アイドリング時に相当する出
のガソリン燃料の噴射が開始される、即ち、インジェク
タ19の燃料噴射硲は、ガソリン燃料モードにおけるエ
ンジンの運転状態に応じたff1Dからアイドリング時
に相当するff1Eまで減少する。次に、ステップ75
ではタイマーの積算が開始され、ステップ76でこのタ
イマーが所定時間経過するまで、ステップ74以下の動
作、即ちアイドリング時に相当する量のガソリン燃料の
噴射動作が継続される。この所定時間は、前)ホしたベ
ーン24の変位時間に相当する200fflSに設定す
るのが望ましい。ステップ76で所定時間が経過したと
判断された場合には、ステップ77に進みアイドリング
時に相当する旦のガソリン燃料噴射を停止し、このルー
チンを終了すると共に前述のCNG七−ビード御に移行
する。
第7図は、CNGからガソリン燃料に切換えたときの制
御に関するフローチャートであり、第8図は、その際の
各部材の作動等を示したタイミングチャートである。ス
テップ90で燃料切換スイッチ9がCNGモードからガ
ソリン燃料モードに切換わったか否か判断し、切換ねっ
ていないと判断された場合には、ステップ98に進み前
述のCNGモードの制御が継続される。一方、ステップ
90でCNGモードからガンリン燃料モードに切換ねっ
たと判断された場合には、ステップ91で遮断弁4を閉
じ、ステップ92で可変オリフィス1oを全開にする。
次に、ステップ93では、エアフローセンサのベーン2
4が吸入空気量に応動するようにそのロックを解除する
。ステップ94では、エンジンのアイドリング時に相当
1゛るガソリン燃料の噴[iEが設定され、この量でガ
ソリン燃料の噴射が開始される。ステップ95′C−は
タイマーの積算が開始され、ステップ96でこのタイマ
ーが所定時間経過するまで、ステップ94以下の動作、
即ちアイドリング時に相当する量のガン・リン燃料の噴
射動作が継続される。この所定時間は、ベーン24がロ
ック状態から解除されτ吸入空気量に応動するようにな
るまでに要する時間に余裕時間を加えた時間に相当する
200msに設定するのが望ましい。ステップ96で所
定時間が経過したと判断された場合には、ステップ97
に進みアイドリング時に相当する量のガソリン燃料噴射
を停止して、このルーチンを終了し、以後は吸入空気量
に見合ったガソリン燃料を供給する前述のガソリン燃料
モードの制御に移行する。従って、ガソリン燃料の噴射
量は、この移行によりアイドリング時に相当する量から
エンジンの運転状態に応じた母に増加されることとなる
。この場合、即ち、CNGからガソリン燃料に切換える
場合には、ガソリン燃料の各配管17.20内にベーパ
が発生してガソリン燃料噴射の吐出遅れが生じないよう
に、)l−エルポンプ16を常に作動させておき、常に
ガソリン燃料を循環状態におくようにしておくことが望
ましい。
発明の効果 以上の構成により、特開昭59−122749号、実開
昭59−137346号などの先行技術とLL較して、
本発明は、エンジンに供給する二元燃料を切換える際に
、所定時間にわたりエンジンのアイドリング時に相当す
る少量の液体燃料を供給するように制御しているので、
液体燃料からガス燃料への切換えの際のガス燃料の供給
遅れに起因する空燃比のリーン化が阻止され、また、ガ
ス燃料から液体燃料への切換えの際のガス燃料の配管残
分の供給と液体燃料の急増に起因する空燃比のリッチ化
が阻止され、快適な運転性が得られるという効果がある
。この場合の液体燃料の供給聞は、エンジンのアイドリ
ング時に相当する比較的少ない量であり、また、アイド
リング時に相当する燃料供給を実行する時間は、システ
ム全体が現在の燃料モードから他の燃料モードに切換ね
るまでの極短時間であり、従ってこの制御による液体燃
料の使用量の増大は僅かなもので、燃料経済性の悪化に
結びつくことはない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の装置の基本構成を示す灘能ブロック
図、 第2図は、本発明を適用したエンジンの−実施例を示す
システム構成図、 第3図は、第2図に示したガソリン燃料制御回路の一実
施例を示すブロック図、 第4図は、第2図に示したCNG制御回路の一実施例を
示すブロック図、 第5図は、ガソリン燃料からCNGに切換えた際の制御
を説明するためのフローチャート、第6図は、この制御
のタイミングチャート、第7図は、CNGからガソリン
燃料に切換えた際の制御を説明するためのフローチャー
ト、第8図は、この制御のタイミングチャートである。 4・・・遮断弁、    6・・・高圧レギュレータ、
7・・・低圧レギュレータ、 9・・・切換スイッチ、
10・・・可変オリフィス、 il、ii’ ・・・吸気通路、 13・・・CNG制御回路、 16・・・フューエルポンプ、 19・・・インジェクタ、 22・・・ガソリン燃料制御回路、 23・・・エアーフローセンサ、 24・・・可動ベーン、 27・・・エンジン本体、2
8・・・排気通路、  2つ・・・触媒コンバータ、3
3・・・ディストリビュータ。 出願人: トヨタ自動車株式会社 愛三工業株式会社

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液体燃料とガス燃料を相互に切換えて供給するよ
    うにした二元燃料エンジンにおいて、ガス燃料から液体
    燃料に切換えたときには、切換と同時にガス燃料の供給
    を停止し、切換の時点から所定時間にわたりエンジンの
    アイドリング時に相当する量の液体燃料の供給を継続し
    、該所定時間経過後はエンジンの運転状態に応じた量の
    液体燃料を供給するようにし、また液体燃料からガス燃
    料に切換えたときには、切換と同時にエンジンの運転状
    態に応じた量のガス燃料の供給を開始すると共に切換の
    時点から所定時間にわたりエンジンのアイドリング時に
    相当する量に減量した液体燃料を引続き供給し、該所定
    時間経過後に液体燃料の供給を停止するようにしたこと
    を特徴とする二元燃料の切換制御方法。
  2. (2)液体燃料をエンジンに供給する液体燃料供給手段
    と、ガス燃料をエンジンに供給するガス燃料供給手段と
    、これらの供給手段を切換える燃料切換手段と、この燃
    料切換手段により燃料が切換わった時点から所定時間計
    測するタイマーと、この所定時間の期間エンジンのアイ
    ドリング時に相当する量の液体燃料を供給し、液体燃料
    に切換わっているときであって前記期間を除く期間エン
    ジンの運転状態に応じた量の液体燃料を供給し、それ以
    外の期間液体燃料の供給を停止するように制御する液体
    燃料供給制御手段と、ガス燃料に切換わっているときに
    はエンジンの運転状態に応じた量のガス燃料を供給し、
    それ以外の期間にはガス燃料の供給を停止するように制
    御するガス燃料供給制御手段とから構成されることを特
    徴とする二元燃料の切換制御装置。
  3. (3)前記所定時間が200msであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項記載の二元燃料の切換制御装置
JP5489886A 1986-03-14 1986-03-14 二元燃料の切換制御方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0643814B2 (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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