CN102146859B - 车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供高精度地校正对从燃料喷射阀喷射的气体燃料的喷射量校正产生重大影响的进气管内压、提高气体燃料喷射控制的精度的车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置。其设有进行控制的控制部件，使得预先设定用于判定发动机的过渡运转状态的过渡判定用过滤值，利用该过滤值、前次和本次分别检测到的进气管内压计算出过渡判定用进气管内压，在发动机起动之后经过的时间大于规定值时，由本次检测到的进气管内压和过渡判定用进气管内压计算出过渡判定用进气管内压力差，根据该压力差设定进气管内压过滤处理值，利用该进气管内压过滤处理值、本次检测到的进气管内压和用于前次气体燃料喷射控制的进气管内压计算出用于本次气体燃料喷射控制的进气管内压。

Description

车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置，特别是涉及一种在发动机的加速、减速运转状态这样的过渡运转状态和发动机定速运转状态下的气体燃料的喷射量控制，涉及一种与该控制所使用的进气管内压的计算方法相关地谋求提高燃料喷射量精度的车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置。
背景技术
用于供给CNG(压缩天然气体)等气体燃料的车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置利用调节器对从燃料容器供给的气体燃料进行减压，自燃料喷射阀喷射被减压至设定压力的气体燃料。调节器进行调节，使得利用软管从进气岐管的稳压箱部导入的进气管内压和燃料喷射阀上游侧的气压恒定。气体燃料喷射控制装置检测进气管内压和燃料喷射阀上游的气压，利用与其压力差成反比的压力校正系数来控制燃料喷射时间。
专利文献1：日本特开平7-189811号公报
专利文献2：日本特开昭62-13766号公报
但是，在以往的车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置中，在进气管内压值的处理中，无论发动机在定速运转状态还是过渡运转状态时都进行相同的过滤(フィルタ)处理，因此存在以下问题。
在定速运转时，在气体燃料喷射控制装置中检测的进气管内压和燃料喷射阀上游的气压之间的压力差与调节器内部的压力差并没有很大的差别，但问题在于，在急加速运转时、急减速运转时，由于调节器的响应性滞后导致在气体燃料喷射控制装置中检测的压力差与调节器内部的压力差产生差别，所以无法适当地计算出压力校正系数。
若作为对策，考虑到过渡运转时调节器的响应滞后而对进气管内压进行过滤处理，则问题在于，在定速运转时无法检测进气管内压、气压的波动，无法适当地计算出压力校正系数。
另外，问题还在于，由于定速运转时和过渡运转时的过滤处理相同，因此，无法准确地进行定速运转时的压力校正或过渡运转时的压力校正中的某一个校正，会产生燃料喷射量过于不足而妨碍发动机运转。
发明内容
本发明的目的在于通过高精度地校正对从燃料喷射阀喷射的气体燃料喷射量的校正产生重大影响的进气管内压来提高气体燃料喷射控制的精度。
本发明是一种汽车用发动机的气体燃料喷射控制装置，该装置设有用于根据规定的控制周期检测进气管内部压力的进气管内压检测部件及用于检测燃料喷射阀上游的气体燃料压力的气压检测部件，根据由检测到的进气管内压和气体燃料的气压求出的压力差来校正控制气体燃料的喷射量，其特征在于，设有控制部件，该控制部件进行控制，使得预先设定用于判定发动机的过渡运转状态的过渡判定用过滤值，利用该过渡判定用过滤值、前次检测到的进气管内压和本次检测到的进气管内压计算出过渡判定用进气管内压，在发动机起动之后经过的时间大于规定值的情况下，由本次检测到的进气管内压和过渡判定用进气管内压计算出过渡判定用进气管内压力差，根据该过渡判定用进气管内压力差设定进气管内压过滤处理值，利用该进气管内压过滤处理值、本次检测到的进气管内压和用于前次气体燃料喷射控制的进气管内压计算出用于本次气体燃料喷射控制的进气管内压。
本发明的车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置通过在计算出过渡判定用进气管内压之后计算出过渡判定用进气管内压力差来判断当前的运转状态，适当地进行之后的过滤处理，因此，能够利用基于适当的过滤处理的进气管内压来提高燃料喷射控制的精度。
另外，本发明的车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置通过在发动机的运转稳定之后将运转状态细化，能够更适当地进行过滤处理，有助于提高精度。
附图说明
图1是气体燃料喷射控制装置的控制流程图。(实施例)
图2是气体燃料喷射控制装置的控制时序图。(实施例)
图3是气体燃料喷射控制装置的系统结构图。(实施例)
具体实施方式
下面，根据附图说明本发明的实施例。
实施例
图1～图3表示本发明的实施例。在图3中，附图标记1是车辆用发动机(以下记作“发动机”)。发动机1例如具有3个气缸，作为进气系统包括空气滤清器2、进气管3、节气门体(throttlebody)4、进气岐管5，将进气通路6连通于各气缸。在节气门区4的进气通路6上设有节气门7。在进气岐管5上安装有与各气缸相对应的第1燃料喷射阀8～第3燃料喷射阀10。另外，发动机1中，作为排气系统包括排气岐管11、三元催化剂12、排气管13、消声器14，将排气通路15连通于各气缸。
发动机1被供给积存在第1燃料容器16、第2燃料容器17这两个燃料容器中的气体燃料。第1、第2燃料容器16、17分别包括第1容器总阀18、第2容器总阀19，并用填充连接管20将第1容器总阀18和第2容器总阀19连接起来。在第1燃料容器16上连接有燃料填充管21的一端侧。在燃料填充管21的另一端侧设有气体燃料的填充口22。从填充口22侧朝向第1燃料容器16，燃料填充管21按顺序设有用于将气体燃料填充于第1、第2燃料容器16、17中的燃料填充阀23、及用于阻止气体燃料从第1、第2燃料容器16、17侧向填充口22侧逆流的止回阀24。
在上述第2燃料容器17上连接有燃料供给管25的一端侧。燃料供给管25的另一端侧与安装于进气岐管5的上述第1～第3燃料喷射阀8～10相连接。从第2燃料容器17侧朝向第1～第3燃料喷射阀8～10侧，在燃料供给管25上按顺序设有用于在发动机1停止时进行关闭动作从而切断燃料供给管25的主截止阀26、用于过滤气体燃料的气体过滤器27、用于对高压的气体燃料进行减压而将流量调整为恒定的调节器28。
在上述主截止阀26上设有作为能够检测燃料残留压力值的燃料残留压力检测部件的残留量压力传感器29。在残留量压力传感器29上连接有数字燃料计30和模拟燃料残留量计31。
上述第1～第3燃料喷射阀8～10和主截止阀26连接于气体燃料喷射控制装置32的控制部件33。在此，控制部件33例如是ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)。在气体燃料喷射控制装置32的控制部件33上连接有进气温度传感器34、进气管内压传感器35、氧传感器36、燃料温度传感器37、气压传感器38、点火开关39和水温传感器40；上述进气温度传感器34作为进气温度检测部件，用于检测在进气管3内部的进气通路6中流动的吸入空气的温度；上述进气管内压传感器35作为进气管内压检测部件，用于根据规定的控制周期检测连通于进气管3的进气岐管5内部的压力；上述氧传感器36作为氧浓度检测部件，用于检测在排气岐管11内部的排气通路15中流动的排气中的氧浓度；上述燃料温度传感器37作为燃料温度检测部件，用于检测在第1～第3燃料喷射阀8～10上游的、燃料供给管25的在第1～第3燃料喷射阀8～10与调节器28之间的气体燃料的温度；上述气压传感器38作为气压检测部件，用于检测在第1～第3燃料喷射阀8～10上游的、燃料供给管25的第1～第3燃料喷射阀8～10与调节器28之间的气体燃料的压力；上述点火开关39用于检测发动机1是起动时还是起动之后；上述水温传感器40用于检测发动机冷却水温度。
气体燃料喷射控制装置32利用控制部件33，根据由利用进气管内压传感器35检测到的进气管内压和利用气压传感器38检测到的气压求出的压力差来校正控制第1～第3燃料喷射阀8～10的气体燃料的喷射量。
该气体燃料喷射控制装置32利用控制部件33进行控制，从而预先设定用于判定发动机1的过渡运转状态的过渡判定用过滤值，利用该过渡判定用过滤值、前次检测到的进气管内压和本次检测到的进气管内压计算出过渡判定用进气管内压，在发动机1起动之后经过的时间大于规定值的情况下，由本次检测到的进气管内压和过渡判定用进气管内压计算出过渡判定用进气管内压力差，根据该过渡判定用进气管内压力差设定进气管内压过滤处理值，利用该进气管内压过滤处理值、本次检测到的进气管内压和前次用于气体燃料喷射控制的进气管内压计算出本次用于气体燃料喷射控制的进气管内压。
上述控制部件33将过渡判定用进气管内压力差与两个规定的判定值相比较，将发动机1的过渡运转状态判定为加速运转状态、定速运转状态和减速运转状态，设定与判定出的加速运转状态、定速运转状态和减速运转状态相对应的互不相同的3个进气管内压过滤处理值。
在发动机1起动之后经过的时间为规定值以下的情况下，上述控制部件33设定与3个进气管内压过滤处理值不同的第四进气管内压过滤处理值。
接着，根据图1、图2说明气体燃料喷射控制装置32的控制。
在图1中，气体燃料喷射控制装置32的控制部件33在控制开始时(S01)，判断发动机1是否为起动时(S02)。
在该判断(S02)为是的情况下(起动时)，控制部件33将过渡判定用进气管内压Pbtrn设为根据规定的控制周期检测到的进气管内压Pb(S03)，将该进气管内压Pb设定为用于本次控制的进气管内压Pbsm[i](S04)，结束控制(S05)。
在上述判断(S02)为否的情况下(起动之后)，控制部件33由计算式
Pbtrn＝Pbtrn(前次值)×(1-kNPBTRN)+Pb×kNPBTRN
(其中，kNPBTRN：过渡判定用过滤值)
求出过渡判定用进气管内压Pbtrn(S06)，判断发动机1起动之后经过的时间t1是否大于规定值T1(S07)。
在该判断(S07)为是的情况下(t1＞T1)，控制部件33由计算式
dpbtrn＝Pb-Pbtrn
求出过渡判定用进气管内压力差dpbtrn(S08)，判断过渡判定用进气管内压力差dpbtrn是否小于第一判定值a(S09)。
在该判断(S09)为否的情况下(dpbtrn≥a)，控制部件33判断过渡判定用进气管内压力差dpbtrn是否大于第二判定值b(S10)。
在该判断(S10)为否的情况下(dpbtrn≤b)，控制部件33将进气管内压过滤处理值npbsm设定为与定速运转状态相对应的第一进气管内压过滤处理值z0(S11)，利用该第一进气管内压过滤处理值z0进行过滤处理，由计算式Pbsm[i]＝Pbsm[i-1]×(1-npbsm)+Pb×npbsm
(i-1：前次值，npbsm：z0)
求出用于本次控制的进气管内压Pbsm[i](S12)，结束控制(S05)。
在上述判断(S10)为是的情况下(dpbtrn＞b)，控制部件33将进气管内压过滤处理值npbsm设定为与加速运转状态相对应的第二进气管内压过滤处理值z1(S13)，利用该第二进气管内压过滤处理值z1进行过滤处理，由计算式Pbsm[i]＝Pbsm[i-1]×(1-npbsm)+Pb×npbsm
(i-1：前次值，npbsm：z1)
求出用于本次控制的进气管内压Pbsm[i](S12)，结束控制(S05)。
在上述判断(S09)为是的情况下(dpbtrn＜a)，控制部件33将进气管内压过滤处理值npbsm设定为与减速运转状态相对应的第三进气管内压过滤处理值z2(S14)，利用该第三进气管内压过滤处理值z2进行过滤处理，由计算式Pbsm[i]＝Pbsm[i-1]×(1-npbsm)+Pb×npbsm
(i-1：前次值，npbsm：z2)
求出用于本次控制的进气管内压Pbsm[i](S12)，结束控制(S05)。
另一方面，在上述判断(S07)为否的情况下(t1≤T1)，控制部件33将进气管内压过滤处理值npbsm设定为与上述第一～第三进气管内压过滤处理值z0～z2不同的第四进气管内压过滤处理值z3(S15)，利用该第四进气管内压过滤处理值z3进行过滤处理，由计算式Pbsm[i]＝Pbsm[i-1]×(1-npbsm)+Pb×npbsm
(i-1：前次值，npbsm：z3)
求出用于本次控制的进气管内压Pbsm[i](S12)，结束控制(S05)。
在上述(S11)、(S13)～(S14)中求得的进气管内压Pbsm[i]用于控制由第1～第3燃料喷射阀8～10进行的气体燃料的喷射量。另外，用于判定经过时间t1的规定值T1是利用基于由水温传感器40检测到的起动时发动机冷却水温度的thwst表由插值法得到的。另外，第一判定值a、第二判定值b、第二进气管内压过滤处理值z1、第三进气管内压过滤处理值z2是利用ne表由插值法得到的。并且，第四进气管内压过滤处理值z3是利用基于起动时发动机冷却水温度的thwst表由插值法得到的。
在此，用于设定T1的thwst表设定成在发动机1中作为固有值的起动变得稳定的各时间即可。thwst表分成任意的温度间隔，针对各温度设定起动变得稳定的时间。通常，温度越低，时间设定得越长。例如参照负荷变化来判断起动的稳定性即可。
另外，在发动机转速较高的情况下，调节器的响应性滞后对由插值法从ne表计算求得的各值、第一判定值a、第二判定值b、第二进气管内压过滤处理值z1、第三进气管内压过滤处理值z2的影响均变小，因此，分为任意的发动机转速ne的间隔，针对发动机各转速ne设定为减弱过滤执行条件和过滤值即可。
具体地讲，例如第一判定值a设定为负值的数值kP。第二判定值b设定为正值的数值kP。第一判定值a和第二判定值b均设定为绝对值随着发动机转速ne变大而变大的数值。而且，第二进气管内压过滤处理值z1及第三进气管内压过滤处理值z2为无量纲的值并设定1以下的系数。第二进气管内压过滤处理值z1设定为随着发动机转速ne变大而变大的数值。第三进气管内压过滤处理值z2是大致恒定的值即可。
另外，由插值法从thwst表计算求得的第四进气管内压过滤处理值z3是考虑到利用气体燃料起动的情况下的目标起动性来设定的，作为无量纲的值设定1以下的系数即可。具体地讲，例如在不重视起动性的情况下，该第四进气管内压过滤处理值z3以任意的值设定为大致恒定的值即可。在考虑到起动性的情况下，水温越低使该第四进气管内压过滤处理值z3的值越小即可。
这样，气体燃料喷射控制装置32利用控制部件33进行控制，从而预先设定用于判定发动机1的过渡运转状态的过渡判定用过滤值kNPBTRN，利用该过渡判定用过滤值kNPBTRN、前次检测到的进气管内压Pb和本次检测到的进气管内压Pb计算出过渡判定用进气管内压Pbtrn，在发动机1起动之后经过的时间t1大于规定值T1的情况下，由本次检测到的进气管内压Pb[i]和过渡判定用进气管内压Pbtrn计算出过渡判定用进气管内压力差dpbtrn，根据该过渡判定用进气管内压力差dpbtrn设定进气管内压过滤处理值npbsm，利用该进气管内压过滤处理值npbsm、本次检测到的进气管内压Pb和用于前次气体燃料喷射控制的进气管内压Pbsm[i-1]计算出用于本次气体燃料喷射控制的进气管内压Pbsm[i]。
由此，气体燃料喷射控制装置32通过在计算出过渡判定用进气管内压Pbtrn之后计算出过渡判定用进气管内压力差dpbtrn，来判断当前的运转状态，从而适当地进行之后的过滤处理，因此，如图2所示，能够不像以往那样过度校正而适当地进行校正，能够利用基于适当的过滤处理的进气管内压Pbsm来提高燃料喷射控制的精度。
另外，该气体燃料喷射控制装置32通过在发动机1的运转稳定之后将运转状态细化，能够更适当地进行过滤处理，有助于提高精度。
另外，气体燃料喷射控制装置32的控制部件33将过渡判定用进气管内压力差dpbtrn与两个规定的判定值a、b(a＜b)相比较，将发动机1的过渡运转状态判定为加速运转状态、定速运转状态和减速运转状态，作为与判定出的加速运转状态、定速运转状态和减速运转状态相对应的互不相同的3个进气管内压过滤处理值npbsm，设定有第一～第三进气管内压过滤处理值z0～z2。
由此，该气体燃料喷射控制装置32通过将发动机1的过渡运转状态分为响应性互不相同的加速运转状态、定速运转状态和减速运转状态，能够更适当地进行过滤处理。该气体燃料喷射控制装置32能够利用基于适当的过滤处理的进气管内压Pbsm来提高燃料喷射的控制精度。
并且，在发动机1起动之后经过的时间t1为规定值T1以下的情况下，气体燃料喷射控制装置32的控制部件33将与上述3个第一～第三进气管内压过滤处理值z0～z2不同的第四进气管内压过滤处理值z3设定为进气管内压过滤处理值npbsm。
由此，该气体燃料喷射控制装置32通过在发动机1的运转状态稳定之前和稳定之后将进气管内压过滤处理值npbsm细分化，从而能够分别更适当地进行过滤处理。该气体燃料喷射控制装置32能够利用基于适当的过滤处理的进气管内压Pbsm来提高燃料喷射的控制精度。
本发明通过高精度地校正用于燃料喷射阀的气体燃料喷射控制的进气管内压来提高燃料喷射控制精度，能够应用于被供给CNG(压缩天然气)等气体燃料的车辆用发动机。

Claims (3)

1.一种车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置，该装置设有用于根据规定的控制周期检测进气管内部的压力的进气管内压检测部件及用于检测燃料喷射阀上游的气体燃料的压力的气压检测部件；
该车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置根据由检测到的进气管内压和气压求出的压力差来校正控制气体燃料的喷射量，其特征在于，
上述车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置设有控制部件，该控制部件进行控制，使得：
当车辆用发动机起动时，将过渡判定用进气管内压设为根据规定的控制周期检测到的进气管内压，将用于本次气体燃料喷射控制的进气管内压设为根据规定的控制周期检测到的进气管内压，
当车辆用发动机起动后，预先设定用于判定发动机的过渡运转状态的过渡判定用过滤值，利用该过渡判定用过滤值、前次过渡判定用进气管内压和本次检测到的进气管内压计算出过渡判定用进气管内压，
在发动机起动之后经过的时间大于规定值的情况下，由本次检测到的进气管内压和过渡判定用进气管内压计算出过渡判定用进气管内压力差，根据该过渡判定用进气管内压力差设定进气管内压过滤处理值，利用该进气管内压过滤处理值、本次检测到的进气管内压和用于前次气体燃料喷射控制的进气管内压计算出用于本次气体燃料喷射控制的进气管内压。
2.根据权利要求1所述的车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置，其特征在于，
上述控制部件将过渡判定用进气管内压力差与两个规定的判定值相比较，将发动机的过渡运转状态判定为加速运转状态、定速运转状态和减速运转状态；
设定与判定出的加速运转状态、定速运转状态和减速运转状态相对应的互不相同的三个进气管内压过滤处理值。
3.根据权利要求2所述的车辆用发动机的气体燃料喷射控制装置，其特征在于，
在发动机起动之后经过的时间为规定值以下的情况下，上述控制部件设定与上述三个进气管内压过滤处理值不同的第四进气管内压过滤处理值。
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