JP2005220860A - ガスエンジンの空燃比制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガスエンジンに使用するガス燃料の組成にバラツキがあっても、電子式制御装置の負担を過大にすることなく最適な空燃比に制御する。
【解決手段】 電子式制御装置が排気通路に設けた空燃比センサで実際の空燃比１０ｇをモニタし、これを基にフィードバック補正値１０ｈを算出して求めた燃料供給量１０ｆをエンジンに供給するにあたり、フィードバック制御を行っているときの補正燃料供給量１０ｃをエンジン運転状態１０ａに応じてそれぞれ記憶して学習値１０ｄとし、所定組成の標準ガス燃料を使用した場合にエンジン運転状態１０ａに応じて理論空燃比となる基準燃料供給量１０ｂと比較することにより、燃料組成の相違による誤差を補正するための組成誤差補正値１０ｅを求め、以後の空燃比制御でこの組成誤差補正値１０ｅを用いて基準燃料供給量１０ｂを補正することによりガスエンジンの燃料供給量１０ｆとする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ガスエンジンの空燃比制御方法および装置に関し、殊に、使用するガス燃料の組成に差違があってもガスエンジンに供給する混合気を最適な空燃比に保つガスエンジンの空燃比制御方法および装置に関する。

従来より、ＬＰＧなどのガス燃料は火花点火エンジンの燃料として広く利用されており、多くは液体の状態でボンベ内に貯留されベーパライザなどで気化されてエンジンに供給されている。斯かるガス燃料は、その産出地域や産出時期、および流通地域や季節などによりその燃料組成に差違があり、一つのエンジンについて常に同一組成のガス燃料を使用することは実際上不可能である。従って、組成の異なるガス燃料ごとに理論空燃比となる燃料供給量が異なることから、ガスエンジンに付設した空燃比制御装置で供給する混合気の空燃比を最適な状態に制御することが困難となりやすく、排ガス性能の悪化などの問題を招く原因となる。

その対策として、特開平１０−５４３０５号公報に記載されているように、排気通路に設けた酸素センサで排気酸素濃度を検知し、検知した実際の空燃比を基に電子式制御装置（空燃比制御装置）が空燃比のフィードバック制御を行うものとした手法が知られている。しかし、斯かる空燃比のフィードバック制御は、連続的に検知される排気酸素濃度と混合気が理論空燃比であるときの排気酸素濃度との間に差が生じている場合に、理論空燃比における排気酸素濃度に一致させるように燃料供給量を補正するものであり、使用燃料の組成が基準燃料の組成と異なる場合に、電子式制御装置の処理頻度が増加して処理負担が大きくなるとともに、エンジン運転状態が変動したときその対応にタイムラグが生じやすくなるという問題がある。

一方、ガス燃料を貯留しているボンベに圧力センサおよび温度センサを設けるなどにより、電子式制御装置がそれらの検出値からガス燃料の組成を推定することで、燃料組成の相違に対応して的確な空燃比制御を実行しようとする手法が特開平７−２５９６０９号公報に記載されている。しかし、この手法は検知したデータとメモリに記憶されたデータとを対比することで燃料組成を推定し、燃料組成ごとの理論空燃比を算出するため、電子式制御装置のメモリ負担が大きいものであり、また組成検出のために新たなセンサが複数個必要となって全体としてコスト高となりやすい。
特開平１０−５４３０５号公報 特開平７−２５９６０９号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、ガスエンジンに使用する燃料の組成に相違があっても、簡易な構成で電子式制御装置の処理負担を過大にすることなく、供給する混合気を最適な空燃比に保てるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、エンジン運転状態に応じた燃料供給量が与える空燃比を、排気通路に設けた空燃比測定センサでモニタして所定組成の標準ガス燃料を使用したときのこれと同一運転状態での基準燃料供給量が与える理論空燃比と比較してフィードバック補正値を算出し、これにより基準燃料供給量を補正して得た補正燃料供給量を用いてエンジンに供給する混合気の空燃比をフィードバック制御する、ガスエンジンの空燃比制御方法に関して、この補正燃料供給量をエンジン運転状態に応じてそれぞれ記憶して学習値とし、これと基準燃料供給量とを比較して、使用燃料の燃料組成の相違により生じる誤差を補正するための組成誤差補正値を求めて、以後の空燃比制御においてこの組成誤差補正値で基準燃料供給量を補正した燃料供給量をエンジンに供給するものとした。

このことにより、組成検出用のセンサなど新たな部品を必要としないで、使用燃料について一度組成誤差補正値を算出してこれを以後の燃料供給量に反映させるだけの簡単な処理で、使用燃料の組成の相違に対応するための電子式制御装置の処理負担を軽減しながら、的確な空燃比制御を実現することができる。

また、この組成誤差補正値は学習値と対応する基準燃料供給量との差であって、基準燃料供給量にこれを加えることにより燃料供給量を算出するものとすれば、空燃比制御における電子式制御装置の処理負担が極めて軽いものとなる。

さらに、この組成誤差補正値は学習値をこれに対応する基準燃料供給量で除した値であって、基準燃料供給量にこれを乗ずることにより燃料供給量を算出するものとすれば、エンジン運転状態の変化に対応して広い範囲でより正確な空燃比制御が実現する。

さらにまた、この組成誤差補正値を所定時期に更新するものとすれば、エンジン運転状態の変化に対応して一層高精度な空燃比制御が実現する。

加えて、ガスエンジンの空燃比制御装置を上述したガスエンジンの空燃比制御方法を実行するためのプログラムが記憶手段に格納されこの空燃比制御方法を実行する電子式制御装置を具えたものとすれば、これをガスエンジンに付設するだけで、或いはガスエンジン制御のための既設の電子式制御装置にこのプログラムを格納することにより、本発明の空燃比制御を容易に実施することができる。

本発明によると、簡易な構成でガスエンジンに使用する燃料の組成の相違に対応して、電子式制御装置の処理負担を軽減しながら最適な空燃比制御を容易に実現することができるものである。

図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、図１は本実施の形態の空燃比制御装置１０が付設されたガスエンジン２の燃料供給システムの配置図である。本実施の形態で使用するガス燃料はＬＰＧであり、液体の状態でボンベ５に貯留され、ベーパライザ８を具えた燃料供給路９を通って、吸気通路３に配設された燃料噴射弁７から気体の状態で噴射されガスエンジン２に供給される。

空燃比制御装置１０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を具えてエンジンおよび車両に対する様々な制御を行うＥＣＵ（電子式制御装置）であり、空燃比のフィードバック制御はガスエンジン２に付設されてエンジン温度、エンジン回転数等のエンジン運転状態１０ａに加えて、排気通路４に配設された空燃比測定センサである空燃比センサ６（または酸素センサ）で連続的に検知した排気中の酸素濃度を基に燃料噴射弁７に開閉信号を出力することによって行われる。

図３の従来の空燃比制御装置の動作を説明するブロック図を参照して、使用するＬＰＧの組成（例えばプロパンとブタンの比率）が、基準燃料供給量を算出するために設定された基準ＬＰＧの組成と異なる場合、その理論空燃比も互いに異なるものとなる。従って、従来の空燃比制御装置による空燃比のフィードバック制御においては、エンジン運転状態１０ａに対応した基準ＬＰＧにおける基準燃料供給量１０ｂを供給してガスエンジンを運転した場合、酸素センサで検知した排ガス中の酸素濃度から推定される空燃比は、理論空燃比との間で差違（誤差）が生じる。

そこで、この差違を解消するため以下のフィードバック制御を実施する。先ず、排気通路に配置した酸素センサで排気酸素濃度を検出し、これから空燃比１０ｇを算出し、理論空燃比と比較することでフィードバック補正値１０ｈを算出し、これにより基準燃料供給量１０ｂを補正して得た補正燃料供給量１０ｃをガスエンジンに供給する。そして、この処理を理論空燃比に落ち着くまで繰り返す。また、エンジン運転状態に変動が生じて補正燃料供給量１０ｃを変更する場合にも、理論空燃比に落ち着くまで同様の処理を実行する。そして、使用するＬＰＧと基準ＬＰＧの組成の違いが大きい程、空燃比制御装置は理論空燃比に落ち着くまで空燃比のフィードバック制御に費やす処理負担が大きいものとなり、これに伴って他の制御を円滑に処理する余裕が減少する。

図２の本実施の形態のブロック図を参照して、本実施の形態においても上記同様に使用するＬＰＧが基準ＬＰＧと組成の異なるものであり、エンジン運転状態１０ａに応じて設定された基準燃料供給量１０ｂでＬＰＧを供給しながらガスエンジン２を運転した場合、上述したような空燃比のフィードバック制御を行って理論空燃比に落ち着くまでこれを繰り返す。

しかし、本実施の形態の空燃比制御装置１０は、このフィードバック制御中の燃料供給量である補正燃料供給量１０ｃをエンジン運転状態に応じて記憶して学習値１０ｄとし、これを同一運転状態における基準燃料供給量１０ｂと比較して、燃料組成の相違により生じる誤差を補正するための組成誤差補正値１０ｅを算出する。即ち、学習値１０ｄを基準燃料供給量１０ｂで除した値を組成誤差補正値１０eとして、基準燃料供給量１０ｂに組成誤差補正値１０ｅを乗じて燃料供給量１０ｆを算出するものである。

これにより、従来の空燃比のフィードバック制御において理論空燃比となる燃料供給量に落ち着くまでに時間を要し対応遅れが生じていたのに対し、一度算出した組成誤差補正値１０ｅを基準燃料供給量１０ｂに乗じるだけの簡単な処理で理論空燃比とすることができるため、空燃比制御装置１０の処理負担は僅かであるとともに、エンジン運転状態の変動に迅速に対応して容易に最適な空燃比とすることができる。

尚、学習値１０ｄを基準燃料供給量１０ｂで除した値を組成誤差補正値１０ｅとする代わりに、学習値１０ｄから基準燃料供給量１０ｂで引いた値を組成誤差補正値１０ｅとして、これを基準燃料供給量１０ｂに加えて燃料供給量１０ｆとしてもよい。また、空燃比制御において組成誤差補正値１０ｅを所定時期に更新すれば、エンジン状態の経時的な変化に対応して一層精密な空燃比制御を実現しやすいものとなる。また、ガス燃料はＬＰＧに限らず、ＣＮＧなど他のガス燃料の場合でも本発明を実施できることは言うまでもない。

本発明の実施の形態を示す配置図。 図１の空燃比制御装置の動作を示すブロック図。 従来例の空燃比制御装置の動作を示すブロック図。

符号の説明

２ ガスエンジン、３ 吸気通路、４ 排気通路、５ ボンベ、６ 空燃比センサ、７ 燃料噴射弁、８ ベーパライザ、９ 燃料送出路、１０ 空燃比制御装置、１０ａ エンジン運転状態、１０ｂ 基準燃料供給量、１０ｃ 補正燃料供給量、１０ｄ 学習値、１０ｅ 組成誤差補正値、１０ｆ 燃料供給量、１０ｇ 空燃比、１０ｈ フィードバック補正値

Claims (5)

1. エンジン運転状態に応じた燃料供給量が与える空燃比を、排気通路に設けた空燃比測定センサでモニタして所定組成の標準ガス燃料を使用したときの前記と同一運転状態での基準燃料供給量が与える理論空燃比と比較してフィードバック補正値を算出し、これにより前記基準燃料供給量を補正して得た補正燃料供給量を用いてエンジンに供給する混合気の空燃比をフィードバック制御するガスエンジンの空燃比制御方法において、
   前記補正燃料供給量をエンジン運転状態に応じてそれぞれ記憶して学習値とし、当該学習値と前記基準燃料供給量とを比較して使用燃料の燃料組成の相違により生じる誤差を補正するための組成誤差補正値を求め、以後の空燃比制御において前記組成誤差補正値で前記基準燃料供給量を補正した燃料供給量をエンジンに供給する、
   ことを特徴とするガスエンジンの空燃比制御方法。
2. 前記組成誤差補正値は前記学習値とこれに対応する前記基準燃料供給量との差であって、前記基準燃料供給量に前記組成誤差補正値を加えることにより燃料供給量を算出するものとしたことを特徴とする請求項１に記載したガスエンジンの空燃比制御方法。
3. 前記組成誤差補正値は、前記学習値をこれに対応する前記基準燃料供給量で除した値であって、前記基準燃料供給量に前記組成誤差補正値を乗ずることにより燃料供給量を算出するものとしたことを特徴とする請求項１に記載したガスエンジンの空燃比制御方法。
4. 前記組成誤差補正値を所定時期に更新するものとした請求項１，２または３に記載したガスエンジンの空燃比制御方法。
5. 請求項１，２または３に記載したガスエンジンの空燃比制御方法を実行するためのプログラムが記憶手段に格納されて前記空燃比制御方法を実行する電子式制御装置を具えたガスエンジンの空燃比制御装置。
   

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