JP2008088864A - Control device for dual-fuel engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、使用燃料を液体燃料(ガソリン、軽油等)と気体燃料(水素、CNG等)とに切換えて運転可能としたデュアルフューエルエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to a control apparatus for a dual fuel engine that can be operated by switching a fuel to be used between liquid fuel (gasoline, light oil, etc.) and gas fuel (hydrogen, CNG, etc.).
液体燃料であるガソリンと気体燃料であるCNG(圧縮天然ガス)とを切換えて使用するデュアルフューエルエンジンであって、冷間始動時に触媒が活性化するまでは常に気体燃料を使用することにより、排気エミッション性能の向上を図ったものが従来から知られている(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、上記従来のデュアルフューエルエンジンは、液体燃料と気体燃料とを切換えて使用するといっても、気体燃料の使用は、冷間始動時に触媒が活性化するまでの間だけであり、それも、エミッション性能の向上のためだけに気体燃料を使用するものである。 By the way, even though the conventional dual fuel engine is used by switching between liquid fuel and gas fuel, the gas fuel is used only until the catalyst is activated at the time of cold start. It uses gaseous fuel only to improve emission performance.
それに対し、液体燃料と気体燃料とを切換えて使用可能なデュアルフューエルエンジンであって、運転者が、クリーン志向で気体燃料を使って走りたいというようなときに、スイッチ操作によって自由に燃料を切り換えることができるようにするなど、触媒未活性時以外にも乗員の意思で使用燃料の切換えができるようにしたいという要求がある。 On the other hand, it is a dual fuel engine that can be used by switching between liquid fuel and gas fuel, and when the driver wants to run using gas fuel in a clean-oriented manner, the fuel can be freely switched by operating the switch. There is a demand for switching the fuel to be used by passengers other than when the catalyst is inactive.
そこで、例えば車両運転席の前のインストルメントパネル(略してインパネ)に燃料切換え用のスイッチを設けて、運転者がスイッチ操作で使用燃料を選択でき、液体燃料を選択していれば常に液体燃料で走り、気体燃料を選択していれば常に気体燃料で走るようにすることが考えられている。 Therefore, for example, a switch for fuel switching is provided on the instrument panel (instrument panel for short) in front of the driver's seat of the vehicle so that the driver can select the fuel to be used by operating the switch. It is considered to always run with gaseous fuel if the fuel is selected.
しかし、乗員の意思で無制限に燃料切換えができるのでは、冷間始動時で触媒が活性化していないときに液体燃料を使用する場合があり、そうした場合、気体燃料の使用によるエミッション性能向上の効果が得られない。 However, if the fuel can be switched indefinitely by the occupant's will, liquid fuel may be used when the catalyst is not activated at the time of cold start. In such a case, the effect of improving the emission performance by using gaseous fuel Cannot be obtained.
また、無制限に燃料切換えができることで、触媒活性化のため以外に使用する気体燃料が多くなると、気体燃料の残量が不足して、触媒未活性時の水素使用による始動が困難となり、触媒未活性時のエミッション性能向上という本来の目的が達成できなくなる恐れがある。そのため、触媒未活性化時に使用する気体燃料を確保しておきたいという要求がある。しかし、従来の技術では、そういった要求に応えることができない。従来の技術では、冷間始動時のための気体燃料量の確保に関して考慮がなされていない。 In addition, since the fuel can be switched indefinitely, if there is an increase in the amount of gaseous fuel used for purposes other than catalyst activation, the remaining amount of gaseous fuel will be insufficient, making it difficult to start using hydrogen when the catalyst is inactive. There is a risk that the original purpose of improving emission performance during activation may not be achieved. Therefore, there is a demand for securing a gaseous fuel to be used when the catalyst is deactivated. However, the conventional technology cannot meet such a demand. In the prior art, no consideration is given to securing the amount of gaseous fuel for cold start.
そこで、本発明は、触媒未活性時以外にも気体燃料を選択して運転することができるとともに、触媒未活性時に使用するための気体燃料を適切に確保して排気エミッション性能を向上させることができる、液体燃料と気体燃料とを切換えて運転可能なデュアルフューエルエンジンの制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can select and operate a gaseous fuel other than when the catalyst is inactive, and can appropriately secure the gaseous fuel for use when the catalyst is inactive to improve the exhaust emission performance. An object of the present invention is to provide a dual fuel engine control device that can be operated by switching between liquid fuel and gaseous fuel.
本発明は、使用燃料として液体燃料(ガソリン、軽油等)と気体燃料(水素、CNGすなわち天然ガス等)とを切換え可能としたデュアルフューエルエンジンの制御装置であって、気体燃料の残量に関連する値を検出して気体燃料の残量を判定する手段と、排気浄化用の触媒の活性状態に関連する値を検出して触媒の活性状態を判定する手段と、触媒が活性化されていないときに使用燃料を気体燃料とする第1燃料選択手段と、気体燃料の残量が第1所定量以下のときに第1燃料選択手段による気体燃料への切換えを禁止して使用燃料を液体燃料とする第2燃料選択手段と、触媒が活性化された後、所定条件(例えば乗員が所定のスイッチを操作することにより成立する)が成立したときに、使用燃料を選択可能とする第3燃料選択手段と、気体燃料の残量が第1所定量よりも大きい第2所定量以下のときには、第3燃料選択手段による使用燃料の切換えを禁止しつつ使用燃料として液体燃料を選択する第4燃料選択手段を備えたことを特徴とする。 The present invention relates to a dual fuel engine control device capable of switching between liquid fuel (gasoline, light oil, etc.) and gaseous fuel (hydrogen, CNG, ie, natural gas, etc.) as a fuel to be used. Means for detecting the value to be detected and determining the remaining amount of gaseous fuel, means for detecting the value related to the activation state of the catalyst for exhaust purification and determining the activation state of the catalyst, and the catalyst is not activated Sometimes the first fuel selection means that uses gaseous fuel as the gaseous fuel, and when the remaining amount of gaseous fuel is less than or equal to the first predetermined amount, the first fuel selection means prohibits switching to the gaseous fuel and uses the used fuel as the liquid fuel. And a third fuel that can select the fuel to be used when a predetermined condition (for example, established by an occupant operating a predetermined switch) is satisfied after the catalyst is activated. A selection means; Fourth fuel selection means for selecting the liquid fuel as the used fuel while prohibiting the switching of the used fuel by the third fuel selecting means when the remaining amount of the body fuel is equal to or less than the second predetermined amount larger than the first predetermined amount. It is characterized by that.
この場合、エンジン始動時で触媒が活性化するまでは、第1燃料選択手段により気体燃料が選択されて、気体燃料によってエンジンが始動される。そのため、触媒未活性時の排気エミッション性能が向上する。 In this case, the gaseous fuel is selected by the first fuel selection means until the catalyst is activated at the time of starting the engine, and the engine is started with the gaseous fuel. Therefore, exhaust emission performance when the catalyst is inactive is improved.
また、触媒が活性化していないときでも、気体燃料の残量が第1所定量以下のときは、第2燃料選択手段によって強制的に液体燃料に切換えられる。それにより、気体燃料の燃料切れでエンジンの運転が継続できなくなるのが防止される。 Further, even when the catalyst is not activated, when the remaining amount of the gaseous fuel is equal to or less than the first predetermined amount, the second fuel selection means forcibly switches to the liquid fuel. This prevents the engine from being unable to continue operating due to the lack of gaseous fuel.
また、触媒が活性化された後は、運転者によるスイッチ操作等の所定条件が成立すると、例えばそのスイッチの操作により、第3燃料選択手段による使用燃料の選択が可能となる。例えば、運転者が燃料切換えスイッチを押すことで、使用燃料を気体燃料から液体燃料に、あるいは液体燃料から気体燃料に、自由に使用燃料を切換えることができる。 In addition, after the catalyst is activated, when a predetermined condition such as a switch operation by the driver is established, the fuel to be used can be selected by the third fuel selection unit by operating the switch, for example. For example, when the driver presses a fuel switching switch, the used fuel can be freely switched from a gaseous fuel to a liquid fuel, or from a liquid fuel to a gaseous fuel.
ただし、その第3燃料選択手段による使用燃料の切換えは、気体燃料の残量が第1所定量よりも大きい第2所定量以下のときには、禁止手段によって禁止される。つまり、気体燃料の残量が十分多い(第2所定量より多い)場合には、触媒未活性時の気体燃料の使用および運転手のスイッチ操作等による気体燃料の使用の両方が可能とされるが、気体燃料の残量が少ない状態(第2所定量以下)になったら、インジェクタから噴けるほどの気体燃料の圧力がなくなる完全に燃料切れの状態にならないようにするために、運転者のスイッチ操作等による気体燃料の使用は禁止され、使用燃料として液体燃料が選択される。それにより、触媒が活性化するまで使用する気体燃料が確保される。 However, the switching of the fuel to be used by the third fuel selection means is prohibited by the prohibiting means when the remaining amount of the gaseous fuel is equal to or less than the second predetermined amount larger than the first predetermined amount. That is, when the remaining amount of the gaseous fuel is sufficiently large (greater than the second predetermined amount), both the gaseous fuel can be used when the catalyst is inactive and the gaseous fuel can be used by operating the driver's switch. However, when the remaining amount of gaseous fuel becomes low (second predetermined amount or less), the pressure of the gaseous fuel that can be injected from the injector disappears, so that the driver does not run out of fuel. Use of gaseous fuel by switch operation etc. is prohibited, and liquid fuel is selected as fuel used. Thereby, the gaseous fuel to be used is ensured until the catalyst is activated.
このように、本発明のデュアルフューエルエンジンの制御装置は、触媒未活性時に気体燃料を使用して排気エミッション性能の向上を図ることができるとともに、触媒未活性時以外にもスイッチ操作等で使用燃料の切換えができるようにしたいという要求にも適切に応えることができる。 As described above, the dual fuel engine control device of the present invention can improve the exhaust emission performance by using the gaseous fuel when the catalyst is inactive. It is possible to appropriately respond to the request to be able to switch between.
また、本発明のデュアルフューエルエンジンの制御装置は、上記構成において、外気温度に関連する値を検出して外気温度を判定する手段と、外気温度が所定温度以下のときには第2所定量を大きくする手段を備えたものとすることができる。 According to the dual fuel engine control device of the present invention, in the above-described configuration, the second predetermined amount is increased when the outside air temperature is equal to or lower than the means for detecting the outside air temperature by detecting a value related to the outside air temperature. Means may be provided.
例えば冬場などの外気温度が低いときには、触媒が活性化温度を下回りやすく、なかなか暖まらないということで、次のエンジン始動時に触媒活性化までに必要な気体燃料量が多くなる。そのため、外気温度が低いときには、このように第2所定量を大きくする。それより、触媒未活性時に使用するための気体燃料を適切に確保することができる。 For example, when the outside air temperature is low, such as in winter, the catalyst tends to fall below the activation temperature and does not warm easily, so that the amount of gaseous fuel required for catalyst activation at the next engine start increases. Therefore, when the outside air temperature is low, the second predetermined amount is increased in this way. Accordingly, it is possible to appropriately secure a gaseous fuel to be used when the catalyst is inactive.
また、本発明のデュアルフューエルエンジンの制御装置は、上記構成において、気体燃料の残量が燃料補給を必要とするレベルに達してから気体燃料が補給されるまでの気体燃料の消費量に関連する値を検出して補給要求後の気体燃料の消費量を判定する手段と、該消費量が多いほど第2所定量を大きくする手段を備えたものとすることができる。 The dual fuel engine control device according to the present invention is related to the consumption amount of gaseous fuel from when the remaining amount of gaseous fuel reaches a level that requires refueling until the gaseous fuel is replenished. Means for detecting the value and determining the consumption amount of the gaseous fuel after the replenishment request, and means for increasing the second predetermined amount as the consumption amount increases can be provided.
気体燃料の残量が燃料補給を必要とするレベルに達したことを、例えば気体燃料の残量が例えば上記第2所定量以下になったことによって検知し、燃料切れランプを点灯させるなどして気体燃料の補給を促しても、運転者によってはなかなか気体燃料を補給してくれないことがあり、どんどん気体燃料の残量が少なくなっていって、エンジン始動時に気体燃料を使用できなくなることがある。そのため、例えば気体燃料の燃料切れランプを点灯させてから気体燃料が補給されるまでにどれくらい気体燃料が減っているか(触媒未活性時の運転にどれくらい気体燃料が使われているか)というのを見て、その消費量が多いということは、気体燃料をなかなか補給してくれないということなので、そういう場合はこのように第2所定量の設定を大きくし、触媒未活性時以外の気体燃料の使用を早めに禁止するとともに、早めに気体燃料の補給を促す。それにより、触媒未活性時に使用するための気体燃料を適切に確保することができる。 Detecting that the remaining amount of gaseous fuel has reached a level that requires refueling, for example, by detecting that the remaining amount of gaseous fuel has fallen below the second predetermined amount, for example, and turning on a fuel out lamp Even if fuel gas replenishment is encouraged, some drivers may not easily replenish gas fuel, and the remaining amount of gas fuel is decreasing, making it impossible to use gas fuel when starting the engine. is there. Therefore, for example, how much gaseous fuel is reduced from when the gas fuel out-of-fuel lamp is lit until the gaseous fuel is replenished (how much gaseous fuel is used for operation when the catalyst is inactive). The large amount of consumption means that it is difficult to replenish gaseous fuel. In such a case, the second predetermined amount is increased in this way, and the gaseous fuel is used when the catalyst is not active. Is banned early, and refueling is encouraged early. Thereby, the gaseous fuel for using at the time of catalyst inactive can be ensured appropriately.
このように本発明によれば、触媒未活性時に気体燃料を使用して排気エミッション性能の向上を図ることができるとともに、触媒未活性時以外にもスイッチ操作等で使用燃料の切換えができるようにしたいという要求にも適切に応えることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the exhaust emission performance by using gaseous fuel when the catalyst is inactive, and to change the fuel to be used by operating the switch other than when the catalyst is inactive. It can respond appropriately to the request to do.
また、特に、外気温度に関連する値を検出して外気温度を判定する手段と、外気温度が所定温度以下のときには第2所定量を大きくする手段を備えたものとすることにより、外気温度が低いときにも触媒未活性時に使用するための気体燃料を適切に確保することができる。 Further, in particular, by providing means for detecting a value related to the outside air temperature to determine the outside air temperature, and means for increasing the second predetermined amount when the outside air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature, the outside air temperature is reduced. Even when the temperature is low, it is possible to appropriately secure gaseous fuel for use when the catalyst is inactive.
また、特に、気体燃料の残量が燃料補給を必要とするレベルに達してから気体燃料が補給されるまでの気体燃料の消費量に関連する値を検出して補給要求後の気体燃料の消費量を判定する手段と、該消費量が多いほど第2所定量を大きくする手段を備えたものとすることにより、気体燃料がなかなか補給されないことを予測して、触媒未活性時以外の気体燃料の使用を早めに禁止し早めに補給を促すことができ、それにより、触媒未活性時に使用するための気体燃料を適切に確保することができる。 In particular, the consumption of gaseous fuel after a replenishment request is detected by detecting a value related to the consumption of gaseous fuel from when the remaining amount of gaseous fuel reaches a level that requires refueling until the gaseous fuel is replenished. By providing a means for determining the amount and a means for increasing the second predetermined amount as the consumption amount increases, it is predicted that the gaseous fuel will not be replenished easily, and the gaseous fuel other than when the catalyst is inactive Can be prohibited early and replenishment can be urged early, thereby ensuring adequate gas fuel for use when the catalyst is inactive.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図7は本発明の実施形態の一例を示している。図1はこの実施形態のデュアルフューエルエンジンを搭載した車両の駆動システムの全体図、図2はデュアルフューエルエンジンの制御ブロック図、図3はデュアルフューエルエンジンの燃料切換え制御の基本概念説明図、図4はデュアルフューエルエンジンの燃料切換え制御の細部概念説明図、図5はデュアルフューエルエンジンの燃料切換え制御のメインルーチンを示すフローチャート、図6はデュアルフューエルエンジンの燃料切換え制御のサブルーチンの一例を示すフローチャート、図7はデュアルフューエルエンジンの燃料切換え制御のサブルーチンの他の例を示すフローチャートである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1-7 has shown an example of embodiment of this invention. 1 is an overall view of a drive system for a vehicle equipped with a dual fuel engine of this embodiment, FIG. 2 is a control block diagram of the dual fuel engine, FIG. 3 is an explanatory diagram of a basic concept of fuel switching control of the dual fuel engine, FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a main routine of dual fuel engine fuel switching control. FIG. 6 is a flowchart showing an example of a fuel switching control subroutine of the dual fuel engine. 7 is a flowchart showing another example of the fuel switching control subroutine of the dual fuel engine.
この実施形態は、ガソリン(液体燃料)と水素(気体燃料)とを切換えて運転可能なデュアルフューエルエンジンを、エンジンの駆動力を直接車軸に伝達して車両を駆動するのではなく、モータで車両を駆動し、そのモータに供給する電力を発電するためにエンジンを動かすハイブリッドシステム(シリーズハイブリッドという)の車両に搭載したものである。 In this embodiment, a dual fuel engine that can be operated by switching between gasoline (liquid fuel) and hydrogen (gaseous fuel) is not used to drive the vehicle by directly transmitting the driving force of the engine to the axle. It is mounted on a vehicle of a hybrid system (referred to as a series hybrid) that drives the engine and moves the engine to generate electric power to be supplied to the motor.
車両の駆動システムは、図1に示すとおりで、エンジン1と、ガソリン燃料タンク2および水素燃料タンク3と、ガソリン燃料タンク2からエンジン1にガソリンを供給するガソリン供給通路4および水素燃料タンク3からエンジン1に水素を供給する水素供給通路5と、エンジン1の出力軸6によって駆動されるジェネレータ(発電機)7と、デフ(デファレンシャル)8を介して車軸9を駆動するモータ(電動機)10と、モータ駆動用の電力を蓄電するバッテリ(高電圧バッテリ)11と、交流電流を直流に変換するAC−DCコンバータ12と、ジェネレータ7で発電された交流電流を直流に変換するためにAC−DCコンバータ12へ流す電流経路13と、直流電流を交流に変換するDC−ACコンバータ14と、AC−DCコンバータ12からの直流電流をバッテリ11へ流す電流経路15と、この電流経路15から分かれてAC−DCコンバータ12からの直流電流およびバッテリ11からの直流電流をDC−ACコンバータ14へ流す電流経路16と、DC−ACコンバータ14からの交流電流をモータ10へ供給する電流経路17とで構成されている。
The vehicle drive system is as shown in FIG. 1, and includes an
AC−DCコンバータ12からの直流電流をバッテリ11へ流す電流経路15には、図示していないがDC−ACコンバータ14への電流経路16の分岐点よりもバッテリ11側に、AC−DCコンバータ12からの直流電流を蓄電するよう高電圧バッテリ11側に流す位置と、そのままDC−ACコンバータ14を介してモータ10に供給する位置とに切換えるバッテリ切換えスイッチが設けられている。
Although not shown, a DC path from the AC-
そして、このシリーズハイブリッドの車両の運転形態は次のとおりである。
エンジン1は常に動いているわけではなく、車両の始動時や低トルクの場合は、それほど大きな駆動力は必要ないので、わざわざエンジン1を動かすことはせず、高電圧バッテリ11の電力をDC−ACコンバータ16を介してモータ10に供給して車両を駆動する。
And the driving | running form of this series hybrid vehicle is as follows.
The
一方、トルクが大きくなって、中トルクの状態になると、バッテリ11からどんどん電力を持ち出していると、バッテリ11の蓄電量が減ってくるので、その場合はエンジン1を動かして、エンジン1によりジェネレータ7を駆動し、ジェネレータ7の発電電力をモータ10に供給して車両を駆動する。
On the other hand, when the torque increases and becomes a medium torque state, the amount of electricity stored in the
そして、さらにトルクが大きくなって、高トルクの状態になると、エンジン1による発電量だけではまかないきれないということで、エンジン1の駆動によりジェネレータ7で発電した電力とバッテリ11の電力の両方をモータ10に供給して車両を駆動する。
When the torque is further increased and the torque becomes high, the amount of power generated by the
また、バッテリ11の蓄電量が少なくて、充電しないといけないという状態のときは、そのとき、もしエンジン1が動いていない状態、例えば、低トルクで走っていて、バッテリ11の充電量がどんどん下がってきたような状態の場合には、エンジン1を始動させて、バッテリ11を充電させるというようなことを行う。
Also, when the
また、バッテリ11の蓄電量が少なくて、充電しないといけないという状態になったときに、既にエンジン1が動いている状態、例えば、高トルクで、エンジン1の駆動によりジェネレータ7で発電した電力とバッテリ11の電力の両方をモータ10に供給している状態で、バッテリ11の蓄電量が減ってきた場合には、中トルクの状態になるのを待って、モータ10が必要とする電力以上の発電量が得られるようにエンジン1を駆動し、ジェネレータ7の発電量をなるべく高い値に保って、その余剰分の電力をバッテリ11に供給し、バッテリ11を充電するというようなことを行う。
In addition, when the
そして、このシリーズハイブリッドのシステムにおいて、エンジン1は、図2に示すように、一対のロータハウジング101,102と、その内周面に沿い、出力軸6(エキセントリックシャフト)に支持されて回転する2つのロータ103,104を備えた2ロータのロータリーエンジン(図2には一対のロータハウジング101,102が左右に展開され模式的に示されている)であって、吸気通路105の上流側の共通通路部分にスロットル弁106が設けられ、スロットル弁106を駆動するスロットル弁アクチュエータ107が配置されている。そして、吸気通路105の下流側の2つに分岐した独立通路部分に、ポート噴射を行うガソリン用の燃料噴射弁108,109が設けられ、また、ロータハウジング101,102に、燃焼室内に燃料を噴射するよう水素用の燃料噴射弁110,111が設置されている。また、点火プラグ112,113;114,115が各ロータハウジング101,102にそれぞれ2つずつ設置されている。そして、これらスロットル弁アクチュエータ107、ガソリン用の燃料噴射弁108,109、水素用の燃料噴射弁110,111、および点火プラグ112,113;114,115を、コンピュータ(PCM)120で制御するようエンジン制御系が構成されている。
In this series hybrid system, as shown in FIG. 2, the
このコンピュータ(PCM)120には、スロットル制御、空燃比制御、点火時期制御等のための各種信号がそれ自体従来公知のエンジンと同様に入力されるのに加えて、バッテリ電流・電圧センサ121と、水素燃料タンク3の圧力センサ122と、ガソリン燃料タンク2の燃料センサ123と、インパネ(インストルメントパネル)に設けられた燃料切換えスイッチ124と、外気温度センサ125と、触媒温度センサ126のそれぞれの検出信号が入力される。そして、コンピュータ(PCM)120は、それら入力信号に基づいてAC−DCコンバータ12およびDC−ACコンバータ14の制御によりモータ10に供給する電力を制御し、バッテリ切換え用のスイッチを制御し、燃料切換え用の弁を制御する。
In this computer (PCM) 120, various signals for throttle control, air-fuel ratio control, ignition timing control, etc. are input in the same manner as in a conventionally known engine, in addition to a battery current / voltage sensor 121 and The pressure sensor 122 of the
バッテリ電流・電圧センサ121は、バッテリ11に付設されたもので、バッテリ11に入ってくる電力とバッテリ11から出て行く電力を電流と電圧から求め、バッテリ11の蓄電量を検出する。また、触媒温度センサ126は、触媒に付設されて触媒温度を直接検出するものである。ただし、触媒温度は排気温度から推定するようにしてもよい。
The battery current / voltage sensor 121 is attached to the
このエンジン1は、使用燃料をガソリンと水素とに切換えて運転するもので、エンジン始動時で触媒が活性化するまでは、自動的に水素を使用し、触媒が活性化した後は、運転者がガソリンを選択しておれば、ガソリンに切換え、水素を選択しておれば、そのまま水素を使用する。また、触媒が活性化していないときでも、水素が燃料切れであれば、ガソリンで始動する。また、水素を使用していて、水素が燃料切れになったら、自動的にガソリンに切換え、ガソリンを使用していて、ガソリンが燃料切れになったら、自動的に水素に切換える。また、このエンジン1は、触媒が活性化された後は、運転者がインパネの燃料切換えスイッチ124を操作することで、燃料を切換えることができる。現在どの燃料を使用しているかは、スピードメータなどがついている表示部分に表示が出る。
This
また、このエンジン1では、図3に示すように、水素の残量が、インジェクタからの水素噴射不可能な燃料切れの状態(第1所定量以下)のときに、水素の使用を禁止して使用燃料をガソリンに切換える。
Further, in the
また、触媒が活性化するまで使用する水素を確保することを目的として、水素の残量が少なくなって、燃料切れの状態(第1所定量)に近い状態(第2所定量以下)になったときには、運転者の燃料切換えスイッチ124による使用燃料の切換えを禁止する。そして、触媒未活性時以外は使用燃料をガソリンにする。そして、燃料切れランプを点灯して運転者に水素の補給を促す。 In addition, for the purpose of securing the hydrogen to be used until the catalyst is activated, the remaining amount of hydrogen is reduced to a state close to the out-of-fuel state (first predetermined amount) (second predetermined amount or less). When this happens, the driver's fuel changeover switch 124 prohibits the change of the fuel used. The fuel used is gasoline except when the catalyst is inactive. Then, the fuel shortage lamp is turned on to prompt the driver to supply hydrogen.
それより水素の残量が多い(第2所定量より多い)場合には、触媒未活性時の水素の使用も、運転者のスイッチ操作による水素の使用も、両方とも可能である。 When the remaining amount of hydrogen is larger (greater than the second predetermined amount), both the use of hydrogen when the catalyst is inactive and the use of hydrogen by the driver's switch operation are possible.
また、外気温度が低いときには、触媒が冷えやすく、触媒が活性化温度を下回りやすく、なかなか暖まらなくて、水素の消費量が多くなることが予測されるため、水素をなるべく多く確保しておくために、図4に示すように、触媒未活性時にのみ水素の使用を許可する領域(B)を、水素残量が多い側へ広げる(第2所定量を大きくする)。これにより、外気温度が低い状態でも触媒未活性時に使用するための水素を適切に確保することができる。 In addition, when the outside air temperature is low, the catalyst is likely to cool, the catalyst is likely to be below the activation temperature, does not warm up easily, and the consumption of hydrogen is expected to increase. Therefore, in order to secure as much hydrogen as possible Furthermore, as shown in FIG. 4, the region (B) in which the use of hydrogen is permitted only when the catalyst is inactive is expanded to the side where the remaining amount of hydrogen is large (the second predetermined amount is increased). Thereby, even when the outside air temperature is low, it is possible to appropriately secure hydrogen for use when the catalyst is inactive.
また、水素残量が少なくなり、燃料切れランプが点灯してから、水素が補給されるまでに使用した水素量の平均値を記憶しておき、その平均値が高いときには、
スイッチによる切換えを禁止し燃料切れランプを点灯させるしきい値(第2所定量)を大きくしておく。燃料切れランプを点灯させて水素補給を促しても、運転者によってはなかなか水素を補給してくれないということがあるので、水素の燃料切れランプが点灯してから水素が補給されるまでにどれくらい水素が減っているか(触媒未活性時の運転にどれくらい気体燃料が使われているか)というのを見て、その平均値を記憶して、その平均値が多いということは、水素の燃料切れランプが点灯してもなかなか水素を補給してくれないということなので、そういう場合はこのようにスイッチによる切換えを禁止し燃料切れランプを点灯させるしきい値(第2所定量)を大きくし、触媒未活性時以外の水素の使用を早めに禁止するとともに、早めに気体燃料の補給を促して、触媒未活性時に使用するための水素を確保できるようにする。
In addition, when the remaining amount of hydrogen is low and the fuel out lamp is lit, the average value of the amount of hydrogen used until hydrogen is replenished is stored.
The threshold value (second predetermined amount) for turning off the fuel and turning off the fuel lamp is increased. Even if you urge the refueling lamp to turn on the hydrogen supply, depending on the driver, it may not be easy to replenish the hydrogen, so how much time from when the hydrogen out-of-fuel lamp lights up until the hydrogen is replenished Seeing whether hydrogen is decreasing (how much gaseous fuel is used for operation when the catalyst is inactive), memorize the average value, and if the average value is high, it means that the hydrogen out-of-fuel lamp In such a case, switching with the switch is prohibited and the threshold value (second predetermined amount) for turning on the fuel shortage lamp is increased to prevent the catalyst from being replenished. The use of hydrogen other than when it is not activated is prohibited early, and replenishment of gaseous fuel is encouraged early so that hydrogen can be secured for use when the catalyst is inactive.
次に、このエンジン1の上記燃料切換え制御の手順を図5〜図7のフローチャートによって説明する。
Next, the fuel switching control procedure of the
図5のフローチャートは燃料切換え制御のメインルーチンを示すもので、エンジン始動の指令と同時にスタートする。
そして、ステップS1で、エンジンの運転要求があるかないかを判定する。スタート直後は当然エンジンの運転要求があり、判定は「Yes」である。しかし、何回かリターンすると、途中で低トルクの状態になって、エンジンの運転要求がなくなり、この判定が「No」にある場合がある。その場合は、ステップS2でエンジンを停止し、リターンする。
The flowchart of FIG. 5 shows the main routine of the fuel switching control, which starts simultaneously with the engine start command.
In step S1, it is determined whether or not there is an engine operation request. Immediately after the start, there is an engine operation request, and the determination is “Yes”. However, after returning several times, there is a case where the engine is in a low torque state and there is no engine operation request, and this determination is “No”. In that case, the engine is stopped in step S2, and the process returns.
また、ステップS1の判定が「Yes」の場合は、ステップS3で、ガソリン残量および水素残量の値を読み込む。そして、ステップS4で、ガソリン残量が有るかどうかを判定し、判定が「No」でガソリン残量が無いという場合は、使用燃料として水素を選択せざるを得ないといういことで、ステップS5で、使用燃料として水素を選択し、リターンする。 If the determination in step S1 is “Yes”, the values of the remaining gasoline amount and the remaining hydrogen amount are read in step S3. In step S4, it is determined whether there is a gasoline remaining amount. If the determination is "No" and the gasoline remaining amount is not present, hydrogen must be selected as the fuel to be used. Then, select hydrogen as the fuel to be used and return.
また、ステップS4の判定が「Yes」でガソリン残量が有るという場合は、ステップS6で、水素残量が第1所定量以上かどうかを判定する。そして、判定が「No」で水素残量が第1所定量より少ないという場合は、ステップS7で、使用燃料としてガソリンを選択し、リターンする。 If the determination in step S4 is “Yes” and there is a remaining amount of gasoline, it is determined in step S6 whether the remaining amount of hydrogen is equal to or greater than a first predetermined amount. If the determination is “No” and the remaining amount of hydrogen is less than the first predetermined amount, gasoline is selected as the fuel to be used in step S7, and the process returns.
また、ステップS6の判定が「Yes]で水素残量が第1所定量以上という場合は、ステップS8で、触媒温度を読み込み、次いで、ステップS9で、触媒温度が活性化温度に達しているかどうかを判定する。そして、この判定が「No」で触媒活性化温度に達していないという場合は、ステップS10で、使用燃料として水素を選択し、リターンする。 If the determination in step S6 is “Yes” and the remaining amount of hydrogen is greater than or equal to the first predetermined amount, the catalyst temperature is read in step S8, and then whether or not the catalyst temperature has reached the activation temperature in step S9. If this determination is “No” and the catalyst activation temperature has not been reached, in step S10, hydrogen is selected as the fuel to be used, and the process returns.
また、ステップS9の判定が「Yes」で触媒活性化温度に達しているという場合は、ステップS11で、水素残量が第2所定量以上かどうかを判定する。そして、水素残量が第2所定量以上でない場合は、ステップS12で、使用燃料としてガソリンを選択し、次いで、ステップS13で、インパネの水素燃料切れランプを点灯し、さらにステップS14で、燃料切換えスイッチの操作禁止の警告を同じくインパネの表示部分に出して、リターンする。 If the determination in step S9 is “Yes” and the catalyst activation temperature has been reached, it is determined in step S11 whether or not the remaining amount of hydrogen is greater than or equal to a second predetermined amount. If the remaining hydrogen amount is not equal to or greater than the second predetermined amount, gasoline is selected as the fuel to be used in step S12, then the instrument's hydrogen fuel exhaust lamp is turned on in step S13, and the fuel is switched in step S14. A switch operation prohibition warning is also displayed on the instrument panel display, and the process returns.
また、ステップS11の判定が「Yes」で水素残量が第2所定量以上である場合は、ステップS15で、燃料切換えスイッチにより選択されている燃料を読み込み、次いで、ステップS16で、燃料切換えスイッチによって水素が選択されているかどうかを判定する。そして、この判定が「Yes」で水素選択中であれば、ステップs17で、使用燃料としてそのまま水素を選択して、リターンし、判定が「No」でガソリン選択中で有れば、ステップS18で、使用燃料としてそのままガソリンを選択し、リターンする。 If the determination in step S11 is “Yes” and the remaining amount of hydrogen is greater than or equal to the second predetermined amount, the fuel selected by the fuel switch is read in step S15, and then the fuel switch in step S16. To determine if hydrogen is selected. If this determination is “Yes” and hydrogen is being selected, in step s17, hydrogen is directly selected as the fuel to be used, and the process returns. If the determination is “No” and gasoline is being selected, then in step S18. Select gasoline as the fuel to be used and return.
図6のフローチャートは、外気温度による所定量の変更のサブルーチンを示すもので、エンジン始動の指令と同時にスタートする。
そして、ステップS101で、外気温度センサの検出値を読み込み、次いで、ステップS102で、外気温度が所定温度(例えば10℃)以下かどうかを判定する。
The flowchart in FIG. 6 shows a subroutine for changing the predetermined amount by the outside air temperature, and starts at the same time as the engine start command.
In step S101, the detected value of the outside air temperature sensor is read. Next, in step S102, it is determined whether or not the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature (for example, 10 ° C.).
そして、ステップS102の判定が「No」であればそのままリターンする。また、判定が「Yes」で外気温度が所定温度以下という場合は、第2所定量が大きくなるようにマップを変更し、リターンする。 And if the determination of step S102 is "No", it will return as it is. When the determination is “Yes” and the outside air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature, the map is changed so that the second predetermined amount is increased, and the process returns.
外気温度が所定温度以下の場合に第2所定量をどれだけ大きくするかは、例えば予めマップで決めておいて、通常時と外気温度が低いときとで異なるマップを使用する。 How much the second predetermined amount is increased when the outside air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature is determined in advance using a map, for example, and different maps are used for normal times and when the outside air temperature is low.
図7のフローチャートは、水素燃料補給状況による所定量の変更のサブルーチンを示すもので、エンジン始動の指令と同時にスタートする。
そして、ステップS201で、水素燃料切れランプ点灯から水素燃料補給までの平均水素消費量を読み込み、次いで、ステップS202で、平均水素消費量が所定量以上かどうかを判定する。
The flowchart of FIG. 7 shows a subroutine for changing a predetermined amount according to the hydrogen fuel replenishment status, and starts at the same time as the engine start command.
In step S201, the average hydrogen consumption from the time when the hydrogen fuel shortage lamp is lit until the hydrogen fuel supply is read.
そして、ステップS202の判定が「No」であればそのままリターンする。また、判定が「Yes」で平均水素消費量が所定量以上というときは、ステップS203で、第2所定量が大きくなるようにマップを変更する。 If the determination in step S202 is “No”, the process directly returns. If the determination is “Yes” and the average hydrogen consumption is greater than or equal to a predetermined amount, the map is changed in step S203 so that the second predetermined amount is increased.
以上、実施形態の一例を説明したが、本発明はこれに限定されず、様々な形態で実施することができる。 As mentioned above, although an example of embodiment was demonstrated, this invention is not limited to this, It can implement with a various form.
例えば、上記実施形態は、シリーズハイブリッド自動車の場合であるが、本発明は、エンジンの出力のみが車両の駆動力となる通常のデュアルフューエルエンジン車にも適用できる。 For example, although the above embodiment is a case of a series hybrid vehicle, the present invention can also be applied to a normal dual fuel engine vehicle in which only the engine output is the driving force of the vehicle.
エンジンの使用燃料としては、液体燃料として軽油等を使用するものであってよく、気体燃料としてCNG等を使用するものであってもよい。 As the fuel used for the engine, light oil or the like may be used as the liquid fuel, and CNG or the like may be used as the gaseous fuel.
また、上記実施形態では、燃料切換え条件として、運転者がインパネの切換えスイッチを操作するものとしたが、他に、車両の要求トルクが小さいときにはエンジントルクの出にくい水素に自動的に切換え、要求トルクが大きいときにはエンジントルクの出るガソリンに自動的に切換えるものであってもよい。また、このような切換え条件を複数備えたものであってもよい。 In the above embodiment, the driver operates the instrument panel switch as a fuel switching condition. However, when the required torque of the vehicle is small, the driver automatically switches to hydrogen, which is difficult to generate engine torque. When the torque is large, it may be automatically switched to gasoline that produces engine torque. A plurality of such switching conditions may be provided.
1 エンジン(デュアルフューエルエンジン)
2 ガソリン燃料タンク
3 水素燃料タンク
7 ジェネレータ(発電機)
10 モータ(電動機)
11 バッテリ(高電圧バッテリ)
12 AC−DCコンバータ
14 DC−ACコンバータ
108、109 ガソリン用の燃料噴射弁
110,111 水素用の燃料噴射弁
120 コンピュータ(PCM)
121 バッテリ電流・電圧センサ
122 水素燃料タンクの圧力センサ
123 ガソリン燃料タンクの燃料センサ
124 燃料切換えスイッチ
125 外気温度センサ
126 触媒温度センサ
1 engine (dual fuel engine)
2
10 Motor (electric motor)
11 Battery (High voltage battery)
12 AC-
121 Battery Current / Voltage Sensor 122 Hydrogen Fuel Tank Pressure Sensor 123 Gasoline Fuel Tank Fuel Sensor 124
Claims (4)
気体燃料の残量に関連する値を検出して気体燃料の残量を判定する手段と、
排気浄化用の触媒の活性状態に関連する値を検出して触媒の活性状態を判定する手段と、
前記触媒が活性化されていないときに使用燃料を気体燃料とする第1燃料選択手段と、
気体燃料の残量が第1所定量以下のときに前記第1燃料選択手段による気体燃料への切換えを禁止して使用燃料を液体燃料とする第2燃料選択手段と、
前記触媒が活性化された後、所定条件が成立したときに、使用燃料を選択可能とする第3燃料選択手段と、
気体燃料の残量が前記第1所定量よりも大きい第2所定量以下のときには、前記第3燃料選択手段による使用燃料の切換えを禁止しつつ使用燃料として液体燃料を選択する第4燃料選択手段を備えたことを特徴とするデュアルフューエルエンジンの制御装置。 A control device for a dual fuel engine that can be operated by switching the fuel used between liquid fuel and gaseous fuel,
Means for detecting a value related to the remaining amount of gaseous fuel and determining the remaining amount of gaseous fuel;
Means for detecting the value related to the active state of the catalyst for exhaust purification and determining the active state of the catalyst;
First fuel selection means for using gaseous fuel as a fuel when the catalyst is not activated;
Second fuel selecting means for prohibiting switching to the gaseous fuel by the first fuel selecting means when the remaining amount of the gaseous fuel is equal to or less than a first predetermined amount, and using the used fuel as liquid fuel;
Third fuel selection means for selecting a fuel to be used when a predetermined condition is satisfied after the catalyst is activated;
Fourth fuel selection means for selecting the liquid fuel as the used fuel while prohibiting the switching of the used fuel by the third fuel selecting means when the remaining amount of the gaseous fuel is equal to or less than the second predetermined amount larger than the first predetermined amount. A dual fuel engine control device comprising:
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