JP2009203941A - Device for controlling internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の制御装置に関し、特にガソリン燃料とアルコール燃料との何れも使用可能な車両(Flexible Fuel Viehicle。以下、FFVと称する)における空燃比に基づくアルコール濃度の推定時に適用して有用なものである。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and is particularly useful when applied to estimation of alcohol concentration based on an air-fuel ratio in a vehicle (flexible fuel vehicle, hereinafter referred to as FFV) that can use both gasoline fuel and alcohol fuel. Is.
最近低公害燃料としてエタノール等のアルコールが注目されており、このアルコールをガソリンと混合して燃料とするFFVの開発が進んでいる。この種のFFVにおいても、酸素センサやLAFS(リニア空燃比センサ)を設けて排気中の酸素濃度から空燃比を検出し、運転時には前記空燃比が目標空燃比に近づくように燃料供給量をフィードバック補正する制御を行っている。この際、FFVにおいてはガソリンとアルコールとの理論空燃比の相違等、両燃料の特性の相違を考慮して燃料噴射量の制御を適正に行う必要がある。すなわち、アルコール混合燃料のアルコール濃度を的確に把握し、このアルコール濃度に応じた的確な燃料供給量制御を行う必要がある。ここで、アルコール濃度は、排気ガスの状態を表わすデータに基づき推定できることが知られている。そこで、アルコール濃度をアルコールセンサで直接検出する方式に代わり、排気空燃比を検出するための空燃比センサである酸素センサやLAFSの出力信号に基づいてFFVにおけるアルコール濃度の推定を行なう方式が提案されている。この場合、アルコール推定値に基づいて所定の空燃比になるように燃料噴射量の制御を行う。 Recently, alcohol such as ethanol has attracted attention as a low-pollution fuel, and the development of FFV using this alcohol as fuel by mixing it with gasoline is advancing. Also in this type of FFV, an oxygen sensor or LAFS (linear air-fuel ratio sensor) is provided to detect the air-fuel ratio from the oxygen concentration in the exhaust, and during operation, the fuel supply amount is fed back so that the air-fuel ratio approaches the target air-fuel ratio. Control to correct. At this time, in the FFV, it is necessary to appropriately control the fuel injection amount in consideration of the difference in characteristics of both fuels, such as the difference in the theoretical air-fuel ratio between gasoline and alcohol. That is, it is necessary to accurately grasp the alcohol concentration of the alcohol-mixed fuel and perform accurate fuel supply amount control according to the alcohol concentration. Here, it is known that the alcohol concentration can be estimated based on data representing the state of the exhaust gas. Therefore, instead of the method of directly detecting the alcohol concentration with the alcohol sensor, a method of estimating the alcohol concentration in the FFV based on the output signal of the oxygen sensor or LAFS that is an air-fuel ratio sensor for detecting the exhaust air-fuel ratio has been proposed. ing. In this case, the fuel injection amount is controlled so that a predetermined air-fuel ratio is obtained based on the estimated alcohol value.
上述の如く空燃比に基づきアルコール濃度の推定を行う際には、給油によるタンク内の燃料混合比の変化等を推定に的確に反映することが肝要である。そこで、この種の技術を特許文献1乃至特許文献2が開示している。特許文献1では、燃料残量の増加側への変化に寄与したアルコール濃度を濃度100%と仮定するとともに、変化前の燃料の残量及びアルコール濃度と、増加側への変化に寄与した燃料量とに基づいて混合された燃料内のアルコール濃度を算出している。また、特許文献2では、混合燃料の単一組成濃度が変更された可能性の有無に応じて、空燃比補正量を制限するための上下限値を切り換える手段を具備させている。
When the alcohol concentration is estimated based on the air-fuel ratio as described above, it is important to accurately reflect the change in the fuel mixture ratio in the tank due to refueling in the estimation. Therefore,
しかしながら、特許文献1では増加側への燃料変化を全てアルコール濃度100%と見做しているので、実際にガソリンが給油された場合には必要以上の噴射量となり、オーバリッチによる排気ガス性能やドライバビリティの悪化を招来し、ひいては失火、エンストの虞もある。一方、特許文献2では、燃料噴射量を補正可能な空燃比補正量の範囲を拡大するだけであり、給油された燃料量から考えられる適正な上下限クリップとはなっていない。したがって、誤推定による空燃比のオーバリッチ、オーバリーンから排気ガス性能やドライバビリティの悪化、又はエンストが懸念される。
However, in
本発明は、上記従来技術に鑑み、空燃比に基づいてアルコール濃度を推定する場合の誤推定を防止し、内燃機関の的確な運転制御に資することができる制御装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a control device that can prevent erroneous estimation in the case of estimating an alcohol concentration based on an air-fuel ratio and contribute to accurate operation control of an internal combustion engine in view of the above-described conventional technology. .
上記目的を達成する本発明の第1の態様は、アルコール含有燃料により運転可能な内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の排気系の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段で検出された空燃比を目標空燃比に近づけるようフィードバック制御するフィードバック制御手段と、前記空燃比検出手段で検出された空燃比に基づき前記アルコール含有燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、前記空燃比フィードバック補正量及びアルコール濃度に応じて内燃機関の運転パラメータを制御するパラメータ制御手段と、タンク内に燃料が給油されたことを検出する給油判定手段とを有し、前記アルコール濃度推定手段は、前記給油判定手段が給油されたと判定した時の燃料増量分が、相対的にアルコール濃度が小さい第1の濃度の燃料であると仮定した場合のアルコール濃度推定値である第1の仮定アルコール濃度推定値を、前記アルコール濃度推定値に基づき演算する第1の演算手段と、前記燃料増量分が、相対的にアルコール濃度が大きい第2の濃度の燃料と仮定した場合のアルコール濃度推定値である第2の仮定アルコール濃度推定値を、前記アルコール濃度推定値に基づき演算する第2の演算手段と、前記フィードバック制御手段のフィードバック補正量が、前記空燃比をリーン方向に補正するよう変化する場合は前記第1の仮定アルコール濃度推定値を選択する一方、前記空燃比をリッチ方向に補正するよう変化する場合は前記第2の仮定アルコール濃度推定値を選択するリーン/リッチ判定手段と、前記リーン/リッチ判定手段で選択された前記第1の仮定アルコール濃度推定値を下限クリップ値とし、さらに前記リーン/リッチ判定手段で選択された前記第2の仮定アルコール濃度推定値を上限クリップ値として設定するクリップ設定手段とを具備するように構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置にある。 A first aspect of the present invention that achieves the above object is a control device for an internal combustion engine operable with an alcohol-containing fuel, the air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio of an exhaust system of the internal combustion engine, Feedback control means for performing feedback control so that the air-fuel ratio detected by the fuel-fuel ratio detection means approaches the target air-fuel ratio, and alcohol concentration estimation for estimating the alcohol concentration of the alcohol-containing fuel based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means Means, parameter control means for controlling operating parameters of the internal combustion engine in accordance with the air-fuel ratio feedback correction amount and the alcohol concentration, and fuel supply determination means for detecting that fuel has been supplied into the tank, and the alcohol The concentration estimating means determines that the fuel increase when the oil supply determining means determines that the fuel has been supplied is relatively alcohol-rich. A first computing means for computing a first hypothetical alcohol concentration estimated value, which is an estimated alcohol concentration value when it is assumed that the fuel is a first fuel having a small first concentration, and the fuel increase amount A second calculation for calculating a second hypothetical alcohol concentration estimated value, which is an alcohol concentration estimated value when assuming that the fuel is a second concentration fuel having a relatively high alcohol concentration, based on the estimated alcohol concentration value. And when the feedback correction amount of the feedback control means changes to correct the air-fuel ratio in the lean direction, the first hypothetical alcohol concentration estimated value is selected while the air-fuel ratio is corrected in the rich direction. In such a case, the lean / rich determination means for selecting the second hypothesized alcohol concentration estimate and the lean / rich determination means Clip setting means for setting the first assumed alcohol concentration estimated value thus made as a lower limit clip value and further setting the second assumed alcohol concentration estimated value selected by the lean / rich determination means as an upper limit clip value. The control apparatus for an internal combustion engine is characterized by being configured as described above.
本態様によれば、アルコール濃度推定手段におけるアルコール濃度推定の際の的確な上下限クリップ値を設定することができるので、給油により燃料のアルコール濃度が変化した場合でも的確な上下限クリップ値を設定して誤推定を未然に防止し得る。 According to this aspect, it is possible to set an accurate upper / lower limit clip value at the time of alcohol concentration estimation in the alcohol concentration estimation means, so an accurate upper / lower limit clip value is set even when the alcohol concentration of the fuel changes due to fueling. Thus, erroneous estimation can be prevented in advance.
この結果、アルコール濃度の誤推定による空燃比のオーバリッチ乃至オーバリーンによる排気ガス性能、ドライバビリティの悪化を良好に抑制し得る。また、このことにより内燃機関の失火、エンストといった問題も解消し得る。 As a result, it is possible to satisfactorily suppress deterioration of exhaust gas performance and drivability due to over-rich or over-lean of the air-fuel ratio due to erroneous estimation of the alcohol concentration. This can also solve problems such as misfire and engine stall of the internal combustion engine.
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載する内燃機関の制御装置において、前記クリップ値設定手段は、前記第1の仮定アルコール濃度推定値から所定のマージンを引いた値を前記下限クリップ値とし、さらに前記第2の仮定アルコール濃度推定値に所定のマージンを加算した値を前記上限クリップ値として設定することを特徴とする内燃機関の制御装置にある。 According to a second aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine described in the first aspect, the clip value setting means sets a value obtained by subtracting a predetermined margin from the first assumed alcohol concentration estimated value as the lower limit. The internal combustion engine control apparatus is characterized in that a clip value and a value obtained by adding a predetermined margin to the second hypothesized alcohol concentration estimated value are set as the upper limit clip value.
本態様によれば空燃比検出系等のハード的な性能のバラツキを除去して、より適切な上下限クリップ値を設定することができるので、アルコール濃度の誤推定による空燃比のオーバリッチ乃至オーバリーンによる排気ガス性能、ドライバビリティの悪化をより良好に抑制し得る。 According to this aspect, it is possible to set a more appropriate upper / lower limit clip value by removing variations in hardware performance of the air / fuel ratio detection system, etc., so that the air / fuel ratio is over-rich or over-lean due to erroneous estimation of the alcohol concentration. The deterioration of exhaust gas performance and drivability due to can be better suppressed.
本発明によれば、燃料の増量分を全て低アルコール濃度の燃料と仮定した場合の第1の仮定アルコール濃度推定値を下限クリップ値とし、さらに全て高アルコール濃度の燃料と仮定した場合の第2の仮定アルコール濃度推定値を上限クリップ値としてアルコール濃度推定値の上下をクリップするようにしたので、給油後のアルコール濃度の推定処理において、可能性として考え得る濃度を超える濃度乃至前記濃度未満の濃度をアルコール濃度推定値と誤推定することはない。 According to the present invention, the first hypothetical alcohol concentration estimated value when the fuel increase amount is all assumed to be a low alcohol concentration fuel is set as the lower limit clip value, and the second hypothesis when all the fuel is assumed to be a high alcohol concentration fuel. The upper and lower alcohol concentration estimates are assumed to be the upper clip value and the upper and lower alcohol concentration estimates are clipped. Therefore, in the alcohol concentration estimation process after refueling, a concentration that exceeds a possible concentration or a concentration that is less than the above concentration Is not erroneously estimated as an alcohol concentration estimated value.
この結果、アルコール濃度の誤推定による空燃比のオーバリッチ乃至オーバリーンによる排気ガス性能、ドライバビリティの悪化を良好に抑制し得る。また、このことにより内燃機関の失火、エンストといった問題も解消し得る。 As a result, it is possible to satisfactorily suppress deterioration of exhaust gas performance and drivability due to over-rich or over-lean of the air-fuel ratio due to erroneous estimation of the alcohol concentration. This can also solve problems such as misfire and engine stall of the internal combustion engine.
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態に係るFFVのエンジン及びその制御装置を示すブロック線図である。同図に示すように、FFVに搭載された内燃機関であるエンジン1のシリンダヘッド2には気筒毎に点火プラグ3が取り付けられ、点火プラグ3には高電圧を出力する点火コイル4が接続されている。シリンダヘッド2には気筒毎に吸気ポート5が形成され、吸気ポート5の燃焼室6側には吸気弁7がそれぞれ設けられている。吸気弁7はエンジン回転に応じて回転するカムシャフト8のカムに倣って開閉作動され、吸気ポート5と燃焼室6との連通・遮断を行なう。
FIG. 1 is a block diagram showing an FFV engine and its control apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, an ignition plug 3 is attached to each cylinder in a
吸気ポート5には吸気マニホールド9の一端がそれぞれ接続されて連通している。吸気マニホールド9には各気筒に対応して電磁式の燃料噴射弁10が取り付けられ、燃料噴射弁10は燃料パイプ11に接続されている。この燃料パイプ11は図示しない燃料供給装置に接続され、燃料タンク14からアルコール(エタノール)とガソリンとを含む混合燃料が供給される。燃料タンク14内の燃料量は燃料センサ21で検出される。
One end of an intake manifold 9 is connected to and communicated with the intake port 5. An electromagnetic
吸気マニホールド9の上流側の吸気管には、吸気通路を開閉するスロットルバルブ12が設けられ、スロットルバルブ12の弁開度(スロットル開度)を検出するスロットルポジションセンサ13が設けられている。
An intake pipe upstream of the intake manifold 9 is provided with a
一方、シリンダヘッド2には気筒毎に排気ポート15が形成され、排気ポート15の燃焼室6側には排気弁17がそれぞれ設けられている。排気弁17はエンジン回転に応じて回転するカムシャフト18のカムに倣って開閉作動され、排気ポート15と燃焼室6との連通・遮断を行なう。そして、排気ポート15には排気マニホールド16の一端がそれぞれ接続され、排気ポート15に排気マニホールド16が連通している。
On the other hand, an
排気マニホールド16の他端には排気管(排気通路)20が接続され、排気管20には排気浄化触媒23が設けられている。排気浄化触媒23の上流側の排気管20には酸素センサ22が設けられている。
An exhaust pipe (exhaust passage) 20 is connected to the other end of the
制御装置である電子制御ユニットI(以下、ECUIと称する)は、エンジン1を含めた総合的な制御をおこなうもので、その入力側には、スロットルポジションセンサ13、燃料センサ21、酸素センサ22、エンジン1のクランク角を検出するクランク角センサ25等の各種センサ類が接続され、これらセンサ類からの検出情報が入力される。一方、ECUIの出力側には、燃料噴射弁10、点火コイル4、スロットルバルブ12等の各種出力デバイスが接続されている。これら各種出力デバイスには、各種センサ類からの検出情報に基づきECUIで演算された燃料噴射時間、点火時期、スロットル開度等の運転パラメータがそれぞれ出力される。すなわち、各種センサ類からの検出情報に基づき、混合燃料のアルコールの濃度に応じた空燃比が適正な目標空燃比(目標A/F)に設定され、酸素センサ22からの情報に基づきフィードバック制御される。
An electronic control unit I (hereinafter referred to as ECUI), which is a control device, performs comprehensive control including the
図2は本形態に係るECUIの詳細な構成を示すブロック線図(なお、センサ類は酸素センサ22及び燃料センサ21のみを示している。)である。同図に示すように、本形態におけるECUIは、空燃比検出部51、フィードバック補正量設定部52、目標空燃比設定部53、アルコール濃度推定部54、運転パラメータ制御部55及び給油判定部56を有している。
FIG. 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the ECU I according to this embodiment (note that the sensors only show the
これらのうち、空燃比検出部51は酸素センサ22の出力信号を処理して空燃比を検出し、この空燃比をフィードバック補正量設定部52に出力する。フィードバック補正量設定部52は実測空燃比と目標空燃比設定部53に予め設定されている目標空燃比とを比較し、目標空燃比になるように空燃比フィードバック補正量FBを運転パラメータ制御部55に出力する。
Among these, the air-fuel
アルコール濃度推定部54は、空燃比フィードバック補正量FBに基づきアルコール含有燃料中のアルコール濃度を推定してアルコール濃度推定値ALCestを生成し、これを運転パラメータ制御部55に出力している。ここで、本形態におけるアルコール濃度推定部54は、推定したアルコール濃度の上下限値に基づき的確なクリッピング処理をしてアルコール濃度の誤推定を防止している。かかるクリッピング処理を含めアルコール濃度推定部54の具体的な構成については後に詳述する。
The alcohol
運転パラメータ制御部55は、空燃比フィードバック補正量FB及びアルコール濃度推定値ALCestに基づき燃料噴射弁10に対する燃料供給量等、エンジン1の運転に関連するパラメータを制御する。
The operation
給油判定部56は、燃料タンク14(図1参照)内の燃料レベルを検出する燃料センサ21の出力に基づき現在の燃料量Voldを検出する。そして、現在(給油直前)の燃料タンク内の燃料量Voldから所定量以上の燃料量の増加が検出された場合に給油がされたと判定する。給油がされた場合には、給油直前の燃料タンク内の燃料量Voldに給油量Vnewを加算してその情報をアルコール濃度推定部54に出力する。
The fuel
本形態におけるアルコール濃度推定部54は、推定処理部60、第1及び第2の演算部61,62、リーン/リッチ判定部63及びクリップ部64を有している。ここで、推定処理部60は空燃比の実測値に基づくフィードバック補正量FBに基づきアルコール濃度を推定してアルコール濃度推定値ALCestを生成する。第1の演算部61は、アルコール濃度推定値ALCestと給油判定部56の出力に基づき、給油時の燃料増量分の全てが、相対的にアルコール濃度が小さい油種、例えば第1の濃度であるE0(ガソリン100%)であると仮定した場合の第1のアルコール濃度推定値であるE0仮定アルコール濃度推定値ALC_e0を演算する。第2の演算部62は、アルコール濃度推定値ALCestと給油判定部56の出力に基づき、給油時の燃料増量分の全てが、相対的にアルコール濃度が大きい油種、例えば第2の濃度であるE85(ガソリン15%/エタノール85パーセント)であると仮定した場合の第2のアルコール濃度推定値であるE85仮定アルコール濃度推定値ALC_e85を演算する。具体的には第1の演算部61で次式(1)に示す演算を行い、第2の演算部62で次式(2)に示す演算を行う。
The alcohol
1)新たに給油された燃料を「E0」と仮定した場合
ALCest_e0=(Vold×ALCest÷100)/(Vold+
Vnew) ・・・・・(1)
2)新たに給油された燃料を「E85」と仮定した場合
ALCest_e85=(Vold×ALCest÷100+Vnew×0.
85)/(Vold+Vnew) ・・・(2)
ただし、上式(1)、(2)において、Vold;給油直前のタンク内燃料量、Vnew;給油量、ALCest;給油直前のアルコール濃度推定値、ALCest_e0;E0仮定アルコール濃度推定値、ALCest_e85;E85仮定アルコール濃度推定値である。
1) When newly refueled fuel is assumed to be “E0” ALEST_e0 = (Vold × ALCest ÷ 100) / (Vold +
Vnew) (1)
2) When the newly refueled fuel is assumed to be “E85” ALEST_e85 = (Vold × ALEST ÷ 100 + Vnew × 0.
85) / (Vold + Vnew) (2)
However, in the above formulas (1) and (2), Vold: Fuel amount in tank immediately before refueling, Vnew; Refueling amount, ALTest; Alcohol concentration estimated value immediately before refueling, ALTest_e0; E0 assumed alcohol concentration estimated value, ALTest_e85; E85 This is an estimated alcohol concentration estimate.
リーン/リッチ判定部63は、空燃比フィードバック補正量FBの動きがリーン方向であればE0仮定アルコール濃度推定値ALCest_e0を、リッチ方向であればE85仮定アルコール濃度推定値ALCest_e85を入力するようにクリップ部64を制御する。すなわち、リーン/リッチ判定部63はクリップ部64を介してE0仮定アルコール濃度推定値ALCest_e0乃至E85仮定アルコール濃度推定値ALCest_e85の何れか一方を選択する制御を行う。
The lean /
ここで、上述の如く、空燃比フィードバック補正量FBの動きがリーン方向であればE0仮定アルコール濃度推定値ALCest_e0を、リッチ方向であればE85仮定アルコール濃度推定値ALCest_e85を選択する理由を説明しておく。 Here, as described above, the reason why the E0 assumed alcohol concentration estimated value ALTest_e0 is selected if the movement of the air-fuel ratio feedback correction amount FB is in the lean direction, and the E85 assumed alcohol concentration estimated value ALTest_e85 is selected if the movement is in the rich direction. deep.
給油後にアルコール濃度の推定を実行した際の空燃比フィードバック補正量FBの動きがリーン方向であるという事実は、実際の燃料はより少なくて良いことを意味している。すなわち、ストイキ状態を保持するのに燃料がより少なくて良いことになり、この場合には現在の燃料のアルコール濃度がより小さいことを表すことになる。一方、空燃比フィードバック補正量FBの動きがリッチ方向であれば、上記と全く逆の理由で現在の燃料のアルコール濃度がより大きいことを表すことになる。 The fact that the movement of the air-fuel ratio feedback correction amount FB when the estimation of the alcohol concentration after refueling is in the lean direction means that the actual fuel may be smaller. That is, less fuel is required to maintain the stoichiometric state, and in this case, the alcohol concentration of the current fuel is smaller. On the other hand, if the movement of the air-fuel ratio feedback correction amount FB is in the rich direction, it indicates that the alcohol concentration of the current fuel is higher for the opposite reason.
そこで、空燃比フィードバック補正量FBの動きがリーン方向であれば、全部アルコール濃度が小さいE0を給油したと仮定した場合の演算値であるE0仮定アルコール濃度推定値ALCest_e0をクリップ部64の下限値設定部65に出力する。一方、空燃比フィードバック補正量FBの動きがリッチ方向であれば、全部アルコール濃度が大きいE85を給油したと仮定した場合の演算値であるE85仮定アルコール濃度推定値ALCest_e85をクリップ部64の上限値設定部66に出力する。下限値設定部65及び上限値設定部66は所定の演算によりアルコール濃度推定値ALCestの下限クリップ値ALCest_e0CL及び上限クリップ値ALCest_e85CLを求める。
Therefore, if the movement of the air-fuel ratio feedback correction amount FB is in the lean direction, the E0 hypothetical alcohol concentration estimated value ALTest_e0, which is a calculation value when assuming that E0 having a small alcohol concentration is all supplied, is set to the lower limit value of the
具体的にはE0仮定アルコール濃度推定値ALCest_e0にマージンαを加味した次式(3)の演算により下限クリップ値ALCest_e0CLを求め、E85仮定アルコール濃度推定値ALCest_e85にマージンαを加味した次式(4)の演算により上限クリップ値ALCest_e85CLを求める。 Specifically, the lower limit clip value ALTest_e0CL is obtained by the calculation of the following equation (3) with the margin α added to the E0 assumed alcohol concentration estimated value ALTest_e0, and the following equation (4) with the margin α added to the E85 assumed alcohol concentration estimated value ALTest_e85: The upper limit clip value ALTest_e85CL is obtained by the above calculation.
1)下限クリップ値ALCest_e0CLの演算
ALCest_e0CL=(Vold×ALCest÷100)/
(Vold+Vnew)−α≧0% ・・(3)
ここで、ALCest_e0CL≧0としたのは、全部がE0の油種を給油した場合でも、この場合のアルコール濃度が0%未満となることはないからである。
2)上限クリップ値ALCest_e85CLの演算
ALCest_e85CL=(Vold×ALCest÷100+Vnew×
0.85)/(Vold+Vnew)+α≦85% ・・(4)
1) Calculation of lower limit clip value ALTest_e0CL ALTest_e0CL = (Vold × ALEST ÷ 100) /
(Vold + Vnew) −α ≧ 0% (3)
Here, ALCS_e0CL ≧ 0 is set because the alcohol concentration in this case does not become less than 0% even when all of the oil types E0 are supplied.
2) Calculation of upper limit clip value ALTest_e85CL ALTest_e85CL = (Vold × ALCest ÷ 100 + Vnew ×
0.85) / (Vold + Vnew) + α ≦ 85% (4)
ここで、ALCest_e85CL≦85%としたのは、全部がE85の油種の燃料を給油した場合でも、この場合のアルコール濃度が85%を超えることはないからである。 Here, ALCS_e85CL ≦ 85% is set because the alcohol concentration in this case does not exceed 85% even when fuel of all E85 oil types is supplied.
比較部67には推定処理部60の出力であるアルコール濃度推定値ALCestが設定してある。また、比較部67は設定してあるアルコール濃度推定値ALCestと下限値設定部65乃至上限値設定部66が出力した下限クリップ値ALCest_e0CL乃至上限クリップ値ALCest_e85CLの選択された何れか一方とを比較する。この結果、ALCest<ALCest_e0CL又はALCest>ALCest_e85CLの場合は、下限クリップ値ALCest_e0CL又は上限クリップ値ALCest_e85CLをアルコール濃度推定値ALCestとして設定するとともに、この場合のアルコール濃度推定値ALCestを運転パラメータ制御部55に出力する。実際のアルコール濃度が下限クリップ値ALCest_e0CL未満になることはなく、また上限クリップ値ALCest_e85CLを超えることもないからである。すなわち、これらの場合は、アルコール濃度の誤推定と判断してアルコール濃度推定値ALCestを、下限クリップ値ALCest_e0CL乃至上限クリップ値ALCest_e85CLにクリップする。
The
なお、ALCest_e85CL≧ALCest≧ALCest_e0CLの場合は、推定処理部60の出力であるアルコール濃度推定値ALCestがそのまま出力される。
In addition, when ALTest_e85CL ≧ ALCest ≧ ALCest_e0CL, the alcohol concentration estimated value ALTest that is the output of the
ここで、アルコール濃度推定の概念を、図3に基づき説明しておく。図3は本形態におけるアルコール濃度推定、燃料噴射量補正値、燃料噴射量基準値の時系列的な関係を示す説明図である。同図(a)に示すように、当該推定処理は、所定間隔で割り当てられた測定期間T1、T2、T3における測定パルスP1、P2、P3の立ち上がりタイミングで実行される。この結果、同図(b)に階段状の点線で示すように、燃料の噴射量基準値は、所定の空燃比でエンジン1を運転すべく図示するように変化する。本例は階段状に増加している場合であるが、勿論常にこのような変化をするものではない。
Here, the concept of alcohol concentration estimation will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a time-series relationship among the alcohol concentration estimation, the fuel injection amount correction value, and the fuel injection amount reference value in this embodiment. As shown in FIG. 6A, the estimation process is executed at the rising timing of the measurement pulses P1, P2, and P3 in the measurement periods T1, T2, and T3 assigned at predetermined intervals. As a result, the fuel injection amount reference value changes as shown in the figure to operate the
一方、空燃比フィードバック補正量FBが反映されているFB積分値の平均値である燃料の噴射量補正値は同図(b)に実線で示すように、噴射量基準値から乖離した状態で上下に変化する。同図(b)は初期においては大きな値で乖離していた噴射量補正値が時間の経過に伴う濃度推定の実行の度に小さくなって、最終的には噴射量基準値に殆ど沿うような状態になっていることを示している。このように噴射量基準値に対して実測値である噴射量補正値の乖離量が所定値以下に収束した状態のアルコール濃度推定値ALCestが真のアルコール濃度を反映していると考えられる。 On the other hand, the fuel injection amount correction value, which is the average value of the FB integral values reflecting the air-fuel ratio feedback correction amount FB, rises and falls in a state deviating from the injection amount reference value as shown by the solid line in FIG. To change. In FIG. 5B, the injection amount correction value that deviated by a large value in the initial stage becomes smaller each time the concentration estimation is performed with the passage of time, and finally almost matches the injection amount reference value. It shows that it is in a state. Thus, it is considered that the alcohol concentration estimated value ALTest in a state where the deviation amount of the injection amount correction value, which is an actually measured value with respect to the injection amount reference value, converges to a predetermined value or less reflects the true alcohol concentration.
図4は上下限クリップとの関係におけるアルコール濃度推定を概念的に示す図で、同図(a)はアルコール濃度推定処理の処理タイミング、(b)はリッチ側のアルコール濃度推定値ACLestと上限クリップ値ALCest_e85CLとの関係、(c)はリーン側のアルコール濃度推定値と下限クリップ値ALCest_e0CLとの関係をそれぞれ示している。同図(a)に示すように、当該推定処理は、図3(a)に示す場合と同様に、測定パルスP1,P2,P3の立ち上がりタイミングで実行される。同図(b)、(c)は、測定パルスP1,P2,P3の立ち上がりタイミングで実行される推定処理の度にアルコール濃度推定値ALCestが階段状に変化している様子を示している。この際、同図(b)に示すリッチ側ではE85仮定アルコール濃度推定値ALCest_e85にマージンαを加算した上限クリップ値ALCest_e85CLを用いてアルコール濃度推定値ALCestの誤推定を防止し、同図(c)に示すリーン側ではE0仮定アルコール濃度推定値ALCest_e0からマージンαを減算した下限クリップ値ALCest_e0CLを用いてアルコール濃度推定値ALCestの誤推定を防止する。また、図4には図示しないが、かかる推定処理においては、上述した理由によりアルコール濃度85%が絶対的な上限値、アルコール濃度0%が絶対的な下限値となっている。 4A and 4B are diagrams conceptually illustrating alcohol concentration estimation in relation to the upper and lower limit clips. FIG. 4A is a processing timing of alcohol concentration estimation processing, and FIG. 4B is an alcohol concentration estimated value ACLest on the rich side and an upper limit clip. The relationship with the value ALTest_e85CL, (c) shows the relationship between the estimated alcohol concentration on the lean side and the lower limit clip value ALTest_e0CL. As shown in FIG. 6A, the estimation process is executed at the rising timing of the measurement pulses P1, P2, and P3, as in the case shown in FIG. FIGS. 7B and 7C show how the alcohol concentration estimated value ALTest changes in a stepped manner every time the estimation process is executed at the rising timing of the measurement pulses P1, P2, and P3. At this time, on the rich side shown in FIG. 6B, the upper limit clip value ALTest_e85CL obtained by adding the margin α to the E85 assumed alcohol concentration estimated value ALTest_e85 is used to prevent erroneous estimation of the alcohol concentration estimated value ALTest. On the lean side, the lower limit clip value ALTest_e0CL obtained by subtracting the margin α from the E0 assumed alcohol concentration estimated value ALTest_e0 is used to prevent erroneous estimation of the alcohol concentration estimated value ALTest. Although not shown in FIG. 4, in this estimation process, the alcohol concentration of 85% is an absolute upper limit value and the alcohol concentration of 0% is an absolute lower limit value for the reasons described above.
なお、マージンαを見込まずに、E0仮定アルコール濃度推定値ALCest_e0自体を下限クリップ値ALCest_e0CLとし、またE85仮定アルコール濃度推定値ALCest_e85自体を上限クリップ値ALCest_e85CLとしても誤推定を防止することは、原理的には可能である。ただ、空燃比フィードバック補正量FBを生成するフィードバック系にはハード的な性能のバラツキが存在する。そこで、かかるバラツキを見込んで上述の如くマージンαを見込んでおく方が好ましい。マージンαに、前記フィードバック系のハード的な性能のバラツキを吸収させるためである。 In principle, it is possible to prevent erroneous estimation even when the E0 assumed alcohol concentration estimated value ALTest_e0 itself is set as the lower limit clip value ALTest_e0CL and the E85 assumed alcohol concentration estimated value ALTest_e85 itself is set as the upper limit clip value ALTest_e85CL without considering the margin α. Is possible. However, there is a variation in hardware performance in the feedback system that generates the air-fuel ratio feedback correction amount FB. Therefore, it is preferable to allow for the margin α as described above in view of such variation. This is because the margin α absorbs variations in hardware performance of the feedback system.
かかる本形態において、給油した場合には、アルコール濃度推定部54の第1の演算部61で、給油時の燃料増量分の全てがE0(ガソリン100%)であると仮定した場合のアルコール濃度推定値であるE0仮定アルコール濃度推定値ALCest_e0を演算するとともに、第2の演算部62で、給油時の燃料増量分の全てがE85(ガソリン15%/エタノール85パーセント)であると仮定した場合のアルコール濃度推定値であるE85仮定アルコール濃度推定値ALCest_e85を演算する。
In this embodiment, when refueling is performed, the
一方、リーン/リッチ判定部63では、空燃比フィードバック補正量FBの動きがリーン方向乃至リッチ方向の何れであるかを検出し、リーン方向であればE0仮定アルコール濃度推定値ALCest_e0に基づく下限クリップ値ALCest_e0CLを選択して推定処理部60で推定処理したアルコール濃度推定値ALCestと比較する。一方、リッチ方向であればE85仮定アルコール濃度推定値ALCest_e85に基づく上限クリップ値ALCest_e85CLを選択して推定処理部60で推定処理したアルコール濃度推定値ALCestと比較する。
On the other hand, the lean /
この結果、ALCest_e85CL≧ALCest≧ALCest_e0CLの場合のみ、推定処理部60の出力であるアルコール濃度推定値ALCestがそのまま出力され、そうでない場合には下限クリップ値ALCest_e0CL乃至上限クリップ値ALCest_e85CLがアルコール濃度推定値ALCestとして出力される。かくして、アルコール濃度推定値ALCestの誤推定を的確に防止したアルコール濃度推定値ALCestを生成することができる。
As a result, only when ALTest_e85CL ≧ ALCest ≧ ALCest_e0CL, the alcohol concentration estimated value ALTest which is the output of the
図5は本形態に係るECUIにおける処理手順を示すフローチャートである。同図(a)に示すように、キーオフ時にはタンク内の燃料量Vold及び現在推定濃度ALCestを記憶しておく(ステップS1参照)。 FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure in the ECU I according to this embodiment. As shown in FIG. 5A, the fuel amount Vold in the tank and the current estimated concentration ALTest are stored at the time of key-off (see step S1).
一方、上下限クリップ値の演算は図5(b)に示すように次のような処理手順で行う。
1)現在の燃料量Vを入力する(ステップS2参照)。
2)給油量Vnew=V−Voldを演算する(ステップS3参照)。
3)次に、給油量Vnewが所定値以上であるか否かを判定し、Yesの場合は給油判定フラグをONにするとともに、Noの場合には給油フラグをOFFにする(ステップ4,5,6参照)。
4)給油フラグ=ONとなった後、上下限クリップ値の演算を行う。具体的には、前記式(3)、(4)の演算により下限クリップ値ALCest_e0CL及び上限クリップ値ALCest_e85CLを求める(ステップS7参照)。
On the other hand, the upper and lower limit clip values are calculated according to the following processing procedure as shown in FIG.
1) Input the current fuel amount V (see step S2).
2) Calculate the amount of oil supply Vnew = V-Vold (see step S3).
3) Next, it is determined whether or not the oil supply amount Vnew is equal to or greater than a predetermined value. If Yes, the oil supply determination flag is turned on, and if No, the oil supply flag is turned off (
4) After the refueling flag = ON, the upper / lower limit clip value is calculated. Specifically, the lower limit clip value ALTest_e0CL and the upper limit clip value ALTest_e85CL are obtained by the calculations of the equations (3) and (4) (see step S7).
また、図5(b)に示す手順で求めた上下限値を用いたアルコール濃度推定は図6に示すように次のような処理手順で行う。 Further, the alcohol concentration estimation using the upper and lower limit values obtained by the procedure shown in FIG. 5B is performed by the following processing procedure as shown in FIG.
1) アルコール濃度推定処理を行いアルコール濃度推定値ALCestを更新する(ステップS8参照)。
空燃比フィードバック補正量AF/FBの動きがリーン方向か否かを判定する(ステップS9参照)。
2) ステップS9の判定処理の結果、リーン方向であると判定された場合には、ステップS8で更新したアルコール濃度推定値ALCestとステップS7で設定した下限クリップ値ALCest_e0CLとを比較し、ALCest<ALCest_e0CLの場合には、下限クリップ値ALCest_e0CLをこの場合のアルコール濃度推定値ALCestとして設定する(ステップS10、ステップS11参照)。
3) ステップS9の判定処理の結果、リーン方向でないと判定された場合には補正量AF/FBの動きがリッチ方向か否かを判定する(ステップS12参照)。
4) ステップS12の判定処理の結果、リッチ方向であると判定された場合には、ステップS8で更新したアルコール濃度推定値ALCestとステップS7で設定した上限クリップ値ALCest_e85CLとを比較し、ALCest>ALCest_e85CLの場合には、上限クリップ値ALCest_e85CLをこの場合のアルコール濃度推定値ALCestとして設定する(ステップS13、ステップS14参照)。
1) The alcohol concentration estimation process is performed to update the alcohol concentration estimated value ALTest (see step S8).
It is determined whether or not the movement of the air-fuel ratio feedback correction amount AF / FB is in the lean direction (see step S9).
2) As a result of the determination process in step S9, when it is determined that the vehicle is in the lean direction, the alcohol concentration estimated value ALTest updated in step S8 is compared with the lower limit clip value ALTest_e0CL set in step S7, and ALTest <ALCest_e0CL In this case, the lower limit clip value ALTest_e0CL is set as the alcohol concentration estimated value ALTest in this case (see Step S10 and Step S11).
3) If it is determined in step S9 that the direction is not the lean direction, it is determined whether the movement of the correction amount AF / FB is in the rich direction (see step S12).
4) As a result of the determination process in step S12, when it is determined that the direction is rich, the alcohol concentration estimated value ALTest updated in step S8 is compared with the upper limit clip value ALTest_e85CL set in step S7, and ALTest> ALTest_e85CL. In this case, the upper limit clip value ALTest_e85CL is set as the alcohol concentration estimated value ALTest in this case (see Step S13 and Step S14).
かくして、アルコール濃度の誤推定と考えられるALCest<ALCest_e0CL又はALCest>ALCest_e85CLの場合には、下限クリップ値ALCest_e0CL又は上限クリップ値ALCest_e85CLがアルコール濃度推定値ALCestとして設定される。一方、ALCest_e85CL≧ALCest≧ALCest_e0CLの場合にはアルコール濃度推定値ALCestがそのまま設定される。 Thus, in the case of ALTest <ALCest_e0CL or ALEST> ALCest_e85CL, which is considered to be an erroneous estimation of the alcohol concentration, the lower limit clip value ALTest_e0CL or the upper limit clip value ALTest_e85CL is set as the alcohol concentration estimated value ALTest. On the other hand, when ALTest_e85CL ≧ ALCest ≧ ALCest_e0CL, the alcohol concentration estimated value ALTest is set as it is.
なお、上記実施の形態ではアルコールの相対濃度が小さい油種をE0、相対濃度が大きい油種をE85としたが、勿論これらに限定するものではない。2種類の油種で相対的な濃度差がある場合には、本発明を制限なく適用でき、同様の作用・効果を期待し得る。ちなみに、E100の場合には、上記実施の形態におけるE85に関連する部分をE100に置換して考えれば良い。 In the above embodiment, the oil type having a low relative alcohol concentration is E0, and the oil type having a high relative concentration is E85. However, the present invention is not limited to these. If there is a relative concentration difference between the two types of oil, the present invention can be applied without limitation, and similar actions and effects can be expected. Incidentally, in the case of E100, the part related to E85 in the above embodiment may be replaced with E100.
本発明は自動車産業、特にFFVに関連する産業分野で有効に利用することができる。 The present invention can be effectively used in the automotive industry, particularly in the industrial field related to FFV.
I ECU
1 エンジン
10 燃料噴射弁
21 燃料センサ
22 酸素センサ
51 空燃比検出部
52 フィードバック補正量設定部
54 アルコール濃度推定部
55 運転パラメータ制御部
56 給油判定部
60 推定処理部
61 第1の演算部
62 第2の演算部
63 リーン/リッチ判定部
64 クリップ部
I ECU
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記内燃機関の排気系の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段で検出された空燃比を目標空燃比に近づけるようフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
前記空燃比検出手段で検出された空燃比に基づき前記アルコール含有燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、
前記空燃比フィードバック補正量及びアルコール濃度に応じて内燃機関の運転パラメータを制御するパラメータ制御手段と、
タンク内に燃料が給油されたことを検出する給油判定手段とを有し、
前記アルコール濃度推定手段は、
前記給油判定手段が給油されたと判定した時の燃料増量分が、相対的にアルコール濃度が小さい第1の濃度の燃料であると仮定した場合のアルコール濃度推定値である第1の仮定アルコール濃度推定値を、前記アルコール濃度推定値に基づき演算する第1の演算手段と、
前記燃料増量分が、相対的にアルコール濃度が大きい第2の濃度の燃料と仮定した場合のアルコール濃度推定値である第2の仮定アルコール濃度推定値を、前記アルコール濃度推定値に基づき演算する第2の演算手段と、
前記フィードバック制御手段のフィードバック補正量が、前記空燃比をリーン方向に補正するよう変化する場合は前記第1の仮定アルコール濃度推定値を選択する一方、前記空燃比をリッチ方向に補正するよう変化する場合は前記第2の仮定アルコール濃度推定値を選択するリーン/リッチ判定手段と、
前記リーン/リッチ判定手段で選択された前記第1の仮定アルコール濃度推定値を下限クリップ値とし、さらに前記リーン/リッチ判定手段で選択された前記第2の仮定アルコール濃度推定値を上限クリップ値として設定するクリップ設定手段とを具備するように構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine operable with an alcohol-containing fuel,
Air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio of the exhaust system of the internal combustion engine;
Feedback control means for performing feedback control so that the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means approaches the target air-fuel ratio;
Alcohol concentration estimation means for estimating the alcohol concentration of the alcohol-containing fuel based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means;
Parameter control means for controlling operating parameters of the internal combustion engine in accordance with the air-fuel ratio feedback correction amount and the alcohol concentration;
Refueling determination means for detecting that fuel has been refueled in the tank,
The alcohol concentration estimation means includes
A first hypothetical alcohol concentration estimate that is an alcohol concentration estimate when it is assumed that the fuel increase when the fuel supply determining means determines that the fuel has been supplied is a fuel having a relatively low alcohol concentration. First computing means for computing a value based on the estimated alcohol concentration value;
A second hypothetical alcohol concentration estimated value that is an alcohol concentration estimated value when the fuel increase amount is assumed to be a second concentration fuel having a relatively high alcohol concentration is calculated based on the alcohol concentration estimated value. Two computing means;
When the feedback correction amount of the feedback control means changes so as to correct the air-fuel ratio in the lean direction, the first hypothetical alcohol concentration estimated value is selected, while changing so as to correct the air-fuel ratio in the rich direction. A lean / rich determination means for selecting the second hypothetical alcohol concentration estimate,
The first hypothetical alcohol concentration estimated value selected by the lean / rich determining means is a lower limit clip value, and the second hypothetical alcohol concentration estimated value selected by the lean / rich determining means is the upper limit clip value. A control apparatus for an internal combustion engine, characterized by comprising clip setting means for setting.
前記クリップ値設定手段は、前記第1の仮定アルコール濃度推定値から所定のマージンを引いた値を前記下限クリップ値とし、さらに前記第2の仮定アルコール濃度推定値に所定のマージンを加算した値を前記上限クリップ値として設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The clip value setting means sets a value obtained by subtracting a predetermined margin from the first hypothetical alcohol concentration estimated value as the lower limit clip value, and further adds a predetermined margin to the second hypothetical alcohol concentration estimated value. A control apparatus for an internal combustion engine, wherein the control value is set as the upper limit clip value.
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