JP2011163126A - 車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、燃料噴射弁から噴射するガス燃料の噴射量補正に重大な影響を与える吸気管内圧を精度よく補正し、ガス燃料噴射制御の精度を向上することを目的とする。
【解決手段】この発明は、エンジンの過渡運転状態を判定する過渡判定用フィルタ値を予め設定し、この過渡判定用フィルタ値と前回検知された吸気管内圧と今回検知された吸気管内圧とにより過渡判定用吸気管内圧を算出し、エンジンの始動後の経過時間が所定値を越えた場合には、今回検知された吸気管内圧と過渡判定用吸気管内圧とから過渡判定用吸気管内差圧を算出し、この過渡判定用吸気管内差圧に基づいて吸気管内圧フィルタ処理値を設定し、この吸気管内圧フィルタ処理値と今回検知された吸気管内圧とガス燃料噴射制御に前回用いた吸気管内圧とによりガス燃料噴射制御に今回用いる吸気管内圧を算出するよう制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置に係り、特に、エンジンの定速運転と加速・減速運転状態といった過渡運転状態におけるガス燃料の噴射量制御に関し、その制御に使用する吸気管内圧の算出方法に関して精度向上を図った車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置に関する。

ＣＮＧ（圧縮天然ガス）などのガス燃料を供給される車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置は、燃料容器から供給されるガス燃料をレギュレータによって減圧し、設定圧力まで減圧したガス燃料を燃料噴射弁から噴射している。レギュレータは、吸気マニホールドのサージタンク部からホースにて導入した吸気管内圧と燃料噴射弁上流側のガス圧が一定となるよう動作する。ガス燃料噴射制御装置は、吸気管内圧と燃料噴射弁上流のガス圧とを検知し、その差圧に反比例する圧力補正係数にて燃料噴射時間を制御する。

特開１９９５−１８９８１１号公報 特開昭６２−１３７６６号公報

ところで、従来の車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置では、吸気管内圧値の処理において、エンジンが定速運転状態、過渡運転状態時に関わらず、同一のフィルタ処理を行っているため、以下の問題がある。
定速運転時には、ガス燃料噴射制御装置で検知する吸気管内圧と燃料噴射弁上流のガス圧の差圧と、レギュレータ内部の差圧とに大きな差はないが、急加速運転時や急減速運転時には、レギュレータの応答性遅れにより、ガス燃料噴射制御装置で検知する差圧とレギュレータ内部の差圧とに差が生じ、圧力補正係数を適正に算出することができない問題がある。
対策として、過渡運転時のレギュレータの応答遅れを考慮した吸気管内圧のフィルタ処理を行うと、定常運転時に吸気管内圧やガス圧の脈動を検知できず、圧力補正係数を適正に算出することができない問題がある。
また、定速運転時と過渡運転時のフィルタ処理が同一であるがため、定速運転時の圧力補正もしくは過渡運転時の圧力補正のいずれかを適正に補正できず、燃料噴射量の過不足が生じ、エンジンの運転に支障をきたす問題がある

この発明は、燃料噴射弁から噴射するガス燃料の噴射量の補正に重大な影響を与える吸気管内圧を精度よく補正することによって、ガス燃料噴射制御の精度を向上することを目的とする。

この発明は、吸気管内部の圧力を所定の制御周期に基づいて検知する吸気管内圧検知手段と、燃料噴射弁上流のガス燃料の圧力を検知するガス圧検知手段とを設け、検知された吸気管内圧とガス圧とから求まる差圧に基づいてガス燃料の噴射量を補正制御する車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置において、エンジンの過渡運転状態を判定する過渡判定用フィルタ値を予め設定し、この過渡判定用フィルタ値と前回検知された吸気管内圧と今回検知された吸気管内圧とにより過渡判定用吸気管内圧を算出し、エンジンの始動後の経過時間が所定値を越えた場合には、今回検知された吸気管内圧と過渡判定用吸気管内圧とから過渡判定用吸気管内差圧を算出し、この過渡判定用吸気管内差圧に基づいて吸気管内圧フィルタ処理値を設定し、この吸気管内圧フィルタ処理値と今回検知された吸気管内圧とガス燃料噴射制御に前回用いた吸気管内圧とによりガス燃料噴射制御に今回用いる吸気管内圧を算出するよう制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

この発明の車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置は、現在の運転状態の判断を、過渡判定用吸気管内圧を算出した後で、過渡判定用吸気管内差圧を算出することにより、その後のフィルタ処理を適正に行うようにしているので、適正なフィルタ処理に基づく吸気管内圧によってガス燃料噴射制御の精度を向上できる。
また、この発明の車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置は、エンジンの運転が安定した後、運転状態を細分化することにより、より適正なフィルタ処理が可能となって、精度向上に寄与する。

ガス燃料噴射制御装置の制御フローチャートである。（実施例） ガス燃料噴射制御装置の制御タイムチャートである。（実施例） ガス燃料噴射制御装置のシステム構成図である。（実施例）

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。図３において、１は車両用エンジン（以下「エンジン」と記す。）である。エンジン１は、例えば３気筒を有し、吸気系として、エアクリーナ２と、吸気管３と、スロットルボディ４と、吸気マニホルド５とを備え、吸気通路６を各気筒に連通している。スロットルボディ４の吸気通路６には、スロットルバルブ７を設けている。吸気マニホルド５には、各気筒に対応する第１燃料噴射弁８〜第３燃料噴射弁１０を取り付けている。また、エンジン１は、排気系として、排気マニホルド１１と、三元触媒１２と、排気管１３と、マフラ１４とを備え、各気筒に排気通路１５を連通している。
エンジン１は、２つの第１燃料容器１６、第２燃料容器１７に貯留されたガス燃料を供給される。第１、第２燃料容器１６、１７は、夫々第１容器元弁１８、第２容器元弁１９を備え、また、充填連絡パイプ２０で連絡されている。第１燃料容器１６には、燃料充填管２１の一端側を接続している。燃料充填管２１は、他端側にガス燃料の充填口２２を設けている。燃料充填管２１は、充填口２２側から第１燃料容器１６に向かって順次に、ガス燃料を第１、第２燃料容器１６、１７に充填させる燃料充填弁２３と、第１、第２燃料容器１６、１７側からガス燃料が充填口２２側に逆流するのを阻止する逆止弁２４とを設けている。
前記第２燃料容器１７には、燃料供給管２５の一端側を接続している。燃料供給管２５の他端側は、吸気マニホルド５に取り付けた前記第１〜第３燃料噴射弁８〜１０に接続されている。燃料供給管２５には、第２燃料容器１７側から第１〜第３燃料噴射弁８〜１０側に向かって順次に、エンジン１の停止時に燃料供給管２３を遮断するように閉動作する主止弁２６と、ガス燃料を濾過するガスフィルタ２７と、高圧のガス燃料を減圧して流量を一定に調整するレギュレータ２８とを設けている。
前記主止弁２６には、燃料残圧値を検出可能な燃料残圧検出手段としての残量圧力センサ２９を設けている。残量圧力センサ２９には、デジタル燃料計３０とアナログ燃料残量計３１とを連絡している。

前記第１〜第３燃料噴射弁８〜１０と主止弁２６とは、ガス燃料噴射制御装置３２の制御手段３３に接続している。ガス燃料噴射制御装置３２の制御手段３３には、吸気管３内部の吸気通路６を流れる吸入空気の温度を検知する吸気温検知手段としての吸気温センサ３４と、吸気管３に連通する吸気マニホルド５内部の圧力を所定の制御周期に基づいて検知する吸気管内圧検出手段としての吸気管内圧センサ３５と、排気マニホルド１１内部の排気通路１５を流れる排気中の酸素濃度を検知する酸素濃度検知手段としての酸素センサ３６と、第１〜第３燃料噴射弁８〜１０上流であってレギュレータ２８との間の燃料供給管２５のガス燃料の温度を検知する燃料温度検知手段としての燃料温度センサ３７と、第１〜第３燃料噴射弁８〜１０上流であってレギュレータ２８との間の燃料供給管２５のガス燃料の圧力を検知するガス圧検知手段としてのガス圧センサ３８と、エンジン１の始動時及び始動後を検出するためのイグニションスイッチ３９と、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ４０と、を接続している。
ガス燃料噴射制御装置３２は、制御手段３３によって、吸気管内圧センサ３５で検知された吸気管内圧とガス圧センサ３８で検知されたガス圧とから求まる差圧に基づいて、第１〜第３燃料噴射弁９〜１０のガス燃料の噴射量を補正制御する。
このガス燃料噴射制御装置３２は、制御手段３３によって、エンジン１の過渡運転状態を判定する過渡判定用フィルタ値を予め設定し、この過渡判定用フィルタ値と前回検知された吸気管内圧と今回検知された吸気管内圧とにより過渡判定用吸気管内圧を算出し、エンジン１の始動後の経過時間が所定値を越えた場合には、今回検知された吸気管内圧と過渡判定用吸気管内圧とから過渡判定用吸気管内差圧を算出し、この過渡判定用吸気管内差圧に基づいて吸気管内圧フィルタ処理値を設定し、この吸気管内圧フィルタ処理値と今回検知された吸気管内圧とガス燃料噴射制御に前回用いた吸気管内圧とによりガス燃料噴射制御に今回用いる吸気管内圧を算出するよう制御する。
前記制御手段３３は、過渡判定用吸気管内差圧を２つの所定の判定値と比較してエンジン１の過渡運転状態を加速運転状態と定速運転状態と減速運転状態とに判定し、判定された加速運転状態と定速運転状態と減速運転状態とに対応した互いに異なる３つの吸気管内圧フィルタ処理値を設定する。
前記制御手段３３は、エンジン１の始動後の経過時間が所定値以下の場合には、３つの吸気管内圧フィルタ処理値とは異なる第四の吸気管内圧フィルタ処理値を設定する。

次に、ガス燃料噴射制御装置３２による制御を、図１・図２に基づいて説明する。
ガス燃料噴射制御装置３２は、図１において、制御がスタートすると（Ｓ０１）、エンジン１が始動時であるかを判断する（Ｓ０２）。
この判断（Ｓ０２）がＹＥＳの場合（始動時）は、過渡判定用吸気管内圧Ｐｂｔｒｎを所定の制御周期に基づいて検知した吸気管内圧Ｐｂとし（Ｓ０３）、この吸気管内圧Ｐｂを今回制御に用いる吸気管内圧Ｐｂｓｍ［ｉ］に設定し（Ｓ０４）、制御をエンドにする（Ｓ０５）。

前記判断（Ｓ０２）がＮＯの場合（始動後）は、過渡判定用吸気管内圧Ｐｂｔｒｎを、
・Ｐｂｔｒｎ＝Ｐｂｔｒｎ（前回値）＊（１−ｋＮＰＢＴＲＮ）＋Ｐｂ＊ｋＮＰＢＴＲＮ
（ｋＮＰＢＴＲＮ：過渡判定用フィルタ値）
の式より求め（Ｓ０６）、エンジン１の始動後の経過時間ｔ１が所定値Ｔ１を越えたかを判断する（Ｓ０７）。
この判断（Ｓ０７）がＹＥＳの場合（ｔ１＞Ｔ１）は、過渡判定用吸気管内差圧ｄｐｂｔｒｎを、
・ｄｐｂｔｒｎ＝ｐｂ−Ｐｂｔｒｎ
の式より求め（Ｓ０８）、過渡判定用吸気管内差圧ｄｐｂｔｒｎが第一の判定値ａ未満であるかを判断する（Ｓ０９）。
この判断（Ｓ０９）がＮＯの場合（ｄｐｂｔｒｎ≧ａ）は、過渡判定用吸気管内差圧ｄｐｂｔｒｎが第二の判定値ｂを越えているかを判断する（Ｓ１０）。

この判断（Ｓ１０）がＮＯの場合（ｄｐｂｔｒｎ≦ｂ）は、吸気管内圧フィルタ処理値ｎｐｂｓｍを定速運転状態に対応した第一の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ０に設定し（Ｓ１１）、この第一の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ０によりフィルタ処理して今回制御に用いる吸気管内圧Ｐｂｓｍ［ｉ］を、
・Ｐｂｓｍ［ｉ］＝Ｐｂｓｍ［ｉ−１］＊（１−ｎｐｂｓｍ）＋Ｐｂ＊ｎｐｂｓｍ
（ｉ−１：前回値、ｎｐｂｓｍ：ｚ０）
の式より求め（Ｓ１２）、制御をエンドにする（Ｓ０５）。

前記判断（Ｓ１０）がＹＥＳの場合（ｄｐｂｔｒｎ＞ｂ）は、吸気管内圧フィルタ処理値ｎｐｂｓｍを加速運転状態に対応した第二の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ１に設定し（Ｓ１３）、この第二の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ１によりフィルタ処理して今回制御に用いる吸気管内圧Ｐｂｓｍ［ｉ］を、
・Ｐｂｓｍ［ｉ］＝Ｐｂｓｍ［ｉ−１］＊（１−ｎｐｂｓｍ）＋Ｐｂ＊ｎｐｂｓｍ
（ｉ−１：前回値、ｎｐｂｓｍ：ｚ１）
の式より求め（Ｓ１２）、制御をエンドにする（Ｓ０５）。

前記判断（Ｓ０９）がＹＥＳの場合（ｄｐｂｔｒｎ＜ａ）は、吸気管内圧フィルタ処理値ｎｐｂｓｍを減速運転状態に対応した第三の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ２に設定し（Ｓ１４）、この第三の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ２によりフィルタ処理して今回制御に用いる吸気管内圧Ｐｂｓｍ［ｉ］を、
・Ｐｂｓｍ［ｉ］＝Ｐｂｓｍ［ｉ−１］＊（１−ｎｐｂｓｍ）＋Ｐｂ＊ｎｐｂｓｍ
（ｉ−１：前回値、ｎｐｂｓｍ：ｚ２）
の式より求め（Ｓ１２）、制御をエンドにする（Ｓ０５）。

一方、前記判断（Ｓ０７）がＮＯの場合（ｔ１≦Ｔ１）は、吸気管内圧フィルタ処理値ｎｐｂｓｍを前記第一〜第三の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ０〜ｚ２と異なる第四の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ３に設定し（Ｓ１５）、この第四の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ３によりフィルタ処理して今回制御に用いる吸気管内圧Ｐｂｓｍ［ｉ］を、
・Ｐｂｓｍ［ｉ］＝Ｐｂｓｍ［ｉ−１］＊（１−ｎｐｂｓｍ）＋Ｐｂ＊ｎｐｂｓｍ
（ｉ−１：前回値、ｎｐｂｓｍ：ｚ３）
の式より求め（Ｓ１２）、制御をエンドにする（Ｓ０５）。

前記（Ｓ１１）、（Ｓ１３）〜（Ｓ１４）で求めた吸気管内圧Ｐｂｓｍ［ｉ］は、第１〜第３燃料噴射弁９〜１０によるガス燃料の噴射量を制御に用いられる。なお、経過時間ｔ１を判定する所定値Ｔ１は、水温センサ４０で検出した始動時のエンジン冷却水温度に基づくｔｈｗｓｔテーブルより補間する。また、第一の判定値ａ、第二の判定値ｂ、第二の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ１、第三の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ２は、ｎｅテーブルより補間する。さらに、第四の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ３は、始動時のエンジン冷却水温度に基づくｔｈｗｓｔテーブルより補間する。

このように、ガス燃料噴射制御装置３２は、制御手段３３によって、エンジン１の過渡運転状態を判定する過渡判定用フィルタ値ｋＮＰＢＴＲＮを予め設定し、この過渡判定用フィルタ値ｋＮＰＢＴＲＮと前回検知された吸気管内圧Ｐｂと今回検知された吸気管内圧Ｐｂとにより過渡判定用吸気管内圧Ｐｂｔｒｎを算出し、エンジン１の始動後の経過時間ｔ１が所定値Ｔ１を越えた場合には、今回検知された吸気管内圧Ｐｂ［ｉ］と過渡判定用吸気管内圧Ｐｂｔｒｎとから過渡判定用吸気管内差圧ｄｐｂｔｒｎを算出し、この過渡判定用吸気管内差圧ｄｐｂｔｒｎに基づいて吸気管内圧フィルタ処理値ｎｐｂｓｍを設定し、この吸気管内圧フィルタ処理値ｎｐｂｓｍと今回検知された吸気管内圧Ｐｂとガス燃料噴射制御に前回用いた吸気管内圧Ｐｂｓｍ［ｉ−１］とによりガス燃料噴射制御に今回用いる吸気管内圧Ｐｂｓｍ［ｉ］を算出するよう制御する。
これにより、ガス燃料噴射制御装置３２は、現在の運転状態の判断を、過渡判定用吸気管内圧Ｐｂｔｒｎを算出した後で、過渡判定用吸気管内差圧ｄｐｂｔｒｎを算出することにより、その後のフィルタ処理を適正に行うようにしているので、図２に示すように、従来のように過補正することなく適正補正することができ、適正なフィルタ処理に基づく吸気管内圧Ｐｂｓｍによって燃料噴射制御の精度を向上できる。
また、このガス燃料噴射制御装置３２は、エンジン１の運転が安定した後、運転状態を細分化することにより、より適正なフィルタ処理が可能となって、精度向上に寄与する。

また、ガス燃料噴射制御装置３２の制御手段３３は、過渡判定用吸気管内差圧ｄｐｂｔｒｎを２つの所定の判定値ａ、ｂ（ａ＜ｂ）と比較してエンジン１の過渡運転状態を加速運転状態と定速運転状態と減速運転状態とに判定し、判定された加速運転状態と定速運転状態と減速運転状態とに対応した互いに異なる３つの吸気管内圧フィルタ処理値ｎｐｂｓｍとして、第一〜第三の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ０〜ｚ２を設定する。
これにより、このガス燃料噴射制御装置３３は、エンジン１の過渡運転状態を互いに応答性の異なる加速運転状態と定速運転状態と減速運転状態とに分けることで、より適正なフィルタ処理が可能となる。このガス燃料噴射制御装置３３は、適正なフィルタ処理に基づく吸気管内圧Ｐｂｓｍによって燃料噴射の制御精度を向上できる。

さらに、ガス燃料噴射制御装置３２の制御手段３３は、エンジン１の始動後の経過時間ｔ１が所定値Ｔ１以下の場合には、吸気管内圧フィルタ処理値ｎｐｂｓｍとして、前記３つの第一〜第三の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ０〜ｚ２とは異なる第四の吸気管内圧フィルタ処理値ｚ３を設定する。
これにより、このガス燃料噴射制御装置３３は、エンジン１の運転状態が安定する前と後で吸気管内圧フィルタ処理値ｎｐｂｓｍを細分化することにより、それぞれで、より適正なフィルタ処理が可能となる。このガス燃料噴射制御装置３３は、適正なフィルタ処理に基づく吸気管内圧Ｐｂｓｍによって燃料噴射の制御精度を向上できる。

この発明は、燃料噴射弁のガス燃料噴射制御に用いる吸気管内圧を精度よく補正することによって、燃料噴射制御の精度を向上するものであり、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）などのガス燃料を供給される車両用エンジンに適用できる。

１ 車両用エンジン（エンジン）
８ 第１燃料噴射弁
９ 第２燃料噴射弁
１０ 第３燃料噴射弁
１６ 第１燃料容器
１７ 第２燃料容器
２２ 充填口
２３ 燃料充填弁
２４ 逆止弁
２１ 燃料充填管
２５ 燃料供給管
２６ 主止弁
２７ ガスフィルタ
２８ レギュレータ
３２ ガス燃料噴射制御装置
３３ 制御手段
３５ 吸気管内圧センサ
３８ ガス圧センサ

Claims (3)

1. 吸気管内部の圧力を所定の制御周期に基づいて検知する吸気管内圧検知手段と、燃料噴射弁上流のガス燃料の圧力を検知するガス圧検知手段とを設け、
   検知された吸気管内圧とガス圧とから求まる差圧に基づいてガス燃料の噴射量を補正制御する車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置において、
   エンジンの過渡運転状態を判定する過渡判定用フィルタ値を予め設定し、
   この過渡判定用フィルタ値と前回検知された吸気管内圧と今回検知された吸気管内圧とにより過渡判定用吸気管内圧を算出し、
   エンジンの始動後の経過時間が所定値を越えた場合には、
   今回検知された吸気管内圧と過渡判定用吸気管内圧とから過渡判定用吸気管内差圧を算出し、
   この過渡判定用吸気管内差圧に基づいて吸気管内圧フィルタ処理値を設定し、
   この吸気管内圧フィルタ処理値と今回検知された吸気管内圧とガス燃料噴射制御に前回用いた吸気管内圧とによりガス燃料噴射制御に今回用いる吸気管内圧を算出するよう制御する制御手段を設けたことを特徴とする車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置。
2. 前記制御手段は、過渡判定用吸気管内差圧を２つの所定の判定値と比較してエンジンの過渡運転状態を加速運転状態と定速運転状態と減速運転状態とに判定し、
   判定された加速運転状態と定速運転状態と減速運転状態とに対応した互いに異なる３つの吸気管内圧フィルタ処理値を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置。
3. 前記制御手段は、エンジンの始動後の経過時間が所定値以下の場合には、
   前記３つの吸気管内圧フィルタ処理値とは異なる第四の吸気管内圧フィルタ処理値を設定することを特徴とする請求項２に記載の車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置。

Images