JP2011214543A - バイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置 - Google Patents

バイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】2種類の燃料の使用切り替えにかかわらず、アイドル運転時の吸気量を好適に調節することでアイドル回転速度を安定的に制御すること。
【解決手段】バイフューエルエンジン1の吸気通路2には、アイドル運転時に吸気量を調節する電子スロットル装置8が設けられる。電子制御装置(ECU)50は、アイドル回転速度を目標アイドル回転速度に制御するために、制御値に基づき電子スロットル装置8を制御する。ガソリンを使用したアイドル運転からCNGを使用したアイドル運転へ切り替えたときに、CNGの使用に合わせて吸気量を補正するために、ECU50は、算出される制御値を補正値により補正する。そして、ECU50は、その補正された制御値に基づき電子スロットル装置8を制御することで、吸気量を調節する。
【選択図】 図1

Description

この発明は、種類の異なる第1燃料と第2燃料とを切り替えて使用し運転するバイフューエルエンジンに係り、詳しくは、そのバイフューエルエンジンのアイドル回転速度を制御するアイドル回転速度制御装置に関する。
従来より、例えば、ガソリン等の液体燃料と圧縮天然ガス(CNG)等の気体燃料とを切り替えて使用し運転するバイフューエルエンジンが知られている。この種の技術として、例えば、下記の特許文献1には、エンジンのアイドル回転速度を制御する技術が記載されている。
ここで、液体燃料を使用したエンジンの運転状態において、液体燃料から気体燃料へ切り替えた場合に、液体燃料を使用する場合に比べて吸気量が少なくなり、エンジンの圧縮比との関係から気体燃料の燃焼性が悪化するおそれがある。特に、アイドル運転時には、エンジン回転速度が低下してアイドル安定性が損なわれるおそれがある。
そこで、特許文献1に記載の技術では、気体燃料使用時又は液体燃料使用時を判別する判別手段と、少なくともアイドル運転時であって、気体燃料使用時は液体燃料使用時に比べて吸気量を増大させる吸気量補正手段とを備える。吸気量補正手段は、バイパス通路に設けられたソレノイドバルブを開いて吸気量を増大させるように構成される。この構成により、アイドル運転時であって気体燃料使用時には、吸気量補正手段により吸気量が増えてエンジンの充填効率が増大し、良好な燃焼性を保証するようにしている。
特開昭62−96742号公報 特公平6−41734号公報
ところが、特許文献1に記載の技術では、液体燃料使用から気体燃料使用へ切り替えた場合に、吸気量補正手段であるソレノイドバルブを一律に開いて吸気量を一律に増大させるだけの構成となっていた。また、アイドル運転時には、一般に、エンジン自体の摩擦抵抗、エアコンの動作状態、自動変速機の動作状態、パワステの動作状態及び発電機(オルタネータ)の動作状態等の負荷変動の影響を受けやすく、その影響の分だけ実際のエンジン回転速度(アイドル回転速度)が低下したり、不安定になったりするおそれがある。このため、特許文献1に記載の技術では、切り替え後の使用燃料に合わせて、かつ、上記の負荷変動に合わせて吸気量を調節することができず、アイドル回転速度を安定的に制御することが難しかった。また、特許文献1に記載の技術では、吸気量補正手段を含む吸気系の構成の個体差や経時変化を考慮して吸気量を調節することができず、この意味からもアイドル回転速度を安定的に制御することが難しかった。
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、種類の異なる第1燃料と第2燃料との使用切り替えにかかわらず、アイドル運転時の吸気量を好適に調節することでアイドル回転速度を安定的に制御可能としたバイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、種類の異なる第1燃料と第2燃料とを切り替えて使用し運転するバイフューエルエンジンにおいて、バイフューエルエンジンの吸気通路に設けられ、バイフューエルエンジンのアイドル運転時に吸気量を調節するための吸気量調節手段と、バイフューエルエンジンのアイドル回転速度を目標アイドル回転速度に制御するために、吸気量調節手段を制御値に基づき制御するための制御手段と、第1燃料を使用したアイドル運転から第2燃料を使用したアイドル運転へ切り替えたときに、第2燃料の使用に合わせて吸気量を補正するために、制御値を補正値に基づき補正するための補正手段とを備えたバイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置であって、目標アイドル回転速度を、アイドル運転時におけるバイフューエルエンジンの負荷変動に応じて算出するための目標アイドル回転速度算出手段と、補正手段は、算出される目標アイドル回転速度に応じて補正値を算出することとを備えたことを趣旨とする。
上記発明の構成によれば、バイフューエルエンジンのアイドル運転時に、アイドル回転速度を目標アイドル回転速度に制御するために、吸気量調節手段が制御値に基づき制御手段により制御される。ここで、第1燃料を使用したアイドル運転から第2燃料を使用したアイドル運転へ切り替えたときに、第2燃料の使用に合わせて吸気量を補正するために、補正手段により制御値が補正値により補正される。また、目標アイドル回転速度が、アイドル運転時におけるバイフューエルエンジンの負荷変動に応じて目標アイドル回転速度算出手段により算出される。そして、上記算出される目標アイドル回転速度に応じて補正値が補正手段により算出される。従って、第1燃料を使用したアイドル運転から第2燃料を使用したアイドル運転へ切り替えられたときに、補正値を反映して吸気量調節手段が制御され、吸気量の過不足分が好適に調節されて補われ、アイドル回転速度の急変が抑えられる。また、補正値が、目標アイドル回転速度に応じて算出されるので、バイフューエルエンジンの負荷変動に応じて吸気量の過不足分が補われ、アイドル回転速度の変動が抑えられる。
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、制御手段は、目標アイドル回転速度とアイドル回転速度との差に基づいてフィードバック補正値を算出すると共に、フィードバック補正値が所定値以上のときであって、目標アイドル回転速度とアイドル回転速度との差が所定値以下のときに、フィードバック補正値の値を学習補正値として算出し、少なくともフィードバック補正値及び学習補正値に基づき制御値を算出することを趣旨とする。
上記発明の構成によれば、請求項1に記載の発明の作用に加え、制御値を構成するフィードバック補正値は、アイドル回転速度を目標アイドル回転速度に近付けるために、制御手段による吸気量調節手段の制御に反映される。また、制御値を構成する学習補正値は、フィードバック補正値の算出が完了していないアイドル運転開始時等において、アイドル回転速度を目標アイドル回転速度に近付けるために、制御手段による吸気量調節手段の制御に反映される。
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、種類の異なる第1燃料と第2燃料とを切り替えて使用し運転するバイフューエルエンジンにおいて、バイフューエルエンジンの吸気通路に設けられ、バイフューエルエンジンのアイドル運転時に吸気量を調節するための吸気量調節手段と、バイフューエルエンジンのアイドル回転速度を目標アイドル回転速度に制御するために、吸気量調節手段を制御値に基づき制御するための制御手段とを備えたバイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置であって、制御手段は、目標アイドル回転速度とアイドル回転速度との差に基づいてフィードバック補正値を算出し、少なくともフィードバック補正値に基づき制御値を算出することと、第1燃料を使用したアイドル運転時に、第1燃料の使用に合わせて吸気量を補正するために、制御値を補正する第1補正手段と、第1補正手段は、フィードバック補正値が所定値以上のときであって、目標アイドル回転速度とアイドル回転速度との差が所定値以下のときに、フィードバック補正値の値を第1学習補正値として算出し、算出される第1学習補正値に基づき制御値を補正することと、第2燃料を使用したアイドル運転時に、第2燃料の使用に合わせて吸気量を補正するために、制御値を補正する第2補正手段と、第2補正手段は、フィードバック補正値が所定値以上のときであって、目標アイドル回転速度とアイドル回転速度との差が所定値以下のときに、フィードバック補正値の値を第2学習補正値として算出し、算出される第2学習補正値に基づき制御値を補正することとを備えたことを趣旨とする。
上記発明の構成によれば、バイフューエルエンジンのアイドル運転時には、アイドル回転速度を目標アイドル回転速度に制御するために、吸気量調節手段が制御値に基づき制御値算出手段により制御される。ここで、第1燃料を使用したアイドル運転時には、その第1燃料の使用に合わせて吸気量を補正するために、上記制御値が第1補正手段により補正される。すなわち、フィードバック補正値が所定値以上のときであって、目標アイドル回転速度とアイドル回転速度との差が所定値以下のときに、フィードバック補正値の値が第1補正手段により第1学習補正値として算出され、その第1学習補正値に基づき制御値が補正される。一方、第2燃料を使用したアイドル運転時には、その第2燃料の使用に合わせて吸気量を補正するために、上記制御値が第2補正手段により補正される。すなわち、フィードバック補正値が所定値以上のときであって、目標アイドル回転速度とアイドル回転速度との差が所定値以下のときに、フィードバック補正値の値が第2補正手段により第2学習補正値として算出され、その第2学習補正値に基づき制御値が補正される。従って、第1燃料を使用したアイドル運転から第2燃料を使用したアイドル運転へ切り替えられたときに、第2燃料の使用に合わせた第2学習補正値を反映して吸気量調節手段が制御され、吸気量の過不足分が好適に調節されて補われ、アイドル回転速度の急変が抑えられる。
上記目的を達成するために、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、第1燃料を使用したアイドル運転時に、第1補正手段により算出される第1学習補正値に基づき第2学習補正値の下限値を算出する第1下限値算出手段と、第2燃料を使用したアイドル運転時に、第2補正手段により算出される第2学習補正値に基づき第1学習補正値の下限値を算出する第2下限値算出手段とを更に備え、第1補正手段は、第2下限値算出手段により算出される第1学習補正値の下限値を下限として制御値を補正し、第2補正手段は、第1下限値算出手段により算出される第2学習補正値の下限値を下限として制御値を補正することを趣旨とする。
上記発明の構成によれば、請求項3に記載の発明の作用に加え、第1燃料を使用したアイドル運転時に、第1補正手段により第1学習補正値が算出されるときに、その第1学習補正値を利用して第2学習補正値の下限値が第1下限値算出手段により算出される。一方、第2燃料を使用したアイドル運転時に、第2補正手段により第2学習補正値が算出されるときに、その第2学習補正値を利用して第1学習補正値の下限値が第2下限値算出手段により算出される。そして、第1燃料を使用したアイドル運転時には、算出された第1学習補正値の下限値を下限として第1補正手段により制御値が補正される。また、第2燃料をしたアイドル運転時には、算出された第2学習補正値の下限値を下限として第2補正手段により制御値が補正される。従って、例えば、バッテリクリアの直後、第1燃料を使用したアイドル運転から第2燃料を使用したアイドル運転へ切り替えられたときに、第2学習補正値の学習が遅れていても、学習の進んだ第1学習補正値を利用することで、第2学習補正値の下限値が算出され、その下限値を下限として第2燃料に係る制御値が補正され、制御値の低下が抑えられる。
請求項1に記載の発明によれば、種類の異なる第1燃料と第2燃料との使用切り替えにかかわらず、アイドル運転時の吸気量を好適に調節することができ、アイドル回転速度を安定的に制御することができる。また、バイフューエルエンジンの負荷変動にかかわらず、アイドル回転速度を精度良く目標アイドル回転速度に制御することができる。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、吸気通路及び吸気量調節手段を含む吸気系の機械的な個体差や経時変化等に対応してアイドル回転速度を目標アイドル回転速度に速やかに制御することができる。
請求項3に記載の発明によれば、種類の異なる第1燃料と第2燃料との使用切り替えにかかわらず、アイドル運転時の吸気量を好適に調節することができ、アイドル回転速度を安定的に制御することができる。また、吸気通路及び吸気量調節手段を含む吸気系の機械的な個体差や経時変化等に対応してアイドル回転速度を目標アイドル回転速度に速やかに制御することができる。
請求項4に記載の発明によれば、請求項3に記載の発明の効果に加え、使用燃料が切り替えられた直後に、吸気量の低下を抑えることができ、アイドル回転速度の低下を防止することができる。
第1実施形態に係り、バイフューエルエンジンシステムを示す概略構成図。 同実施形態に係り、ISCの処理内容を示すフローチャート。 同実施形態に係り、ガソリンを使用したアイドル運転からCNGを使用したアイドル運転への切り替えに伴う各種パラメータの変化を示すタイムチャート。 第2実施形態に係り、ISCの処理内容を示すフローチャート。 同実施形態に係り、ガソリンを使用したアイドル運転からCNGを使用したアイドル運転への切り替えに伴う各種パラメータの変化を示すタイムチャート。
<第1実施形態>
以下、本発明におけるバイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置を具体化した第1実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
図1に、本発明のアイドル回転速度制御装置を含むバイフューエルエンジンシステムを概略構成図により示す。多気筒のエンジン1は、吸気通路2を通じて供給される燃料と空気との可燃混合気を、各気筒の燃焼室3にて爆発・燃焼させ、その燃焼後の排気ガスを排気通路4から排出させる。これにより、エンジン1は、ピストン5を動作させてクランクシャフト6を回転させ、動力を得る。
吸気通路2の入口に設けられたエアクリーナ7は、同通路2に吸入される空気を清浄化する。吸気通路2に設けられた電子スロットル装置8は、本発明の吸気量調節手段に相当し、同通路2を流れて各気筒の燃焼室3に吸入される空気量(吸気量)QAを調節するために動作する。電子スロットル装置8は、アクチュエータ9によりスロットルバルブ10を開閉させる。電子スロット装置8に対して設けられたスロットルセンサ41は、スロットルバルブ10の開度(スロットル開度)TAを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。吸気通路2のサージタンク2aに設けられた吸気圧センサ42は、サージタンク2aにおける吸気圧力PMを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
この実施形態のエンジン1は、気体燃料である圧縮天然ガス(CNG)と液体燃料であるガソリンのうち少なくとも一方を使用して運転するバイフューエルエンジンであり、ガソリンを供給するガソリン供給装置11と、CNGを供給するCNG供給装置21とを備える。この実施形態では、ガソリンが、本発明の第1燃料に相当し、CNGが、本発明の第2燃料に相当する。ガソリン供給装置11は、各気筒に対応して設けられた複数のガソリンインジェクタ12と、それらインジェクタ12へガソリンを供給するガソリンタンク13及びガソリンライン14とを備える。ガソリンタンク13には、ガソリンを圧送するガソリンポンプ15が設けられる。ガソリンタンク13からガソリンライン14へ通じて各ガソリンインジェクタ12へ圧送されるガソリンは、それらインジェクタ12が制御されることにより、各気筒の吸気ポートへ噴射供給される。
CNG供給装置21は、各気筒に対応して設けられた複数のCNGインジェクタ22と、それらインジェクタ22へCNGを供給するCNGボンベ23及びCNGライン24とを備える。CNGライン24には、CNG遮断弁及びレギュレータ(共に図示略)が設けられる。CNGボンベ23からCNGライン24を通じて各CNGインジェクタ22へ供給されるCNGは、それらインジェクタ22が制御されることにより、各気筒の吸気ポートへ噴射供給される。
各気筒に対応してエンジン1に設けられた複数の点火プラグ31は、イグナイタ32から出力される高電圧を受けて点火動作をする。各点火プラグ31の点火時期は、イグナイタ32による高電圧の出力タイミングにより決定される。
排気通路4に設けられた触媒コンバータ33は、エンジン1から排気通路4へ排出される排気を浄化するための三元触媒34を内蔵する。排気通路4に設けられた酸素センサ43は、エンジン1から排気通路4へ排出される排気中の酸素濃度Oxを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
エンジン1に設けられた回転速度センサ44は、クランクシャフト6の回転速度、即ち、エンジン回転速度NEを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン1に設けられ水温センサ45は、エンジン1の内部を流れる冷却水の温度(冷却水温)THWを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
この実施形態で、電子制御装置(ECU)50は、スロットルセンサ41、吸気圧センサ42、酸素センサ43、回転速度センサ44及び水温センサ45から出力される各種信号を入力する。ECU50は、これら入力信号に基づいて空燃比制御を含む燃料噴射制御、点火時期制御及びアイドル回転速度制御(ISC)等を実行するために、各インジェクタ12,22及びイグナイタ32等を制御する。
ここで、燃料噴射制御とは、エンジン1の運転状態に応じて各インジェクタ12,22を制御することにより、燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御することである。空燃比制御とは、酸素センサ43の検出信号に基づいて各インジェクタ12,22を制御することにより、エンジン1の空燃比を理論空燃比等の所定の目標空燃比にフィードバック制御することである。点火時期制御とは、エンジン1の運転状態に応じてイグナイタ32を制御することにより、各点火プラグ31による点火時期を制御することである。更に、ISCとは、エンジン1のアイドル運転時に、実際のエンジン回転速度NE(アイドル回転速度)が所定の目標アイドル回転速度TNEになるように電子スロットル装置8を制御することである。この実施形態で、ECU50は、エンジン1の始動と始動完了直後のアイドル運転をガソリンを使用して行い、その後、CNGを使用したアイドル運転へ切り替えるようになっている。
この実施形態で、ECU50は、本発明の制御手段、補正手段及び目標アイドル回転速度算出手段に相当する。ECU50は中央処理装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及びバックアップRAM等よりなる周知の構成を備える。ROMは、前述した各種制御に係る所定の制御プログラムを予め記憶している。ECU(CPU)50は、これらの制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。
この他、この実施形態のバイフューエルエンジンシステムは、周知の自動変速機、エアコン、パワーステアリング及び電源装置等の機器(それぞれ図示略)を備える。
次に、ECU50が実行する各種制御のうち、ISCの処理内容を図2に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ100で、ECU50は、各種センサ等41〜45からスロットル開度TA、吸気圧力PM、エンジン回転速度NE、冷却水温THW及び酸素濃度Ox等の各種信号を読み込む。
ステップ110で、ECU50は、各種補正値QKを算出する。ここで、各種補正値QKは、エンジン1の暖機状態に係る補正値、エンジン1の回転低下に係る補正値、電源装置の電気負荷状態に係る補正値、自動変速機のNDレンジ状態に係る補正値、エアコン状態に係る補正値及びパワーステアリング状態に係る補正値等を総合的に含む。ECU50は、これらの補正値を冷却水温THW及びエンジン回転速度NEの検出値等に基づき、所定のマップを参照することによりそれぞれ算出する。
ステップ120で、ECU50は、目標アイドル回転速度TNEを算出する。ECU50は、この目標アイドル回転速度TNEを、エアコン状態、電源装置の電気負荷状態及び自動変速機のNDレンジ状態等に基づき、所定のテーブルを参照することにより算出する。
ステップ130で、ECU50は、必要吸気流量QNを算出する。ECU50は、この必要吸気流量QNを、算出された目標アイドル回転速度TNEに基づき、所定のマップを参照することにより算出する。
ステップ140で、ECU50は、フィードバック補正値QFを算出する。ECU50は、このフィードバック補正値QFを、目標アイドル回転速度TNEとアイドル運転時の実際のエンジン回転速度(アイドル回転速度)NEとの差をパラメータとし、所定のマップを参照することにより算出する。
ステップ150で、ECU50は、学習補正値QGを算出する。ECU50は、フィードバック補正値QFが所定値以上のときであって、目標アイドル回転速度TNEとアイドル回転速度NEとの差が所定値以下のときに、フィードバック補正値QFの値を学習補正値QGとして算出し、更新する。この学習補正値QGの分は、後述するISC流量QIC,QIGの算出において、フィードバック補正値QFから差し引かれ、トータルとして同じISC流量QIC,QIGとなるように調整されるようになっている。この学習補正値QGは、吸気通路2及び電子スロットル装置8を含む吸気系の機械的な個体差や経時変化等を反映している。
ステップ160で、ECU50は、現在がCNGを使用したCNG運転中であるか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、処理をステップ170へ移行する。
ステップ170で、ECU50は、CNG運転のためにCNG補正値QCを算出する。ECU50は、このCNG補正値QCを、目標アイドル回転速度TNEに基づき、所定のマップを参照することにより算出する。
ステップ180で、ECU50は、CNG運転のための最終的なISC流量QICを算出する。ECU50は、このISC流量QICを以下の計算式(1)に従って算出する。計算式(1)において、「QB」は所定のベース流量(定数)を意味する。
QIC←QB+(QN−QB)+QK+QF+QG+QC ・・・(1)
ステップ190で、ECU50は、CNG運転時の電子スロットル装置8に関する目標開度TATCを算出する。ECU50は、この目標開度TATCを、算出されたISC流量QICに基づき、所定のマップを参照することにより算出する。
そして、ステップ200で、ECU50は、CNG運転時の目標開度TATCに基づいて電子スロットル装置8を制御する。これにより、CNGを使用したアイドル運転時のエンジン回転速度NEを制御する。
一方、ステップ160の判断結果が否定となる場合は、ECU50は、処理をステップ210へ移行し、ガソリン運転のための最終的なISC流量QIGを算出する。ECU50は、このISC流量QIGを以下の計算式(2)に従って算出する。
QIG←QB+(QN−QB)+QK+QF+QG ・・・(2)
ステップ220で、ECU50は、ガソリン運転時の電子スロットル装置8に関する目標開度TATGを算出する。ECU50は、この目標開度TATGを、算出されたガソリン使用時のISC流量QIGに基づき、所定のマップを参照することにより算出する。
そして、ステップ230で、ECU50は、ガソリン運転時の目標開度TATGに基づいて電子スロットル装置8を制御する。これにより、ガソリンを使用したアイドル運転時のエンジン回転速度NEを制御する。
以上説明したこの実施形態のアイドル回転速度制御装置によれば、エンジン1のアイドル運転時に、アイドル回転速度NEを目標アイドル回転速度TNEに制御するために、電子スロットル装置8に係るTATC,TATGがECU50により算出される。ここで、ECU50は、エンジン1の始動と始動完了直後のアイドル運転をガソリンを使用して行い、その後、CNGを使用したアイドル運転へと切り替える。そして、ガソリンを使用したアイドル運転時には、ベース流量QB、必要流量QN、各種補正値QK、フィードバック補正値QF及び学習補正値QGに基づいてガソリン運転のためのISC流量QIGがECU50により算出される。そして、このISC流量QIGから換算された目標開度TATGに基づき電子スロットル装置8がECU50により制御されることにより、ガソリンを使用したアイドル運転のために吸気量が調節される。
一方、ガソリンを使用したアイドル運転からCNGを使用したアイドル運転へ切り替えられたときは、ベース流量QB、必要流量QN、各種補正値QK、フィードバック補正値QF、学習補正値QG及びCNG補正値QCに基づいてCNG運転のためのISC流量QICがECU50により算出される。そして、このISC流量QICから換算された目標開度TATCに基づき電子スロットル装置8がECU50により制御されることにより、CNGを使用したアイドル運転のために吸気量が調節される。ここで、CNG運転のためのISC流量QICには、ガソリン運転のためのISC流量QIGとは異なり、CNG運転のための補正分であるCNG補正値QCが含まれる。つまり、ガソリンを使用したアイドル運転からCNGを使用したアイドル運転へ切り替えられたときには、CNGの使用に合わせて吸気量を補正するために、CNG補正値QCにより補正されたISC流量QICがECU50により算出される。従って、ガソリンを使用したアイドル運転からCNGを使用したアイドル運転へ切り替えられたときに、CNG補正値QCを反映して電子スロットル装置8が制御され、燃料が切り替えられたことによる吸気量の過不足分が好適に調節されて補われ、アイドル回転速度NEの急変が抑えられる。この結果、燃料切り替え時に、エンジン1の回転ショックを抑えることができ、燃料切り替え後もアイドル回転速度NEを安定的に制御することができる。このため、ガソリンとCNGとの使用切り替えにかかわらず、アイドル運転時の吸気量を好適に調節することができ、アイドル回転速度NEを安定的に制御することができる。
図3に、ガソリンを使用したアイドル運転からCNGを使用したアイドル運転への切り替えに伴う各種パラメータの変化をタイムチャートにより示す。図3において、(A)は使用燃料の違いを示し、(B)はCNG補正値QCなしの場合のエンジン回転速度NEの変化を示し、(C)はCNG補正値QCなしの場合のISC流量QICに係る各補正項の変化を示す。また、(D)はCNG補正値Qありの場合のアイドル回転速度NEの変化を示し、(E)はCNG補正値QCありの場合のISC流量QICに係る各補正項の変化を示す。
図3において、時刻t1で、(A)に示すように燃料がガソリンからCNGへ切り替えられると、従来は、CNGに対し吸気量が不足して燃焼性が悪化することから、(B)に示すようにアイドル回転速度NEが目標アイドル回転速度TNEから急低下し、これに伴い、(C)に示すようにフィードバック補正値QFが急変する。その後、(C)に示すように学習補正値QGが徐々に増加し、フィードバック補正値QFが徐々に増加するのに伴い、(B)に示すようにアイドル回転速度NEが目標アイドル回転速度TNEに収束する。
これに対し、図3において、時刻t1で、(A)に示すように燃料がガソリンからCNGへ切り替えられると、本実施形態では、(E)に示すようにCNG補正値QCが直ちに加算されることから、その分だけCNGに対する吸気量が補われて燃焼性の悪化が抑えられる。この結果、(D)に示すようにアイドル回転速度NEは目標アイドル回転速度TNEから一旦僅かに低下するだけで、ほとんど目標アイドル回転速度TNEのまま安定的に保たれる。そして、このようにアイドル回転速度NEが目標アイドル回転速度TNEに保たれることから、(E)に示すように、学習補正値QGも一定に保たれる。
この実施形態では、ISC流量QIC,QIGを構成するフィードバック補正値QFは、アイドル回転速度NEを目標アイドル回転速度TNEに近付けるために、ECU50による電子スロットル装置8の制御に反映される。また、ISC流量QIC,QIGを構成する学習補正値QGは、フィードバック補正値QFの算出が完了していないアイドル運転開始時には、アイドル回転速度NEを目標アイドル回転速度TNEに近付けるために、ECU50による電子スロットル装置8の制御に反映される。このため、吸気通路2及び電子スロットル装置8を含む吸気系の機械的な個体差や経時変化等に対応して、電子スロットル装置8を速やかに好適に制御することができ、アイドル回転速度NEを目標アイドル回転速度TNEに速やかに制御することができる。
この実施形態では、最適な目標アイドル回転速度TNEが、アイドル運転時におけるエンジン1の負荷変動に応じてECU50により算出される。そして、その算出される目標アイドル回転速度TNEに応じたCNG補正値QCがECU50により算出される。従って、CNG補正値QCが、目標アイドル回転速度TNEに応じて算出されるので、エンジン1の負荷変動に応じて吸気量の過不足分が補われ、アイドル回転速度NEの変動が抑えられる。このため、アイドル回転速度NEを、精度良く目標アイドル回転速度TNEに制御することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明におけるバイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置を具体化した第2実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
この実施形態では、ISCの処理の内容の点で第1実施形態と異なる。図4に、ECU50が実行する、ISCの処理の内容をフローチャートにより示す。この実施形態で、ECU50は、本発明の制御手段、第1補正手段、第2補正手段、第1下限値算出手段及び第2下限値算出手段に相当する。
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ300で、ECU50は、各種センサ等41〜45からスロットル開度TA、吸気圧力PM、エンジン回転速度NE、冷却水温THW及び酸素濃度Ox等の各種信号を読み込む。
ステップ310で、ECU50は、各種補正値QKを算出する。ここで、各種補正値QKは、エンジン1の暖機状態に係る補正値、エンジン1の回転低下に係る補正値、電源装置の電気負荷状態に係る補正値、自動変速機のNDレンジ状態に係る補正値、エアコン状態に係る補正値及びパワーステアリング状態に係る補正値等を総合的に含む。ECU50は、これらの補正値を冷却水温THW及びエンジン回転速度NEの検出値等に基づき、所定のマップを参照することによりそれぞれ算出する。
ステップ320で、ECU50は、目標アイドル回転速度TNEを算出する。ECU50は、この目標アイドル回転速度TNEを、エアコン状態、電源装置の電気負荷状態及び自動変速機のNDレンジ状態等に基づき、所定のテーブルを参照することにより算出する。
ステップ330で、ECU50は、フィードバック補正値QFを算出する。ECU50は、このフィードバック補正値QFを、目標アイドル回転速度TNEと実際のアイドル回転速度NEとの差をパラメータとし、所定のマップを参照することにより算出する。
ステップ340で、ECU50は、現在がCNGを使用したCNG運転中であるか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、処理をステップ350へ移行する。
そして、ステップ350で、ECU50は、CNG運転のためのCNG学習補正値QGCを算出する。ECU50は、フィードバック補正値QFが所定値以上のときであって、目標アイドル回転速度TNEとアイドル回転速度NEとの差が所定値以下のときに、フィードバック補正値QFの値をCNG学習補正値QGCとして算出し、更新する。このCNG学習補正値QGCの分は、後述するISC流量QICの算出において、フィードバック補正値QFから差し引かれ、トータルとして同じISC流量QICとなるように調整されるようになっている。このCNG学習補正値QGCは、吸気通路2及び電子スロットル装置8を含む吸気系の機械的な個体差や経時変化等を反映する。
その後、ステップ360で、ECU50は、既に学習しているガソリン運転のためのガソリン学習補正値QGGが、上記算出されたCNG学習補正値QGCと係数αとの乗算結果より小さいか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、ステップ370で、CNG学習補正値QGCと係数αとの乗算結果を、ガソリン学習補正値QGGとして設定し、処理をステップ380へ移行する。一方、ステップ360の判断結果が否定となる場合、ECU50は、処理をそのままステップ380へ移行する。
上記したステップ360,370の処理は、CNG学習補正値QGCを利用してガソリン学習補正値QGGの下限値を算出しておこうとするものである。このガソリン学習補正値QGGの下限値は、その学習補正値QGGの学習が何らかの理由でなされていない場合、あるいは、遅れている場合に、ガソリン運転を開始したときに応急的に参照することで、ガソリン運転時のアイドル回転速度NEの低下を抑えることができる。この実施形態では、既に学習されているガソリン学習補正値QGGが、CNG学習補正値QGCと係数αとの乗算結果よりも小さくなる場合に、その学習補正値QGCと係数αとの乗算結果を、ガソリン学習補正値QGGの下限値として更新し、学習するようになっている。
ステップ360又はステップ370から移行してステップ380で、ECU50は、CNG運転のための最終的なISC流量QICを算出する。ECU50は、このISC流量QICを以下の計算式(3)に従って算出する。
QIC←(QK+QF)+QGC ・・・(3)
その後、ステップ390で、ECU50は、CNG運転時の電子スロットル装置8に関する目標開度TATCを算出する。ECU50は、この目標開度TATCを、算出されたISC流量QICに基づき、所定のマップを参照することにより算出する。
そして、ステップ400で、ECU50は、CNG運転時の目標開度TATCに基づいて電子スロットル装置8を制御する。これにより、CNG運転時のアイドル回転速度NEを制御する。
一方、ステップ340の判断結果が否定となる場合、ECU50は、処理をステップ410へ移行する。
そして、ステップ410で、ECU50は、ガソリン学習補正値QGGを算出する。ECU50は、ガソリン運転のためのガソリン学習補正値QGGを算出する。ECU50は、フィードバック補正値QFが所定値以上のときであって、目標アイドル回転速度TNEとアイドル回転速度NEとの差が所定値以下のときに、フィードバック補正値QFの値をガソリン学習補正値QGGとして算出し、更新する。このガソリン学習補正値QGGの分は、後述するISC流量QIGの算出において、フィードバック補正値QFから差し引かれ、トータルとして同じISC流量QIGとなるように調整されるようになっている。このガソリン学習補正値QGGは、吸気通路2及び電子スロットル装置8を含む吸気系の機械的な個体差や経時変化等を反映する。
その後、ステップ420で、ECU50は、CNG学習補正値QGCが、ガソリン学習補正値QGGと係数β(この実施形態では「α<β」となる。)との乗算結果より小さいか否かを判断する。この判断結果が肯定となる場合、ECU50は、ステップ430で、ガソリン学習補正値QGGと係数βとの乗算結果を、CNG学習補正値QGCとして設定し、処理をステップ440へ移行する。一方、ステップ420の判断結果が否定となる場合、ECU50は、処理をそのままステップ440へ移行する。
上記したステップ420,430の処理は、ステップ360,370の処理に準ずるものであり、ガソリン学習補正値QGGを利用してCNG学習補正値QGCの下限値を算出しておこうとするものである。このCNG学習補正値QGCの下限値は、その学習補正値QGCの学習が何らかの理由でなされていない場合、あるいは、遅れている場合において、ガソリン運転からCNG運転へ切り替えたときに、応急的に参照することで、CNG運転時のアイドル回転速度NEの低下を抑えることができる。この実施形態では、既に学習されているCNG学習補正値QGCが、ガソリン学習補正値QGGと係数βとの乗算結果よりも小さくなる場合に、そのガソリン学習補正値QGGと係数βとの乗算結果を、CNG運転のための学習補正値QGCの下限値として更新し、学習するようになっている。
ステップ420又はステップ430から移行してステップ440で、ECU50は、ガソリン運転のための最終的なISC流量QIGを算出する。ECU50は、このISC流量QIGを以下の計算式(4)に従って算出する。
QIG←(QK+QF)+QGG ・・・(4)
その後、ステップ450で、ECU50は、ガソリン運転時の電子スロットル装置8に関する目標開度TATGを算出する。ECU50は、この目標開度TATGを、算出されたISC流量QIGに基づき、所定のマップを参照することにより算出する。
そして、ステップ460で、ECU50は、ガソリン運転時の目標開度TATGに基づいて電子スロットル装置8を制御する。これにより、ガソリン運転時のアイドル回転速度NEを制御する。
以上説明したこの実施形態のアイドル回転速度制御装置によれば、エンジン1のアイドル運転時に、アイドル回転速度NEを目標アイドル回転速度TNEに制御するために、電子スロットル装置8に係るTATC,TATGがECU50により算出される。ここで、ECU50は、エンジン1の始動と始動完了直後のアイドル運転をガソリンを使用して行い、その後、CNGを使用したアイドル運転へ切り替えている。そして、ガソリンを使用したアイドル運転時には、各種補正値QK、フィードバック補正値QF及びガソリン学習補正値QGGに基づいてガソリン運転のためのISC流量QIGがECU50により算出される。ここで、ガソリンを使用したアイドル運転時には、そのガソリンの使用に合わせて吸気量を補正するために、ガソリン学習補正値QGGにより補正することでISC流量QIGがECU50により算出される。そして、このISC流量QIGから換算された目標開度TATGに基づいて電子スロットル装置8がECU50により制御されることにより、ガソリンを使用したアイドル運転のために吸気量が調節される。
一方、ガソリンを使用したアイドル運転からCNGを使用したアイドル運転へ切り替えられたときは、各種補正値QK、フィードバック補正値QF及びCNG学習補正値QGCに基づいてCNG運転のためのISC流量QICがECU50により算出される。そして、このISC流量QICから換算された目標開度TATCに基づいて電子スロットル装置8がECU50により制御されることにより、CNGを使用したアイドル運転のために吸気量が調節される。ここで、CNGを使用したアイドル運転時には、そのCNGの使用に合わせて吸気量を補正するために、CNG学習補正値QGCにより補正することでISC流量QICがECU50により算出される。従って、ガソリンを使用したアイドル運転からCNGを使用したアイドル運転へ切り替えられたときには、CNGの使用に合わせた補正を反映して電子スロットル装置8が制御され、吸気量の過不足分が好適に調節されて補われ、アイドル回転速度NEの急変が抑えられる。このため、燃料切り替え時に、エンジン1の回転ショックを抑えることができ、燃料切り替え後もアイドル回転速度NEを安定的に制御することができる。このため、ガソリンとCNGとの使用切り替えにかかわらず、アイドル運転時の吸気量を好適に調節することができ、アイドル回転速度NEを安定的に制御することができる。
図5に、ガソリンを使用したアイドル運転からCNGを使用したアイドル運転への切り替えに伴う各種パラメータの変化をタイムチャートにより示す。図5において、(A)は使用燃料の違いを示し、(B)は学習補正値QGありの場合のエンジン回転速度NEの変化を示し、(C)は学習補正値QGありの場合のISC流量QICに係る各補正項の変化を示す。また、(D)はガソリン学習補正CNG及びCNG学習補正値QGCありの場合のアイドル回転速度NEの変化を示し、(E)は上記学習補正値QGG,QGCありの場合のISC流量QICに係る各補正項の変化を示す。
図5において、時刻t1で、(A)に示すように燃料がガソリンからCNGへ切り替えられると、従来は、CNGに対し吸気量が不足して燃焼性が悪化することから、(B)に示すようにアイドル回転速度NEが目標アイドル回転速度TNEから急低下し、これに伴い、(C)に示すようにフィードバック補正値QFが急変する。その後、(C)に示すように学習補正値QGが徐々に増加し、フィードバック補正値QFが徐々に増加するのに伴い、(B)に示すようにアイドル回転速度NEが目標アイドル回転速度TNEに収束する。
これに対し、図5において、時刻t1で、(A)に示すように燃料がガソリンからCNGへ切り替えられると、本実施形態では、これと同時に、(E)に示すようにガソリン運転時の学習補正値QGGからCNG運転時の学習補正値QGCへ切り替わり、その分だけCNGに対する吸気量が補われて燃焼性の悪化が抑えられる。この結果、(D)に示すようにアイドル回転速度NEは目標アイドル回転速度TNEから一旦僅かに低下するだけで、ほとんど目標アイドル回転速度TNEのまま安定的に保たれる。そして、このようにアイドル回転速度NEが目標アイドル回転速度TNEに保たれることから、(E)に示すように、フィードバック補正値QFも一定に保たれる。
この実施形態では、ISC流量QIC,QIGを構成するフィードバック補正値QFが、アイドル回転速度NEを目標アイドル回転速度TNEに近付けるために、ECU50による電子スロットル装置8の制御に反映される。このため、アイドル回転速度NEを目標アイドル回転速度TNEに速やかに近付けることができる。
また、この実施形態では、ISC流量QIC,QIGを補正する各学習補正値QGC,QGGが、フィードバック補正値QFの算出が完了していないアイドル運転開始時、あるいは、ガソリンを使用したアイドル運転からCNGを使用したアイドル運転への切り替え時に、アイドル回転速度NEを目標アイドル回転速度TNEに近付けるために、ECU50による電子スロットル装置8の制御に反映される。このため、吸気通路2及び電子スロットル装置8を含む吸気系の機械的な個体差や経時変化等に対応して、電子スロットル装置8を速やかに制御することができ、アイドル回転速度NEを目標アイドル回転速度TNEに速やかに制御することができる。
この実施形態では、ガソリンを使用したアイドル運転時にガソリン学習補正値QGGを算出しているときには、その算出されたガソリン学習補正値QGGを利用して、他方のCNG学習補正値QGCの下限値が算出される。一方、CNGを使用したアイドル運転時にCNG学習補正値QGCを算出しているときには、その算出されたCNG学習補正値QGCを利用して、他方のガソリン学習補正値QGGの下限値が算出される。従って、例えば、バッテリクリアの直後、ガソリンを使用したアイドル運転からCNGを使用したアイドル運転へ切り替えられたときに、CNG学習補正値QGCの学習が遅れていても、学習の進んだガソリン学習補正値QGGを利用することで、CNG学習補正値QGCの下限値が算出され、その下限値を下限としてCNGに係るISC流量QICが補正され、ISC流量QICの低下が抑えられる。このため、CNG運転に切り替えられた直後でも、CNGに係るISC流量QICが少なくなり過ぎることがなく、吸気量の低下を抑えることができ、アイドル回転速度NEの低下を防止することができる。
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
(1)前記第1実施形態では、CNG補正値QCを、算出された目標アイドル回転速度TNEに基づいて算出するようにしたが、このCNG補正値を予め定められた固定値とすることもできる。
(2)前記第1実施形態では、CNGに係るISC流量QIC及びガソリンに係るISC流量QIGの計算を、各種補正値等QB,QN,QK,QF,QG,QCを加算、減算することにより行うように構成したが、これに限るものではない。すなわち、CNGに係るISC流量QIC及びガソリンに係るISC流量QIGの計算を、各種補正値を乗算することにより行うように構成することもできる。
(3)前記第2実施形態では、CNGに係るISC流量QIC及びガソリンに係るISC流量QIGの計算を、各種補正値等QK,QF,QGC,QGGを加算することにより行うように構成したが、これに限るものではない。すなわち、CNGに係るISC流量QIC及びガソリンに係るISC流量QIGの計算を、各種補正値等QK,QF,QGC,QGGを乗算することにより行うように構成することもできる。
この発明は、バイフューエルエンジンに利用することができる。
1 エンジン
2 吸気通路
8 電子スロット装置
11 ガソリン供給装置
12 ガソリンインジェクタ
21 CNG供給装置
22 CNGインジェクタ
50 ECU

Claims (4)

  1. 種類の異なる第1燃料と第2燃料とを切り替えて使用し運転するバイフューエルエンジンにおいて、
    前記バイフューエルエンジンの吸気通路に設けられ、前記バイフューエルエンジンのアイドル運転時に吸気量を調節するための吸気量調節手段と、
    前記バイフューエルエンジンのアイドル回転速度を目標アイドル回転速度に制御するために、前記吸気量調節手段を制御値に基づき制御するための制御手段と、
    前記第1燃料を使用したアイドル運転から前記第2燃料を使用したアイドル運転へ切り替えたときに、前記第2燃料の使用に合わせて前記吸気量を補正するために、前記制御値を補正値に基づき補正するための補正手段と
    を備えたバイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置であって、
    前記目標アイドル回転速度を、前記アイドル運転時における前記バイフューエルエンジンの負荷変動に応じて算出するための目標アイドル回転速度算出手段と、
    前記補正手段は、前記算出される目標アイドル回転速度に応じて前記補正値を算出することと
    を備えたことを特徴とするバイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記目標アイドル回転速度と前記アイドル回転速度との差に基づいてフィードバック補正値を算出すると共に、前記フィードバック補正値が所定値以上のときであって、前記目標アイドル回転速度と前記アイドル回転速度との差が所定値以下のときに、前記フィードバック補正値の値を学習補正値として算出し、少なくとも前記フィードバック補正値及び前記学習補正値に基づき前記制御値を算出することを特徴とする請求項1に記載のバイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置。
  3. 種類の異なる第1燃料と第2燃料とを切り替えて使用し運転するバイフューエルエンジンにおいて、
    前記バイフューエルエンジンの吸気通路に設けられ、前記バイフューエルエンジンのアイドル運転時に吸気量を調節するための吸気量調節手段と、
    前記バイフューエルエンジンのアイドル回転速度を目標アイドル回転速度に制御するために、前記吸気量調節手段を制御値に基づき制御するための制御手段と
    を備えたバイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置であって、
    前記制御手段は、前記目標アイドル回転速度と前記アイドル回転速度との差に基づいてフィードバック補正値を算出し、少なくとも前記フィードバック補正値に基づき前記制御値を算出することと、
    前記第1燃料を使用したアイドル運転時に、前記第1燃料の使用に合わせて前記吸気量を補正するために、前記制御値を補正する第1補正手段と、
    前記第1補正手段は、前記フィードバック補正値が所定値以上のときであって、前記目標アイドル回転速度と前記アイドル回転速度との差が所定値以下のときに、前記フィードバック補正値の値を第1学習補正値として算出し、前記算出される第1学習補正値に基づき前記制御値を補正することと、
    前記第2燃料を使用したアイドル運転時に、前記第2燃料の使用に合わせて前記吸気量を補正するために、前記制御値を補正する第2補正手段と、
    前記第2補正手段は、前記フィードバック補正値が所定値以上のときであって、前記目標アイドル回転速度と前記アイドル回転速度との差が所定値以下のときに、前記フィードバック補正値の値を第2学習補正値として算出し、前記算出される第2学習補正値に基づき前記制御値を補正することと
    を備えたことを特徴とするバイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置。
  4. 前記第1燃料を使用したアイドル運転時に、前記第1補正手段により算出される第1学習補正値に基づき前記第2学習補正値の下限値を算出する第1下限値算出手段と、
    前記第2燃料を使用したアイドル運転時に、前記第2補正手段により算出される前記第2学習補正値に基づき前記第1学習補正値の下限値を算出する第2下限値算出手段と
    を更に備え、前記第1補正手段は、前記第2下限値算出手段により算出される前記第1学習補正値の下限値を下限として前記制御値を補正し、前記第2補正手段は、前記第1下限値算出手段により算出される第2学習補正値の下限値を下限として前記制御値を補正する
    ことを特徴とする請求項3に記載のバイフューエルエンジンのアイドル回転速度制御装置。
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