JP5310413B2 - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、車両に搭載され、CNG(Compressed Natural Gas:圧縮天然ガス)を燃料として使用する内燃機関において燃料噴射量を制御するのに好適な内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。   The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine mounted on a vehicle and suitable for controlling the fuel injection amount in an internal combustion engine that uses CNG (Compressed Natural Gas) as fuel. The present invention relates to an engine fuel injection control device.

従来、例えば特許文献1に開示されるように、燃料タンクに貯蔵されたCNGを燃料として使用する内燃機関が知られている。   Conventionally, as disclosed in, for example, Patent Document 1, an internal combustion engine that uses CNG stored in a fuel tank as fuel is known.

特開平7−217485号公報JP 7-217485 A 特表2007−524065号公報Special table 2007-524065 gazette

ところで、上述した内燃機関において、燃料タンクにはCNG以外にCOが混合される場合がある。COの相状態は温度・圧力によって変化する。COは燃焼しないため、燃料ガス中にCOが含まれるか否かは空燃比制御に大きな影響を与え、性能やエミッションを悪化させる可能性がある。 Incidentally, in the internal combustion engine described above, CO 2 may be mixed in the fuel tank in addition to CNG. The phase state of CO 2 changes with temperature and pressure. Since CO 2 does not burn, whether or not CO 2 is contained in the fuel gas has a great influence on the air-fuel ratio control, which may deteriorate performance and emissions.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃料タンクに混合されたCOが相変化する場合であっても、性能やエミッションの悪化を防止できる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and even when CO 2 mixed in a fuel tank undergoes a phase change, fuel injection of an internal combustion engine that can prevent deterioration in performance and emissions. An object is to provide a control device.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
CNG(圧縮天然ガス)とCOとを含む燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記燃料タンクから供給される前記燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料タンクに貯蔵された前記燃料の温度を検出する温度センサと、
前記燃料タンクに貯蔵された前記燃料の圧力を検出する圧力センサと、
前記温度センサに検出された温度と前記圧力センサに検出された圧力とに基づいて、前記燃料に含まれるCOの相状態を判定するCO相状態判定手段と、
前記燃料に含まれるCOの相状態が液体と気体との間で相変化したことを判定するCO相変化判定手段と、
前記燃料に含まれるCOの相状態が液体から気体へ相変化したと判定された場合に、燃料噴射量の設定を、CNGのみを噴射して目標空燃比を達成する第1噴射量よりも多量な第2噴射量に変更する噴射量変更手段と、
設定された前記燃料噴射量に基づいて、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a fuel injection control device for an internal combustion engine,
A fuel tank for storing fuel containing CNG (compressed natural gas) and CO 2 ;
A fuel injection valve for injecting the fuel supplied from the fuel tank;
A temperature sensor for detecting the temperature of the fuel stored in the fuel tank;
A pressure sensor for detecting the pressure of the fuel stored in the fuel tank;
CO 2 phase state determination means for determining the phase state of CO 2 contained in the fuel based on the temperature detected by the temperature sensor and the pressure detected by the pressure sensor;
CO 2 phase change determination means for determining that the phase state of CO 2 contained in the fuel has changed between liquid and gas;
When it is determined that the phase state of CO 2 contained in the fuel has changed from liquid to gas, the fuel injection amount is set to be higher than the first injection amount that achieves the target air-fuel ratio by injecting only CNG. An injection amount changing means for changing to a large amount of the second injection amount;
Fuel injection control means for injecting fuel to the fuel injection valve based on the set fuel injection amount.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記燃料噴射量は基本噴射量と補正量とを含み、前記噴射量変更手段は前記補正量を変更することで、燃料噴射量の設定を前記第2噴射量に変更することを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The fuel injection amount includes a basic injection amount and a correction amount, and the injection amount changing means changes the correction amount to change the setting of the fuel injection amount to the second injection amount.

また、第3の発明は、第2の発明において、
内燃機関の排気通路に配置される排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力から求められる実空燃比と目標空燃比との偏差に基づいて、前記補正量を学習する補正量学習手段と、を備え、
前記噴射量変更手段は、COの相状態が液体から気体へ相変化したと判定された場合に、前記補正量をクリアして前記第2噴射量に応じた初期値をセットすることを特徴とする。
The third invention is the second invention, wherein
An exhaust gas sensor disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
Correction amount learning means for learning the correction amount based on the deviation between the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio obtained from the output of the exhaust gas sensor,
The injection amount changing means clears the correction amount and sets an initial value corresponding to the second injection amount when it is determined that the phase state of CO 2 has changed from liquid to gas. And

第1の発明によれば、燃料タンク内のCOが液体から気体へ相変化して、燃料噴射弁に供給される燃料ガスが燃焼しないCOとCNGとの混合ガスとなる場合には、燃料噴射量の設定を、燃料ガスがCNGのみの場合よりも多くなるように変更することができる。このため、本発明によれば、燃料の性状変化に迅速に対応して、目標空燃比に応じた燃料噴射を行うことができ、機関性能やエミッションの悪化を防止することができる。 According to the first invention, when CO 2 in the fuel tank undergoes a phase change from liquid to gas, and the fuel gas supplied to the fuel injection valve becomes a mixed gas of CO 2 and CNG that does not burn, The setting of the fuel injection amount can be changed so as to be larger than the case where the fuel gas is CNG alone. For this reason, according to the present invention, it is possible to quickly respond to the change in the properties of the fuel, perform fuel injection according to the target air-fuel ratio, and prevent deterioration in engine performance and emissions.

第2の発明によれば、補正量を変更することで燃料噴射量の設定を変更することができる。このため、本発明によれば、運転条件に対応して予め設定されている基本噴射量を変更することなく、燃料の性状変化に迅速に対応して燃料噴射量を変更することができる。   According to the second invention, the setting of the fuel injection amount can be changed by changing the correction amount. For this reason, according to the present invention, the fuel injection amount can be changed quickly in response to a change in the properties of the fuel without changing the preset basic injection amount corresponding to the operating conditions.

第3の発明によれば、燃料タンク内のCOが液体から気体へ相変化した場合に、補正量を第2噴射量に応じた初期値に初期化することができる。そして、この初期値から新たな補正量の学習を始めることができる。このため、本発明によれば、急激な燃料の性状変化に伴う燃料噴射量の学習の追従遅れを低減することができる。また、補給される燃料のCO濃度にばらつきがある場合であっても、目標空燃比を満たすように燃料噴射量を補正することができる。 According to the third aspect, when the CO 2 in the fuel tank undergoes a phase change from liquid to gas, the correction amount can be initialized to an initial value corresponding to the second injection amount. Then, learning of a new correction amount can be started from this initial value. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the follow-up delay in learning of the fuel injection amount that accompanies a sudden change in fuel properties. Further, even when there is a variation in the CO 2 concentration of the replenished fuel, the fuel injection amount can be corrected so as to satisfy the target air-fuel ratio.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の制御において用いられる、CO相状態マップについて説明するための状態図である。Used in the control of the first embodiment of the present invention, a state diagram for explaining CO 2 phase state map. 本発明の実施の形態1において、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。In Embodiment 1 of this invention, it is a flowchart of the control routine which ECU50 performs.

実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1に係るシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは内燃機関10を備えている。内燃機関10は直列に並んだ4つの気筒12を有している。図1に示す内燃機関10は、直列4気筒型であるが、本発明において、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
Embodiment 1 FIG.
[System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to Embodiment 1 of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 has four cylinders 12 arranged in series. Although the internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 is an in-line four-cylinder type, in the present invention, the number of cylinders and the cylinder arrangement are not limited thereto.

各気筒12の吸気ポートは、吸気マニホールド14に接続されている。吸気マニホールド14から吸気通路(図示略)の上流に向かって、スロットル(図示略)、エアフローメータ(図示略)が順次設けられている。エアフローメータ側から新気が取り入れられ、吸気マニホールド14を介して各気筒12に供給される。スロットルの開度は、後述するECU50により任意に制御可能になっている。なお、本発明は、スロットルを備えないディーゼル機関にも適用可能である。   The intake port of each cylinder 12 is connected to an intake manifold 14. A throttle (not shown) and an air flow meter (not shown) are sequentially provided from the intake manifold 14 toward the upstream side of the intake passage (not shown). Fresh air is taken in from the air flow meter side and supplied to each cylinder 12 via the intake manifold 14. The throttle opening can be arbitrarily controlled by an ECU 50 described later. The present invention is also applicable to a diesel engine that does not include a throttle.

吸気マニホールド14には、各気筒12の吸気ポートに向けてCNG(Compressed Natural Gas:圧縮天然ガス)インジェクタ16が1つずつ設けられている。各CNGインジェクタ16は、CNG用デリバリパイプ18に接続されている。CNG用デリバリパイプ18は、燃料配管20を介して燃料タンク22に接続されている。燃料配管20にはレギュレータ24が設けられている。レギュレータ24の燃料タンク22側上流には、圧力センサ26及び温度センサ28が設けられている。燃料タンク22には燃料30としてCNGが高圧貯蔵されている。燃料30は、燃料ガスとして燃料配管20からCNG用デリバリパイプ18を介してCNGインジェクタ16に供給される。   The intake manifold 14 is provided with one CNG (Compressed Natural Gas) injector 16 toward the intake port of each cylinder 12. Each CNG injector 16 is connected to a CNG delivery pipe 18. The CNG delivery pipe 18 is connected to a fuel tank 22 via a fuel pipe 20. A regulator 24 is provided in the fuel pipe 20. A pressure sensor 26 and a temperature sensor 28 are provided upstream of the regulator 24 on the fuel tank 22 side. CNG is stored in the fuel tank 22 as fuel 30 at a high pressure. The fuel 30 is supplied as fuel gas from the fuel pipe 20 to the CNG injector 16 via the CNG delivery pipe 18.

各気筒12の排気ポートは、排気マニホールド32に接続されている。排気マニホールド32は排気通路33に接続されている。排気通路33には触媒34が配置されている。触媒34として例えば三元触媒が用いられる。触媒34の上流には、空燃比センサ36(又は、酸素センサ)が設けられている。   The exhaust port of each cylinder 12 is connected to an exhaust manifold 32. The exhaust manifold 32 is connected to the exhaust passage 33. A catalyst 34 is disposed in the exhaust passage 33. For example, a three-way catalyst is used as the catalyst 34. An air-fuel ratio sensor 36 (or oxygen sensor) is provided upstream of the catalyst 34.

本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50の入力側には、前述の圧力センサ26、温度センサ28、空燃比センサ36、エアフローメータの他、クランク角センサ、吸気温センサ、冷却水温センサ、吸気圧センサ等が電気的に接続されている。ECU50の出力側には、CNGインジェクタ16、スロットル等が電気的に接続されている。ECU50は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、内燃機関10の運転状態を制御する。   The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. In addition to the pressure sensor 26, the temperature sensor 28, the air-fuel ratio sensor 36, the air flow meter, the crank angle sensor, the intake air temperature sensor, the cooling water temperature sensor, the intake pressure sensor, and the like are electrically connected to the input side of the ECU 50. Yes. A CNG injector 16, a throttle, and the like are electrically connected to the output side of the ECU 50. The ECU 50 controls the operating state of the internal combustion engine 10 by operating each actuator according to a predetermined program based on the output of each sensor.

ECU50には、エアフローメータが検出した吸入空気量と、上述のクランク角センサ、吸気温センサ、冷却水温センサ、吸気圧センサ等の出力を運転状態を示すパラメータとして、目標空燃比(例えば、理論空燃比14.6)に対応する燃料噴射量(以下、基本噴射量ともいう。)を定めた噴射量適合マップが予め記憶されている。基本噴射量は、例えばCNGのみ(CNG100%のガス)が燃料ガスとして噴射される場合に適合させて運転状態毎に定められている。   The ECU 50 uses the intake air amount detected by the air flow meter and the outputs of the crank angle sensor, the intake air temperature sensor, the cooling water temperature sensor, the intake air pressure sensor, etc. An injection amount adaptation map that defines a fuel injection amount (hereinafter also referred to as a basic injection amount) corresponding to the fuel ratio 14.6) is stored in advance. For example, the basic injection amount is determined for each operation state so that only CNG (gas of 100% CNG) is injected as fuel gas.

本実施形態のシステムでは、運転状態に応じて上述の噴射量適合マップから基本噴射量が取得される。そして、基本噴射量に基づいてCNGインジェクタ16から燃料30を噴射させる燃料噴射制御がなされる。   In the system of the present embodiment, the basic injection amount is acquired from the above-described injection amount matching map according to the operating state. Then, fuel injection control for injecting the fuel 30 from the CNG injector 16 based on the basic injection amount is performed.

さらに、本実施形態のシステムでは、空燃比センサ36の出力に基づいて燃料噴射量の空燃比フィードバック制御が実施される。具体的には、燃料噴射量は、上述の基本噴射量と補正量とからなり、排気通路33に流入する排気ガスの実空燃比と目標空燃比とが一致するようにその偏差を補正量に反映して燃料噴射量を補正する。そして、補正された燃料噴射量に基づいて上述の燃料噴射制御がなされる。   Further, in the system of the present embodiment, air-fuel ratio feedback control of the fuel injection amount is performed based on the output of the air-fuel ratio sensor 36. Specifically, the fuel injection amount is composed of the basic injection amount and the correction amount described above, and the deviation is set to the correction amount so that the actual air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust passage 33 matches the target air-fuel ratio. Reflect and correct the fuel injection amount. Then, the above-described fuel injection control is performed based on the corrected fuel injection amount.

[実施の形態1における特徴的制御]
上述したシステム構成では、燃料タンク22に燃料30としてCNGが貯蔵される。しかしながら、貯蔵される燃料30にはCOが混合される場合がある。混合されるCOの濃度は国・地域によって規定されている。COは燃焼しないため、COが燃料ガスに含まれているか否かは空燃比制御に多大な影響を与える。即ち、燃料ガスがCNGのみである場合と、CNGとCOとの混合ガスである場合とでは、目標空燃比を達成するための燃料噴射量が大きく異なる。そのため、上述した空燃比フィードバック制御により燃料噴射量を補正する場合であっても制御が追従するまでに時間を要してしまいエミッションが悪化する。
[Characteristic Control in Embodiment 1]
In the system configuration described above, CNG is stored in the fuel tank 22 as the fuel 30. However, the stored fuel 30 may be mixed with CO 2 . The concentration of CO 2 to be mixed is regulated by the country / region. Since CO 2 does not burn, whether or not CO 2 is contained in the fuel gas greatly affects air-fuel ratio control. That is, the fuel injection amount for achieving the target air-fuel ratio differs greatly between the case where the fuel gas is only CNG and the case where the fuel gas is a mixed gas of CNG and CO 2 . For this reason, even when the fuel injection amount is corrected by the air-fuel ratio feedback control described above, it takes time until the control follows, and the emission deteriorates.

そこで、本実施形態のシステムでは、COの相変化を判定し、COが液体の場合と気体の場合とに応じて燃料噴射量の設定を変更することとした。 Therefore, the system of the present embodiment determines a phase change CO 2, it was decided to CO 2 changes the settings of the fuel injection quantity in response to the cases of the gaseous fluid.

(CO相状態マップ)
より具体的な制御の概要について図2を用いて説明する。図2は、COの相状態を定めた「CO相状態マップ」について説明するための図である。図2に示す境界線60は、COの圧力と温度との関係に応じたCOの三態の境界を表している。図2に示す通り、圧力が低く温度が高いほど気体になりやすい。COの圧力と温度との関係が境界線60の値を上回る場合には、COは固体(領域A)又は液体(領域B)である。一方、COの圧力と温度との関係が境界線60を下回る場合にはCOは気体(領域C)である。
(CO two- phase state map)
A more specific outline of control will be described with reference to FIG. Figure 2 is a view for explaining defining the phase state of the CO 2 "CO 2 phase state map". Boundary 60 shown in FIG. 2 represents the three states boundary of CO 2 in accordance with the relationship between the pressure of CO 2 and temperature. As shown in FIG. 2, the lower the pressure and the higher the temperature, the easier the gas becomes. When the relationship between the pressure of CO 2 and the temperature exceeds the value of the boundary line 60, CO 2 is solid (region A) or liquid (region B). On the other hand, if the relationship between the pressure of the CO 2 and the temperature is below the boundary line 60 CO 2 is a gas (region C).

図2に示す矢印は、相変化の一例を示しており、ある温度・圧力において液体であったCOが、圧力低下により気体に変化することを示している。本実施形態のシステムにおいては、内燃機関10が運転され燃料タンク22内の燃料30が消費されると、燃料タンク22内の圧力が低下するためCOが液体から気体に相変化する。 The arrow shown in FIG. 2 shows an example of a phase change, and shows that CO 2 that is liquid at a certain temperature and pressure changes to gas due to a pressure drop. In the system of the present embodiment, when the internal combustion engine 10 is operated and the fuel 30 in the fuel tank 22 is consumed, the pressure in the fuel tank 22 decreases, so that CO 2 changes in phase from liquid to gas.

次に、上述したCO相状態マップを用いた本実施形態における制御について説明する。燃料タンク22内の燃料30の温度と、燃料30に含まれるCOの分圧とが、境界線60を上回っている場合には、COは液体(領域B)であると推定することができる。COが液体の場合には、CNGインジェクタ16に供給されるガス燃料には、COが含まれず、噴射される燃料はCNGのみである。よって、この場合には上述した噴射量適合マップから運転状態に応じた基本噴射量を取得し、基本噴射量に基づいた燃料噴射を行うことで、性能やエミッションの好適な運転を実現することができる。 Next, control in the present embodiment using the above-described CO 2 phase state map will be described. When the temperature of the fuel 30 in the fuel tank 22 and the partial pressure of CO 2 contained in the fuel 30 are above the boundary line 60, it can be estimated that CO 2 is a liquid (region B). it can. When CO 2 is liquid, the gas fuel supplied to the CNG injector 16 does not contain CO 2 and the only fuel injected is CNG. Therefore, in this case, by obtaining the basic injection amount corresponding to the operation state from the above-described injection amount conforming map and performing fuel injection based on the basic injection amount, it is possible to realize a suitable performance and emission operation. it can.

一方、境界線60を下回っている場合には、COは気体(領域C)であると推定することができる。COが気体の場合には、CNGインジェクタ16に供給されるガス燃料にCOが混入されることとなる。COは燃焼しないため、空燃比制御に大きく影響する。よって、この場合には、上述したCOが液体の場合よりも燃料噴射量を増大させる。これにより、迅速に目標空燃比を達成でき、性能やエミッションの悪化を防止することができる。 On the other hand, when it is below the boundary line 60, it can be estimated that CO 2 is a gas (region C). When CO 2 is a gas, CO 2 is mixed into the gas fuel supplied to the CNG injector 16. Since CO 2 does not burn, it greatly affects air-fuel ratio control. Therefore, in this case, the fuel injection amount is increased as compared with the case where the above-described CO 2 is liquid. As a result, the target air-fuel ratio can be achieved quickly, and deterioration of performance and emission can be prevented.

(制御ルーチン)
図3は、上述の動作を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図3に示すルーチンは、車両のIGスイッチがONとされることにより開始される(ステップ100)。ここで、ECU50は、後述するCO気体フラグ及び学習値の初期状態を設定する。CO気体フラグはOFFに設定される。学習値は後述する第1学習値に設定される。
(Control routine)
FIG. 3 is a flowchart of a control routine executed by the ECU 50 in order to realize the above-described operation. The routine shown in FIG. 3 is started when the IG switch of the vehicle is turned on (step 100). Here, the ECU 50 sets an initial state of a CO 2 gas flag and a learning value, which will be described later. The CO 2 gas flag is set to OFF. The learning value is set to a first learning value described later.

ステップ110において、ECU50は、燃料タンク22内の燃料30の温度を温度センサ28により計測する。同時に、燃料タンク22内の燃料30の圧力を圧力センサ26により計測する。そして、計測された温度と圧力とに基づいて図2に示すCO相状態マップからCOの相状態を判定する。具体的には、検出された圧力に、国・地域に応じて規定される燃料中のCOの濃度を乗じてCOの分圧を算出する。その後、COの分圧と温度との関係が図2に示す境界線60を上回るか否かを判定する。上回る場合には、COは液体又は固体であると判断する。下回る場合には、COは気体であると判断する。 In step 110, the ECU 50 measures the temperature of the fuel 30 in the fuel tank 22 by the temperature sensor 28. At the same time, the pressure of the fuel 30 in the fuel tank 22 is measured by the pressure sensor 26. Then, it is determined phase state of CO 2 from the CO 2 phase state map shown in FIG. 2 on the basis of the measured temperature and pressure. Specifically, the partial pressure of CO 2 is calculated by multiplying the detected pressure by the concentration of CO 2 in the fuel defined according to the country / region. Thereafter, it is determined whether or not the relationship between the partial pressure of CO 2 and the temperature exceeds the boundary line 60 shown in FIG. If so, CO 2 is determined to be liquid or solid. If below, it is determined that CO 2 is a gas.

次に、ステップ120において、COの相状態が前回の状態(前回ルーチンのステップ110において判断したCOの相状態)から変化しているか否かを判定する。CO気体フラグがOFF(上述した初期状態を含む)時にステップ110においてCOが気体であると判断された場合や、CO気体フラグがON時にステップ110においてCOが液体であると判定された場合には、COの相状態が変化したと判断する。 Next, in step 120, it determines whether the phase state of the CO 2 has changed from the previous state (phase state of CO 2 it is determined in step 110 in the previous routine). When the CO 2 gas flag is OFF (including the initial state described above), it is determined at step 110 that CO 2 is a gas, or when the CO 2 gas flag is ON, it is determined at step 110 that the CO 2 is a liquid. If it is, it is determined that the phase state of CO 2 has changed.

COの相状態が変化したと判定された場合には、次にステップ130において、目標空燃比に基づく噴射量制御の学習値をクリアする。学習値とは、運転状態に基づいて噴射量適合マップから取得される基本噴射量を補正する補正量に相当する値である。 If it is determined that the phase state of CO 2 has changed, then in step 130, the learning value for injection amount control based on the target air-fuel ratio is cleared. The learning value is a value corresponding to a correction amount for correcting the basic injection amount acquired from the injection amount matching map based on the operating state.

続いて、スキップ140において、COの相状態が液体であるか否かを判定する。具体的には、ステップ110における判断結果に基づいてCOの相状態が液体であるか否かを判定する。COの相状態が液体であると判定された場合には、ステップ120における判断結果と合わせてCOは気体から液体に相変化している。この場合には、ステップ150において学習値の初期値として第1学習値を設定する。第1学習値は、噴射量適合マップがCNG100%で適合されている場合には0である。 Subsequently, in skip 140, it is determined whether or not the phase state of CO 2 is liquid. Specifically, it is determined based on the determination result in step 110 whether or not the phase state of CO 2 is liquid. When the phase state of the CO 2 is determined to be liquid, CO 2 together with the decision result in step 120 is a phase change from a gas to a liquid. In this case, in step 150, the first learning value is set as the initial value of the learning value. The first learning value is 0 when the injection amount adaptation map is adapted at CNG 100%.

上記設定された学習値を初期値として、上述した空燃比フィードバック制御に基づく学習が実施される(ステップ160)。具体的には、触媒34上流に設けられた空燃比センサ36の出力から求められる実空燃比と目標空燃比との偏差を0とするように学習値を補正する。   Learning based on the above-described air-fuel ratio feedback control is performed using the set learning value as an initial value (step 160). Specifically, the learned value is corrected so that the deviation between the actual air-fuel ratio obtained from the output of the air-fuel ratio sensor 36 provided upstream of the catalyst 34 and the target air-fuel ratio is zero.

一方、ステップ140において、COの相状態が液体であると判定された場合には、ステップ120における判断結果と合わせてCOは気体から液体に相変化している。この場合には、ステップ170において学習値の初期値として第2学習値を設定する。第2学習値は、国・地域毎に規定されるCO混合比中央の燃料に適合させて、目標空燃比を満たすように定めた学習値であり、第1学習値よりも高い値である。 On the other hand, in step 140, when the phase state of the CO 2 is determined to be liquid, CO 2 together with the decision result in step 120 is a phase change from a gas to a liquid. In this case, in step 170, the second learning value is set as the initial value of the learning value. The second learning value is a learning value determined so as to meet the target air-fuel ratio by adapting to the fuel at the center of the CO 2 mixture ratio defined for each country / region, and is higher than the first learning value. .

その後、上述したステップ160と同様に、設定された学習値を初期値として、空燃比フィードバック制御に基づく学習が実施される。   Thereafter, similar to step 160 described above, learning based on air-fuel ratio feedback control is performed using the set learning value as an initial value.

また、上述したステップ120においてCOに相変化がないと判定された場合には、前ルーチンのステップ160において学習された学習値に対して、空燃比フィードバック制御に基づく学習が継続される(ステップ160)。 If it is determined in step 120 that there is no phase change in CO 2 , learning based on the air-fuel ratio feedback control is continued for the learning value learned in step 160 of the previous routine (step 160).

ステップ180において、COの相状態を記憶する。具体的には、ステップ110においてCOが液体又は固体であると判定された場合には、CO気体フラグをOFFに設定する。一方、ステップ110においてCOが気体であると判定された場合には、CO気体フラグをONに設定する。設定されたCO気体フラグは次ルーチンにおけるステップ120の処理において用いられる。 In step 180, the CO 2 phase state is stored. Specifically, if it is determined in step 110 that CO 2 is liquid or solid, the CO 2 gas flag is set to OFF. On the other hand, if it is determined in step 110 that CO 2 is a gas, the CO 2 gas flag is set to ON. The set CO 2 gas flag is used in the processing of step 120 in the next routine.

ステップ190において、IGスイッチがOFFであるか否かを判定する。IGスイッチがONであると判定された場合は未だ運転中であり、ステップ110から次ルーチンを開始する。IGスイッチがOFFであると判定された場合には本ルーチンを終了する。   In step 190, it is determined whether or not the IG switch is OFF. If it is determined that the IG switch is ON, it is still in operation and the next routine is started from step 110. If it is determined that the IG switch is OFF, this routine is terminated.

以上説明したように、図3に示すルーチンによれば、燃料タンク22内のCOが相変化する場合であっても、学習値の初期値を切替えて、目標空燃比を達成するように燃料噴射量を変更することができる。このため、本実施例のシステムによれば、急激な燃料の性状変化に伴う補正量の学習の追従遅れを低減して、機関性能・エミッションの悪化を防止することができる。 As described above, according to the routine shown in FIG. 3, even if the CO 2 in the fuel tank 22 undergoes a phase change, the initial value of the learning value is switched to achieve the target air-fuel ratio. The injection amount can be changed. For this reason, according to the system of the present embodiment, it is possible to reduce the follow-up delay of the learning of the correction amount due to the sudden change in fuel properties, and to prevent deterioration of the engine performance and emission.

また、本実施例のシステムによれば、燃料ラインは高圧で燃料30の性状を検知するセンサを設けることは難しいところ、レギュレータ24の上流に設けられた圧力センサ26と温度センサ28の出力に基づき燃料タンク22内の燃料30の性状を推定することができる。   Further, according to the system of the present embodiment, it is difficult to provide a sensor for detecting the property of the fuel 30 at a high pressure on the fuel line, but based on the outputs of the pressure sensor 26 and the temperature sensor 28 provided upstream of the regulator 24. The property of the fuel 30 in the fuel tank 22 can be estimated.

ところで、上述した実施の形態1のシステムにおいては、COが相変化した場合の燃料噴射量の設定を、学習値の初期値を変更することで切替えることとしているが、燃料噴射量の設定方法はこれに限定されるものではない。ステップ130、150〜170の処理に換えて、CNGのみの燃料ガスに適合して目標空燃比を達成する噴射量を定めた第1噴射量適合マップと、CNGとCOとの混合ガスに適合して目標空燃比を達成する噴射量を定めた第2噴射量適合マップとを用意して、COが相変化した場合に使用する噴射適合マップを切替えることで、燃料噴射量の設定を変更することとしてもよい。 By the way, in the system of the first embodiment described above, the setting of the fuel injection amount when the phase change of CO 2 is switched by changing the initial value of the learning value. Is not limited to this. In place of the processing of steps 130 and 150 to 170, the first injection amount adaptation map that determines the injection amount that achieves the target air-fuel ratio by adapting to the fuel gas of only CNG, and the mixed gas of CNG and CO 2 And a second injection amount adaptation map that defines the injection amount that achieves the target air-fuel ratio, and changes the setting of the fuel injection amount by switching the injection adaptation map that is used when the phase of CO 2 changes It is good to do.

また、上述した実施の形態1のシステムにおいては、内燃機関10を、CNGを使用するエンジンとしているが、CNGとガソリンを燃料とを使用するバイフューエルエンジンであってもよい。   In the system of the first embodiment described above, the internal combustion engine 10 is an engine that uses CNG, but it may be a bi-fuel engine that uses CNG and gasoline as fuel.

また、上述した実施の形態1のシステムにおいては、吸気マニホールド14に吸気ポートに向けたCNGインジェクタ16を設けてポート噴射することとしているが、筒内にインジェクタを設けて直接噴射することとしてもよい。   In the system of the first embodiment described above, the CNG injector 16 directed to the intake port is provided in the intake manifold 14 and port injection is performed. However, the injector may be provided in the cylinder and directly injected. .

尚、上述した実施の形態1においては、燃料タンク22が前記第1の発明における「燃料タンク」に、CNGインジェクタ16が前記第1の発明における「燃料噴射弁」に、温度センサ28が前記第1の発明における「温度センサ」に、圧力センサ26が前記第1の発明における「圧力センサ」に、ECU50による燃料噴射制御が前記第1の発明における「燃料噴射制御手段」に、空燃比センサ36が前記第3の発明における「排気ガスセンサ」にそれぞれ相当している。
また、ここでは、ECU50が、上記ステップ110の処理を実行することにより前記第1の発明における「CO相状態判定手段」が、上記ステップ120の処理を実行することにより前記第1の発明における「CO相変化判定手段」が、上記ステップ170の処理を実行することにより前記第1乃至第3の発明における「噴射量変更手段」が、上記ステップ160の処理を実行することにより前記第3の発明における「補正量学習手段」が、それぞれ実現されている。
更に、実施の形態1においては、上記ステップ170において設定される第2学習値が前記第3の発明における「初期値」にそれぞれ対応している。
In the first embodiment described above, the fuel tank 22 is the “fuel tank” in the first invention, the CNG injector 16 is the “fuel injection valve” in the first invention, and the temperature sensor 28 is the first fuel tank. The pressure sensor 26 is the “pressure sensor” in the first invention, the fuel injection control by the ECU 50 is the “fuel injection control means” in the first invention, the air-fuel ratio sensor 36 Corresponds to the “exhaust gas sensor” in the third aspect of the invention.
In addition, here, the ECU 50 executes the process of step 110, so that the “CO 2 phase state determination means” in the first invention executes the process of step 120, thereby executing the process of the first invention. When the “CO 2 phase change determining means” executes the process of step 170, the “injection amount changing means” in the first to third inventions executes the process of step 160, thereby executing the third step. Each of the “correction amount learning means” in the present invention is realized.
Further, in the first embodiment, the second learning value set in step 170 corresponds to the “initial value” in the third invention.

10 内燃機関
12 気筒
14 吸気マニホールド
16 CNGインジェクタ
18 CNG用デリバリパイプ
20 燃料配管
22 燃料タンク
24 レギュレータ
26 圧力センサ
28 温度センサ
30 燃料
32 排気マニホールド
33 排気通路
34 触媒
36 空燃比センサ
50 ECU
60 境界線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Cylinder 14 Intake manifold 16 CNG injector 18 CNG delivery pipe 20 Fuel piping 22 Fuel tank 24 Regulator 26 Pressure sensor 28 Temperature sensor 30 Fuel 32 Exhaust manifold 33 Exhaust passage 34 Catalyst 36 Air-fuel ratio sensor 50 ECU
60 border

Claims (3)

CNG(圧縮天然ガス)とCOとを含む燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記燃料タンクから供給される前記燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料タンクに貯蔵された前記燃料の温度を検出する温度センサと、
前記燃料タンクに貯蔵された前記燃料の圧力を検出する圧力センサと、
前記温度センサに検出された温度と前記圧力センサに検出された圧力とに基づいて、前記燃料に含まれるCOの相状態を判定するCO相状態判定手段と、
前記燃料に含まれるCOの相状態が液体と気体との間で相変化したことを判定するCO相変化判定手段と、
前記燃料に含まれるCOの相状態が液体から気体へ相変化したと判定された場合に、燃料噴射量の設定を、CNGのみを噴射して目標空燃比を達成する第1噴射量よりも多量な第2噴射量に変更する噴射量変更手段と、
設定された前記燃料噴射量に基づいて、前記燃料噴射弁に燃料を噴射させる燃料噴射制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
A fuel tank for storing fuel containing CNG (compressed natural gas) and CO 2 ;
A fuel injection valve for injecting the fuel supplied from the fuel tank;
A temperature sensor for detecting the temperature of the fuel stored in the fuel tank;
A pressure sensor for detecting the pressure of the fuel stored in the fuel tank;
CO 2 phase state determination means for determining the phase state of CO 2 contained in the fuel based on the temperature detected by the temperature sensor and the pressure detected by the pressure sensor;
CO 2 phase change determination means for determining that the phase state of CO 2 contained in the fuel has changed between liquid and gas;
When it is determined that the phase state of CO 2 contained in the fuel has changed from liquid to gas, the fuel injection amount is set to be higher than the first injection amount that achieves the target air-fuel ratio by injecting only CNG. An injection amount changing means for changing to a large amount of the second injection amount;
Fuel injection control means for injecting fuel to the fuel injection valve based on the set fuel injection amount;
A fuel injection control device for an internal combustion engine, comprising:
前記燃料噴射量は、基本噴射量と補正量とを含み、
前記噴射量変更手段は、前記補正量を変更することで、燃料噴射量の設定を前記第2噴射量に変更すること、
を特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
The fuel injection amount includes a basic injection amount and a correction amount,
The injection amount changing means changes the setting of the fuel injection amount to the second injection amount by changing the correction amount;
The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1.
内燃機関の排気通路に配置される排気ガスセンサと、
前記排気ガスセンサの出力から求められる実空燃比と目標空燃比との偏差に基づいて、前記補正量を学習する補正量学習手段と、を備え、
前記噴射量変更手段は、COの相状態が液体から気体へ相変化したと判定された場合に、前記補正量をクリアして前記第2噴射量に応じた初期値をセットすること、
を特徴とする請求項2記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
An exhaust gas sensor disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
Correction amount learning means for learning the correction amount based on the deviation between the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio obtained from the output of the exhaust gas sensor,
The injection amount changing means clears the correction amount and sets an initial value according to the second injection amount when it is determined that the phase state of CO 2 has changed from liquid to gas.
The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 2.
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