JP5427727B2 - Engine control system - Google Patents
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Description
本発明は、エンジン制御システムに関する。 The present invention relates to an engine control system.
周知のように、エンジンの運転制御において、実空燃比が目標空燃比(理論空燃比)となるように燃料噴射量を制御することを空燃比フィードバック制御と呼ぶ。燃料噴射量の制御は、インジェクタの通電時間を制御することで実現される。そのため、空燃比フィードバック制御では、実空燃比が目標空燃比に対して「リッチ」であれば、燃料噴射量が減少するように、また、実空燃比が目標空燃比に対して「リーン」であれば、燃料噴射量が増加するようにインジェクタ通電時間を補正する。 As is well known, controlling the fuel injection amount so that the actual air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio) in engine operation control is called air-fuel ratio feedback control. The control of the fuel injection amount is realized by controlling the energization time of the injector. Therefore, in the air-fuel ratio feedback control, if the actual air-fuel ratio is “rich” with respect to the target air-fuel ratio, the fuel injection amount is decreased, and the actual air-fuel ratio is “lean” with respect to the target air-fuel ratio. If so, the injector energization time is corrected so that the fuel injection amount increases.
インジェクタ通電時間の補正に用いられるフィードバック補正係数は、エンジンの排気系に設置された空燃比センサ(例えばO2センサ)の出力信号を基に算出され、その時のエンジン運転状態を示す情報(例えばエンジン回転数及びスロットル開度)と共に電源が切られても消去されないよう不揮発性メモリに記憶される。次回のエンジン運転時には、不揮発性メモリからエンジン運転状態に応じたフィードバック補正係数が読み出されて、インジェクタ通電時間の補正に用いられる。 The feedback correction coefficient used for correcting the injector energization time is calculated based on an output signal of an air-fuel ratio sensor (for example, an O 2 sensor) installed in the exhaust system of the engine, and information indicating the engine operating state at that time (for example, the engine) (The rotation speed and throttle opening) are stored in the non-volatile memory so that they are not erased even when the power is turned off. At the next engine operation, a feedback correction coefficient corresponding to the engine operation state is read from the nonvolatile memory and used for correcting the injector energization time.
上記のように、フィードバック補正係数をエンジン運転状態と対応付けて不揮発性メモリに記憶させることを「学習」と呼び、この「学習」によって不揮発性メモリに記憶されたフィードバック補正係数を「学習値」と呼ぶ。このようなフィードバック補正係数の学習を行うことにより、システム構成部品(インジェクタ等)の個体差や経年劣化に起因する空燃比ズレを継続的且つ適切に補正することができる。 As described above, storing the feedback correction coefficient in the nonvolatile memory in association with the engine operating state is called “learning”, and the feedback correction coefficient stored in the nonvolatile memory by this “learning” is referred to as “learning value”. Call it. By performing such feedback correction coefficient learning, it is possible to continually and appropriately correct the air-fuel ratio deviation caused by individual differences in system components (such as injectors) and aging degradation.
ところで、近年では、車両の燃費性能及び環境保護性能を向上させる技術として、ガソリン等の液体燃料と圧縮天然ガス(CNG)等の気体燃料とを選択的に切替えて単一エンジンの運転制御を行うバイフューエルエンジンシステムの導入が進んでいる。 By the way, in recent years, as a technique for improving the fuel efficiency performance and environmental protection performance of a vehicle, operation control of a single engine is performed by selectively switching between liquid fuel such as gasoline and gaseous fuel such as compressed natural gas (CNG). Introduction of bi-fuel engine system is progressing.
このバイフューエルエンジンシステムでは、ガソリン運転時とガス運転時とのそれぞれで空燃比フィードバック制御を行う必要があるが、一方の燃料で長期間運転していると、他方の燃料についての学習値は更新されず古い値のままとなる。そのため、一方の燃料から他方の燃料へ切替えた際、一時的に現在のシステム状態に適さない古い学習値が空燃比フィードバック制御に使用されることになり、エミッションの悪化を招く虞がある。 In this bi-fuel engine system, it is necessary to perform air-fuel ratio feedback control in each of gasoline operation and gas operation. However, when operating with one fuel for a long time, the learning value for the other fuel is updated. The old value remains unchanged. For this reason, when switching from one fuel to the other, an old learning value that is temporarily unsuitable for the current system state is used for air-fuel ratio feedback control, which may lead to a deterioration in emissions.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、第1燃料と第2燃料とを選択的に切替えて単一エンジンの運転制御を行うエンジン制御システムにおいて、システム状態に対して適切な空燃比フィードバック制御を行い、以ってエミッションの悪化を防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is suitable for a system state in an engine control system that performs operation control of a single engine by selectively switching between a first fuel and a second fuel. An object of the present invention is to perform air-fuel ratio feedback control, thereby preventing emission deterioration.
上記課題を解決するために、本発明では、エンジン制御システムに係る第1の解決手段として、第1燃料と第2燃料とを選択的に切替えて単一エンジンの運転制御を行うエンジン制御システムであって、前記エンジンの排気系に配置された空燃比センサと、各燃料によるエンジン運転時に、前記空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比フィードバック制御に必要なフィードバック補正係数を算出すると共に、当該フィードバック補正係数を学習値として不揮発性メモリに記憶させる制御装置と、を具備し、前記制御装置は、一方の燃料による運転中にエンジン運転状態が他方の燃料の強制学習運転状態にある場合、他方の燃料によるエンジン運転に切替えることを特徴とする。
このような特徴を有するエンジン制御システムによれば、一方の燃料で長期間運転している場合でも、エンジン運転状態が強制学習運転状態になる度に、他方の燃料についての学習値が更新されるため、一方の燃料から他方の燃料へ切替えた際、現在のシステム状態に適した最新の学習値が空燃比フィードバック制御に使用されることになり、燃料切替時におけるエミッションの悪化を防止することが可能となる。
In order to solve the above-described problems, in the present invention, as a first solving means related to an engine control system, an engine control system that performs operation control of a single engine by selectively switching between a first fuel and a second fuel. And calculating the feedback correction coefficient necessary for the air-fuel ratio feedback control based on the output signal of the air-fuel ratio sensor based on the output signal of the air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust system of the engine and each fuel. A control device that stores a feedback correction coefficient as a learning value in a non-volatile memory, and when the engine operating state is in the forced learning operation state of the other fuel during the operation with one fuel, the other It is characterized by switching to the engine operation with the fuel.
According to the engine control system having such a feature, even when the engine is operating for a long time with one fuel, the learning value for the other fuel is updated every time the engine operating state becomes the forced learning operating state. Therefore, when switching from one fuel to the other fuel, the latest learning value suitable for the current system state is used for air-fuel ratio feedback control, and it is possible to prevent the deterioration of emissions at the time of fuel switching. It becomes possible.
また、本発明では、エンジン制御システムに係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記制御装置は、前記エンジンの冷却水温を基に前記エンジン運転状態が強制学習運転状態にあるか否かを判定することを特徴とする。
これによれば、既存の冷却水温センサの出力信号を利用して、容易にエンジン運転状態が強制学習運転状態にあるか否かを判定することができる。
Further, in the present invention, as the second solving means relating to the engine control system, in the first solving means, the control device is such that the engine operating state is in a forced learning operating state based on a cooling water temperature of the engine. It is characterized by determining whether or not.
According to this, it is possible to easily determine whether or not the engine operation state is in the forced learning operation state by using the output signal of the existing cooling water temperature sensor.
また、本発明では、エンジン制御システムに係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、前記制御装置は、前記冷却水温が暖気運転時の規定温度範囲内に含まれている場合に、前記エンジン運転状態が強制学習運転状態にあると判定することを特徴とする。
これによれば、パージの影響が少ない暖気運転時に燃料の切替え及び学習値の記憶が実施されることになり、現在のシステム状態に適した学習値を得ることができる。
Further, in the present invention, as a third solving means relating to the engine control system, in the second solving means, the control device is configured such that the cooling water temperature is included in a specified temperature range during warm-up operation. The engine operation state is determined to be in a forced learning operation state.
According to this, the fuel is switched and the learning value is stored during the warm-up operation with little influence of the purge, and the learning value suitable for the current system state can be obtained.
また、本発明では、エンジン制御システムに係る第4の解決手段として、上記第1〜第3のいずれか1つの解決手段において、前記制御装置は、一方の燃料による運転中にエンジン運転状態が学習禁止運転状態にある場合、前記フィードバック補正係数の算出及び学習値の記憶を行わないことを特徴とする。
これによれば、より適切なタイミングでフィードバック補正係数の算出及び学習値の記憶を行うことができる。
In the present invention, as a fourth solving means related to the engine control system, in any one of the first to third solving means, the control device learns the engine operating state during the operation with one fuel. In the prohibited operation state, the feedback correction coefficient is not calculated and the learning value is not stored.
According to this, it is possible to calculate the feedback correction coefficient and store the learning value at a more appropriate timing.
また、本発明では、エンジン制御システムに係る第5の解決手段として、上記第4の解決手段において、前記制御装置は、前記エンジンの回転数、冷却水温、吸気圧力、吸気温度の少なくとも1つを基に前記エンジン運転状態が前記学習禁止運転状態にあるか否かを判定することを特徴とする。
これにより、既存センサの出力信号を利用して、容易にエンジン運転状態が学習禁止運転状態にあるか否かを判定することができる。
Further, in the present invention, as a fifth solving means relating to the engine control system, in the fourth solving means, the control device is configured to at least one of the engine speed, the cooling water temperature, the intake pressure, and the intake temperature. Based on this, it is determined whether or not the engine operating state is the learning-prohibited operating state.
Thereby, it is possible to easily determine whether or not the engine operation state is in the learning prohibited operation state by using the output signal of the existing sensor.
また、本発明では、エンジン制御システムに係る第6の解決手段として、上記第1〜第5のいずれか1つの解決手段において、前記制御装置は、一方の燃料によるエンジン運転状態が強制学習運転状態にある場合、他方の燃料の残量が規定量以上か否かを判定し、否の場合には他方の燃料によるエンジン運転への切替えを行わないことを特徴とする。
これにより、強制的な燃料切替えによる燃料供給不足を回避することができる。
Further, in the present invention, as a sixth solving means related to the engine control system, in any one of the first to fifth solving means, the control device is configured such that the engine operating state by one fuel is a forced learning operating state. In this case, it is determined whether or not the remaining amount of the other fuel is equal to or more than a predetermined amount. If not, the switching to the engine operation using the other fuel is not performed.
Thereby, a shortage of fuel supply due to forced fuel switching can be avoided.
また、本発明では、エンジン制御システムに係る第7の解決手段として、上記第1〜第6のいずれか1つの解決手段において、前記制御装置は、前記不揮発性メモリに記憶された各燃料についての学習値に基づいて各燃料の供給系に異常が発生したか否かを判定することを特徴とする。
不揮発性メモリに記憶された各燃料についての学習値は、実空燃比と目標空燃比とのズレ量、言い換えれば、各燃料の供給系の劣化状態を示す指標となる。従って、不揮発性メモリに記憶された各燃料についての学習値に基づいて各燃料の供給系に異常が発生したか否かを判定することができる。
Further, in the present invention, as a seventh solving means relating to the engine control system, in any one of the first to sixth solving means, the control device is configured for each fuel stored in the nonvolatile memory. It is characterized in that it is determined whether an abnormality has occurred in each fuel supply system based on the learned value.
The learning value for each fuel stored in the non-volatile memory serves as an index indicating the amount of deviation between the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio, in other words, the deterioration state of each fuel supply system. Therefore, it is possible to determine whether or not an abnormality has occurred in each fuel supply system based on the learned value for each fuel stored in the nonvolatile memory.
本発明によれば、システム状態に対して適切な空燃比フィードバック制御を行い、以ってエミッションの悪化を防止することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to perform appropriate air-fuel ratio feedback control with respect to the system state, thereby preventing deterioration of emissions.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、本発明に係るエンジン制御システムとして、ガソリン等の液体燃料(第1燃料)と圧縮天然ガス(CNG)等の気体燃料(第2燃料)とを選択的に切替えて単一エンジンの運転制御を行うバイフューエルエンジンシステムを例示して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a single engine is selectively switched between a liquid fuel (first fuel) such as gasoline and a gaseous fuel (second fuel) such as compressed natural gas (CNG) as an engine control system according to the present invention. A bi-fuel engine system that performs the operation control will be described as an example.
図1は、本実施形態におけるエンジン制御システムの構成概略図である。この図1に示すように、本実施形態におけるエンジン制御システムは、クランク角度センサ1、吸気圧センサ2、吸気温センサ3、スロットル開度センサ4、冷却水温センサ5、O2センサ6、燃料圧力センサ7、燃料温度センサ8、点火コイル9、液体燃料噴射弁10、燃料ポンプ11、気体燃料噴射弁12、遮断弁13、燃料切替スイッチ14、1st−ECU(Electronic Control Unit)15及び2nd−ECU16から構成されている。
なお、1st−ECU15及び2nd−ECU16は、本発明における制御装置に相当する構成要素である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine control system in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the engine control system in this embodiment includes a crank angle sensor 1, an
The 1st-
クランク角度センサ1は、例えば電磁式ピックアップセンサであり、エンジンのクランクシャフトが一定角度回転する毎に極性の異なる1対のパルス信号を1st−ECU15及び2nd−ECU16に出力する。吸気圧センサ2は、感部が吸気流路に露出するようにエンジンの吸気管に設置されており、吸気管の内部圧力(吸気圧)に応じた吸気圧信号を1st−ECU15に出力する。
The crank angle sensor 1 is, for example, an electromagnetic pickup sensor, and outputs a pair of pulse signals having different polarities to the 1st-
吸気温センサ3は、感部が吸気流路に露出するようにエンジンの吸気管に設置されており、吸気管の内部温度(吸気温度)に応じた吸気温信号を1st−ECU15に出力する。スロットル開度センサ4は、エンジンの吸気管に設けられたスロットルバルブの開度に応じたスロットル開度信号を1st−ECU15に出力する。冷却水温センサ5は、エンジンの冷却水温度に応じた冷却水温信号を1st−ECU15に出力する。
The intake
O2センサ6は、例えばガス検知物質としてジルコニアを用いた酸素センサ(空燃比センサ)であって、ガス接触部が排気流路に露出するようにエンジンの排気管に設置されており、排気ガスの酸素濃度に応じた電圧信号を1st−ECU15に出力する。燃料圧力センサ7は、気体燃料タンクから気体燃料噴射弁12へ至る気体燃料供給経路におけるレギュレータ下流側の気体燃料の圧力を検出し、その検出結果を表す燃料圧力信号を2nd−ECU16に出力する。燃料温度センサ8は、上記レギュレータ下流側の気体燃料の温度を検出し、その検出結果を表す燃料温度信号を2nd−ECU16に出力する。
The O 2 sensor 6 is an oxygen sensor (air-fuel ratio sensor) using, for example, zirconia as a gas detection substance, and is installed in the exhaust pipe of the engine so that the gas contact portion is exposed to the exhaust flow path. A voltage signal corresponding to the oxygen concentration is output to the 1st-
点火コイル9は、1次巻線と2次巻線からなるトランスであり、1st−ECU15から1次巻線に供給される点火用電圧信号を昇圧して2次巻線からエンジンの点火プラグに供給する。液体燃料噴射弁10は、吸気流路に噴射口が露出するように吸気管に設置された電磁弁であり、1st−ECU15から供給される燃料噴射弁駆動信号に応じて、液体燃料タンクから供給される液体燃料(ガソリン等)を噴射口から噴射する。燃料ポンプ11は、1st―ECU15から供給されるポンプ駆動信号に応じて、液体燃料タンク内の液体燃料を汲み出して液体燃料噴射弁10の燃料入口に圧送する。
The ignition coil 9 is a transformer composed of a primary winding and a secondary winding. The ignition coil 9 boosts an ignition voltage signal supplied from the 1st-
気体燃料噴射弁12は、吸気流路に噴射口が露出するように吸気管に設置された電磁弁であり、2nd−ECU16から供給される燃料噴射弁駆動信号に応じて、気体燃料タンクから供給される気体燃料(CNG等)を噴射口から噴射する。遮断弁13は、気体燃料タンクからレギュレータに至る気体燃料供給経路に介挿された電磁弁であり、2nd−ECU16から供給される遮断弁駆動信号に応じて開弁動作及び閉弁動作を行うことで、気体燃料タンクから気体燃料噴射弁12への気体燃料の供給開始と停止を切替える役割を担っている。
The gaseous
燃料切替スイッチ14は、手動操作による燃料の切替えを可能とするスイッチであり、そのスイッチの状態、つまりエンジンで使用する燃料として液体燃料が選択されているのか、気体燃料が選択されているのかを示す燃料選択信号を2nd−ECU16に出力する。
The fuel change-over
1st−ECU15は、液体燃料によるエンジン運転制御を行うものであり、波形整形回路15a、回転数カウンタ15b、A/D変換器15c、点火回路15e、燃料噴射弁駆動回路15f、ポンプ駆動回路15g、ROM(Read Only Memory)15h、RAM(Random Access Memory)15i、通信回路15j及びCPU(Central Processing Unit)15kを備えている。
The 1st-
波形整形回路15aは、クランク角度センサ1から入力されるパルス信号を、方形波のパルス信号に波形整形し、回転数カウンタ15b及びCPU15kに出力する。つまり、この方形波のパルス信号は、クランクシャフトが一定角度回転するのに要した時間を1周期とする信号である。以下では、この波形整形回路15aから出力される方形波のパルス信号をクランクパルス信号と称す。
The waveform shaping circuit 15a shapes the pulse signal input from the crank angle sensor 1 into a square wave pulse signal, and outputs it to the
回転数カウンタ15bは、上記波形整形回路15aから入力されるクランクパルス信号に基づいてエンジン回転数を算出し、その算出結果をCPU15kに出力する。A/D変換器15cは、吸気圧センサ2から入力される吸気圧信号、吸気温センサ3から入力される吸気温信号、スロットル開度センサ4から入力されるスロットル開度信号、冷却水温センサ5から入力される冷却水温信号、及びO2センサ6から入力される電圧信号を、デジタル信号(吸気圧値、吸気温値、スロットル開度値、冷却水温値、O2センサ出力電圧値)に変換してCPU15kに出力する。
The
点火回路15eは、不図示のバッテリから供給される電源電圧を蓄積するコンデンサを備え、CPU15kからの要求に応じて、コンデンサに蓄積された電荷を点火用電圧信号として点火コイル9の1次巻線に放電する。燃料噴射弁駆動回路15fは、CPU15kからの要求に応じて燃料噴射弁駆動信号を生成して液体燃料噴射弁10に出力する。ポンプ駆動回路15gは、CPU15kからの要求に応じてポンプ駆動信号を生成して燃料ポンプ11に出力する。
The
ROM15hは、CPU15kの各種機能を実現するためのエンジン制御プログラムや各種設定データを予め記憶している不揮発性メモリである。RAM15iは、CPU15kがエンジン制御プログラムを実行して各種動作を行う際に、データの一時保存先に用いられる揮発性のワーキングメモリである。通信回路15jは、CPU15kによる制御の下、1st−ECU15と2nd−ECU16とのデジタル通信(例えばCAN通信)を実現する通信インターフェイスであり、通信ケーブルを介して2nd−ECU16と接続されている。
The ROM 15h is a non-volatile memory that stores in advance an engine control program and various setting data for realizing various functions of the
CPU15kは、ROM15hに記憶されているエンジン制御プログラムに従って、波形整形回路15aから入力されるクランクパルス信号と、回転数カウンタ15bから得られるエンジン回転数と、A/D変換器15cから得られる吸気圧値、吸気温値、スロットル開度値、冷却水温値及びO2センサ出力電圧値と、通信回路15jを介して2nd−ECU16から得られる各種情報に基づいて液体燃料によるエンジン運転制御を行う。
The
具体的には、CPU15kは、波形整形回路15aから入力されるクランクパルス信号に基づいてクランクシャフトの回転状態(換言すれば、シリンダ内におけるピストン位置)を監視し、ピストンが点火時期に対応する位置に到達した時点で、点火回路15eに対して点火用電圧信号の放電を要求することにより、点火コイル9による点火プラグのスパークを実施する。
Specifically, the
また、このCPU15kは、通信回路15jを介して2nd−ECU16から受信した燃料切替信号を基に、現在選択中の燃料が液体燃料であると判断した場合、ポンプ駆動回路15gに対してポンプ駆動信号の生成を要求すると共に、ピストンが燃料噴射時期に対応する位置に到達した時点で、燃料噴射弁駆動回路15fに対して燃料噴射弁駆動信号の生成を要求することにより、液体燃料噴射弁10による液体燃料の噴射を実施する。
Further, when the
ここで、CPU15kは、液体燃料噴射弁10の通電時間(つまり燃料噴射弁駆動信号のパルス幅)を制御することで液体燃料の噴射量を制御する。詳細には、ROM15hに、エンジン回転数とスロットル開度値と基本通電時間(基本燃料噴射量)との対応関係を示す三次元マップデータが予め記憶されており、CPU15kは、回転数カウンタ15bから得られるエンジン回転数と、A/D変換器15cから得られるスロットル開度値に対応する基本通電時間を上記三次元マップデータから取得し、その基本通電時間に相当するパルス幅を有する燃料噴射弁駆動信号が液体燃料噴射弁10に供給されるよう、燃料噴射弁駆動回路15fを制御する。
Here, the
さらに、CPU15kは、エンジンが所定の運転状態にある場合、A/D変換器15cから得られるO2センサ出力電圧値に基づいて、実空燃比が目標空燃比(理論空燃比)となるように燃料噴射量を制御する(空燃比フィードバック制御)。詳細には、CPU15kは、実空燃比が目標空燃比に対して「リッチ」であれば、燃料噴射量が減少するように、また、実空燃比が目標空燃比に対して「リーン」であれば、燃料噴射量が増加するように基本通電時間を補正する。
Furthermore, when the engine is in a predetermined operation state, the
CPU15kは、O2センサ出力電圧値に基づいて基本通電時間の補正に用いられるフィードバック補正係数を算出すると共に、その時のエンジン運転状態を示す情報(例えばエンジン回転数及びスロットル開度値)と共に電源が切られても消去されないよう当該算出したフィードバック補正係数を学習値(以下、液体燃料学習値と称す)としてROM15hに記憶させる、いわゆる学習機能を備えている。
なお、CPU15kは、気体燃料によるエンジン運転時において、三次元マップデータから取得した基本通電時間と、O2センサ出力電圧値に基づいて算出したフィードバック補正係数を、通信回路15jを介して2nd−ECU16へ送信する機能も有する。
The
Note that the
一方、2nd−ECU16は、気体燃料によるエンジン運転制御を行うものであり、波形整形回路16a、回転数カウンタ16b、A/D変換器16c、通信回路16d、燃料噴射弁駆動回路16e、遮断弁駆動回路16f、ROM16g、RAM16h及びCPU16iを備えている。
On the other hand, the 2nd-
波形整形回路16aは、クランク角度センサ1から入力されるクランク信号を、方形波のパルス信号(クランクパルス信号)に波形整形して回転数カウンタ16b及びCPU16iに出力する。回転数カウンタ16bは、上記波形整形回路16aから入力されるクランクパルス信号に基づいてエンジン回転数を算出し、その算出結果をCPU16iに出力する。
The
A/D変換器16cは、燃料圧力センサ7から入力される燃料圧力信号及び燃料温度センサ8から入力される燃料温度信号を、デジタル信号(燃料圧力値、燃料温度値)に変換してCPU16iに出力する。通信回路16dは、CPU16iによる制御の下、1st−ECU15と2nd−ECU16とのデジタル通信(例えばCAN通信)を実現する通信インターフェイスであり、通信ケーブルを介して1st−ECU15(詳細には通信回路15j)と接続されている。
The A /
燃料噴射弁駆動回路16eは、CPU16iからの要求に応じて燃料噴射弁駆動信号を生成して気体燃料噴射弁12に出力する。遮断弁駆動回路16fは、CPU16iからの要求に応じて遮断弁駆動信号を生成して遮断弁13に出力する。
The fuel injection
ROM16gは、CPU16iの各種機能を実現するためのエンジン制御プログラムや各種設定データを予め記憶している不揮発性メモリである。RAM16hは、CPU16iがエンジン制御プログラムを実行して各種動作を行う際に、データの一時保存先に用いられる揮発性のワーキングメモリである。
The
CPU16iは、ROM16gに記憶されているエンジン制御プログラムに従って、燃料切替スイッチ14から入力される燃料選択信号と、波形整形回路16aから入力されるクランクパルス信号と、回転数カウンタ16bから得られるエンジン回転数と、A/D変換器16cから得られる燃料圧力値及び燃料温度値と、通信回路16dを介して1st−ECU15から得られる各種情報とに基づいて気体燃料によるエンジン運転制御を行う。
In accordance with the engine control program stored in the
具体的には、CPU16iは、燃料切替スイッチ14から入力される燃料指定信号を基に現在選択中の燃料が気体燃料であると判断した場合、その判断結果を示す燃料切替信号を通信回路16dを介して1st−ECU15に送信する一方、遮断弁駆動回路16fに対して遮断弁駆動信号の生成を要求して遮断弁13を開放させると共に、ピストンが燃料噴射時期に対応する位置に到達した時点で、燃料噴射弁駆動回路16eに対して燃料噴射弁駆動信号の生成を要求することにより、気体燃料噴射弁12による気体燃料の噴射を実施する。
Specifically, when the
ここで、CPU16iは、通信回路16dを介して1st−ECU15から基本通電時間及びフィードバック補正係数を受信して、基本通電時間をフィードバック補正係数、気体燃料補正係数、燃料圧力値から算出した燃料圧力補正係数、及び燃料温度値から算出した燃料温度補正係数を用いて補正することで最終通電時間を算出し、その最終通電時間に相当するパルス幅を有する燃料噴射弁駆動信号が気体燃料噴射弁12に供給されるよう、燃料噴射弁駆動回路16eを制御する。
Here, the
また、このCPU16iは、1st−ECU15から受信したフィードバック補正係数を、その時のエンジン運転状態を示す情報(例えばエンジン回転数及びスロットル開度値)と共に電源が切られても消去されないよう学習値(以下、気体燃料学習値と称す)としてROM16gに記憶させる、いわゆる学習機能を備えている。
In addition, the
なお、詳細は後述するが、上述した1st−ECU15のCPU15k及び2nd−ECU16のCPU16iは、互いに連携して、一方の燃料による運転中にエンジン運転状態が他方の燃料の強制学習運転状態にある場合、燃料切替スイッチ14の状態に関わらず、他方の燃料によるエンジン運転に自動的且つ強制的に切替える強制学習機能を有している。
Although the details will be described later, the
以下では、上記の強制学習機能を実現するために、1st−ECU15のCPU15k及び2nd−ECU16のCPU16iが連携して実行する強制学習処理について、図2のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。なお、図2に示す強制学習処理は、エンジン運転中に一定周期で繰り返し実行されるものである。
In the following, the forced learning process executed in cooperation by the
図2に示すように、1st−ECU15のCPU15kは、まず、回転数カウンタ15bから得られるエンジン回転数が学習許可範囲内に含まれているか否かを判定し(ステップS1)、「No」の場合には強制学習処理を終了する。
上記ステップS1において「Yes」の場合、CPU15kは、A/D変換器15cから得られる冷却水温値が学習許可範囲内に含まれているか否かを判定し(ステップS2)、「No」の場合には強制学習処理を終了する。
As shown in FIG. 2, the
If “Yes” in step S1, the
上記ステップS2において「Yes」の場合、CPU15kは、A/D変換器15cから得られる吸気圧値が学習許可範囲内に含まれているか否かを判定し(ステップS3)、「No」の場合には強制学習処理を終了する。
上記ステップS3において「Yes」の場合、CPU15kは、A/D変換器15cから得られる吸気温値が学習許可範囲内に含まれているか否かを判定し(ステップS4)、「No」の場合には強制学習処理を終了する。
In the case of “Yes” in step S2, the
If “Yes” in step S3, the
以上の4つのステップS1〜S4は、現在のエンジン運転状態が学習禁止運転状態にある場合に、フィードバック補正係数の学習(つまりフィードバック補正係数の算出及び学習値の記憶)を行わないための処理である。 The above four steps S1 to S4 are processes for not learning the feedback correction coefficient (that is, calculating the feedback correction coefficient and storing the learned value) when the current engine operation state is in the learning prohibited operation state. is there.
例えば、エンジン運転状態が高回転高負荷状態である場合、エンジン出力向上を目的として空燃比を下げる必要があるため、効率的な学習には適していない。従って、エンジン回転数、冷却水温値、吸気圧値が学習許可範囲内か否かを判定することで、エンジン運転状態が高回転高負荷状態であるか否かを判定し、いずれか1つでも「No」であれば、学習を行うべきではないと判断して強制学習処理を終了する。
また、吸気温度が異常温度である場合、吸入空気量のズレが大きいため、効率的な学習には適していない。従って、吸気温値が学習許可範囲内か否かを判定することで、吸気温度が異常か否かを判定し、「No」であれば、学習を行うべきではないと判断して強制学習処理を終了する。
For example, when the engine operating state is a high rotation and high load state, it is necessary to lower the air-fuel ratio for the purpose of improving the engine output, which is not suitable for efficient learning. Therefore, it is determined whether or not the engine operating state is a high rotation and high load state by determining whether or not the engine speed, the coolant temperature value, and the intake pressure value are within the learning permission range. If “No”, it is determined that learning should not be performed, and the forced learning process is terminated.
Further, when the intake air temperature is an abnormal temperature, the difference in intake air amount is large, so that it is not suitable for efficient learning. Therefore, by determining whether or not the intake air temperature value is within the learning permission range, it is determined whether or not the intake air temperature is abnormal. If “No”, it is determined that learning should not be performed and the forced learning process is performed. Exit.
続いて、上記ステップS4において「Yes」の場合、つまり現在のエンジン運転状態がフィードバック補正係数の学習を行うべき状態である場合、CPU15kは、A/D変換器15cから得られる冷却水温値が暖気運転時の規定温度範囲(強制学習許可範囲)内に含まれているか否かを判定する(ステップS5)。
Subsequently, if “Yes” in step S4, that is, if the current engine operating state is a state where the feedback correction coefficient should be learned, the
このステップS5は、エンジンの冷却水温値を基にエンジン運転状態が強制学習運転状態にあるか否かを判定するための処理である。つまり、CPU15kは、ステップS5において、冷却水温値が暖気運転時の強制学習許可範囲内に含まれている場合に、エンジン運転状態が強制学習運転状態にあると判定する。本実施形態では、強制学習許可範囲の上限値はパージ発生温度に設定され、下限値はパージ発生温度から10°C低い温度に設定されている。
This step S5 is a process for determining whether or not the engine operation state is in the forced learning operation state based on the engine coolant temperature value. That is, in step S5, the
ここで、パージとは、液体燃料タンク内に存在する蒸発ガスを暖気運転時にエンジンの吸気系に導入して燃焼させることを指し、また、パージ発生温度とは、パージを実施する暖気運転時の冷却水温値を指す。1st−ECU15のCPU15kは、現在選択中の燃料に関わらず、冷却水温値がパージ発生温度に達した場合にパージを実施する機能を有している。従って、現在選択中の燃料に関わらず、パージが実施されると、エンジンの空燃比がリッチとなる。
Here, the purge means that the evaporative gas existing in the liquid fuel tank is introduced into the intake system of the engine during the warm-up operation and burned, and the purge generation temperature is the temperature during the warm-up operation where the purge is performed. Refers to the cooling water temperature. The
このように、パージが実施されると、エンジンの空燃比がリッチとなるため、フィードバック補正係数の効率的な学習には適していない。そこで、上述したように、強制学習許可範囲の上限値をパージ発生温度に設定し、下限値をパージ発生温度から10°C低い温度に設定することにより、パージが実施される前、つまりパージによる影響が少ない運転状態で後述の強制学習が行われることになる。
特に、液体燃料の場合は、パージが発生する温度と燃焼が安定する温度の間(強制学習許可範囲の上限値と下限値の間)でフィードバック補正係数の学習を行わせることが望ましい。なお、バイフューエルシステムにおいて、暖気運転完了温度(液体燃料のパージ発生開始温度)と燃焼が安定する温度を等分するように強制学習許可範囲の下限値は設定される(気体燃料と液体燃料の学習を等しく行わせるため)。
As described above, when the purge is performed, the air-fuel ratio of the engine becomes rich, which is not suitable for efficient learning of the feedback correction coefficient. Therefore, as described above, the upper limit value of the forced learning permission range is set to the purge occurrence temperature, and the lower limit value is set to a temperature that is 10 ° C. lower than the purge occurrence temperature. The forced learning which will be described later is performed in an operating state with little influence.
In particular, in the case of liquid fuel, it is desirable that the feedback correction coefficient is learned between the temperature at which purging occurs and the temperature at which combustion is stable (between the upper limit value and the lower limit value of the forced learning permission range). In the bi-fuel system, the lower limit value of the forced learning permission range is set so as to equally divide the warm-up operation completion temperature (liquid fuel purge start temperature) and the temperature at which combustion is stable (gaseous gas and liquid fuel To make learning the same).
さて、上記ステップS5において「Yes」の場合、つまり現在のエンジン運転状態が強制学習運転状態(パージによる影響が少ない運転状態)にある場合、CPU15kは、強制学習中フラグを「1」にセットし(ステップS6)、2nd−ECU16から受信した燃料切替信号を基に現在選択中の燃料が液体燃料か気体燃料かを判定する(ステップS7)。
If “Yes” in step S5, that is, if the current engine operation state is in the forced learning operation state (an operation state in which the influence of the purge is small), the
上記ステップS7において現在選択中の燃料が気体燃料である場合、CPU15kは、液体燃料の残量が規定量以上か否かを判定し(ステップS8)、「No」の場合にはステップS12へ移行する一方、「Yes」の場合には液体燃料によるエンジン運転に切替え(ステップS9)、液体燃料学習値の更新処理を行う(ステップS10)。
If the currently selected fuel in step S7 is gaseous fuel, the
つまり、ステップS9及びS10において、CPU15kは、A/D変換器15cから得られたエンジン回転数及びスロットル開度値に対応する基本通電時間を三次元マップデータから取得すると共に、A/D変換器15cから得られたO2センサ出力電圧値に基づいてフィードバック補正係数を算出し、その時のエンジン運転状態を示す情報(例えばエンジン回転数及びスロットル開度値)と共に当該算出したフィードバック補正係数を液体燃料学習値としてROM15hに記憶させる(液体燃料学習値の強制学習)。
そして、CPU15kは、基本通電時間をフィードバック補正係数を用いて補正することで最終通電時間を算出し、その最終通電時間に相当するパルス幅を有する燃料噴射弁駆動信号が液体燃料噴射弁10に供給されるよう、燃料噴射弁駆動回路15fを制御する。
That is, in steps S9 and S10, the
Then, the
一方、上記ステップS7において現在選択中の燃料が液体燃料である場合、CPU15kは、気体燃料の残量が規定量以上か否かを判定し(ステップS11)、「No」の場合にはステップS9へ移行する一方、「Yes」の場合には気体燃料によるエンジン運転に切替え(ステップS12)、2nd−ECU16のCPU16iは気体燃料によるエンジン運転及び気体燃料学習値の更新処理を行う(ステップS13)。
On the other hand, when the currently selected fuel is the liquid fuel in step S7, the
つまり、ステップS12において、CPU15kは、A/D変換器15cから得られたエンジン回転数及びスロットル開度値に対応する基本通電時間を三次元マップデータから取得すると共に、A/D変換器15cから得られたO2センサ出力電圧値に基づいてフィードバック補正係数を算出し、これら基本通電時間及びフィードバック補正係数を、通信回路15jを介して2nd−ECU16へ送信する。
That is, in step S12, the
そして、ステップS13において、2nd−ECU16のCPU16iは、1st−ECU15から受信したフィードバック補正係数を、その時のエンジン運転状態を示す情報と共に気体燃料学習値としてROM16gに記憶させる(気体燃料学習値の強制学習)。また、CPU16iは、基本通電時間をフィードバック補正係数、気体燃料補正係数、燃料圧力補正係数及び燃料温度補正係数を用いて補正することで最終通電時間を算出し、その最終通電時間に相当するパルス幅を有する燃料噴射弁駆動信号が気体燃料噴射弁12に供給されるよう、燃料噴射弁駆動回路16eを制御する。
In step S13, the
また、上記ステップS5において「No」の場合、つまり現在のエンジン運転状態が強制学習運転状態でない場合、CPU15kは、強制学習中フラグを「0」にセットし(ステップS14)、2nd−ECU16から受信した燃料切替信号を基に現在選択中の燃料が液体燃料か気体燃料かを判定する(ステップS15)。
If “No” in step S5, that is, if the current engine operation state is not the forced learning operation state, the
上記ステップS15において現在選択中の燃料が液体燃料である場合、CPU15kは、液体燃料によるエンジン運転に切替え(ステップS16)、液体燃料学習値の更新処理を行う(ステップS17)。なお、これらのステップS16及びS17の処理は、上述したステップS9及びS10と同じである。
When the fuel currently selected in step S15 is liquid fuel, the
一方、上記ステップS15において現在選択中の燃料が気体燃料である場合、CPU15kは、気体燃料によるエンジン運転に切替え(ステップS18)、2nd−ECU16のCPU16iは気体燃料によるエンジン運転及び気体燃料学習値の更新処理を行う(ステップS19)。なお、これらのステップS18及びS19の処理は、上述したステップS12及びS13と同じである。
On the other hand, when the fuel currently selected in step S15 is gaseous fuel, the
以上のような処理を、1st−ECU15のCPU15k及び2nd−ECU16のCPU16iが互いに連携して実行することにより、一方の燃料による運転中にエンジン運転状態が他方の燃料の強制学習運転状態にある場合には、燃料切替スイッチ14の状態に関わらず、他方の燃料によるエンジン運転に自動的且つ強制的に切替わり、他方の燃料についてのフィードバック補正係数が強制学習されることになる。
When the
図3(a)は、エンジン始動時に液体燃料が選択されている場合に、冷却水温値に応じて、どのようなタイミングで液体燃料から気体燃料への強制切替及び気体燃料学習値の強制学習が実施されるかを表したタイミングチャートである。 FIG. 3A shows that when liquid fuel is selected at the time of engine start, forced switching from liquid fuel to gaseous fuel and forced learning of the gaseous fuel learning value are performed according to the coolant temperature value. It is a timing chart showing whether it is implemented.
この図に示すように、エンジン始動時から冷却水温値が強制学習許可範囲の下限値に達するまでの期間(図中のt0〜t1の期間)では、液体燃料によるエンジン運転及び液体燃料学習値の学習が実施される。そして、時刻t1において、冷却水温値が強制学習許可範囲の下限値に達すると、気体燃料によるエンジン運転に強制的に切替わり、気体燃料学習値の強制学習が実施される。この強制学習は冷却水温値が強制学習許可範囲の上限値に達する時刻t2まで続き、時刻t2以降は再び液体燃料によるエンジン運転に切替わり、液体燃料学習値の学習が実施されることになる。 As shown in this figure, during the period from when the engine is started until the cooling water temperature reaches the lower limit value of the forced learning permission range (period t0 to t1 in the figure), the engine operation by the liquid fuel and the liquid fuel learning value Learning is carried out. At time t1, when the coolant temperature value reaches the lower limit value of the forced learning permission range, the engine is forcibly switched to gas fuel operation, and the gas fuel learning value is forcibly learned. This forced learning continues until time t2 when the coolant temperature value reaches the upper limit value of the forced learning permission range, and after time t2, the engine operation is switched to liquid fuel again, and learning of the liquid fuel learned value is performed.
一方、図3(b)は、エンジン始動時に気体燃料が選択されている場合に、冷却水温値に応じて、どのようなタイミングで気体燃料から液体燃料への強制切替及び液体燃料学習値の強制学習が実施されるかを表したタイミングチャートである。 On the other hand, FIG. 3B shows forcible switching from gaseous fuel to liquid fuel and forced liquid fuel learning value depending on the cooling water temperature value when gaseous fuel is selected at the time of engine start. It is a timing chart showing whether learning is carried out.
この図に示すように、エンジン始動時から冷却水温値が強制学習許可範囲の下限値に達するまでの期間(図中のt0〜t1の期間)では、気体燃料によるエンジン運転及び気体燃料学習値の学習が実施される。そして、時刻t1において、冷却水温値が強制学習許可範囲の下限値に達すると、液体燃料によるエンジン運転に強制的に切替わり、液体燃料学習値の強制学習が実施される。この強制学習は冷却水温値が強制学習許可範囲の上限値に達する時刻t2まで続き、時刻t2以降は再び気体燃料によるエンジン運転に切替わり、気体燃料学習値の学習が実施されることになる。 As shown in this figure, during the period from the time when the engine is started until the cooling water temperature reaches the lower limit value of the forced learning permission range (period t0 to t1 in the figure), the engine operation by the gaseous fuel and the gaseous fuel learning value Learning is carried out. Then, when the coolant temperature value reaches the lower limit value of the forced learning permission range at time t1, the engine is forcibly switched to the liquid fuel operation, and the forced learning of the liquid fuel learning value is performed. This forced learning continues until time t2 when the coolant temperature value reaches the upper limit value of the forced learning permission range, and after time t2, switching to engine operation with gaseous fuel is performed again to learn the gaseous fuel learned value.
以上説明したように、本実施形態によれば、一方の燃料で長期間運転している場合でも、エンジン運転状態が強制学習運転状態になる度に、他方の燃料についての学習値が更新されるため、一方の燃料から他方の燃料へ切替えた際、現在のシステム状態に適した最新の学習値が空燃比フィードバック制御に使用されることになり、燃料切替時におけるエミッションの悪化を防止することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, even when one fuel is operated for a long period of time, the learning value for the other fuel is updated every time the engine operation state becomes the forced learning operation state. Therefore, when switching from one fuel to the other fuel, the latest learning value suitable for the current system state is used for air-fuel ratio feedback control, and it is possible to prevent the deterioration of emissions at the time of fuel switching. It becomes possible.
また、一方の燃料によるエンジン運転状態が強制学習運転状態にある場合、他方の燃料の残量が規定量以上か否かを判定し、否の場合には他方の燃料によるエンジン運転への切替えを行わないことにより、強制的な燃料切替えによる燃料供給不足を回避することができる。 When the engine operating state with one fuel is in the forced learning operating state, it is determined whether or not the remaining amount of the other fuel is equal to or greater than the specified amount. If not, switching to the engine operation with the other fuel is performed. By not performing it, it is possible to avoid a shortage of fuel supply due to forced fuel switching.
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
(1)ROM15hに記憶された液体燃料学習値及びROM16gに記憶された気体燃料学習値は、実空燃比と目標空燃比とのズレ量、言い換えれば、各燃料の供給系の劣化状態を示す指標となる。従って、ROM15hに記憶された液体燃料学習値及びROM16gに記憶された気体燃料学習値に基づいて、各燃料の供給系に異常が発生したか否かを判定することができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The following modifications are mentioned.
(1) The liquid fuel learning value stored in the ROM 15h and the gas fuel learning value stored in the
例えば、液体燃料供給系の異常を判定する場合、1st−ECU15のCPU15kが、ROM15hから最新の液体燃料学習値を読み出し、当該液体燃料学習値が予め設定されている異常検知範囲内に含まれている場合に、液体燃料供給系に異常が発生したと判定する。ここで、異常検知範囲の上限値及び下限値は、エミッションがファールする場合の液体燃料学習値を事前に計測して設定すれば良い。
For example, when determining an abnormality in the liquid fuel supply system, the
同様に、気体燃料供給系の異常を判定する場合、2nd−ECU16のCPU16iが、ROM16gから最新の気体燃料学習値を読み出し、当該気体燃料学習値が予め設定されている異常検知範囲内に含まれている場合に、気体燃料供給系に異常が発生したと判定する。ここで、異常検知範囲の上限値及び下限値は、エミッションがファールする場合の気体燃料学習値を事前に計測して設定すれば良い。
Similarly, when determining an abnormality in the gas fuel supply system, the
(2)上記実施形態では、エンジン運転制御を行う制御装置が、液体燃料による運転制御を行う1st−ECU15と、気体燃料による運転制御を行う2nd−ECU16とに分割されている場合を例示して説明したが、これに限らず、これら1st−ECU15と2nd−ECU16の機能を1つのECUに統合しても良い。この場合、CPU15kとCPU16iの機能を1つのCPUに統合し、ROM15hとROM16gの機能も1つのROMに統合しても良い。
(2) In the above embodiment, a case where the control device that performs engine operation control is divided into the 1st-
1…クランク角度センサ、2…吸気圧センサ、3…吸気温センサ、4…スロットル開度センサ、5…冷却水温センサ、6…O2センサ、7燃料圧力センサ、8燃料温度センサ、9…点火コイル、10…液体燃料噴射弁、11…燃料ポンプ、12…気体燃料噴射弁、13…遮断弁、14…燃料切替スイッチ、15…1st−ECU、16…2nd−ECU 1 ... crank angle sensor, 2 ... intake pressure sensor, 3 ... intake air temperature sensor, 4 ... throttle opening degree sensor, 5 ... cooling water temperature sensor, 6 ... O 2 sensor, 7 a fuel pressure sensor, 8 fuel temperature sensor, 9 ... Ignition Coil, 10 ... Liquid fuel injection valve, 11 ... Fuel pump, 12 ... Gaseous fuel injection valve, 13 ... Shut-off valve, 14 ... Fuel changeover switch, 15 ... 1st-ECU, 16 ... 2nd-ECU
Claims (7)
前記エンジンの排気系に配置された空燃比センサと、
各燃料によるエンジン運転時に、前記空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比フィードバック制御に必要なフィードバック補正係数を算出すると共に、当該フィードバック補正係数を学習値として不揮発性メモリに記憶させる制御装置と、
を具備し、
前記制御装置は、一方の燃料による運転中にエンジン運転状態が他方の燃料の強制学習運転状態にある場合、他方の燃料によるエンジン運転に切替えることを特徴とするエンジン制御システム。 An engine control system that selectively switches between a first fuel and a second fuel to control operation of a single engine,
An air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust system of the engine;
A control device that calculates a feedback correction coefficient necessary for air-fuel ratio feedback control based on an output signal of the air-fuel ratio sensor during engine operation with each fuel, and stores the feedback correction coefficient in a nonvolatile memory as a learning value;
Comprising
When the engine operating state is in the forced learning operation state of the other fuel during operation with one fuel, the control device switches to the engine operation with the other fuel.
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