JPH1061460A - Control device of fuel gas internal combustion engine - Google Patents
Control device of fuel gas internal combustion engineInfo
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- JPH1061460A JPH1061460A JP8215715A JP21571596A JPH1061460A JP H1061460 A JPH1061460 A JP H1061460A JP 8215715 A JP8215715 A JP 8215715A JP 21571596 A JP21571596 A JP 21571596A JP H1061460 A JPH1061460 A JP H1061460A
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はガス燃料内燃機関の
制御装置に関する。The present invention relates to a control device for a gas-fueled internal combustion engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃料噴射弁を具備し、吸入空気量と機関
回転数とに応じて燃料噴射量を算出するガス燃料内燃機
関の制御装置が公知である（実開平６−８０８２５号公
報参照）。2. Description of the Related Art A control device for a gas-fueled internal combustion engine which includes a fuel injection valve and calculates a fuel injection amount according to an intake air amount and an engine speed is known (see Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-80825). .
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、ガス燃料は
その産地や産出時期、季節などによってガス組成にバラ
ツキがあることが知られている。ところが、ガス燃料の
理論空燃比はガス燃料のガス組成（発熱量）に依存す
る。したがってガス組成にバラツキがあると実際の空燃
比が目標空燃比、例えば理論空燃比からずれることにな
り、ドライバビリティやエミッションが悪化するという
問題点がある。By the way, it is known that the gas composition of a gas fuel varies depending on the place of production, production time, season and the like. However, the stoichiometric air-fuel ratio of gas fuel depends on the gas composition (calorific value) of gas fuel. Therefore, if the gas composition varies, the actual air-fuel ratio deviates from the target air-fuel ratio, for example, the stoichiometric air-fuel ratio, and there is a problem that drivability and emission deteriorate.
【０００４】また、ガス燃料のオクタン価もガス燃料の
ガス組成に依存する。一方、最適点火時期はガス燃料の
オクタン価に依存する。したがってガス組成にバラツキ
があると実際の点火時期が最適点火時期からずれるので
この場合もドライバビリティやエミッションが悪化する
という問題点がある。[0004] The octane number of a gas fuel also depends on the gas composition of the gas fuel. On the other hand, the optimal ignition timing depends on the octane number of the gas fuel. Therefore, if there is a variation in the gas composition, the actual ignition timing deviates from the optimal ignition timing, and in this case, there is also a problem that drivability and emission deteriorate.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に１番目の発明によれば、燃料噴射弁を具備したガス燃
料内燃機関の制御装置であって、ガス燃料のガス組成に
応じて定まる発熱量を代表する代表値を求めてこの代表
値に応じ燃料噴射量を制御する制御装置が提供される。
すなわち１番目の発明では、ガス燃料のガス組成に関わ
らず燃料噴射量が最適にされる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for a gas-fueled internal combustion engine having a fuel injection valve, which is determined according to a gas composition of the gas fuel. A control device is provided that obtains a representative value representing a heat generation amount and controls the fuel injection amount according to the representative value.
That is, in the first invention, the fuel injection amount is optimized regardless of the gas composition of the gas fuel.
【０００６】２番目の発明によれば上記課題を解決する
ために、点火栓を具備したガス燃料内燃機関の制御装置
であって、ガス燃料のガス組成に応じて定まるオクタン
価を代表する代表値を求めてこの代表値に応じ点火時期
を制御する制御装置が提供される。すなわち２番目の発
明では、ガス燃料のガス組成に関わらず点火時期が最適
にされる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for a gas-fueled internal combustion engine having an ignition plug, wherein a representative value representing an octane number determined according to a gas composition of the gas fuel is provided. A control device for controlling the ignition timing according to the representative value is provided. That is, in the second invention, the ignition timing is optimized regardless of the gas composition of the gas fuel.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】図１を参照すると、１はシリンダ
ブロック、２はピストン、３はシリンダヘッド、４は燃
焼室、５は吸気弁、６は排気弁、７は吸気ポート、８は
排気ポート、９は燃焼室４内に配置された点火栓をそれ
ぞれ示す。各吸気ポート７はそれぞれ対応する吸気枝管
１０を介して共通のサージタンク１１に接続され、サー
ジタンク１１は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１
３に接続される。各吸気枝管１０内には対応する吸気枝
管１０内に、ガス燃料としての圧縮天然ガス（以下ＣＮ
Ｇと称する）を噴射する燃料噴射弁１４が配置される。
また、吸気ダクト１２内にはアクセルペダルの踏み込み
量が大きくなると開度が大きくなるスロットル弁１５が
配置される。一方、排気ポート８は共通の排気マニホル
ド１６を介して三元触媒１７を収容した触媒コンバータ
１８に接続され、触媒コンバータ１８は排気管１９に接
続される。Referring to FIG. 1, 1 is a cylinder block, 2 is a piston, 3 is a cylinder head, 4 is a combustion chamber, 5 is an intake valve, 6 is an exhaust valve, 7 is an intake port, and 8 is exhaust. Port 9 indicates an ignition plug disposed in the combustion chamber 4. Each intake port 7 is connected to a common surge tank 11 via a corresponding intake branch 10, and the surge tank 11 is connected to the air cleaner 1 via an intake duct 12.
3 is connected. In each intake branch 10, compressed natural gas (hereinafter referred to as CN) as a gas fuel is provided in the corresponding intake branch 10.
G) is disposed.
In addition, a throttle valve 15 is provided in the intake duct 12 so that the opening degree increases as the depression amount of the accelerator pedal increases. On the other hand, the exhaust port 8 is connected to a catalytic converter 18 containing a three-way catalyst 17 via a common exhaust manifold 16, and the catalytic converter 18 is connected to an exhaust pipe 19.
【０００８】電子制御ユニット２０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス２１を介して相互に接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）２４、入力ポート２５、および出力ポート２６を具
備する。各吸気枝管１０には吸気圧に比例した出力電圧
を発生する吸気圧センサ２７が取り付けられ、この吸気
圧センサ２７の出力電圧はＡＤ変換器２８を介して入力
ポート２５に入力される。ＣＰＵ２４ではＡＤ変換器２
８からの出力信号に基づいて吸入空気量が算出される。
シリンダヘッド３には筒内圧に比例した出力電圧を発生
する筒内圧センサ２９が取り付けられ、この筒内圧セン
サ２９の出力電圧はＡＤ変換器３０を介して入力ポート
２５に入力される。The electronic control unit 20 is composed of a digital computer and is connected to a ROM (Read Only Memory) 22, a RAM (Random Access Memory) 23, a CPU (Microprocessor) 24, A port 25 and an output port 26 are provided. An intake pressure sensor 27 that generates an output voltage proportional to the intake pressure is attached to each intake branch pipe 10, and the output voltage of the intake pressure sensor 27 is input to an input port 25 via an AD converter 28. In the CPU 24, the AD converter 2
The intake air amount is calculated based on the output signal from the control unit 8.
An in-cylinder pressure sensor 29 that generates an output voltage proportional to the in-cylinder pressure is attached to the cylinder head 3, and the output voltage of the in-cylinder pressure sensor 29 is input to an input port 25 via an AD converter 30.
【０００９】また、排気マニホルド１６の集合部には空
燃比センサ３１が取り付けられ、この空燃比センサ３１
の出力電圧はＡＤ変換器３３を介して入力ポート２５に
入力される。さらに、入力ポート２５にはクランクシャ
フトが例えば３０度回転する毎に出力パルスを発生する
クランク角センサ３５が接続される。ＣＰＵ２４ではこ
の出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一
方、出力ポート２６はそれぞれ対応する駆動回路３６を
介して各点火栓９および各燃料噴射弁１４に接続され
る。An air-fuel ratio sensor 31 is attached to the gathering portion of the exhaust manifold 16.
Is input to the input port 25 via the AD converter 33. Further, the input port 25 is connected to a crank angle sensor 35 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 degrees. The CPU 24 calculates the engine speed based on the output pulse. On the other hand, the output port 26 is connected to each ignition plug 9 and each fuel injection valve 14 via a corresponding drive circuit 36.
【００１０】次に、まず図１のガス燃料内燃機関の燃料
噴射量制御について説明する。図１の内燃機関では次式
に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。 ＴＡＵ＝ＴＢ・ＣＣ ここで各係数は次のものを表している。 ＴＢ：基本燃料噴射時間 ＣＣ：補正係数 補正係数ＣＣはフィードバック補正係数ＦＡＦ、暖機増
量係数、加速増量係数などを一まとめにして表したもの
であり、補正する必要がない場合にはＣＣ＝１となる。
なお、フィードバック補正係数ＦＡＦは空燃比センサ３
１の出力信号に基づいて実際の空燃比を目標空燃比に一
致させるためのものである。目標空燃比としてはどのよ
うな空燃比を用いてもよいが本実施態様において目標空
燃比は理論空燃比とされており、したがって以下では目
標空燃比を理論空燃比とした場合について説明する。目
標空燃比が理論空燃比の場合には空燃比センサ３１とし
て排気ガス中の酸素濃度に応じ出力電圧が変化するセン
サが使用され、したがって以下では空燃比センサ３１を
Ｏ2 センサと称する。Next, control of the fuel injection amount of the gas-fueled internal combustion engine shown in FIG. 1 will be described. In the internal combustion engine of FIG. 1, the fuel injection time TAU is calculated based on the following equation. TAU = TB · CC Here, each coefficient represents the following. TB: Basic fuel injection time CC: Correction coefficient The correction coefficient CC represents the feedback correction coefficient FAF, the warm-up increase coefficient, the acceleration increase coefficient, and the like collectively, and CC = 1 when no correction is required. Becomes
Note that the feedback correction coefficient FAF is determined by the air-fuel ratio sensor 3
This is for matching the actual air-fuel ratio with the target air-fuel ratio based on the output signal of No. 1. Although any air-fuel ratio may be used as the target air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio in the present embodiment. Therefore, the case where the target air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio will be described below. If the target air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio is used a sensor output voltage varies depending on the oxygen concentration in the exhaust gas air-fuel ratio sensor 31, the air-fuel ratio sensor 31 is referred to as the O 2 sensor is therefore below.
【００１１】基本燃料噴射時間ＴＢは空燃比を目標空燃
比すなわち理論空燃比とするのに必要な噴射時間であっ
て次式により求められる。 ＴＢ＝ＴＢＳ・ＧＣ ここで各係数は次のものを表している。 ＴＢＳ：基準ガス組成基本燃料噴射時間 ＧＣ：ガス組成補正係数 基準ガス組成基本燃料噴射時間ＴＢＳはＣＮＧのガス組
成が後述する基準ガス組成のときに空燃比を理論空燃比
とするのに必要な実験により求められた噴射時間であっ
て機関運転状態、すなわち例えば機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入
空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）と機関回転数Ｎとの関数とし
て予めＲＯＭ２２内に記憶されている。The basic fuel injection time TB is an injection time required for setting the air-fuel ratio to a target air-fuel ratio, that is, a stoichiometric air-fuel ratio, and is obtained by the following equation. TB = TBS · GC Here, each coefficient represents the following. TBS: Reference gas composition basic fuel injection time GC: Gas composition correction coefficient Reference gas composition basic fuel injection time TBS is an experiment necessary for setting the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio when the gas composition of CNG is the reference gas composition described later. And is stored in advance in the ROM 22 as a function of the engine operating state, for example, the engine load Q / N (intake air amount Q / engine speed N) and the engine speed N.
【００１２】ガス組成補正係数ＧＣはＣＮＧのガス組成
に応じて定まるものであり、補正する必要がないとき、
すなわちＣＮＧの実際のガス組成が基準ガス組成である
ときにはＧＣ＝１となる。冒頭で述べたようにＣＮＧの
ガス組成はその産地や産出時期などによってバラツキが
ある。ところが、ＣＮＧのガス組成にバラツキがあると
空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料当量（モル
数、体積）が異なる。すなわち、図２に示されるように
各成分毎の燃料当量が異なる。また、本実施態様のＣＮ
Ｇは概ねメタン、エタン、プロパン、およびブタンの四
成分からなるが、図３に示されるように各成分毎に単位
混合気体積当たりの発熱量が異なっている。したがって
このようにガス組成にバラツキが生じている場合に基準
ガス組成基本燃料噴射時間ＴＢＳに基づいて燃料噴射を
行うと空燃比を理論空燃比に一致させることができな
い。The gas composition correction coefficient GC is determined according to the gas composition of CNG.
That is, when the actual gas composition of CNG is the reference gas composition, GC = 1. As described at the beginning, the gas composition of CNG varies depending on the place of production and the time of production. However, if there is a variation in the gas composition of CNG, the fuel equivalent (number of moles, volume) required for setting the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio differs. That is, as shown in FIG. 2, the fuel equivalent of each component is different. Further, the CN of the present embodiment
G is generally composed of four components of methane, ethane, propane, and butane, and the calorific value per unit air-fuel mixture volume differs for each component as shown in FIG. Therefore, if the fuel injection is performed based on the reference gas composition basic fuel injection time TBS when the gas composition varies, the air-fuel ratio cannot be made to match the stoichiometric air-fuel ratio.
【００１３】そこで、本実施態様ではＣＮＧのガス組成
に応じて定まるＣＮＧの発熱量を代表する代表値を求め
てこの代表値に応じガス組成補正係数ＧＣを算出し、こ
のガス組成補正係数ＧＣでもって基準ガス組成基本燃料
噴射時間ＴＢＳを補正することにより実際の空燃比が理
論空燃比となるようにしている。その結果、同一の機関
運転状態であればＣＮＧのガス組成に関わらず空燃比が
理論空燃比に維持され、ドライバビリティおよびエミッ
ションを良好に保つことができる。Therefore, in the present embodiment, a representative value representative of the calorific value of CNG determined according to the gas composition of CNG is obtained, and a gas composition correction coefficient GC is calculated according to the representative value. Thus, the actual air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio by correcting the reference gas composition basic fuel injection time TBS. As a result, in the same engine operating state, the air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio regardless of the gas composition of CNG, and good drivability and emission can be maintained.
【００１４】ところで、内燃機関の正味熱効率がＣＮＧ
のガス組成によらずほぼ一定であることを考えると同一
の燃料噴射時間に対して次の式が成立する。 ａ・Ｎ・ＴＲＱ／ＱＥＸ＝ａ・Ｎ・ＴＲＱＳ／ＱＥＸＳ ここで各係数は次のものを表している。 ａ：仕事の熱当量などを一まとめにして表した定数 ＴＲＱ：或るガス組成における出力トルク ＱＥＸ：或るガス組成における機関に供給されたＣＮＧ
の発熱量 ＴＲＱＳ：基準ガス組成における出力トルク ＱＥＸＳ：基準ガス組成における機関に供給されたＣＮ
Ｇの発熱量 したがって、次の関係が得られる。Incidentally, the net thermal efficiency of the internal combustion engine is CNG.
Considering that it is almost constant irrespective of the gas composition, the following equation is established for the same fuel injection time. a · N · TRQ / QEX = a · N · TRQS / QEXS Here, each coefficient represents the following. a: Constant representing the heat equivalent of work, etc. collectively TRQ: Output torque at a certain gas composition QEX: CNG supplied to the engine at a certain gas composition
Calorific value TRQS: output torque at reference gas composition QEXS: CN supplied to the engine at reference gas composition
Therefore, the following relationship is obtained.
【００１５】ＱＥＸ＝ＱＥＸＳ・ＴＲＱ／ＴＲＱＳ すなわち、同一の燃料噴射量において、或るガス組成に
おける発熱量ＱＥＸは出力トルクを検知することによっ
て算出することができる。一方、この発熱量ＱＥＸと燃
料当量は図２、図３から導かれる図４の関係がある。し
たがって、或るガス組成においてその出力トルクから燃
料当量Ｖｘが算出できる。QEX = QEXS · TRQ / TRQS That is, for the same fuel injection amount, the heat value QEX for a certain gas composition can be calculated by detecting the output torque. On the other hand, the calorific value QEX and the fuel equivalent have a relationship shown in FIG. 4 derived from FIGS. Therefore, the fuel equivalent Vx can be calculated from the output torque at a certain gas composition.
【００１６】一方、実際の出力トルクをＴＲＱＡで表す
と、この出力トルクＴＲＱＡは前回算出された燃料噴射
時間ＴＡＵ、すなわちＴＢ・ＣＣで定まる燃料量によっ
て生じたものである。したがって、実際の出力トルクＴ
ＲＱＡのうち基本燃料噴射時間ＴＢで定まる燃料量によ
って生じた出力トルクＴＲＱＸは燃料噴射時間ＴＡＵの
算出式からわかるように次式によって算出される。On the other hand, when the actual output torque is represented by TRQA, the output torque TRQA is generated by the fuel injection time TAU calculated last time, that is, by the fuel amount determined by TB · CC. Therefore, the actual output torque T
The output torque TRQX generated by the fuel amount determined by the basic fuel injection time TB out of RQA is calculated by the following equation as can be seen from the calculation equation of the fuel injection time TAU.
【００１７】ＴＲＱＸ＝ＴＲＱＡ／ＣＣ したがって、 ＱＥＸ＝ＱＥＸＳ・ＣＣ・ＴＲＱＸ／ＴＲＱＳ となり図４より燃料当量Ｖｘが算出できる。そこで図１
のガス燃料内燃機関では実際の出力トルクに応じて定ま
るＶｘ（図４）をガス組成補正係数ＧＣとし、このガス
組成補正係数ＧＣを基準ガス組成基本燃料噴射時間ＴＢ
Ｓに乗算することによって基本燃料噴射時間ＴＢを算出
するようにしている。その結果、ＣＮＧのガス組成にバ
ラツキがあったとしても実際の空燃比を理論空燃比に制
御することができ、斯くして良好なドライバビリティお
よびエミッションを確保することができる。TRQX = TRQA / CC Therefore, QEX = QEXS · CC · TRQX / TRQS, and the fuel equivalent Vx can be calculated from FIG. So Figure 1
In the gas fueled internal combustion engine, Vx (FIG. 4) determined according to the actual output torque is used as a gas composition correction coefficient GC, and this gas composition correction coefficient GC is used as a reference gas composition basic fuel injection time TB
The basic fuel injection time TB is calculated by multiplying S. As a result, even if there is a variation in the gas composition of CNG, the actual air-fuel ratio can be controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, and thus good drivability and emission can be ensured.
【００１８】ところで、実際の出力トルクＴＲＱＡを求
めるために例えばクランクシャフトにトルクセンサを取
り付けることもできる。しかしながら実際の出力トルク
ＴＲＱＡは筒内圧から算出することができる。すなわ
ち、例えば特公平７−８９０９０号公報に記載されてい
るように、まず、予め定められた複数のクランク角Θに
おける筒内圧ＰＣ（Θ）と、それぞれ対応するクランク
角における瞬時トルク係数ｋ（Θ）とを求め、これらＰ
Ｃ（Θ）とｋ（Θ）とを乗算することによりそれぞれ対
応するクランク角における瞬時トルクＴ（Θ）を算出
し、これら瞬時トルクＴ（Θ）の合計Ｔｘを求める。実
際の出力トルクＴＲＱＡとＴｘ間の関係を実験により予
め求めておき、この関係から実際の出力トルクＴＲＱＡ
を算出する。瞬時トルク係数ｋ（Θ）は次の式で表され
る。Incidentally, in order to obtain the actual output torque TRQA, for example, a torque sensor can be attached to a crankshaft. However, the actual output torque TRQA can be calculated from the in-cylinder pressure. That is, as described in, for example, Japanese Patent Publication No. 7-89090, first, the in-cylinder pressure PC (Θ) at a plurality of predetermined crank angles Θ and the instantaneous torque coefficient k (Θ) at the corresponding crank angles. ), And these P
The instantaneous torque T (Θ) at the corresponding crank angle is calculated by multiplying C (Θ) and k (Θ), and the total Tx of these instantaneous torques T (Θ) is obtained. The relationship between the actual output torque TRQA and Tx is determined in advance by an experiment, and from this relationship, the actual output torque TRQA is determined.
Is calculated. The instantaneous torque coefficient k (Θ) is expressed by the following equation.
【００１９】 ｋ（Θ）＝ｒ・（ｓｉｎΘ＋（ｓｉｎ２Θ）／２λ） ここで各係数は次のものを表している。 ｒ：クランクの腕の長さ λ：ｒ／Ｌ Ｌ：連接棒の長さ 筒内圧を測定すべきクランク角は例えば、最適点火時期
において筒内圧ほぼ最大となるクランク角と、最適点火
時期において瞬時トルクがほぼ最大となるクランク角
と、瞬時トルク係数ｋ（Θ）がほぼ最大となるクランク
角と、瞬時トルクが比較的大きいクランク角との４つで
ある。K (Θ) = r · (sinΘ + (sin2Θ) / 2λ) Here, each coefficient represents the following. r: length of the arm of the crank λ: r / L L: length of the connecting rod The crank angle at which the in-cylinder pressure is to be measured is, for example, the crank angle at which the in-cylinder pressure is almost maximum at the optimal ignition timing, and the instantaneous at the optimal ignition timing. There are four: a crank angle at which the torque is almost maximum, a crank angle at which the instantaneous torque coefficient k (Θ) is almost maximum, and a crank angle at which the instantaneous torque is relatively large.
【００２０】一方、基準ガス組成における出力トルクＴ
ＲＱＳは予め実験より求められて例えば図５に示すマッ
プの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。図５から
わかるように、このＴＲＱＳは機関負荷Ｑ／Ｎと機関回
転数Ｎとの関数として求められる。ＣＮＧの基準ガス組
成にはどのようなものを用いてもよいが本実施態様では
都市ガス１３Ａのガス組成を基準ガス組成としている。
この基準ガス組成は概ね以下の通りである。 メタン：８７．５％ エタン：７．６％ プロパン：２．３％ ブタン：２．６％ このように図１のガス燃料内燃機関では、ガス燃料の組
成に応じて定まる発熱量を代表する出力トルクに応じて
燃料噴射量を制御しているのでガス燃料のガス組成に関
わらず燃料噴射量を最適にすることができ、したがって
空燃比が理論空燃比からずれるのを阻止することがで
き、斯くして良好なドライバビリティおよびエミッショ
ンを確保することができる。On the other hand, the output torque T at the reference gas composition
The RQS is obtained in advance by an experiment and is stored in the ROM 22 in advance, for example, in the form of a map shown in FIG. As can be seen from FIG. 5, this TRQS is obtained as a function of the engine load Q / N and the engine speed N. Any reference gas composition may be used for the CNG reference gas, but in this embodiment, the gas composition of the city gas 13A is used as the reference gas composition.
This reference gas composition is generally as follows. Methane: 87.5% Ethane: 7.6% Propane: 2.3% Butane: 2.6% As described above, in the gas-fueled internal combustion engine of FIG. 1, the output representing the calorific value determined according to the composition of the gas fuel Since the fuel injection amount is controlled according to the torque, the fuel injection amount can be optimized irrespective of the gas composition of the gas fuel, so that the air-fuel ratio can be prevented from deviating from the stoichiometric air-fuel ratio. As a result, good drivability and emission can be secured.
【００２１】次に図１のガス燃料内燃機関の点火時期制
御について説明する。図１の内燃機関では次式に基づい
て点火時期θが算出される。 θ＝θＢＳ＋θＣＣ＋θＧＣ ここで各係数は次のものを表している。 θＢＳ：基準ガス組成基本点火時期 θＣＣ：補正進角 θＧＣ：ガス組成補正進角 基準ガス組成基本点火時期θＢＳはＣＮＧのガス組成が
上述した基準ガス組成のときに点火時期をＭＢＴまたは
ノック限界とするのに必要な実験により求められた点火
時期であって吸入空気量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数と
して予めＲＯＭ２２内に記憶されている。Next, the ignition timing control of the gas fueled internal combustion engine shown in FIG. 1 will be described. In the internal combustion engine of FIG. 1, the ignition timing θ is calculated based on the following equation. θ = θBS + θCC + θGC Here, each coefficient represents the following. θBS: reference gas composition basic ignition timing θCC: correction advance angle θGC: gas composition correction advance angle The reference gas composition basic ignition timing θBS sets the ignition timing to MBT or knock limit when the gas composition of CNG is the above-described reference gas composition. This is the ignition timing obtained by an experiment necessary for this, and is stored in advance in the ROM 22 as a function of the intake air amount Q and the engine speed N.
【００２２】補正進角θＣＣは高温時補正進角や暖機運
転時補正遅角などの補正進角および補正遅角を一まとめ
にして表したものであり、全体として進角すべきときに
はθＣＣ＞０となり、全体として遅角すべきときにはθ
ＣＣ＜０となり、補正する必要がないときにはθＣＣ＝
０となる。ガス組成補正進角θＧＣはＣＮＧのガス組成
に応じて定まるものであり、補正する必要がないとき、
すなわちＣＮＧの実際のガス組成が基準ガス組成である
ときにはθＧＣ＝０となる。The correction advance angle θCC is a collective expression of the correction advance angle and the correction retard angle such as the correction advance angle at high temperature and the correction retard angle during warm-up operation. Becomes 0, and θ should be retarded as a whole.
CC <0, and when there is no need for correction, θCC =
It becomes 0. The gas composition correction advance angle θGC is determined according to the gas composition of CNG.
That is, θGC = 0 when the actual gas composition of CNG is the reference gas composition.
【００２３】図２に示されるように、ＣＮＧの各成分毎
にオクタン価が異なっており、したがってＣＮＧのガス
組成にバラツキが生ずるとＣＮＧ全体のオクタン価にバ
ラツキが生じ、その結果ＭＢＴにバラツキが生ずること
になる。そこで、ＣＮＧのガス組成に応じて定まるオク
タン価を代表する代表値を求めてこの代表値に応じ点火
時期θを補正するようにしている。As shown in FIG. 2, the octane number is different for each component of CNG. Therefore, if the gas composition of CNG varies, the octane number of the entire CNG varies, and as a result, the MBT varies. become. Therefore, a representative value representing an octane number determined according to the gas composition of CNG is obtained, and the ignition timing θ is corrected according to the representative value.
【００２４】ＣＮＧの実際のオクタン価が大きいときほ
ど発熱量すなわち出力トルクが小さくなるのでオクタン
価が大きいときほど上述したガス組成補正係数ＧＣ（＝
ＴＲＱＳ／ＴＲＱＸ）が大きくなる。一方、ＣＮＧのオ
クタン価が大きいときほど点火時期を進角するのが好ま
しい。そこで、図６に示すようにガス組成補正係数ＧＣ
が大きいときほど大きくなるガス組成補正進角θＧＣを
導入し、このθＧＣでもって基準ガス組成基本点火時期
θＢＳを補正するようにしてる。As the actual octane number of CNG increases, the calorific value, that is, the output torque, decreases, so that the gas composition correction coefficient GC (=
TRQS / TRQX). On the other hand, it is preferable that the ignition timing be advanced as the octane number of CNG becomes higher. Therefore, as shown in FIG.
Is larger, the gas composition correction advance angle θGC which is larger is introduced, and the reference gas composition basic ignition timing θBS is corrected using the θGC.
【００２５】図６からわかるように、ガス組成補正進角
θＧＣはＧＣ＞１のときに正値であって進角補正を行
い、ＧＣが大きいときほど進角量を大きくする。また、
ＧＣ＜１のときに負値であって遅角補正を行い、ＧＣが
小さいときほど遅角量を大きくする。なお、このガス組
成補正進角θＧＣは予め実験により求められ、図６に示
すマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。As can be seen from FIG. 6, the gas composition correction advance angle θGC is a positive value when GC> 1, and the advance angle is corrected, and the larger the GC, the greater the advance amount. Also,
When GC <1, it is a negative value and retard correction is performed, and when GC is smaller, the retard amount is increased. The gas composition correction advance angle θGC is obtained in advance by an experiment, and is stored in the ROM 22 in advance in the form of a map shown in FIG.
【００２６】このように図１のガス燃料内燃機関では、
ガス燃料の組成に応じて定まるオクタン価を代表する出
力トルクに応じて点火時期を制御しているのでガス燃料
のガス組成に関わらず点火時期を最適にすることがで
き、したがって出力トルクが目標出力トルクからずれる
のを阻止することができ、斯くして良好なドライバビリ
ティを確保することができる。As described above, in the gas-fueled internal combustion engine shown in FIG.
Since the ignition timing is controlled according to the output torque representing the octane number determined according to the composition of the gas fuel, the ignition timing can be optimized regardless of the gas composition of the gas fuel. Deviation can be prevented, and thus good drivability can be ensured.
【００２７】なお、上述したようにガス燃料機関ではガ
ス燃料のガス組成にバラツキが生ずるとガス燃料の発熱
量およびオクタン価に好ましくないバラツキが生ずる。
そこで、本発明ではガス燃料の発熱量に応じて燃料噴射
量を制御し、またはガス燃料のオクタン価に応じて点火
時期を制御するようにしている。これが本発明の制御装
置とガソリン機関の制御装置との大きな相違点である。As described above, in the gas fuel engine, when the gas composition of the gas fuel varies, the calorific value and the octane value of the gas fuel undesirably vary.
Therefore, in the present invention, the fuel injection amount is controlled according to the heat value of the gas fuel, or the ignition timing is controlled according to the octane number of the gas fuel. This is a major difference between the control device of the present invention and the control device of the gasoline engine.
【００２８】図７は上述の燃料噴射時間制御を実行する
ためのルーチンを示している。このルーチンは予め定め
られた設定クランク角毎の割り込みによって実行され
る。図７を参照すると、まずステップ４０では筒内圧セ
ンサ２９の出力信号に基づいて実際の出力トルクＴＲＱ
Ａが算出される。続くステップ４１では、基本燃料噴射
時間ＴＢによる実際の出力トルクＴＲＱＸが次式に基づ
いて算出される。FIG. 7 shows a routine for executing the above-described fuel injection time control. This routine is executed by interruption every predetermined set crank angle. Referring to FIG. 7, first, at step 40, the actual output torque TRQ based on the output signal of the in-cylinder pressure sensor 29
A is calculated. In the following step 41, the actual output torque TRQX based on the basic fuel injection time TB is calculated based on the following equation.
【００２９】ＴＲＱＸ＝ＴＲＱＡ／ＣＣ ここで補正係数ＣＣは前回のルーチンで算出された補正
係数である。続くステップ４２では図５のマップから、
現在の機関運転状態および基準ガス組成における出力ト
ルクＴＲＱＳが算出される。続くステップ４３では次式
に基づいてガス組成補正係数ＧＣが算出される。TRQX = TRQA / CC Here, the correction coefficient CC is a correction coefficient calculated in the previous routine. In the following step 42, from the map of FIG.
The output torque TRQS at the current engine operating state and the reference gas composition is calculated. In the following step 43, a gas composition correction coefficient GC is calculated based on the following equation.
【００３０】ＧＣ＝ＴＲＱＳ／ＴＲＱＸ 続くステップ４４では現在の機関運転状態に基づいて基
準ガス組成基本燃料噴射時間ＴＢＳが算出される。続く
ステップ４５では次式に基づいて基本燃料噴射時間ＴＢ
が算出される。 ＴＢ＝ＴＢＳ・ｆ（ＧＣ） ｆ（ＧＣ）：予め求められたＧＣに対する補正係数実験
値 続くステップ４６では現在の機関運転状態に基づいて補
正係数ＣＣが算出される。続くステップ４７では次式に
基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。GC = TRQS / TRQX In the following step 44, a reference gas composition basic fuel injection time TBS is calculated based on the current engine operating state. In the following step 45, the basic fuel injection time TB is calculated based on the following equation.
Is calculated. TB = TBS · f (GC) f (GC): Experimental value of correction coefficient for GC previously obtained In step 46, a correction coefficient CC is calculated based on the current engine operating state. In the following step 47, the fuel injection time TAU is calculated based on the following equation.
【００３１】ＴＡＵ＝ＴＢ・ＣＣ 各燃料噴射弁１４では燃料噴射時間ＴＡＵだけ燃料噴射
が行われる。図８は上述の点火時期制御を実行するため
のルーチンを示している。このルーチンは予め定められ
た設定クランク角毎の割り込みによって実行される。図
８を参照すると、まずステップ５０では現在の機関運転
状態に基づいて基準ガス組成基本点火時期θＢＳが算出
される。続くステップ５１では補正進角θＣＣが算出さ
れる。続くステップ５２ではガス組成補正係数ＧＣが読
み込まれる。このガス組成補正係数ＧＣは図７のルーチ
ンで算出されたものを用いることができる。続くステッ
プ５３では図６のマップからθＧＣが算出される。続く
ステップ５４では次式に基づいて点火時期θが算出され
る。TAU = TB · CC Each fuel injection valve 14 performs fuel injection for the fuel injection time TAU. FIG. 8 shows a routine for executing the above-described ignition timing control. This routine is executed by interruption every predetermined set crank angle. Referring to FIG. 8, first, at step 50, the reference gas composition basic ignition timing θBS is calculated based on the current engine operating state. In the following step 51, the correction advance angle θCC is calculated. In the following step 52, the gas composition correction coefficient GC is read. As the gas composition correction coefficient GC, the one calculated in the routine of FIG. 7 can be used. In the following step 53, θGC is calculated from the map of FIG. In the following step 54, the ignition timing θ is calculated based on the following equation.
【００３２】θ＝θＢＳ＋θＣＣ＋θＧＣ なお、ガス燃料には、ＣＮＧの他、例えば液化石油ガス
（ＬＰＧ）などのように一次燃料である天然ガスおよび
石油ガスや二次燃料である石炭転換ガスおよび石油転換
ガスを用いることができる。また、液体燃料ではあるが
その組成にバラツキがあり得るメタノールなどを燃料と
する内燃機関にも本発明を適用することができる。Θ = θBS + θCC + θGC In addition to CNG, natural gas and petroleum which are primary fuels such as liquefied petroleum gas (LPG), and coal conversion gas and oil conversion gas which are secondary fuels are used as gas fuels. Can be used. In addition, the present invention can be applied to an internal combustion engine using methanol or the like as a fuel, which is a liquid fuel but may vary in composition.
【００３３】[0033]
【発明の効果】ガス燃料のガス組成に関わらず最適な燃
料噴射量および点火時期を確保することができるので良
好なドライバビリティを確保することができる。As described above, the optimum fuel injection amount and ignition timing can be ensured regardless of the gas composition of the gaseous fuel, so that good drivability can be ensured.
【図１】内燃機関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.
【図２】ＣＮＧの各成分の燃料当量を示す線図である。FIG. 2 is a diagram showing a fuel equivalent of each component of CNG.
【図３】ＣＮＧの各成分の単位ガス燃料量当たりの発熱
量およびオクタン価を示す線図である。FIG. 3 is a diagram showing a calorific value and an octane number per unit gas fuel amount of each component of CNG.
【図４】燃料当量と発熱量との関係を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a fuel equivalent and a calorific value.
【図５】基準ガス組成における出力トルクを示す線図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing an output torque at a reference gas composition.
【図６】ガス組成補正進角を示す線図である。FIG. 6 is a diagram showing a gas composition correction advance angle.
【図７】燃料噴射時間を算出するためのフローチャート
である。FIG. 7 is a flowchart for calculating a fuel injection time.
【図８】点火時期を算出するためのフローチャートであ
る。FIG. 8 is a flowchart for calculating an ignition timing.
４…燃焼室 ９…点火栓 １４…燃料噴射弁 ２９…筒内圧センサ 4 combustion chamber 9 spark plug 14 fuel injection valve 29 cylinder pressure sensor
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１ Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１Ｑ ３０１Ｒ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ａ Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location F02M 21/02 301 F02M 21/02 301Q 301R F02P 5/15 F02P 5/15 A
Claims (2)
の制御装置であって、ガス燃料のガス組成に応じて定ま
る発熱量を代表する代表値を求めて該代表値に応じ燃料
噴射量を制御する制御装置。1. A control device for a gas-fueled internal combustion engine having a fuel injection valve, comprising: obtaining a representative value representing a calorific value determined according to a gas composition of gas fuel; and determining a fuel injection amount according to the representative value. Control device to control.
御装置であって、ガス燃料のガス組成に応じて定まるオ
クタン価を代表する代表値を求めて該代表値に応じ点火
時期を制御する制御装置。2. A control device for a gas-fueled internal combustion engine having an ignition plug, wherein a control is performed to obtain a representative value representing an octane number determined according to a gas composition of the gas fuel and to control an ignition timing according to the representative value. apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8215715A JPH1061460A (en) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | Control device of fuel gas internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8215715A JPH1061460A (en) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | Control device of fuel gas internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1061460A true JPH1061460A (en) | 1998-03-03 |
Family
ID=16676983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8215715A Pending JPH1061460A (en) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | Control device of fuel gas internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1061460A (en) |
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-
1996
- 1996-08-15 JP JP8215715A patent/JPH1061460A/en active Pending
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| A02 | Decision of refusal |
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