WO2019097999A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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WO2019097999A1
WO2019097999A1 PCT/JP2018/040142 JP2018040142W WO2019097999A1 WO 2019097999 A1 WO2019097999 A1 WO 2019097999A1 JP 2018040142 W JP2018040142 W JP 2018040142W WO 2019097999 A1 WO2019097999 A1 WO 2019097999A1
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WO
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fuel
intake
control unit
intake amount
internal combustion
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Application number
PCT/JP2018/040142
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English (en)
French (fr)
Inventor
正雄 岡澤
Original Assignee
日野自動車株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/16—Introducing closed-loop corrections for idling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a control device of an internal combustion engine.
  • Patent Document 1 a control system of an internal combustion engine using natural gas is known (for example, Patent Document 1).
  • control is performed to correct the fuel injection amount using a fuel correction term determined according to the property of natural gas.
  • Patent No. 5817842 gazette
  • the output torque of an internal combustion engine burning an air-fuel mixture containing natural gas may change depending on the nature (for example, calorific value) of the natural gas.
  • the property of the natural gas is not sufficiently considered in the control of the intake amount adjustment unit (for example, the throttle valve) which adjusts the intake amount. Therefore, in the internal combustion engine in which the control operation of the intake air amount adjustment unit is matched to the natural gas having the first property, when the natural gas having the second property different from the first property is used, the natural gas having the second property Excess and deficiency of the intake volume may occur for the gas. As a result, excess or deficiency of the output torque of the internal combustion engine may occur.
  • An aspect of the present invention aims to provide a control device of an internal combustion engine that can suppress the occurrence of excess or deficiency of the output torque of the internal combustion engine due to the difference in the property of natural gas.
  • a control device for an internal combustion engine is a control device for an internal combustion engine that burns an air-fuel mixture containing natural gas, and includes an intake amount adjustment unit that adjusts an intake amount of the internal combustion engine;
  • the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio based on the detection results of the air-fuel ratio detection unit that detects the air-fuel ratio of the mixture burned in the internal combustion engine and the air-fuel ratio detection unit that And a fuel amount control unit that executes fuel feedback control that corrects the injection amount of natural gas.
  • the intake amount control unit controls the intake amount adjustment unit based on a fuel correction value of the fuel feedback control.
  • fuel feedback control is performed by the fuel amount control unit based on the detection result of the air-fuel ratio detection unit. Since the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection unit may differ depending on the nature of the natural gas, the fuel correction value of the fuel feedback control may differ depending on the nature of the natural gas.
  • the intake air amount adjustment unit by the intake air amount control unit based on the fuel correction value, it becomes possible to control the intake air amount of the internal combustion engine according to the property of the natural gas. Therefore, according to the control device for the internal combustion engine, it is possible to suppress the occurrence of excess or deficiency of the output torque of the internal combustion engine due to the difference in the properties of the natural gas.
  • the control device for an internal combustion engine further includes a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the internal combustion engine, and an intake pressure sensor that detects an intake pressure of the internal combustion engine.
  • the intake amount control unit includes the feedback correction value and a fuel learning value calculated by the fuel amount control unit from the fuel feedback correction value, and the intake amount control unit determines the intake amount based on the intake pressure detected by the intake pressure sensor and the target intake pressure.
  • the basic correction value is calculated, and the intake amount fuel correction value for correcting the intake amount basic correction value is calculated based on the fuel learning value, and the intake amount adjustment is performed based on the intake amount basic correction value and the intake amount fuel correction value. You may control the department.
  • the fuel learning value changes more gradually in time than the fuel feedback correction value.
  • the intake amount fuel correction value is calculated based on the fuel learning value which changes gradually according to the property of the natural gas, the excessive correction of the intake amount basic correction value is suppressed. Therefore, the intake amount adjustment unit can be stably controlled in accordance with the property of the natural gas.
  • the intake amount control unit controls the engine speed detected by the engine speed sensor and the target idle speed of the internal combustion engine when a predetermined idle rotation control condition is satisfied.
  • the idle rotation control for controlling the intake amount adjustment unit is executed based on the intake amount control unit, and when the idle rotation control condition is satisfied, the intake amount fuel correction value when the idle rotation control condition is not satisfied May control the intake amount adjustment unit using different intake amount fuel correction values. In this case, when the idle rotation control condition is satisfied, it is possible to achieve both the convergence and responsiveness of the rotation speed of the internal combustion engine to the target idle rotation speed.
  • the intake amount control unit determines, when the predetermined maximum rotation control condition is satisfied, the rotational speed detected by the rotational speed sensor and the target maximum rotational speed of the internal combustion engine.
  • the maximum rotation control for controlling the intake amount adjustment unit is executed based on the intake amount control unit, and when the maximum rotation control condition is satisfied, the intake amount fuel correction value when the maximum rotation control condition is not satisfied May control the intake amount adjustment unit using different intake amount fuel correction values. In this case, in the case where the maximum rotation control condition is satisfied, it is possible to achieve both the convergence of the rotation speed of the internal combustion engine to the target maximum rotation speed and the responsiveness.
  • the intake air amount control unit performs the second property different from the first property, which is the Wobbe index of the natural gas having the first property as a reference.
  • the intake amount fuel correction value may be calculated based on the ratio to the second Wobbe index, which is the Wobbe index of the natural gas that it has. In this case, the intake quantity fuel correction value can be calculated by using the Wobbe index representing the property of the natural gas.
  • control device of an internal combustion engine that can suppress the occurrence of excess or deficiency of the output torque of the internal combustion engine due to the difference in the properties of natural gas.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle including a control device of an internal combustion engine of the embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram of a control device of the internal combustion engine of FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing processing of idle rotation control.
  • FIG. 4 is a flowchart showing processing of maximum rotation control.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a process of accelerator control.
  • FIG. 6 is a flowchart showing processing of fuel amount control.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the process of correcting the throttle valve opening.
  • FIG. 8 is a view showing an example of the fuel correction coefficient of the throttle valve opening degree.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle including a control device of an internal combustion engine of the embodiment.
  • a control device 100 for an internal combustion engine includes an ECU (Electronic Control Unit) 10.
  • the control device 100 for an internal combustion engine is mounted on a vehicle T provided with an engine 20 and a fuel supply unit 30.
  • the vehicle T is, for example, a truck.
  • the vehicle T is not limited to a truck, and may be, for example, a trailer head, a bus or the like.
  • the engine 20 is used, for example, for driving the vehicle T.
  • the engine 20 is an internal combustion engine that burns a mixture containing natural gas.
  • Natural gas is, for example, compressed natural gas (CNG: [Compressed Natural Gas]).
  • the engine 20 has an intake pipe 21, a main body 22 including a cylinder, a piston, and the like, and an exhaust pipe 23.
  • the number of cylinders and pistons is, for example, plural.
  • the intake pipe 21 is a pipe for introducing a mixture of air and natural gas into the main body 22.
  • a throttle valve (intake amount adjustment unit) 5 is provided in the middle of the intake pipe 21.
  • the intake pipe 21 may be provided with an air cleaner, a turbocharger such as a turbocharger, an intercooler, and the like.
  • the intake pipe 21 includes an upstream intake pipe 21 a on the upstream side of the throttle valve 5 and a downstream intake pipe 21 b on the downstream side of the throttle valve 5.
  • a downstream pipe 32b (described later) of the fuel supply unit 30 is connected to a predetermined position of the upstream intake pipe 21a. Natural gas is supplied to the upstream intake pipe 21a via the downstream pipe 32b.
  • a boost pressure sensor (intake pressure sensor) 3 is provided at a predetermined position on the downstream intake pipe 21b.
  • the main body 22 is a main part of the engine 20.
  • the main body portion 22 is configured of a cylinder block, a cylinder head, and the like.
  • An engine rotation sensor (rotational speed sensor) 1 is provided near the crankshaft in the main body 22.
  • air-fuel mixture is supplied from the intake pipe 21 to each cylinder.
  • Each cylinder is provided with an ignition coil 7 and an ignition plug.
  • the air-fuel mixture is burned and an output torque is taken out.
  • the air-fuel mixture (exhaust gas) burned in each cylinder is discharged to the exhaust pipe 23.
  • the exhaust pipe 23 is a pipe for leading the exhaust gas from the main body 22.
  • the exhaust pipe 23 is provided with an air-fuel ratio sensor (air-fuel ratio detection unit) 4 at a predetermined position.
  • a three-way catalyst or the like may be provided downstream of the air-fuel ratio sensor 4 in the exhaust pipe 23.
  • the fuel supply unit 30 is a system for supplying natural gas to the engine 20.
  • the fuel supply unit 30 has, for example, a fuel tank 31, a fuel pipe 32, a shutoff valve 33, and a regulator 34.
  • the fuel tank 31 is a tank for storing natural gas.
  • the fuel tank 31 is connected to the upstream intake pipe 21 a via a fuel pipe 32.
  • the fuel pipe 32 is a pipe that leads natural gas from the fuel tank 31 to the upstream intake pipe 21a.
  • An injector 6 is provided in the middle of the fuel pipe 32.
  • the fuel pipe 32 includes an upstream pipe 32 a on the upstream side of the injector 6 and a downstream pipe 32 b on the downstream side of the injector 6.
  • a shutoff valve 33 and a regulator 34 are provided in order from the fuel tank 31 side at predetermined positions.
  • the shutoff valve 33 is a valve that can shut off natural gas from the fuel tank 31.
  • the shutoff valve 33 is electrically connected to the ECU 10 (not shown).
  • the shutoff valve 33 is controlled by the ECU 10.
  • the regulator 34 restricts the pressure of the natural gas that has passed through the shutoff valve 33 to a predetermined pressure or less.
  • the injector 6 injects the natural gas from the upstream pipe 32a to the downstream pipe 32b toward the upstream intake pipe 21a.
  • the ECU 10 is an electronic control unit that centrally manages the engine 20.
  • the ECU 10 includes a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a controller area network (CAN) communication circuit, and the like.
  • CPU central processing unit
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • CAN controller area network
  • a program stored in the ROM is loaded into the RAM, and the CPU loaded the program into the RAM to implement various functions.
  • the ECU 10 may be configured of a plurality of electronic units.
  • FIG. 2 is a block diagram of a control device of the internal combustion engine of FIG.
  • the ECU 10 is electrically connected to, for example, the engine rotation sensor 1, the accelerator sensor 2, the boost pressure sensor 3, the air-fuel ratio sensor 4, the throttle valve 5, the injector 6, and the ignition coil 7. There is.
  • the engine rotation sensor 1 is a detector that detects the rotation speed of the crankshaft as the engine rotation speed of the engine 20.
  • the engine rotation sensor 1 transmits to the ECU 10 a detection signal of the detected engine rotation number (actual engine rotation number).
  • the accelerator sensor 2 is a detector that detects an accelerator opening degree of an accelerator pedal.
  • the accelerator sensor 2 transmits to the ECU 10 a detection signal of the detected accelerator opening degree.
  • the boost pressure sensor 3 is a detector that detects the pressure of the air-fuel mixture flowing through the downstream intake pipe 21 b as the boost pressure (intake pressure) of the engine 20.
  • the boost pressure sensor 3 transmits a detection signal of the detected pressure (actual boost pressure) to the ECU 10.
  • the air-fuel ratio sensor 4 is a detector that detects the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned by the engine 20 based on the oxygen concentration in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 23.
  • the air-fuel ratio sensor 4 transmits a detection signal of the detected air-fuel ratio (actual air-fuel ratio) to the ECU 10.
  • the throttle valve 5 is a throttle valve (for example, a butterfly valve) that adjusts the intake amount of the engine 20.
  • the operation of the throttle valve 5 is controlled by the ECU 10.
  • the throttle valve 5 has an opening degree sensor that detects the opening degree of the throttle valve 5 (throttle valve opening degree).
  • the throttle valve 5 transmits a detection signal of the detected throttle valve opening (actual throttle valve opening) to the ECU 10.
  • the injector 6 is an injection valve that adjusts the injection amount of natural gas.
  • the operation of the injector 6 is controlled by the ECU 10.
  • the ignition coil 7 converts the power supplied for ignition of the spark plug into a high voltage.
  • the energization of the ignition plug of the ignition coil 7 is controlled by the ECU 10.
  • the ECU 10 includes an intake amount control unit 11 that controls the throttle valve 5.
  • the intake amount control unit 11 controls the throttle valve 5 based on the operating condition of the engine 20 and the like.
  • the intake amount control unit 11 has an engine rotation control unit 12, an accelerator control unit 13, and an intake correction amount calculation unit 14.
  • the engine rotation control unit 12 controls the intake amount of the engine 20 based on the actual engine rotation speed. When a predetermined control condition is satisfied, the engine rotation control unit 12 performs engine rotation number feedback control for controlling the intake amount of the engine 20 such that the engine rotation number becomes a preset target engine rotation number.
  • engine speed feedback control includes idle speed control and maximum speed control.
  • the engine rotation control unit 12 controls the throttle valve 5 based on the actual engine rotation speed detected by the engine rotation sensor 1 and the target idle rotation speed of the engine 20 when a predetermined idle rotation control condition is satisfied.
  • Execute control The target idle speed is a target engine speed in idle speed control.
  • the idle rotation control condition may be, for example, a condition that is satisfied when the actual engine rotation speed is less than the determination threshold value of the idle rotation control.
  • the determination threshold value of the idle rotation control may be, for example, a rotation number threshold value that is higher by a predetermined number of rotations than the target idle rotation number.
  • the engine rotation control unit 12 controls the throttle valve 5 so that the actual engine rotation speed converges to the target idle rotation speed, based on the deviation between the actual engine rotation speed and the target idle rotation speed. For example, when it is determined in idle rotation control that the actual engine rotation speed converges to the target idle rotation speed, the engine rotation control unit 12 maintains the throttle valve opening with the actual throttle valve opening still. For example, when the engine rotation control unit 12 determines that the actual engine rotation speed does not converge to the target idle rotation speed in the idle rotation control, for example, the final throttle valve opening degree calculated by the intake correction amount calculation unit 14 described later.
  • the engine rotation control unit 12 performs the actual engine rotation. It may be determined that the number has converged to the target idle speed.
  • the engine rotation control unit 12 controls the throttle valve 5 based on the actual engine rotation speed detected by the engine rotation sensor 1 and the target maximum rotation speed of the engine 20 when a predetermined maximum rotation control condition is satisfied.
  • the target maximum speed is a target engine speed in the maximum speed control.
  • the maximum rotation control condition may be, for example, a condition that is satisfied when the actual engine rotation speed is equal to or higher than the determination threshold value of the maximum rotation control.
  • the determination threshold of the maximum rotation control may be, for example, a rotation number threshold lower by a predetermined rotation number than the target maximum rotation number.
  • the engine rotation control unit 12 controls the throttle valve 5 so that the actual engine rotation speed converges to the target maximum rotation speed based on the deviation between the actual engine rotation speed and the target maximum rotation speed in the maximum rotation control. For example, when the engine rotation control unit 12 determines that the actual engine rotation speed converges to the target maximum rotation speed in the maximum rotation control, for example, the engine rotation control unit 12 maintains the throttle valve opening as it is. For example, when the engine rotation control unit 12 determines that the actual engine rotation speed does not converge to the target maximum rotation speed in the maximum rotation control, for example, the final throttle valve opening degree calculated by the intake correction amount calculation unit 14 described later.
  • the engine rotation control unit 12 It may be determined that the number has converged to the target maximum number of revolutions.
  • the first convergence threshold and the second convergence threshold may be the same engine rotational speed value or different engine rotational speed values.
  • the accelerator control unit 13 controls the intake amount of the engine 20 based on the detection result of the accelerator sensor 2.
  • the accelerator control unit 13 controls the intake amount of the engine 20 based on the accelerator opening degree detected by the accelerator sensor 2 and the actual engine rotational speed and the actual boost pressure when a predetermined accelerator control condition is satisfied.
  • Run The accelerator control condition may be, for example, a condition that is satisfied when the actual engine rotation speed is equal to or greater than the determination threshold for idle rotation control and the actual engine rotation speed is less than the determination threshold for maximum rotation control. That is, the accelerator control condition may be a condition that is satisfied when the idle rotation control is not being performed and the maximum rotation control is not being performed.
  • the accelerator control unit 13 controls the throttle valve 5 so that the actual boost pressure converges to the target boost pressure based on the deviation between the actual boost pressure and the target boost pressure in the accelerator control.
  • the accelerator control unit 13 calculates a target boost pressure based on the accelerator opening detected by the accelerator sensor 2 and the actual engine rotational speed.
  • the accelerator control unit 13 may calculate the target boost pressure based on map data in which the relationship between the accelerator opening degree and the actual engine rotational speed and the target boost pressure is stored in advance.
  • the accelerator control unit 13 maintains the throttle valve opening at the actual throttle valve opening. For example, when the accelerator control unit 13 determines that the actual boost pressure does not converge to the target boost pressure in the accelerator control, the throttle is controlled so that the final throttle valve opening degree calculated by the intake correction amount calculation unit 14 described later is obtained. Correct the valve opening.
  • the accelerator control unit 13 determines that the actual boost pressure converges to the target boost pressure, for example, when the absolute value of the deviation between the actual boost pressure and the target boost pressure is less than or equal to a predetermined convergence threshold in accelerator control. You may
  • the ECU 10 includes a fuel amount control unit 15 that controls the injection amount of natural gas.
  • the fuel amount control unit 15 calculates the injection amount (final injection amount) of the natural gas to be injected by the injector 6 and controls the injector 6 based on the operating condition of the engine 20 and the like.
  • the fuel amount control unit 15 has a basic injection amount calculation unit 16, a fuel feedback control unit 17, and a fuel learning unit 18.
  • the basic injection amount calculation unit 16 calculates a basic injection amount based on the actual engine speed and the actual boost pressure.
  • the basic injection amount is, for example, an injection amount set in advance such that the actual air-fuel ratio becomes a predetermined air-fuel ratio when using natural gas having the first property as a reference.
  • the basic injection amount is a feedforward control value.
  • the basic injection amount calculation unit 16 may calculate the basic injection amount based on map data in which the relationship between the actual engine speed and the actual boost pressure and the basic injection amount is stored in advance.
  • the first property may be, for example, a property of natural gas whose production area is one predetermined destination among a plurality of destinations of the vehicle T.
  • the injection amount may be expressed by the injection time converted to the time for driving the injector 6 (hereinafter, the same applies to the other injection amounts).
  • the fuel feedback control unit 17 executes fuel feedback control.
  • the fuel feedback control means control for correcting the injection amount of natural gas based on the detection result of the air-fuel ratio sensor 4 so that the actual air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio.
  • the fuel feedback control unit 17 divides the basic injection amount calculated by the basic injection amount calculation unit 16 by the reference theoretical air-fuel ratio to calculate a target air-fuel ratio.
  • the reference theoretical air-fuel ratio is a theoretical air-fuel ratio corresponding to the natural gas having the first property.
  • the fuel feedback control unit 17 may store the reference theoretical air-fuel ratio in advance.
  • the fuel feedback control unit 17 calculates a fuel feedback correction injection amount based on the deviation between the actual air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 4 and the target air-fuel ratio in the fuel feedback control.
  • the fuel learning unit 18 executes fuel learning control when a predetermined learning condition is satisfied when the fuel feedback control unit 17 is executing fuel feedback control.
  • the fuel learning control for example, the fuel learning unit 18 calculates a fuel learning value from the fuel feedback correction injection amount at predetermined intervals.
  • the fuel learning unit 18 calculates a learning addition value based on, for example, the fuel feedback correction injection amount calculated by the fuel feedback control unit 17 in the fuel learning control.
  • the learning addition value is a change amount of the fuel learning value for updating the fuel learning value in the fuel learning control.
  • the learning addition value may be calculated, for example, by dividing the calculated fuel feedback correction injection amount by a predetermined coefficient.
  • the fuel learning unit 18 updates the fuel learning value by adding the learning addition value to the fuel learning value (the so-called previous value) updated most recently.
  • the fuel feedback correction injection amount is a fuel correction value of fuel feedback control.
  • the fuel learning value is a fuel correction value of fuel feedback control. That is, the fuel correction value of the fuel feedback control includes the fuel feedback correction injection amount and the fuel learning value calculated by the fuel amount control unit 15 from the fuel feedback correction injection amount.
  • Fuel learning control is generally control for compensating for an error or the like of the injection amount due to an individual difference of parts such as the injector 6 and the like.
  • the predetermined learning condition may be, for example, a condition that the actual engine speed is stable in a predetermined range and the actual boost pressure is stable in a predetermined range.
  • the fuel learning control for example, since the fuel learning value is updated every fixed cycle, the fuel learning value generally changes more gradually in time than the fuel feedback correction injection amount.
  • the fuel amount control unit 15 calculates the final injection amount by adding the fuel feedback correction injection amount calculated by the fuel feedback control unit 17 and the fuel learning value calculated by the fuel learning unit 18 to the basic injection amount. .
  • the fuel amount control unit 15 controls the injector 6 based on the calculated final injection amount.
  • the property (for example, calorific value) of natural gas may differ depending on the production area and the like.
  • natural gas of the second property different from the first property is supplied to the engine 20
  • a deviation of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio may occur due to the difference in the property of the natural gas.
  • the deviation of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio appears as a magnitude of change of the fuel correction value (fuel feedback correction injection amount and fuel learning value) of the fuel feedback control.
  • the intake air amount control unit 11 utilizes the fact that the deviation of the actual air-fuel ratio appears as the magnitude of the change of the fuel correction value of the fuel feedback control,
  • An intake correction amount calculation unit 14 is provided to suppress excess or deficiency of an intake amount of 20.
  • the intake air correction amount calculation unit 14 controls the throttle valve 5 based on the fuel correction value of the fuel feedback control.
  • the intake correction amount calculation unit 14 calculates a fuel correction coefficient (intake amount fuel correction value) KF n based on the fuel learning value.
  • the fuel correction coefficient KF n is a coefficient for correcting the basic correction value (intake amount basic correction value) TFB n .
  • the basic correction value TFB n corresponds to an intake air amount correction value in the case where the property of natural gas is the first property as a reference.
  • the fuel correction coefficient KF n corresponds to an intake air amount correction value in the case where the property of the natural gas is a second property different from the first property.
  • Intake correction amount calculation unit 14 controls the throttle valve 5. Specifically, the intake air correction amount calculation unit 14 controls the throttle valve 5 using the final throttle valve opening degree T n calculated according to the following equation 1.
  • the intake air correction amount calculation unit 14 calculates the fuel correction coefficient KF 1 based on, for example, the ratio between the first Wobbe index and the second Wobbe index.
  • the Wobbe index is an index that represents the properties (heat generation amount) of natural gas.
  • the first Wobbe index is the Wobbe index of natural gas having the first property as a reference.
  • the second Wobbe index is a Wobbe index of natural gas having a second property different from the first property.
  • FIG. 8 a graph in which the horizontal axis is the fuel learning value and the vertical axis is the fuel correction coefficient KF n is illustrated.
  • the fuel correction coefficient KF n on the vertical axis represents the first Wobbe index when the property of the natural gas is the first property, and the second Wobbe index when the property of the natural gas is the second property It calculates
  • a fuel correction coefficient KF n is the fuel correction coefficient in the fuel learned value L B KF B Changes linearly according to the amount of deviation of the fuel learning value.
  • the slope of the fuel correction coefficient KF n corresponds to the slope of the fuel correction coefficient KF 1 when the accelerator control condition is satisfied.
  • the intake correction amount calculation unit 14 is appropriate according to the property of the natural gas
  • the final throttle valve opening degree T n can be calculated using the fuel correction coefficient KF n .
  • the intake air correction amount calculation unit 14 controls the throttle valve 5 based on the basic correction value TFB 1 and the fuel correction coefficient KF 1 when the accelerator control condition is satisfied.
  • the intake air correction amount calculation unit 14 determines, for example, the actual boost pressure and the target boost when the accelerator control unit 13 determines that the actual boost pressure does not converge to the target boost pressure when the accelerator control condition is satisfied. calculates a basic correction value TFB 1 on the basis of the deviation between the pressure, it calculates a fuel correction coefficient KF 1 using the relationship of FIG.
  • the intake air correction amount calculation unit 14 controls the throttle valve 5 based on the basic correction value TFB 2 and the fuel correction coefficient KF 2 when the idle rotation control condition is satisfied. For example, when the engine rotation control unit 12 determines that the actual engine rotational speed does not converge to the target idle rotational speed when the idle rotation control condition is satisfied, the intake correction amount calculation unit 14 determines, for example, the actual engine It calculates a basic correction value TFB 2 based on the deviation of the rotational speed and the target idle rotational speed, calculates a fuel correction coefficient KF 2. The magnitude with which the fuel correction coefficient KF 2 corrects the basic correction value TFB 2 is larger than the magnitude with which the fuel correction coefficient KF 1 corrects the basic correction value TFB 1 .
  • Intake correction amount calculation unit 14 may, for example, using the fuel correction coefficient KF 2 represented by a straight line having a gradient larger than the gradient in relation to the fuel learned value and the fuel correction coefficient KF 1 in FIG. That is, when the idle rotation control condition is satisfied, the intake correction amount calculation unit 14 uses a fuel correction coefficient KF 2 different from the fuel correction coefficients KF 1 and KF 3 when the idle rotation control condition is not satisfied.
  • the throttle valve 5 may be controlled.
  • the intake air correction amount calculation unit 14 controls the throttle valve 5 based on the basic correction value TFB 3 and the fuel correction coefficient KF 3 when the maximum rotation control condition is satisfied. For example, when the engine rotation control unit 12 determines that the actual engine rotation speed does not converge to the target maximum rotation speed when the maximum rotation control condition is satisfied, the intake correction amount calculation unit 14 determines, for example, It calculates a basic correction value TFB 3 based on the deviation of the rotational speed and the target maximum speed, calculates a fuel correction coefficient KF 3. Size fuel correction coefficient KF 3 corrects the basic correction value TFB 3, rather than the size of the fuel correction coefficient KF 1 is correcting the basic correction value TFB 1, big.
  • Intake correction amount calculation unit 14 may, for example, using the fuel correction coefficient KF 3 represented by a straight line having a gradient larger than the gradient in relation to the fuel learned value and the fuel correction coefficient KF 1 in FIG. That is, when the maximum rotation control condition is satisfied, the intake correction amount calculation unit 14 uses a fuel correction coefficient KF 3 different from the fuel correction coefficients KF 1 and KF 2 when the maximum rotation control condition is not satisfied. Thus, the intake amount adjustment unit may be controlled.
  • FIG. 3 is a flowchart showing processing of idle rotation control.
  • the ECU 10 of the control device 100 of the internal combustion engine determines in S11 whether or not the idle rotation control condition is satisfied by the engine rotation control unit 12. If it is determined by the engine rotation control unit 12 that the idle rotation control condition is not satisfied in S11, the ECU 10 ends the processing of FIG. 3.
  • the ECU 10 detects the actual engine rotation speed by the engine rotation sensor 1 in S12. The ECU 10 calculates the target engine rotation speed by the engine rotation control unit 12 in S13.
  • the ECU 10 uses the engine rotation control unit 12 to determine whether the actual engine speed has converged to the target engine speed.
  • the ECU 10 determines whether the actual engine speed has converged to the target engine speed in S14. If it is determined by the engine rotation control unit 12 that the actual engine speed has converged to the target engine speed in S14, the ECU 10 maintains the throttle valve opening at the actual throttle valve opening in S15 (S14) previous final throttle opening T 2 maintained) to. On the other hand, when it is determined by the engine rotation control unit 12 that the actual engine speed does not converge to the target engine speed in S14, the ECU 10 determines the final throttle valve opening T as in the above equation 1 in S16. By calculating 2 , the intake air correction amount calculation unit 14 corrects the throttle valve opening degree. ECU10, in S17, and controls the throttle valve 5 by the intake air amount control unit 11 using the final throttle valve opening T 2 calculated by the intake air correction amount calculation unit 14. Thereafter, the process of FIG. 3 is ended.
  • FIG. 4 is a flowchart showing processing of maximum rotation control.
  • the ECU 10 determines in S ⁇ b> 21 whether or not the maximum rotation control condition is satisfied by the engine rotation control unit 12. If it is determined by the engine rotation control unit 12 that the maximum rotation control condition is not satisfied in S21, the ECU 10 ends the processing of FIG. On the other hand, when it is determined by the engine rotation control unit 12 that the maximum rotation control condition is satisfied in S21, the ECU 10 detects the actual engine rotation speed by the engine rotation sensor 1 in S22. The ECU 10 calculates the target maximum number of rotations by the engine rotation control unit 12 at S23. In S24, the ECU 10 uses the engine rotation control unit 12 to determine whether the actual engine speed has converged to the target maximum speed.
  • the ECU 10 determines whether the actual engine speed has converged to the target maximum speed in S24. If it is determined by the engine rotation control unit 12 that the actual engine speed has converged to the target maximum speed in S24, the ECU 10 maintains the throttle valve opening at the actual throttle valve opening in S25 (S24) The previous final throttle valve opening T 3 is maintained). On the other hand, when it is determined by the engine rotation control unit 12 that the actual engine speed has not converged to the target maximum speed in S24, the ECU 10 determines the final throttle valve opening T as in the above equation 1 in S26. By calculating 3 , the intake valve correction amount calculation unit 14 corrects the throttle valve opening degree. ECU10, in S27, and controls the throttle valve 5 by the intake air amount control unit 11 using the final throttle valve opening T 3 which is calculated by the intake correction amount calculation unit 14. Thereafter, the process of FIG. 4 is ended.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a process of accelerator control.
  • the ECU 10 determines in S31 whether the accelerator control condition is satisfied by the accelerator control unit 13. If it is determined by the accelerator control unit 13 that the accelerator control condition is not satisfied in S31, the ECU 10 ends the process of FIG.
  • the ECU 10 detects the accelerator opening degree by the accelerator sensor 2 in S32, and the engine rotation sensor 1 in S33. To detect the actual engine speed.
  • the ECU 10 calculates the target boost pressure by the accelerator control unit 13 in S34.
  • the ECU 10 detects the actual boost pressure by the boost pressure sensor 3 in S35.
  • the ECU 10 uses the accelerator control unit 13 to determine whether the actual boost pressure has converged to the target boost pressure.
  • the ECU 10 When it is determined by the accelerator control unit 13 that the actual boost pressure has converged to the target boost pressure in S36, the ECU 10 maintains the throttle valve opening at the actual throttle valve opening in S37 (previous final Maintain the throttle valve opening T 1 ). The process of FIG. 5 ends. Meanwhile, ECU 10 is calculated in S36, when the actual boost pressure is determined when not converged to the target boost pressure by the accelerator controller 13, in S38, the final throttle opening T 1 as in the above expression 1 By doing this, the intake valve correction amount calculation unit 14 corrects the throttle valve opening degree. ECU10, in S39, and controls the throttle valve 5 by the intake air amount control unit 11 using the final throttle valve opening T 1 calculated by the intake air correction amount calculation unit 14. Thereafter, the process of FIG. 5 is ended.
  • FIG. 6 is a flowchart showing processing of fuel amount control.
  • the ECU 10 detects the actual engine rotational speed with the engine rotation sensor 1 at S41.
  • the ECU 10 detects the actual boost pressure by the boost pressure sensor 3 in S42.
  • the ECU 10 calculates the basic injection amount by the basic injection amount calculation unit 16 in S43.
  • the ECU 10 calculates the target air-fuel ratio by the fuel feedback control unit 17 in S44.
  • the ECU 10 detects the actual air-fuel ratio by the air-fuel ratio sensor 4 at S45.
  • the ECU 10 executes the fuel feedback control by the fuel feedback control unit 17 in S46.
  • the ECU 10 determines whether the learning condition is satisfied by the fuel learning unit 18. When it is determined by the fuel learning unit 18 that the learning condition is satisfied in S47, the ECU 10 updates the learning value by the fuel learning unit 18 in S48, and uses the updated learning value in S49. The final injection amount is calculated. Thereafter, the process of FIG. 6 is ended. On the other hand, when it is determined by the fuel learning unit 18 that the learning condition is not established in S47, the ECU 10 does not update the learning value, and calculates the final injection amount using the learning value updated in S49. I do. Thereafter, the process of FIG. 6 is ended.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the process of correcting the throttle valve opening.
  • ECU 10 at S51, to detect the actual throttle valve opening degree TB n by a throttle valve opening sensor of the throttle valve 5.
  • Throttle valve 5, in S31 in FIG. 5 when the accelerator control condition is determined by which the accelerator controller 13 satisfied, detects the actual throttle valve opening degree TB 1 in S51.
  • the condition is satisfied by the engine rotation control unit 12 detects the actual throttle valve opening degree TB 2 in S51.
  • Throttle valve 5, in S21 in FIG. 4 if the maximum rotation control conditions are determined. If the condition is satisfied by the engine rotation control unit 12 detects the actual throttle valve opening degree TB 3 in S51.
  • the ECU 10 calculates the basic correction value TFB n by the intake air correction amount calculation unit 14 in S52. If it is determined by the accelerator control unit 13 that the accelerator control condition is satisfied in S31 of FIG. 5, the intake correction amount calculation unit 14 calculates the basic correction value TFB 1 in S52. When it is determined by the engine rotation control unit 12 that the idle rotation control condition is satisfied in S11 of FIG. 3, the intake correction amount calculation unit 14 calculates the basic correction value TFB 2 in S52. If it is determined by the engine rotation control unit 12 that the maximum rotation control condition is satisfied in S21 of FIG. 4, the intake correction amount calculation unit 14 calculates the basic correction value TFB 3 in S52.
  • the ECU 10 calculates the fuel correction coefficient KF n by the intake air correction amount calculation unit 14 in S53.
  • the intake air correction amount calculation unit 14 calculates the fuel correction coefficient KF 1 in S53.
  • the ECU 10 calculates the final throttle valve opening degree T n by the intake air correction amount calculation unit 14 in S54.
  • the intake air correction amount calculation unit 14 calculates a final throttle valve opening degree T n using the actual throttle valve opening degree TB n , the basic correction value TFB n , and the fuel correction coefficient KF n detected and calculated in S51 to S53. .
  • the fuel amount control unit 15 performs fuel feedback control based on the detection result of the air-fuel ratio sensor 4. Since the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 4 may differ depending on the nature of the natural gas, the fuel correction value of the fuel feedback control may differ depending on the nature of the natural gas.
  • the throttle valve 5 By controlling the throttle valve 5 by the intake amount control unit 11 based on the fuel correction value, it becomes possible to control the intake amount of the engine 20 according to the property of the natural gas. Therefore, according to the control device 100 of the internal combustion engine, it is possible to suppress the occurrence of excess or deficiency of the output torque of the engine 20 due to the difference in the properties of the natural gas.
  • the control device 100 for an internal combustion engine further includes an engine rotation sensor 1 that detects the number of revolutions of the engine 20, and a boost pressure sensor 3 that detects an intake pressure of the engine 20.
  • the fuel correction value includes a fuel feedback correction injection amount and a fuel learning value calculated by the fuel amount control unit 15 from the fuel feedback correction injection amount.
  • the intake amount control unit 11 calculates a basic correction value TFB n based on the intake pressure detected by the boost pressure sensor 3 and the target intake pressure.
  • the intake air amount control unit 11 calculates a fuel correction coefficient KF n for correcting the basic correction value TFB n based on the fuel learning value.
  • the intake amount control unit 11 controls the throttle valve 5 based on the basic correction value TFB n and the fuel correction coefficient KF n .
  • the fuel learning value changes more gradually in time than the fuel feedback correction injection amount.
  • the fuel correction coefficient KF n is calculated based on the fuel learning value that changes gradually according to the property of the natural gas, so excessive correction of the basic correction value TFB n is suppressed. Therefore, the throttle valve 5 can be stably controlled in accordance with the properties of the natural gas.
  • the intake amount control unit 11 determines, based on the actual engine rotation speed detected by the engine rotation sensor 1 and the target idle rotation speed of the engine 20, when a predetermined idle rotation control condition is satisfied.
  • the idle rotation control for controlling the throttle valve 5 is executed.
  • the intake amount control unit 11 controls the throttle valve 5 using a fuel correction coefficient KF 2 different from the fuel correction coefficient KF 1 when the idle rotation control condition is not satisfied. Do.
  • the idle rotation control condition is satisfied, it is possible to achieve both the convergence and responsiveness of the rotation speed of the engine 20 to the target idle rotation speed.
  • the intake amount control unit 11 determines, based on the actual engine rotation speed detected by the engine rotation sensor 1 and the target maximum rotation speed of the engine 20, when a predetermined maximum rotation control condition is satisfied.
  • the maximum rotation control for controlling the throttle valve 5 is performed.
  • the intake amount control unit 11 controls the throttle valve 5 using a fuel correction coefficient KF 3 different from the fuel correction coefficient KF 1 when the maximum rotation control condition is not satisfied. Do.
  • the maximum rotation control condition is satisfied, it is possible to achieve both the convergence and responsiveness of the rotation speed of the engine 20 to the target maximum rotation speed.
  • the intake air amount control unit 11 is a Wobbe natural gas having a second property different from the first Wobbe index, which is a Wobbe index of the natural gas having a first property serving as a reference.
  • the fuel correction coefficient KF n is calculated based on the ratio to the second Wobbe index, which is the index.
  • the fuel correction coefficient KF n can be calculated using the Wobbe index representing the property of the natural gas.
  • control device 100 for an internal combustion engine may not necessarily be mounted on the vehicle T.
  • the engine 20 may not necessarily be used for driving the vehicle T.
  • the natural gas may not necessarily be compressed natural gas, and may be, for example, liquefied natural gas (LNG: [Liquefied Natural Gas]).
  • LNG liquefied natural gas
  • the number of cylinders and pistons may be one each.
  • the boost pressure sensor 3 may be omitted, for example, when the boost pressure is estimated by estimation control or the like.
  • the air-fuel ratio sensor 4 may be omitted, for example, when the air-fuel ratio is estimated by estimation control or the like.
  • the intake amount adjustment unit is not limited to the throttle valve 5.
  • the intake amount adjustment unit may target various configurations such as, for example, a turbocharger and a variable valve lift mechanism.
  • downstream pipe 32b of the fuel supply unit 30 is connected to the upstream intake pipe 21a of the intake pipe 21 in the above embodiment, the downstream pipe 32b may be connected to the downstream intake pipe 21b.
  • natural gas when natural gas is liquefied natural gas, it may be comprised so that natural gas may be directly injected by the cylinder of the engine 20. FIG.
  • the intake amount control unit 11 includes the engine rotation control unit 12 that performs both the idle rotation control and the maximum rotation control. However, the engine rotation control unit performs only one of the controls. It may be twelve.
  • the intake amount control unit 11 has both the engine rotation control unit 12 and the accelerator control unit 13, but may have only one of the engine rotation control unit 12 and the accelerator control unit 13. .
  • the fuel amount control unit 15 includes both the fuel feedback control unit 17 that executes the fuel feedback control and the fuel learning unit 18 that performs the fuel learning control.
  • the fuel feedback control unit It may have only 17.
  • the intake air correction amount calculation unit 14 may calculate a fuel correction coefficient KF n for correcting the basic correction value TFB n based on the fuel feedback correction injection amount calculated by the fuel feedback control unit 17.
  • the fuel feedback control unit 17 does not necessarily have to be based on the deviation between the actual air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 4 and the target air-fuel ratio in the fuel feedback control.
  • the intake correction amount calculation unit 14 calculates the fuel correction coefficient KF 1 based on the map data stored in advance based on the ratio between the first Wobbe index and the second Wobbe index.
  • the fuel correction coefficient KF 1 may be calculated based on the map data.
  • the intake air correction amount calculation unit 14 may calculate the fuel correction coefficient KF 1 based on a function (formula) or the like of the fuel feedback correction value.
  • the fuel correction coefficient KF 2 corrects the basic correction value TFB 2 more than the fuel correction coefficient KF 1 corrects the basic correction value TFB 1 , but the fuel correction coefficient KF 2 is equal to the fuel correction coefficient KF 1 May be
  • the fuel correction coefficient KF 3 corrects the basic correction value TFB 3 more than the fuel correction coefficient KF 1 corrects the basic correction value TFB 1 but the fuel correction coefficient KF 3 is equal to the fuel correction coefficient KF 1 May be
  • Fuel correction coefficient KF 2 may be different from the fuel correction coefficient KF 3, may be equal to the fuel correction coefficient KF 3.

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Abstract

内燃機関の制御装置（１００）は、天然ガスを含む混合気を燃焼させるエンジンの制御装置である。内燃機関の制御装置（１００）は、エンジンの吸気量を調整するスロットルバルブ（５）と、スロットルバルブ（５）を制御する吸気量制御部（１１）と、エンジンで燃焼された混合気の空燃比を検出する空燃比センサ（４）と、空燃比センサ（４）の検出結果に基づいて、空燃比が目標空燃比となるように天然ガスの噴射量を補正する燃料フィードバック制御を実行する燃料量制御部（１５）と、を備えている。吸気量制御部（１１）は、燃料フィードバック制御の燃料補正値に基づいて、スロットルバルブ（５）を制御する。

Description

内燃機関の制御装置
　本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
　従来、天然ガスを使用する内燃機関の制御システムが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載の制御システムでは、天然ガスの性状に応じて決定される燃料補正項を用いて燃料噴射量を補正する制御が実施される。
特許第５８１７８４２号公報
　天然ガスを含む混合気を燃焼させる内燃機関の出力トルクは、天然ガスの性状（例えば発熱量）に応じて変化し得る。しかしながら、従来の内燃機関の制御システムでは、吸気量を調整する吸気量調整部（例えばスロットルバルブ）の制御において天然ガスの性状が十分に考慮されていない。そのため、第１性状を有する天然ガスに吸気量調整部の制御動作を適合させた内燃機関において、第１性状とは異なる第２性状を有する天然ガスが用いられた場合、第２性状を有する天然ガスに対しては吸気量の過不足が生じ得る。その結果、内燃機関の出力トルクの過不足が生じるおそれがある。
　本発明の一形態は、天然ガスの性状の違いに起因して内燃機関の出力トルクの過不足が生じることを抑制可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
　本発明の一形態に係る内燃機関の制御装置は、天然ガスを含む混合気を燃焼させる内燃機関の制御装置であって、内燃機関の吸気量を調整する吸気量調整部と、吸気量調整部を制御する吸気量制御部と、内燃機関で燃焼された混合気の空燃比を検出する空燃比検出部と、空燃比検出部の検出結果に基づいて、空燃比が目標空燃比となるように天然ガスの噴射量を補正する燃料フィードバック制御を実行する燃料量制御部と、を備え、吸気量制御部は、燃料フィードバック制御の燃料補正値に基づいて、吸気量調整部を制御する。
　本発明の一形態に係る内燃機関の制御装置では、燃料量制御部により、空燃比検出部の検出結果に基づいて燃料フィードバック制御が実施される。天然ガスの性状に応じて空燃比検出部で検出される空燃比が異なり得るため、燃料フィードバック制御の燃料補正値は、天然ガスの性状に応じて異なり得る。燃料補正値に基づいて、吸気量制御部により吸気量調整部が制御されることにより、天然ガスの性状に応じて内燃機関の吸気量を制御することが可能となる。よって、内燃機関の制御装置によれば、天然ガスの性状の違いに起因して内燃機関の出力トルクの過不足が生じることを抑制することができる。
　本発明の一形態に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、内燃機関の吸気圧力を検出する吸気圧センサと、を更に備え、燃料補正値は、燃料フィードバック補正値と、燃料フィードバック補正値から燃料量制御部により算出される燃料学習値を含み、吸気量制御部は、吸気圧センサで検出された吸気圧力と目標吸気圧力とに基づいて、吸気量基本補正値を算出し、燃料学習値に基づいて、吸気量基本補正値を補正する吸気量燃料補正値を算出し、吸気量基本補正値と吸気量燃料補正値とに基づいて、吸気量調整部を制御してもよい。一般的に、燃料学習値は、燃料フィードバック補正値よりも時間的に緩やかに変化する。これにより、天然ガスの性状に応じて緩やかに変化する燃料学習値に基づいて吸気量燃料補正値が算出されるため、吸気量基本補正値の過度な補正が抑制される。よって、天然ガスの性状に応じて吸気量調整部を安定的に制御することができる。
　本発明の一形態に係る内燃機関の制御装置では、吸気量制御部は、所定のアイドル回転制御条件が成立した場合、回転数センサで検出された回転数と内燃機関の目標アイドル回転数とに基づいて吸気量調整部を制御するアイドル回転制御を実行し、吸気量制御部は、アイドル回転制御条件が成立している場合、アイドル回転制御条件が成立していない場合の吸気量燃料補正値とは異なる吸気量燃料補正値を用いて吸気量調整部を制御してもよい。この場合、アイドル回転制御条件が成立している場合において、内燃機関の回転数の目標アイドル回転数への収束性及び応答性の両立を図ることができる。
　本発明の一形態に係る内燃機関の制御装置では、吸気量制御部は、所定の最高回転制御条件が成立した場合、回転数センサで検出された回転数と内燃機関の目標最高回転数とに基づいて吸気量調整部を制御する最高回転制御を実行し、吸気量制御部は、最高回転制御条件が成立している場合、最高回転制御条件が成立していない場合の吸気量燃料補正値とは異なる吸気量燃料補正値を用いて吸気量調整部を制御してもよい。この場合、最高回転制御条件が成立している場合において、内燃機関の回転数の目標最高回転数への収束性及び応答性の両立を図ることができる。
　本発明の一形態に係る内燃機関の制御装置では、吸気量制御部は、基準となる第１性状を有する天然ガスのウォッベ指数である第１ウォッベ指数と第１性状とは異なる第２性状を有する天然ガスのウォッベ指数である第２ウォッベ指数との比率に基づいて、吸気量燃料補正値を算出してもよい。この場合、天然ガスの性状を表すウォッベ指数を利用して、吸気量燃料補正値を算出することができる。
　本発明の一形態によれば、天然ガスの性状の違いに起因して内燃機関の出力トルクの過不足が生じることを抑制可能な内燃機関の制御装置を提供することができる。
図１は、実施形態の内燃機関の制御装置を含む車両の概略構成図である。 図２は、図１の内燃機関の制御装置のブロック図である。 図３は、アイドル回転制御の処理を示すフローチャートである。 図４は、最高回転制御の処理を示すフローチャートである。 図５は、アクセル制御の処理を示すフローチャートである。 図６は、燃料量制御の処理を示すフローチャートである。 図７は、スロットルバルブ開度の補正の処理を示すフローチャートである。 図８は、スロットルバルブ開度の燃料補正係数の例を示す図である。
　以下、本発明の一形態の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
［内燃機関の制御装置１００の概要］
　図１は、実施形態の内燃機関の制御装置を含む車両の概略構成図である。図１に示されるように、内燃機関の制御装置１００は、ＥＣＵ［Electronic　Control　Unit］１０を備えている。内燃機関の制御装置１００は、エンジン２０と燃料供給部３０とを備える車両Ｔに搭載されている。車両Ｔは、例えばトラックである。車両Ｔは、トラックに限定されるものではなく、例えばトレーラーヘッド、バス等であってもよい。
［エンジン２０の構成］
　エンジン２０は、例えば車両Ｔの駆動用として用いられる。エンジン２０は、天然ガスを含む混合気を燃焼させる内燃機関である。天然ガスは、例えば圧縮天然ガス（ＣＮＧ：［Compressed　Natural　Gas］）である。エンジン２０は、吸気管２１と、シリンダ（気筒）及びピストン等を含む本体部２２と、排気管２３と、を有している。シリンダ及びピストンの数は、例えばそれぞれ複数個である。
　吸気管２１は、空気と天然ガスとの混合気を本体部２２に導入するための配管である。吸気管２１の途中には、スロットルバルブ（吸気量調整部）５が設けられている。吸気管２１には、エアクリーナー、ターボチャージャー等の過給器、及びインタークーラ等が設けられていてもよい。吸気管２１は、スロットルバルブ５の上流側の上流吸気管２１ａと、スロットルバルブ５の下流側の下流吸気管２１ｂと、を含む。上流吸気管２１ａには、所定の位置に燃料供給部３０の下流配管３２ｂ（後述）が接続されている。上流吸気管２１ａには、下流配管３２ｂを介して天然ガスが供給される。下流吸気管２１ｂには、所定の位置にブースト圧センサ（吸気圧センサ）３が設けられている。
　本体部２２は、エンジン２０の主要部である。本体部２２は、シリンダブロック及びシリンダヘッド等で構成されている。本体部２２におけるクランクシャフト付近には、エンジン回転センサ（回転数センサ）１が設けられている。本体部２２では、吸気管２１から各シリンダに混合気が供給される。各シリンダには、点火コイル７及び点火プラグがそれぞれ設けられている。本体部２２では、混合気が燃焼されて出力トルクが取り出される。各シリンダで燃焼された混合気（排気ガス）は、排気管２３に排出される。
　排気管２３は、排気ガスを本体部２２から導出するための配管である。排気管２３には、所定の位置に空燃比センサ（空燃比検出部）４が設けられている。排気管２３における空燃比センサ４の下流側には、三元触媒等が設けられていてもよい。
　燃料供給部３０は、エンジン２０に天然ガスを供給するシステムである。燃料供給部３０は、例えば、燃料タンク３１と、燃料配管３２と、遮断弁３３と、レギュレータ３４と、を有している。燃料タンク３１は、天然ガスを貯蔵するタンクである。燃料タンク３１は、燃料配管３２を介して上流吸気管２１ａと接続されている。
　燃料配管３２は、燃料タンク３１から上流吸気管２１ａに天然ガスを導く配管である。燃料配管３２の途中には、インジェクタ６が設けられている。燃料配管３２は、インジェクタ６の上流側の上流配管３２ａと、インジェクタ６の下流側の下流配管３２ｂと、を含む。上流配管３２ａには、所定の位置に燃料タンク３１側から順に遮断弁３３及びレギュレータ３４が設けられている。
　遮断弁３３は、燃料タンク３１からの天然ガスを遮断可能な弁である。遮断弁３３は、ＥＣＵ１０と電気的に接続されている（図示省略）。遮断弁３３は、ＥＣＵ１０によって制御される。レギュレータ３４は、遮断弁３３を通過した天然ガスの圧力を所定の圧力以下に制限する。インジェクタ６は、上流配管３２ａからの天然ガスを下流配管３２ｂへ上流吸気管２１ａに向かって噴射させる。
［内燃機関の制御装置１００の構成］
　ＥＣＵ１０は、エンジン２０を統括的に管理する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ［Central　Processing　Unit］、ＲＯＭ［Read　Only　Memory］、ＲＡＭ［Random　Access　Memory］、ＣＡＮ［Controller　Area　Network］通信回路等を有している。ＥＣＵ１０では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ１０は、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。
　図２は、図１の内燃機関の制御装置のブロック図である。図２に示されるように、ＥＣＵ１０は、例えば、エンジン回転センサ１、アクセルセンサ２、ブースト圧センサ３、空燃比センサ４、スロットルバルブ５、インジェクタ６、及び点火コイル７と電気的に接続されている。
　エンジン回転センサ１は、クランクシャフトの回転数をエンジン２０のエンジン回転数として検出する検出器である。エンジン回転センサ１は、検出したエンジン回転数（実エンジン回転数）の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。アクセルセンサ２は、アクセルペダルのアクセル開度を検出する検出器である。アクセルセンサ２は、検出したアクセル開度の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。
　ブースト圧センサ３は、下流吸気管２１ｂを流れる混合気の圧力をエンジン２０のブースト圧（吸気圧力）として検出する検出器である。ブースト圧センサ３は、検出した圧力（実ブースト圧）の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。
　空燃比センサ４は、排気管２３を流れる排気ガス中の酸素濃度に基づいて、エンジン２０で燃焼された混合気の空燃比を検出する検出器である。空燃比センサ４は、検出した空燃比（実空燃比）の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。
　スロットルバルブ５は、エンジン２０の吸気量を調整する絞り弁（例えばバタフライバルブ）である。スロットルバルブ５の動作は、ＥＣＵ１０によって制御される。スロットルバルブ５は、スロットルバルブ５の開度（スロットルバルブ開度）を検出する開度センサを有している。スロットルバルブ５は、検出したスロットルバルブ開度（実スロットルバルブ開度）の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。
　インジェクタ６は、天然ガスの噴射量を調整する噴射弁である。インジェクタ６の動作は、ＥＣＵ１０によって制御される。点火コイル７は、点火プラグの点火のために通電された電力を高電圧に変換する。点火コイル７の点火プラグへの通電は、ＥＣＵ１０によって制御される。
［ＥＣＵ１０の機能的構成］
　次に、ＥＣＵ１０の機能的構成について説明する。ＥＣＵ１０は、スロットルバルブ５を制御する吸気量制御部１１を備えている。吸気量制御部１１は、エンジン２０の運転状況等に基づいて、スロットルバルブ５を制御する。吸気量制御部１１は、エンジン回転制御部１２と、アクセル制御部１３と、吸気補正量算出部１４と、を有している。
　エンジン回転制御部１２は、実エンジン回転数に基づいて、エンジン２０の吸気量を制御する。エンジン回転制御部１２は、所定の制御条件が成立したとき、エンジン回転数が予め設定された目標エンジン回転数となるようにエンジン２０の吸気量を制御するエンジン回転数フィードバック制御を実行する。一例として、エンジン回転数フィードバック制御には、アイドル回転制御と最高回転制御とが含まれる。
　エンジン回転制御部１２は、所定のアイドル回転制御条件が成立した場合、エンジン回転センサ１で検出された実エンジン回転数とエンジン２０の目標アイドル回転数とに基づいてスロットルバルブ５を制御するアイドル回転制御を実行する。目標アイドル回転数は、アイドル回転制御における目標エンジン回転数である。アイドル回転制御条件は、例えば実エンジン回転数がアイドル回転制御の判定閾値未満である場合に成立する条件であってもよい。アイドル回転制御の判定閾値は、例えば目標アイドル回転数よりも所定回転数高い回転数閾値であってもよい。
　エンジン回転制御部１２は、アイドル回転制御において、実エンジン回転数と目標アイドル回転数との偏差に基づいて、実エンジン回転数が目標アイドル回転数に収束するように、スロットルバルブ５を制御する。エンジン回転制御部１２は、例えば、アイドル回転制御において実エンジン回転数が目標アイドル回転数に収束していると判定した場合、スロットルバルブ開度を実スロットルバルブ開度のままで維持する。エンジン回転制御部１２は、例えば、アイドル回転制御において実エンジン回転数が目標アイドル回転数に収束していないと判定した場合、後述の吸気補正量算出部１４により算出された最終スロットルバルブ開度となるようにスロットルバルブ開度を補正する。エンジン回転制御部１２は、例えば、アイドル回転制御において実エンジン回転数と目標アイドル回転数との偏差の絶対値が所定の収束閾値（第１の収束閾値）以下となっている場合、実エンジン回転数が目標アイドル回転数に収束していると判定してもよい。
　エンジン回転制御部１２は、所定の最高回転制御条件が成立した場合、エンジン回転センサ１で検出された実エンジン回転数とエンジン２０の目標最高回転数とに基づいてスロットルバルブ５を制御する最高回転制御を実行する。目標最高回転数は、最高回転制御における目標エンジン回転数である。最高回転制御条件は、例えば実エンジン回転数が最高回転制御の判定閾値以上である場合に成立する条件であってもよい。最高回転制御の判定閾値は、例えば目標最高回転数よりも所定回転数低い回転数閾値であってもよい。
　エンジン回転制御部１２は、最高回転制御において、実エンジン回転数と目標最高回転数との偏差に基づいて、実エンジン回転数が目標最高回転数に収束するように、スロットルバルブ５を制御する。エンジン回転制御部１２は、例えば、最高回転制御において実エンジン回転数が目標最高回転数に収束していると判定した場合、スロットルバルブ開度を実スロットルバルブ開度のままで維持する。エンジン回転制御部１２は、例えば、最高回転制御において実エンジン回転数が目標最高回転数に収束していないと判定した場合、後述の吸気補正量算出部１４により算出された最終スロットルバルブ開度となるようにスロットルバルブ開度を補正する。エンジン回転制御部１２は、例えば、最高回転制御において実エンジン回転数と目標最高回転数との偏差の絶対値が所定の収束閾値（第２の収束閾値）以下となっている場合、実エンジン回転数が目標最高回転数に収束していると判定してもよい。第１の収束閾値及び第２の収束閾値は、同じエンジン回転数の値であってもよいし、異なるエンジン回転数の値であってもよい。
　アクセル制御部１３は、アクセルセンサ２の検出結果に基づいて、エンジン２０の吸気量を制御する。アクセル制御部１３は、所定のアクセル制御条件が成立した場合、アクセルセンサ２で検出されたアクセル開度と実エンジン回転数と実ブースト圧とに基づいて、エンジン２０の吸気量を制御するアクセル制御を実行する。アクセル制御条件は、例えば実エンジン回転数がアイドル回転制御の判定閾値以上であり且つ実エンジン回転数が最高回転制御の判定閾値未満である場合に成立する条件であってもよい。つまり、アクセル制御条件は、アイドル回転制御の実行中ではなく、且つ、最高回転制御の実行中ではない場合に成立する条件であってもよい。
　アクセル制御部１３は、アクセル制御において、実ブースト圧と目標ブースト圧との偏差に基づいて、実ブースト圧が目標ブースト圧に収束するように、スロットルバルブ５を制御する。アクセル制御部１３は、アクセルセンサ２で検出されたアクセル開度と実エンジン回転数とに基づいて、目標ブースト圧を算出する。アクセル制御部１３は、アクセル開度及び実エンジン回転数と目標ブースト圧との関係を予め記憶したマップデータに基づいて、目標ブースト圧を算出してもよい。
　アクセル制御部１３は、例えば、アクセル制御において実ブースト圧が目標ブースト圧に収束していると判定した場合、スロットルバルブ開度を実スロットルバルブ開度のままで維持する。アクセル制御部１３は、例えば、アクセル制御において実ブースト圧が目標ブースト圧に収束していないと判定した場合、後述の吸気補正量算出部１４により算出された最終スロットルバルブ開度となるようにスロットルバルブ開度を補正する。アクセル制御部１３は、例えば、アクセル制御において実ブースト圧と目標ブースト圧との偏差の絶対値が所定の収束閾値以下となっている場合、実ブースト圧が目標ブースト圧に収束していると判定してもよい。
　ＥＣＵ１０は、天然ガスの噴射量を制御する燃料量制御部１５を備えている。燃料量制御部１５は、エンジン２０の運転状況等に基づいて、インジェクタ６に噴射させる天然ガスの噴射量（最終噴射量）を算出すると共にインジェクタ６を制御する。燃料量制御部１５は、基本噴射量算出部１６と、燃料フィードバック制御部１７と、燃料学習部１８と、を有している。
　基本噴射量算出部１６は、実エンジン回転数及び実ブースト圧に基づいて、基本噴射量を算出する。基本噴射量は、例えば基準となる第１性状を有する天然ガスを用いる場合に実空燃比が所定の空燃比となるように予め設定された噴射量である。基本噴射量は、フィードフォワードの制御値である。基本噴射量算出部１６は、実エンジン回転数及び実ブースト圧と基本噴射量との関係を予め記憶したマップデータに基づいて、基本噴射量を算出してもよい。第１性状は、例えば、車両Ｔの複数の仕向地のうちの予め決められた１つの仕向地を産地とする天然ガスの性状であってもよい。なお、噴射量は、インジェクタ６を駆動する時間に換算した噴射時間で表されてもよい（以下、その他の噴射量について同じ）。
　燃料フィードバック制御部１７は、燃料フィードバック制御を実行する。燃料フィードバック制御とは、空燃比センサ４の検出結果に基づいて、実空燃比が目標空燃比となるように天然ガスの噴射量を補正する制御を意味する。燃料フィードバック制御部１７は、基本噴射量算出部１６により算出された基本噴射量を基準理論空燃比で除算することで、目標空燃比を算出する。基準理論空燃比は、第１性状を有する天然ガスに対応した理論空燃比である。燃料フィードバック制御部１７は、基準理論空燃比を予め記憶していてもよい。燃料フィードバック制御部１７は、燃料フィードバック制御において、空燃比センサ４で検出された実空燃比と目標空燃比との偏差に基づいて、燃料フィードバック補正噴射量を算出する。
　燃料学習部１８は、燃料フィードバック制御部１７が燃料フィードバック制御を実行している場合に、所定の学習条件が成立したとき、燃料学習制御を実行する。燃料学習部１８は、燃料学習制御として、例えば一定周期ごとに燃料フィードバック補正噴射量から燃料学習値を算出する。燃料学習部１８は、燃料学習制御において、例えば燃料フィードバック制御部１７により算出された燃料フィードバック補正噴射量に基づいて学習加算値を算出する。学習加算値は、燃料学習制御において燃料学習値を更新するための燃料学習値の変化量である。学習加算値は、例えば、算出した燃料フィードバック補正噴射量を所定の係数で除算することにより算出されてもよい。燃料学習部１８は、直近に更新された燃料学習値（いわゆる前回値）に学習加算値を加算することで、燃料学習値を更新する。
　燃料フィードバック補正噴射量は、燃料フィードバック制御の燃料補正値である。燃料学習値は、燃料フィードバック制御の燃料補正値である。すなわち、燃料フィードバック制御の燃料補正値は、燃料フィードバック補正噴射量と、燃料フィードバック補正噴射量から燃料量制御部１５により算出される燃料学習値を含む。
　燃料学習制御は、一般的には、インジェクタ６等の部品の個体差による噴射量の誤差等を補償するための制御である。所定の学習条件は、例えば、実エンジン回転数が所定の範囲内で安定しており、且つ、実ブースト圧が所定の範囲内で安定しているとの条件であってもよい。燃料学習制御では、例えば一定周期ごとに燃料学習値が更新されるため、燃料学習値は、一般的に燃料フィードバック補正噴射量よりも時間的に緩やかに変化する。
　燃料量制御部１５は、燃料フィードバック制御部１７により算出された燃料フィードバック補正噴射量と燃料学習部１８により算出された燃料学習値とを基本噴射量に加算することで、最終噴射量を算出する。燃料量制御部１５は、算出した最終噴射量に基づいて、インジェクタ６を制御する。
　ところで、天然ガスの性状（例えば発熱量）は、産地等によって異なり得る。第１性状とは異なる第２性状の天然ガスをエンジン２０に供給した場合、目標空燃比からの実空燃比のずれが、天然ガスの性状の違いに起因して生じ得る。目標空燃比からの実空燃比のずれは、燃料フィードバック制御の燃料補正値（燃料フィードバック補正噴射量及び燃料学習値）の変化の大きさとして現れる。そこで、内燃機関の制御装置１００では、吸気量制御部１１は、実空燃比のずれが燃料フィードバック制御の燃料補正値の変化の大きさとして現れることを利用して、天然ガスの噴射量に対するエンジン２０の吸気量の過不足を抑制するための吸気補正量算出部１４を有している。
　吸気補正量算出部１４は、燃料フィードバック制御の燃料補正値に基づいて、スロットルバルブ５を制御する。吸気補正量算出部１４は、燃料学習値に基づいて、燃料補正係数（吸気量燃料補正値）ＫＦｎを算出する。燃料補正係数ＫＦｎは、基本補正値（吸気量基本補正値）ＴＦＢｎを補正するための係数である。
基本補正値ＴＦＢｎは、天然ガスの性状が基準となる第１性状である場合の吸気量補正値に相当する。燃料補正係数ＫＦｎは、天然ガスの性状が第１性状とは異なる第２性状である場合の吸気量補正値に相当する。
　吸気補正量算出部１４は、例えば、実スロットルバルブ開度ＴＢｎと基本補正値ＴＦＢｎと燃料補正係数ＫＦｎとに基づいて、スロットルバルブ５を制御する。具体的には、吸気補正量算出部１４は、下式１のようにして算出した最終スロットルバルブ開度Ｔｎを用いて、スロットルバルブ５を制御する。なお、本実施形態では、一例として、Ｔｎ，ＴＢｎ，ＴＦＢｎ，及びＫＦｎにおける「ｎ」は、吸気量制御部１１の制御内容に応じて付される整数の番号である。具体的には、アクセル制御に関してはｎ＝１であり、アイドル回転制御に関してはｎ＝２であり、最高回転制御に関してはｎ＝３である。
　（式１）：
　　最終スロットルバルブ開度Ｔｎ
　＝実スロットルバルブ開度ＴＢｎ＋基本補正値ＴＦＢｎ×燃料補正係数ＫＦｎ
　吸気補正量算出部１４は、例えば、第１ウォッベ指数と第２ウォッベ指数との比率に基づいて、燃料補正係数ＫＦ１を算出する。ウォッベ指数は、天然ガスの性状（発熱量）を表す指標である。第１ウォッベ指数は、基準となる第１性状を有する天然ガスのウォッベ指数である。第２ウォッベ指数は、第１性状とは異なる第２性状を有する天然ガスのウォッベ指数である。
　例えば、図８では、横軸が燃料学習値であり、縦軸が燃料補正係数ＫＦｎであるグラフが例示されている。図８の例では、縦軸の燃料補正係数ＫＦｎは、天然ガスの性状が第１性状である場合の第１ウォッベ指数を、天然ガスの性状が第２性状である場合の第２ウォッベ指数で除算した比率で算出された複数のプロットを、直線で結ぶことで求められている。この場合、天然ガスの性状が第１性状である場合の燃料学習値ＬＢを基準として燃料学習値がずれた場合に、燃料補正係数ＫＦｎが、燃料学習値ＬＢにおける燃料補正係数ＫＦＢから燃料学習値のずれた量に応じて線形的に変化する。図８では、一例として、燃料補正係数ＫＦｎの傾きは、アクセル制御条件が成立している場合における燃料補正係数ＫＦ１の傾きに対応している。
　これにより、第１性状の天然ガスでエンジン２０が適合された車両Ｔに、第２性状の天然ガスが補給されたとしても、吸気補正量算出部１４は、天然ガスの性状に応じた適切な燃料補正係数ＫＦｎを用いて、最終スロットルバルブ開度Ｔｎを算出することができる。吸気補正量算出部１４は、図８に示されるグラフに相当する関係を有する設定値を予め記憶したマップデータに基づいて、燃料補正係数ＫＦｎを算出してもよい。
　吸気補正量算出部１４は、アクセル制御条件が成立している場合、基本補正値ＴＦＢ１と燃料補正係数ＫＦ１とに基づいて、スロットルバルブ５を制御する。吸気補正量算出部１４は、アクセル制御条件が成立している場合に、実ブースト圧が目標ブースト圧に収束していないとアクセル制御部１３によって判定されているとき、例えば実ブースト圧と目標ブースト圧との偏差に基づいて基本補正値ＴＦＢ１を算出すると共に、図８の関係を用いて燃料補正係数ＫＦ１を算出する。
　吸気補正量算出部１４は、アイドル回転制御条件が成立している場合、基本補正値ＴＦＢ２と燃料補正係数ＫＦ２とに基づいて、スロットルバルブ５を制御する。吸気補正量算出部１４は、アイドル回転制御条件が成立している場合に、実エンジン回転数が目標アイドル回転数に収束していないとエンジン回転制御部１２によって判定されているとき、例えば実エンジン回転数と目標アイドル回転数との偏差に基づいて基本補正値ＴＦＢ２を算出すると共に、燃料補正係数ＫＦ２を算出する。燃料補正係数ＫＦ２が基本補正値ＴＦＢ２を補正する大きさは、燃料補正係数ＫＦ１が基本補正値ＴＦＢ１を補正する大きさよりも、大きい。吸気補正量算出部１４は、例えば、図８の燃料学習値と燃料補正係数ＫＦ１との関係における傾きよりも大きい傾きを有する直線で表される燃料補正係数ＫＦ２を用いてもよい。つまり、吸気補正量算出部１４は、アイドル回転制御条件が成立している場合、アイドル回転制御条件が成立していない場合の燃料補正係数ＫＦ１，ＫＦ３とは異なる燃料補正係数ＫＦ２を用いてスロットルバルブ５を制御してもよい。
　吸気補正量算出部１４は、最高回転制御条件が成立している場合、基本補正値ＴＦＢ３と燃料補正係数ＫＦ３とに基づいて、スロットルバルブ５を制御する。吸気補正量算出部１４は、最高回転制御条件が成立している場合に、実エンジン回転数が目標最高回転数に収束していないとエンジン回転制御部１２によって判定されているとき、例えば実エンジン回転数と目標最高回転数との偏差に基づいて基本補正値ＴＦＢ３を算出すると共に、燃料補正係数ＫＦ３を算出する。燃料補正係数ＫＦ３が基本補正値ＴＦＢ３を補正する大きさは、燃料補正係数ＫＦ１が基本補正値ＴＦＢ１を補正する大きさよりも、大きい。吸気補正量算出部１４は、例えば、図８の燃料学習値と燃料補正係数ＫＦ１との関係における傾きよりも大きい傾きを有する直線で表される燃料補正係数ＫＦ３を用いてもよい。つまり、吸気補正量算出部１４は、最高回転制御条件が成立している場合、最高回転制御条件が成立していない場合の燃料補正係数ＫＦ１，ＫＦ２とは異なる燃料補正係数ＫＦ３を用いて吸気量調整部を制御してもよい。
［ＥＣＵ１０の演算処理］
　次に、内燃機関の制御装置１００による演算処理の一例について、図３～図７を参照して説明する。図３～図７に示されるフローチャートの処理は、例えば車両Ｔのエンジン２０の運転中に繰り返し実行される。
　図３は、アイドル回転制御の処理を示すフローチャートである。図３に示されるように、内燃機関の制御装置１００のＥＣＵ１０は、Ｓ１１において、エンジン回転制御部１２によりアイドル回転制御条件が成立しているか否かの判定を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ１１において、アイドル回転制御条件が成立していないとエンジン回転制御部１２により判定される場合、図３の処理を終了する。一方、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１において、アイドル回転制御条件が成立しているとエンジン回転制御部１２により判定される場合、Ｓ１２において、エンジン回転センサ１により実エンジン回転数の検出を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ１３において、エンジン回転制御部１２により目標エンジン回転数の算出を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ１４において、エンジン回転制御部１２により実エンジン回転数が目標エンジン回転数に収束しているか否かの判定を行う。
　ＥＣＵ１０は、Ｓ１４において、実エンジン回転数が目標エンジン回転数に収束しているとエンジン回転制御部１２により判定される場合、Ｓ１５において、スロットルバルブ開度を実スロットルバルブ開度のままで維持（前回の最終スロットルバルブ開度Ｔ２を維持）する。一方、ＥＣＵ１０は、Ｓ１４において、実エンジン回転数が目標エンジン回転数に収束していないとエンジン回転制御部１２により判定される場合、Ｓ１６において、上式１のようにして最終スロットルバルブ開度Ｔ２を算出することで、吸気補正量算出部１４によりスロットルバルブ開度の補正を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ１７において、吸気補正量算出部１４により算出される最終スロットルバルブ開度Ｔ２を用いて吸気量制御部１１によりスロットルバルブ５の制御を行う。その後、図３の処理を終了する。
　図４は、最高回転制御の処理を示すフローチャートである。図４に示されるように、ＥＣＵ１０は、Ｓ２１において、エンジン回転制御部１２により最高回転制御条件が成立しているか否かの判定を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ２１において、最高回転制御条件が成立していないとエンジン回転制御部１２により判定される場合、図４の処理を終了する。一方、ＥＣＵ１０は、Ｓ２１において、最高回転制御条件が成立しているとエンジン回転制御部１２により判定される場合、Ｓ２２において、エンジン回転センサ１により実エンジン回転数の検出を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ２３において、エンジン回転制御部１２により目標最高回転数の算出を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ２４において、エンジン回転制御部１２により実エンジン回転数が目標最高回転数に収束しているか否かの判定を行う。
　ＥＣＵ１０は、Ｓ２４において、実エンジン回転数が目標最高回転数に収束しているとエンジン回転制御部１２により判定される場合、Ｓ２５において、スロットルバルブ開度を実スロットルバルブ開度のままで維持（前回の最終スロットルバルブ開度Ｔ３を維持）する。一方、ＥＣＵ１０は、Ｓ２４において、実エンジン回転数が目標最高回転数に収束していないとエンジン回転制御部１２により判定される場合、Ｓ２６において、上式１のようにして最終スロットルバルブ開度Ｔ３を算出することで、吸気補正量算出部１４によりスロットルバルブ開度の補正を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ２７において、吸気補正量算出部１４により算出される最終スロットルバルブ開度Ｔ３を用いて吸気量制御部１１によりスロットルバルブ５の制御を行う。その後、図４の処理を終了する。
　図５は、アクセル制御の処理を示すフローチャートである。図５に示されるように、ＥＣＵ１０は、Ｓ３１において、アクセル制御部１３によりアクセル制御条件が成立しているか否かの判定を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ３１において、アクセル制御条件が成立していないとアクセル制御部１３により判定される場合、図５の処理を終了する。一方、ＥＣＵ１０は、Ｓ３１において、アクセル制御条件が成立しているとアクセル制御部１３により判定される場合、Ｓ３２において、アクセルセンサ２によりアクセル開度の検出を行うと共に、Ｓ３３において、エンジン回転センサ１により実エンジン回転数の検出を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ３４において、アクセル制御部１３により目標ブースト圧の算出を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ３５において、ブースト圧センサ３により実ブースト圧の検出を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ３６において、アクセル制御部１３により実ブースト圧が目標ブースト圧に収束しているか否かの判定を行う。
　ＥＣＵ１０は、Ｓ３６において、実ブースト圧が目標ブースト圧に収束しているとアクセル制御部１３により判定される場合、Ｓ３７において、スロットルバルブ開度を実スロットルバルブ開度のままで維持（前回の最終スロットルバルブ開度Ｔ１を維持）する。図５の処理を終了する。一方、ＥＣＵ１０は、Ｓ３６において、実ブースト圧が目標ブースト圧に収束していないとアクセル制御部１３により判定される場合、Ｓ３８において、上式１のようにして最終スロットルバルブ開度Ｔ１を算出することで、吸気補正量算出部１４によりスロットルバルブ開度の補正を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ３９において、吸気補正量算出部１４により算出される最終スロットルバルブ開度Ｔ１を用いて吸気量制御部１１によりスロットルバルブ５の制御を行う。その後、図５の処理を終了する。
　図６は、燃料量制御の処理を示すフローチャートである。図６に示されるように、ＥＣＵ１０は、Ｓ４１において、エンジン回転センサ１により実エンジン回転数の検出を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ４２において、ブースト圧センサ３により実ブースト圧の検出を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ４３において、基本噴射量算出部１６により基本噴射量の算出を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ４４において、燃料フィードバック制御部１７により目標空燃比の算出を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ４５において、空燃比センサ４により実空燃比の検出を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ４６において、燃料フィードバック制御部１７により燃料フィードバック制御の実行を行う。
　ＥＣＵ１０は、Ｓ４７において、燃料学習部１８により学習条件が成立しているか否かの判定を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ４７において、学習条件が成立していると燃料学習部１８により判定される場合、Ｓ４８において、燃料学習部１８により学習値の更新を行うと共に、Ｓ４９において、更新した学習値を用いて最終噴射量の算出を行う。その後、図６の処理を終了する。一方、ＥＣＵ１０は、Ｓ４７において、学習条件が成立していないと燃料学習部１８により判定される場合、学習値の更新を行わず、Ｓ４９において、前回更新した学習値を用いて最終噴射量の算出を行う。その後、図６の処理を終了する。
　図７は、スロットルバルブ開度の補正の処理を示すフローチャートである。図７に示されるように、ＥＣＵ１０は、Ｓ５１において、スロットルバルブ５のスロットルバルブ開度センサにより実スロットルバルブ開度ＴＢｎの検出を行う。スロットルバルブ５は、図５のＳ３１において、アクセル制御条件が成立しているとアクセル制御部１３により判定される場合、Ｓ５１において実スロットルバルブ開度ＴＢ１を検出する。スロットルバルブ５は、図３のＳ１１において、アイドル回転制御条件が成立しているとエンジン回転制御部１２により判定される場合、Ｓ５１において実スロットルバルブ開度ＴＢ２を検出する。スロットルバルブ５は、図４のＳ２１において、最高回転制御条件が成立しているとエンジン回転制御部１２により判定される場合、Ｓ５１において実スロットルバルブ開度ＴＢ３を検出する。
　ＥＣＵ１０は、Ｓ５２において、吸気補正量算出部１４により基本補正値ＴＦＢｎの算出を行う。吸気補正量算出部１４は、図５のＳ３１において、アクセル制御条件が成立しているとアクセル制御部１３により判定される場合、Ｓ５２において基本補正値ＴＦＢ１の算出を行う。吸気補正量算出部１４は、図３のＳ１１において、アイドル回転制御条件が成立しているとエンジン回転制御部１２により判定される場合、Ｓ５２において基本補正値ＴＦＢ２の算出を行う。吸気補正量算出部１４は、図４のＳ２１において、最高回転制御条件が成立しているとエンジン回転制御部１２により判定される場合、Ｓ５２において基本補正値ＴＦＢ３の算出を行う。
　ＥＣＵ１０は、Ｓ５３において、吸気補正量算出部１４により燃料補正係数ＫＦｎの算出を行う。吸気補正量算出部１４は、図５のＳ３１において、アクセル制御条件が成立しているとアクセル制御部１３により判定される場合、Ｓ５３において燃料補正係数ＫＦ１の算出を行う。吸気補正量算出部１４は、図３のＳ１１において、アイドル回転制御条件が成立しているとエンジン回転制御部１２により判定される場合、Ｓ５３において燃料補正係数ＫＦ２の算出を行う。吸気補正量算出部１４は、図４のＳ２１において、最高回転制御条件が成立しているとエンジン回転制御部１２により判定される場合、Ｓ５３において燃料補正係数ＫＦ３の算出を行う。
　ＥＣＵ１０は、Ｓ５４において、吸気補正量算出部１４により最終スロットルバルブ開度Ｔｎの算出を行う。吸気補正量算出部１４は、Ｓ５１～Ｓ５３において検出及び算出した実スロットルバルブ開度ＴＢｎ、基本補正値ＴＦＢｎ、及び燃料補正係数ＫＦｎを用いて、最終スロットルバルブ開度Ｔｎを算出する。
［作用及び効果］
　以上説明したように、内燃機関の制御装置１００では、燃料量制御部１５により、空燃比センサ４の検出結果に基づいて燃料フィードバック制御が実施される。天然ガスの性状に応じて空燃比センサ４で検出される空燃比が異なり得るため、燃料フィードバック制御の燃料補正値は、天然ガスの性状に応じて異なり得る。燃料補正値に基づいて、吸気量制御部１１によりスロットルバルブ５が制御されることにより、天然ガスの性状に応じてエンジン２０の吸気量を制御することが可能となる。よって、内燃機関の制御装置１００によれば、天然ガスの性状の違いに起因してエンジン２０の出力トルクの過不足が生じることを抑制することができる。
　内燃機関の制御装置１００は、エンジン２０の回転数を検出するエンジン回転センサ１と、エンジン２０の吸気圧力を検出するブースト圧センサ３と、を更に備えている。燃料補正値は、燃料フィードバック補正噴射量と、燃料フィードバック補正噴射量から燃料量制御部１５により算出される燃料学習値を含む。吸気量制御部１１は、ブースト圧センサ３で検出された吸気圧力と目標吸気圧力とに基づいて、基本補正値ＴＦＢｎを算出する。吸気量制御部１１は、燃料学習値に基づいて、基本補正値ＴＦＢｎを補正する燃料補正係数ＫＦｎを算出する。吸気量制御部１１は、基本補正値ＴＦＢｎと燃料補正係数ＫＦｎとに基づいて、スロットルバルブ５を制御する。一般的に、燃料学習値は、燃料フィードバック補正噴射量よりも時間的に緩やかに変化する。これにより、天然ガスの性状に応じて緩やかに変化する燃料学習値に基づいて燃料補正係数ＫＦｎが算出されるため、基本補正値ＴＦＢｎの過度な補正が抑制される。よって、天然ガスの性状に応じてスロットルバルブ５を安定的に制御することができる。
　内燃機関の制御装置１００では、吸気量制御部１１は、所定のアイドル回転制御条件が成立した場合、エンジン回転センサ１で検出された実エンジン回転数とエンジン２０の目標アイドル回転数とに基づいてスロットルバルブ５を制御するアイドル回転制御を実行する。吸気量制御部１１は、アイドル回転制御条件が成立している場合、アイドル回転制御条件が成立していない場合の燃料補正係数ＫＦ１とは異なる燃料補正係数ＫＦ２を用いてスロットルバルブ５を制御する。これにより、アイドル回転制御条件が成立している場合において、エンジン２０の回転数の目標アイドル回転数への収束性及び応答性の両立を図ることができる。
　内燃機関の制御装置１００では、吸気量制御部１１は、所定の最高回転制御条件が成立した場合、エンジン回転センサ１で検出された実エンジン回転数とエンジン２０の目標最高回転数とに基づいてスロットルバルブ５を制御する最高回転制御を実行する。吸気量制御部１１は、最高回転制御条件が成立している場合、最高回転制御条件が成立していない場合の燃料補正係数ＫＦ１とは異なる燃料補正係数ＫＦ３を用いてスロットルバルブ５を制御する。これにより、最高回転制御条件が成立している場合において、エンジン２０の回転数の目標最高回転数への収束性及び応答性の両立を図ることができる。
　内燃機関の制御装置１００では、吸気量制御部１１は、基準となる第１性状を有する天然ガスのウォッベ指数である第１ウォッベ指数と第１性状とは異なる第２性状を有する天然ガスのウォッベ指数である第２ウォッベ指数との比率に基づいて、燃料補正係数ＫＦｎを算出する。これにより、天然ガスの性状を表すウォッベ指数を利用して、燃料補正係数ＫＦｎを算出することができる。
　以上、本発明の一形態に係る実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
　例えば、内燃機関の制御装置１００は、必ずしも車両Ｔに搭載されていなくてもよい。エンジン２０は、必ずしも車両Ｔの駆動用として用いられなくてもよい。天然ガスは、必ずしも圧縮天然ガスでなくてもよく、例えば液化天然ガス（ＬＮＧ：［Liquefied　Natural　Gas］）であってもよい。シリンダ及びピストンの数は、それぞれ１個であってもよい。
　ブースト圧センサ３は、例えば推定制御等でブースト圧が推定される場合、省略されてもよい。空燃比センサ４は、例えば推定制御等で空燃比が推定される場合、省略されてもよい。吸気量調整部は、スロットルバルブ５に限定されない。吸気量調整部は、例えば、ターボチャージャー、可変バルブリフト機構等、種々の構成を対象とし得る。
　上記実施形態では、燃料供給部３０の下流配管３２ｂは、吸気管２１の上流吸気管２１ａに接続されていたが、下流吸気管２１ｂに接続されていてもよい。また、天然ガスが液化天然ガスの場合には、エンジン２０のシリンダに天然ガスが直接噴射されるように構成されていてもよい。
　上記実施形態では、吸気量制御部１１は、アイドル回転制御と最高回転制御との両方を実行するエンジン回転制御部１２を有していたが、何れか一方の制御のみを実行するエンジン回転制御部１２であってもよい。吸気量制御部１１は、エンジン回転制御部１２とアクセル制御部１３との両方を有していたが、エンジン回転制御部１２とアクセル制御部１３との何れか一方のみを有していてもよい。
　上記実施形態では、燃料量制御部１５は、燃料フィードバック制御を実行する燃料フィードバック制御部１７と、燃料学習制御を実行する燃料学習部１８と、の両方を有していたが、燃料フィードバック制御部１７のみを有していてもよい。この場合、吸気補正量算出部１４は、燃料フィードバック制御部１７により算出された燃料フィードバック補正噴射量に基づいて、基本補正値ＴＦＢｎを補正する燃料補正係数ＫＦｎを算出してもよい。燃料フィードバック制御部１７は、燃料フィードバック制御において、必ずしも、空燃比センサ４で検出された実空燃比と目標空燃比との偏差に基づかなくてもよい。
　上記実施形態では、吸気補正量算出部１４は、第１ウォッベ指数と第２ウォッベ指数との比率に基づいて予め記憶されたマップデータに基づいて、燃料補正係数ＫＦ１を算出したが、その他のマップデータに基づいて燃料補正係数ＫＦ１を算出してもよい。吸気補正量算出部１４は、燃料フィードバック補正値の関数（数式）等に基づいて燃料補正係数ＫＦ１を算出してもよい。
　燃料補正係数ＫＦ２は、燃料補正係数ＫＦ１が基本補正値ＴＦＢ１を補正をする大きさよりも、大きく基本補正値ＴＦＢ２を補正したが、燃料補正係数ＫＦ２は燃料補正係数ＫＦ１と等しくてもよい。燃料補正係数ＫＦ３は、燃料補正係数ＫＦ１が基本補正値ＴＦＢ１を補正をする大きさよりも、大きく基本補正値ＴＦＢ３を補正したが、燃料補正係数ＫＦ３は燃料補正係数ＫＦ１と等しくてもよい。燃料補正係数ＫＦ２は、燃料補正係数ＫＦ３と異なっていてもよいし、燃料補正係数ＫＦ３と等しくてもよい。
　１…エンジン回転センサ（回転数センサ）、３…ブースト圧センサ（吸気圧センサ）、４…空燃比センサ（空燃比検出部）、５…スロットルバルブ（吸気量調整部）、１０…ＥＣＵ、１１…吸気量制御部、１２…エンジン回転制御部、１３…アクセル制御部、１４…吸気補正量算出部、１５…燃料量制御部、１６…基本噴射量算出部、１７…燃料フィードバック制御部、１８…燃料学習部、２０…エンジン（内燃機関）、１００…内燃機関の制御装置、Ｔ…車両、ＴＢｎ，ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３…実スロットルバルブ開度、ＴＦＢｎ，ＴＦＢ１，ＴＦＢ２，ＴＦＢ３…基本補正値（吸気量基本補正値）、ＫＦｎ，ＫＦ１，ＫＦ２，ＫＦ３…燃料補正係数（吸気量燃料補正値）、Ｔｎ，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…最終スロットルバルブ開度。

Claims (5)

  1. 　天然ガスを含む混合気を燃焼させる内燃機関の制御装置であって、
    　前記内燃機関の吸気量を調整する吸気量調整部と、
    　前記吸気量調整部を制御する吸気量制御部と、
    　前記内燃機関で燃焼された前記混合気の空燃比を検出する空燃比検出部と、
    　前記空燃比検出部の検出結果に基づいて、前記空燃比が目標空燃比となるように前記天然ガスの噴射量を補正する燃料フィードバック制御を実行する燃料量制御部と、を備え、
    　前記吸気量制御部は、前記燃料フィードバック制御の燃料補正値に基づいて、前記吸気量調整部を制御する、内燃機関の制御装置。
  2. 　前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、前記内燃機関の吸気圧力を検出する吸気圧センサと、を更に備え、
    　前記燃料補正値は、燃料フィードバック補正値と、前記燃料フィードバック補正値から前記燃料量制御部により算出される燃料学習値を含み、
    　前記吸気量制御部は、
    　　前記吸気圧センサで検出された前記吸気圧力と目標吸気圧力とに基づいて、吸気量基本補正値を算出し、
    　　前記燃料学習値に基づいて、前記吸気量基本補正値を補正する吸気量燃料補正値を算出し、
    　　前記吸気量基本補正値と前記吸気量燃料補正値とに基づいて、前記吸気量調整部を制御する、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記吸気量制御部は、所定のアイドル回転制御条件が成立した場合、前記回転数センサで検出された前記回転数と前記内燃機関の目標アイドル回転数とに基づいて前記吸気量調整部を制御するアイドル回転制御を実行し、
    　前記吸気量制御部は、前記アイドル回転制御条件が成立している場合、前記アイドル回転制御条件が成立していない場合の前記吸気量燃料補正値とは異なる前記吸気量燃料補正値を用いて前記吸気量調整部を制御する、請求項２記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記吸気量制御部は、所定の最高回転制御条件が成立した場合、前記回転数センサで検出された前記回転数と前記内燃機関の目標最高回転数とに基づいて前記吸気量調整部を制御する最高回転制御を実行し、
    　前記吸気量制御部は、前記最高回転制御条件が成立している場合、前記最高回転制御条件が成立していない場合の前記吸気量燃料補正値とは異なる前記吸気量燃料補正値を用いて前記吸気量調整部を制御する、請求項２又は３記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記吸気量制御部は、基準となる第１性状を有する前記天然ガスのウォッベ指数である第１ウォッベ指数と前記第１性状とは異なる第２性状を有する前記天然ガスのウォッベ指数である第２ウォッベ指数との比率に基づいて、前記吸気量燃料補正値を算出する、請求項２～４の何れか一項記載の内燃機関の制御装置。
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