CN118251542A - 发动机的控制装置及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明的发动机的控制装置是具备能够将液化天然气作为燃料向发动机供给的燃料供给***的发动机的控制装置，该发动机的控制装置具备：控制部，基于实际的燃料供给量与目标燃料供给量之间的偏差来计算反馈修正值，并基于计算出的反馈修正值来对燃料供给***进行反馈控制；获取部，获取液化天然气的甲烷值；纠正部，基于所获取的甲烷值对反馈修正值进行纠正；以及故障诊断部，基于已纠正的反馈修正值进行燃料供给***的故障诊断。发动机的控制装置能够使燃料供给***的故障诊断正常地运行。

Description

发动机的控制装置及车辆
技术领域
本公开涉及发动机的控制装置及车辆。
背景技术
以往，已知有使用液化天然气(Liquefied natural Gas：LNG)作为燃料的LNG汽车。在LNG汽车中搭载有用于储存LNG的罐。罐中所储存的LNG被通过燃料供给***供给到发动机，在发动机中燃烧而被消耗。
在专利文献1中公开了一种具备控制部的发动机，该控制部基于目标燃料供给量与实际的燃料供给量之间的偏差来计算反馈修正值，并基于计算出的反馈修正值来对燃料供给***进行反馈控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-068360号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而，LNG燃料(以下，简称为“燃料”)具有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等成分。在车载的LNG罐内的燃料未保持在低温环境下的情况下，由于燃料的各成分的沸点彼此不同，因此从沸点低的甲烷开始汽化，而释放到大气中。由此，导致向发动机供给的燃料的重质化。
在专利文献1记载的发动机中存在如下问题，即，在基于反馈修正值与基准值之间的差值进行燃料供给***的故障诊断的情况下，由于燃料的重质化导致实际的燃料供给量的变动，由此导致反馈修正值与基准值之间的差值发生变动，因此，有可能无法使燃料供给***的故障诊断正常地运行的问题。
本公开的目的在于，提供能够使燃料供给***的故障诊断正常地运行的发动机的控制装置及车辆。
解决问题的方案
为了实现上述的目的，本公开的发动机的控制装置具备能够将液化天然气作为燃料向发动机供给的燃料供给***，所述发动机的控制装置具备：
控制部，基于实际的燃料供给量与目标燃料供给量之间的偏差来计算反馈修正值，并基于计算出的反馈修正值来对所述燃料供给***进行反馈控制；
获取部，获取所述液化天然气的甲烷值；
纠正部，基于所获取的所述甲烷值对所述反馈修正值进行纠正；以及
故障诊断部，基于已纠正的所述反馈修正值进行所述燃料供给***的故障诊断。
本公开的车辆具备上述的发动机的控制装置。
发明效果
根据本公开，能够使燃料供给***的故障诊断正常地运行。
附图说明
图1是示意性地表示本公开的实施方式的内燃机***的结构的框图。
图2是表示发动机的控制装置的结构的框图。
图3是表示控制映射的一例的图。
图4是表示发动机的控制装置中的处理的一例的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图对本公开的实施方式进行说明。
图1是示意性地表示本公开的实施方式的内燃机***100的结构的框图。
如图1所示，内燃机***100具备LNG发动机10(以下，发动机)。在发动机10的气缸体11中，对每个气缸11c分别设置有活塞12。活塞12经由连杆14与曲轴13连结。活塞12与曲轴13的旋转相应地上下运动。在气缸体11上的气缸盖15，对每个气缸11c分别设置有火花塞16。
另外，内燃机***100具备：将进气增压的涡轮增压器60(增压器)；以及从排气侧取出废气的一部分并使其返回到进气侧的、被称为“EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环)”的排气再循环装置70。应予说明，将向进气侧返回的废气称为“EGR气体”。
涡轮增压器60具备：由排气驱动的汽轮机61；以及由汽轮机61的驱动力驱动而对进气进行压缩的压缩机62。在压缩机62与进气歧管25之间的进气管23设置有对进气进行冷却的内部冷却器63。在旁通通路23a设置有对旁通通路23a中的进气量进行调整的进气调整节流阀23b。
排气再循环装置70具备：将发动机10的排气侧与进气侧连接的排气再循环通路71；设置于排气再循环通路71而对EGR气体进行冷却的排气再循环冷却器72；以及设置于排气再循环通路71且用于对排气再循环量进行调整的排气再循环阀73。
被吸入于发动机10的进气从空气滤清器22通过进气管23或旁通通路23a。通过了进气管23的进气由压缩机62压缩，并由内部冷却器63冷却。通过了进气管23或旁通通路23a的进气与来自排气再循环通路71的EGR气体一起流入于进气歧管25，与利用LNG汽化器33将来自安装在每个气缸11c中的燃料喷射器36的液化天然气(LNG)汽化后的燃料混合，被导入于气缸11c内，由火花塞16点火燃烧。
在发动机10的进气侧设置有：对进气节流阀24的开度进行检测的节气门开度传感器41；对进气的压力进行检测的进气压力传感器42、43；以及对进气的温度进行检测的进气温度传感器44、45。这些传感器41、42、43、44、45的检测值输入到控制装置50(发动机控制单元)。另外，设置有对从空气滤清器22吸入的吸入空气量进行检测的气流传感器47。气流传感器47的检测值输入到控制装置50。
来自气缸11c的排气经由排气阀18排气到排气歧管27后，一部分流入到排气再循环通路71，剩余的部分经由汽轮机61向排气管28供给。排气从排气管28向三元催化剂29供给，由三元催化剂29将CO、非甲烷烃(non-methane hydrocarbon：NMHC)、NOx除去，在通过消音器29a之后向大气排气。
在排气管28中配置有基于从排气歧管27排气的废气的氧浓度来检测空燃比的空燃比传感器46(随机传感器)。空燃比传感器46的检测值输入到控制装置50。
LNG由燃料供给***20向发动机10供给，作为发动机10的燃料使用。燃料供给***20具有：LNG罐31、LNG压力调整器32、LNG汽化器33、LNG调节器34、LNG供给路径35及燃料喷射器36等。
LNG罐31搭载于车辆，且以维持在液体状态的方式在低温下储存LNG。在LNG供给路径35中配置有：LNG压力调整器32、LNG汽化器33及LNG调节器34。将从LNG罐31导入的LNG和由LNG压力调整器32调压后的气体状态的燃料混合并由LNG汽化器33使其汽化。汽化后的燃料由LNG调节器34减压到一定的压力，由燃料喷射器36向发动机10的进气歧管25供给。被供给的燃料与流入到进气歧管25的进气混合后被导入于各气缸11c内，由火花塞16点火燃烧。在以下的说明中，称为“燃料”的情况是指被汽化后的LNG，不是指汽化之前的LNG。
在LNG供给路径35中配置有检测从LNG罐31向气缸11c供给的燃料的甲烷值的甲烷值传感器48。甲烷值传感器48的检测值输入到控制装置50。
控制装置50具备：CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory，带电可擦可编程只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、输入端口、输出端口等。控制装置50的CPU将存储于ROM的规定的程序在RAM展开来执行各种功能。
图2是表示发动机10的控制装置50的结构的结构框图。控制装置50具有发挥各种功能的获取部51、纠正部52、控制部53及故障诊断部54。
获取部51获取空燃比传感器46的检测值。另外，获取部51获取气流传感器47的检测值(吸入空气量)。另外，获取部51从甲烷值传感器48获取燃料的甲烷值。
控制部53基于空燃比传感器46的检测值及气流传感器47的检测值(吸入空气量)，来计算从燃料喷射器36喷射的实际的燃料喷射量。控制部53基于实际的燃料喷射量与目标燃料喷射量之间的偏差，针对每个块分别计算反馈修正值。应予说明，关于块的细节将后述。对于“燃料喷射量”，使用每一个冲程的燃料喷射时间(ms)。每一个冲程的燃料喷射时间是基于根据发动机10的进气量和喷射器系数计算出的燃料量来求出的。发动机10的进气量例如是基于由进气压力传感器43检测的进气压力、由进气温度传感器45检测的进气温度、由大气压传感器(未图示)检测的气压、以及从曲轴转角传感器(未图示)检测的发动机转速来求出的。
图3是表示控制映射55的一例的图。图3所示的控制映射55存储于控制装置50的EEPROM，是使根据发动机转速及发动机负载划分的多个块中的每个块分别与反馈修正值建立对应关系的映射。控制映射55根据发动机转速划分为m个块，且根据发动机负载划分为n个块。也就是说，控制映射55根据发动机转速和发动机负载划分为(m×n)个块。应予说明，m、n分别是2以上的整数，且可以彼此相同也可以互不相同。发动机负载是基于进气歧管压力求出的。进气歧管压力是利用进气压力传感器42、43检测的。应予说明，不限于此，例如，也可以是，基于检测曲轴的旋转变动的程度的转矩传感器的检测值来求出发动机负载。
控制部53基于反馈修正值对燃料供给***20进行控制。具体而言，控制部53对燃料喷射器36进行控制。
然而，变重的燃料引起的实际的燃料供给量的变动量与反馈修正值之间存在相关关系，因此，由于变重的燃料使得实际的燃料供给量发生变动，由此，反馈修正值发生变动。另外，实际的燃料供给量的变动量与燃料的甲烷值之间存在相关关系，因此，能够求出表示燃料的甲烷值与反馈修正值之间的关系的关系式。另外，能够通过实验、仿真求出燃料的甲烷值与反馈修正值之间的关系，能够将通过实验等求出的关系作为表预先存储于控制装置50的EEPROM。
纠正部52参照关系式或表，基于燃料的甲烷值针对每个块分别纠正反馈修正值。由此，反馈修正值成为不受变重的燃料的影响的数值。应予说明，如上所述，燃料的甲烷值是利用甲烷值传感器48检测的。
故障诊断部54针对每个块分别计算由纠正部52纠正后的反馈修正值与基准值之间的差值。应予说明，基准值是基于实验或仿真的结果而将某种程度的允许幅度估计在内而设定的。故障诊断部54在差值超过阈值的块的个数为规定个数以上的情况下，诊断为燃料供给***20发生故障。在此，燃料供给***20f发生故障是指构成燃料供给***20构件(例如，LNG罐31、LNG压力调整器32、LNG汽化器33、LNG调节器34、LNG供给路径35及燃料喷射器36等)、控制燃料供给***20的控制装置50和向控制装置50输出检测值的传感器中一个以上发生故障。
接着，参照图4对本公开的实施方式中的发动机10的控制装置50的处理的一例进行说明。图4是表示发动机10的控制装置50的处理的一例的流程图。本流程根据发动机10的启动操作而开始，在开始后，以规定时间间隔反复进行。应予说明，在以下的说明中，设为由CPU执行控制装置50的各种功能来进行说明。另外，针对每个块分别进行反馈修正值的计算及纠正，但是，在此省略其说明。
如图4所示，在步骤S100中，CPU获取实际的燃料喷射量。
接着，在步骤S110中，CPU基于实际的燃料喷射量与目标燃料喷射量之间的偏差来计算反馈修正值。
接着，在步骤S120中，CPU从甲烷值传感器48获取甲烷值。
接着，在步骤S130中，CPU利用甲烷值纠正反馈修正值。
接着，在步骤S140中，CPU计算已纠正的反馈修正值与基准值之间的差值。
接着，在步骤S150中，CPU判定差值是否超过阈值。在差值超过阈值的情况下(步骤S150：“是”)，处理转移到步骤S160。在差值为阈值以下的情况下(步骤S150：“否”)，图4所示的流程结束。
在步骤S160中，CPU执行燃料供给***20的故障通知的控制。
在上述实施方式中的发动机10的控制装置50是具备能够将液化天然气作为燃料向发动机10供给的燃料供给***20的发动机10的控制装置50，所述发动机10的控制装置50具备：控制部53，基于实际的燃料供给量与目标燃料供给量之间的偏差来计算反馈修正值，并基于计算出的反馈修正值来对燃料供给***20进行反馈控制；获取部51，获取液化天然气的甲烷值；纠正部52，基于所获取的甲烷值对反馈修正值进行纠正；以及故障诊断部54，计算已纠正的反馈修正值与基准值之间的差值，在计算出的差值超过阈值的情况下，诊断为燃料供给***20发生故障。
根据上述结构，通过利用甲烷值对反馈修正值进行纠正，从而，反馈修正值与基准值之间的差值不会由于变重的燃料而变动，因此，能够使基于差值进行的燃料供给***20的故障诊断正常地运行。
上述实施方式中的发动机10的控制装置50还具备控制映射55，该控制映射55是使根据发动机转速及发动机负载划分所得的多个块中的每个块分别与反馈修正值建立对应关系而成的控制映射，故障诊断部54针对多个块中的每个块分别计算已纠正的反馈修正值与基准值之间的差值，在差值超过阈值的块的个数为规定个数以上的情况下，诊断为燃料供给***20发生故障。由此，针对多个块中的每个块分别计算并纠正反馈修正值，因此，能够提高故障诊断的精度。
应予说明，上述实施方式中的控制部53基于实际的燃料供给量与目标燃料供给量之间的偏差来计算反馈修正值，并基于计算出的反馈修正值来对燃料供给***20进行反馈控制，但是，本公开不限于此。例如，控制部53也可以基于实际的空燃比与目标空燃比之间的偏差来计算反馈修正值，并基于计算出的反馈修正值来对燃料供给***20进行反馈控制。
另外，在上述实施方式中，在已纠正的反馈修正值与基准值之间的差值超过阈值的情况下(步骤S150：“是”)，CPU执行燃料供给***20的故障通知的控制。例如，在差值超过阈值的情况下，CPU执行在车载的显示装置上显示表示差值超过阈值的故障信息的控制。另外，CPU也可以执行将故障信息从车载的信息通信终端经由互联网到管理终端进行通信的控制。由此，能够将故障信息从管理终端向驾驶员的个人计算机或移动终端通知。
另外，在上述实施方式中，将内燃机***100的结构应用于发动机10，该发动机10将燃料与吸入空气一起向气缸11c供给并由火花塞16使其点火燃烧，但是，也可以应用于向气缸11c内直接喷射燃料的直喷发动机。
另外，也可以将上述实施方式中的发动机10的控制装置50应用于双燃料发动机，该双燃料发动机能够将液化天然气(LNG)和压缩天然气(Compressed Natural Gas：CNG)两者切换而作为燃料使用。
此外，上述实施方式都仅表示实施本公开的具体化的一例，本公开的技术范围不应受这些实施方式的限制。即，能够不脱离其要点或其主要特征地以各种形式实施本发明。
本申请基于在2021年11月16日提出的日本专利申请(特愿2021-186450)，其内容在此作为参照引入。
工业实用性
本公开适宜用于搭载有如下发动机的控制装置的车辆，该发动机的控制装置是被要求使燃料供给***的故障诊断正常运行的发动机的控制装置。
附图标记说明
10发动机
20燃料供给***
31 LNG罐
32 LNG压力调整器
33 LNG汽化器
34 LNG调节器
35 LNG供给路径
36燃料喷射器
40温度压力传感器
41节气门开度传感器
42、43进气压力传感器
44、45进气温度传感器
46空燃比传感器
47气流传感器
48甲烷值传感器
50控制装置(发动机控制单元)
51获取部
52纠正部
53控制部
54故障诊断部
55控制映射
100内燃机***

Claims (3)

1.一种发动机的控制装置，该发动机的控制装置具备能够将液化天然气作为燃料向发动机供给的燃料供给***，所述发动机的控制装置的特征在于，具备：
控制部，基于实际的燃料供给量与目标燃料供给量之间的偏差来计算反馈修正值，并基于计算出的反馈修正值来对所述燃料供给***进行反馈控制；
获取部，获取所述液化天然气的甲烷值；
纠正部，基于所获取的所述甲烷值对所述反馈修正值进行纠正；以及
故障诊断部，基于已纠正的所述反馈修正值进行所述燃料供给***的故障诊断。
2.如权利要求1所述的发动机的控制装置，其中，
该发动机的控制装置还具备控制映射，该控制映射是使根据发动机转速及发动机负载划分所得的多个块中的每个块分别与所述反馈修正值建立对应关系而成的控制映射，
所述故障诊断部针对所述块中的每个块分别计算所述已纠正的反馈修正值与基准值之间的差值，在所述差值超过阈值的块的个数为规定个数以上的情况下，诊断为所述燃料供给***发生故障。
3.一种车辆，其特征在于，具备权利要求1所述的发动机的控制装置。
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