JP2009293472A - 車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】フレックス燃料車両において、燃料消費量を悪化させることなく触媒の暖機を促進することが可能な車両の制御装置を提供する。
【解決手段】車両の制御装置は、フレックス燃料車両に搭載される。車両の制御装置は、燃料供給手段と、配合割合決定手段と、を有する。燃料供給手段は、配合割合決定手段が決定した燃料の配合割合に基づき、エンジンに燃料を供給する。配合割合決定手段は、ガソリンとアルコールとの配合割合を決定する。さらに、配合割合決定手段は、点火時期が遅角された場合に、アルコールの配合割合を減らす。このようにすることで、車両の制御装置は、触媒を暖機するため点火時期を遅角させた場合であっても、燃料消費量の悪化を抑制することが可能となる。
【選択図】図1
【解決手段】車両の制御装置は、フレックス燃料車両に搭載される。車両の制御装置は、燃料供給手段と、配合割合決定手段と、を有する。燃料供給手段は、配合割合決定手段が決定した燃料の配合割合に基づき、エンジンに燃料を供給する。配合割合決定手段は、ガソリンとアルコールとの配合割合を決定する。さらに、配合割合決定手段は、点火時期が遅角された場合に、アルコールの配合割合を減らす。このようにすることで、車両の制御装置は、触媒を暖機するため点火時期を遅角させた場合であっても、燃料消費量の悪化を抑制することが可能となる。
【選択図】図1
Description
本発明は、複数の燃料を使用して走行する車両に搭載される車両の制御装置に関する。
従来から、複数の燃料を使用し、走行中においてその配合割合を可変にして走行する車両が知られている。例えば、特許文献1には、冷間始動の触媒暖機時は、揮発性の高い燃料比率を揮発性の低い燃料比率よりも高くし燃焼効率を向上させることで、排気温度を上げて触媒を暖機する技術が記載されている。その他にも、本発明に関連のある技術が特許文献2に記載されている。
ところで、エンジン条件により、ガソリンとアルコールの噴射割合を可変にするフレックス燃料車両において、点火時期を遅角することによって、排気温度を上げて触媒の暖機をすることが行われる。しかし、点火時期を遅角することにより、燃料消費が悪化してしまう。特許文献1及び2には、上記の問題は何ら検討されていない。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、フレックス燃料車両において、燃料消費量を悪化させることなく触媒の暖機を促進することが可能な車両の制御装置を提供することを課題とする。
本発明の1つの観点では、ガソリンとアルコールとを任意の配合割合により燃料としてエンジンに供給する燃料供給手段と、前記配合割合を決定する配合割合決定手段と、を備え、前記配合割合決定手段は、点火時期が遅角になる場合に、上記配合割合のうちアルコールの配合割合を減らすことを特徴とする。
上記の車両の制御装置は、いわゆるフレックス燃料車両に搭載される。車両の制御装置は、燃料供給手段と、配合割合決定手段と、を有する。燃料供給手段及び配合割合決定手段は、例えばECU(Electronic Control Unit)である。燃料供給手段は、配合割合決定手段が決定した燃料の配合割合に基づき、エンジンに燃料を供給する。配合割合決定手段は、ガソリンとアルコールとの配合割合を決定する。さらに、配合割合決定手段は、点火時期が遅角された場合に、アルコールの配合割合を減らす。一般に、点火時期が遅角となった場合、燃料効率が下がるため、燃料消費量が悪化する。一方、燃料の空燃比は、ガソリンの方が、アルコールよりも大きい。即ち、アルコールの配合割合が高いほど、燃料消費量が多くなる。従って、車両の制御装置は、燃料の配合割合のうち、ガソリンの配合割合を上げ、アルコールの配合割合を下げることにより、燃料消費量の悪化を抑制することが可能となる。
上記の車両の制御装置の一態様は、前記配合割合決定手段は、点火時期が遅角になる場合において、前記エンジンの条件に基づき、点火通常時と点火遅角時とに対応する前記アルコールの配合割合と燃料消費量とのマップを生成し、当該マップに基づき点火時期の遅角による燃料消費量の増量を抑制するように前記配合割合を決定する。この態様では、配合割合決定手段は、エンジン回転数やスロットル開度などのエンジン条件に応じて、点火通常時と点火遅角時とに対応する前記アルコールの配合割合と燃料消費量とのマップを生成する。そして、配合割合決定手段は、このマップに基づき燃料消費量の増量を抑制するように配合割合を決定する。このようにすることで、車両の制御装置は、燃料消費量の悪化を抑制するために必要な燃料の配合割合を適切に決定することができる。
上記の車両の制御装置の他の一態様は、前記エンジンの排気通路上に触媒を有する車両に搭載され、前記触媒が第1の触媒温度未満の場合、点火時期を遅角する点火時期制御手段をさらに備える。点火時期制御手段は、例えばECUである。第1の触媒温度は、例えば触媒の活性温度に設定される。このようにすることで、車両の制御装置は、触媒が第1の触媒温度に達していない場合に、触媒の暖機を実行することができる。また、上述したように、触媒の暖機のために点火時期を遅角した場合であっても、車両の制御装置は、燃料消費量の悪化を防ぐことが可能となる。
好適には、前記アルコールはエタノールである。このようにすることで、車両の制御装置を本発明に好適に適用することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
[車両の制御装置の構成]
まず、本実施形態に係る車両の制御装置の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る車両の制御装置100の概略構成の一例を示すブロック図である。図1において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は制御信号を示す。車両の制御装置100は、エンジン3と、触媒7と、第1のタンク11と、第2のタンク15と、を含む。
まず、本実施形態に係る車両の制御装置の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る車両の制御装置100の概略構成の一例を示すブロック図である。図1において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は制御信号を示す。車両の制御装置100は、エンジン3と、触媒7と、第1のタンク11と、第2のタンク15と、を含む。
エンジン3は、複数の種類の燃料を使用することが可能なエンジンである。本実施形態において、エンジン3は、第1のタンク11からガソリン燃料の供給を受けるとともに、第2のタンク15からアルコール燃料(ここでは、エタノールとする。)の供給を受ける。また、エンジン3は、吸気通路2を介して空気(吸気)が供給される。エンジン3には、点火装置8が設けられている。点火装置8は、ECU10から供給される制御信号S5により指示される点火時期において気筒内に封入された混合気に点火する。
吸気通路2には、エンジン3内部への流入量を調整するスロットル弁6が配置されている。スロットル弁6は、ECU10から供給される制御信号S4により開閉制御され、エンジン3へ供給される吸気量を調整する。更に、エンジン3には排気通路4が接続されており、燃焼によって発生した排気ガスは排気通路4より排出される。
第1のタンク11は、ガソリン燃料を貯蔵するタンクである。第1のタンク11に貯蔵されたガソリン燃料は、図示しない燃料ポンプによって汲み上げられ、第1の燃料通路12を通じて第1の燃料噴射弁13へ送られる。第1の燃料噴射弁13は、ECU10から送信される制御信号S2に基づきガソリン燃料をエンジン3へ供給する。
第2のタンク15は、エタノール燃料を貯蔵するタンクである。第2のタンク15に貯蔵されたエタノール燃料は、図示しない燃料ポンプによって汲み上げられ、第2の燃料通路16を通じて第2の燃料噴射弁17へ送られる。第2の燃料噴射弁17は、ECU10から送信される制御信号S3に基づきエタノール燃料をエンジン3へ供給する。
排気通路4上には、触媒7が配置されている。触媒7には、温度センサ21が設けられている。温度センサ21は、検出した触媒7の温度(以後、「触媒温度」と呼ぶ。)を検出し、その検出値を示す検出信号S1をECU10へ供給する。
ECU10は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)などを備える。ECU10は、制御信号S5により点火時期を遅角させ、触媒7の暖機を行う。また、ECU10は、後述するように、エンジン3へ供給する燃料のガソリン燃料とエタノール燃料との配合割合(以後、単に「配合割合」と呼ぶ。)を決定する。そして、ECU10は、制御信号S2及びS3により、決定した配合割合により各燃料をエンジン3へ供給する。さらに、ECU10は、制御信号S4により、スロットル弁6の開度(以後、「スロットル開度」と呼ぶ。)を制御する。従って、ECU10は、本発明における点火時期制御手段、燃料供給手段及び配合割合決定手段として機能する。
なお、上述の車両の制御装置100の構成は一例であり、本発明が適用可能な構成はこれに限定されない。例えば、第1の燃料噴射弁13と第2の燃料噴射弁17は、いずれか一方が吸気通路2上に設けられていてもよい。また、車両の制御装置100は、排気通路4上に複数の触媒を有してもよい。この場合、ECU10は、例えば、複数の触媒から検出される触媒温度のうち、最も低い触媒温度に基づき点火時期の制御を行う。
[制御方法]
次に、ECU10が行う制御について説明する。まず、ECU10は、触媒7の触媒温度が低温の場合には、点火時期を遅角することで触媒7の暖機を実行する。一例として、ECU10は、温度センサ21から検出される検出信号S1に基づき、触媒温度が所定温度T(以後、「第1の触媒温度T」と呼ぶ。)未満であるか否か監視を行う。第1の触媒温度Tは、例えば、触媒7の活性温度に設定される。そして、ECU10は、触媒温度が第1の触媒温度T未満の場合、点火時期を遅角する。これにより、ECU10は、排気温度を上昇させることができ、触媒7の暖機を実行することができる。
次に、ECU10が行う制御について説明する。まず、ECU10は、触媒7の触媒温度が低温の場合には、点火時期を遅角することで触媒7の暖機を実行する。一例として、ECU10は、温度センサ21から検出される検出信号S1に基づき、触媒温度が所定温度T(以後、「第1の触媒温度T」と呼ぶ。)未満であるか否か監視を行う。第1の触媒温度Tは、例えば、触媒7の活性温度に設定される。そして、ECU10は、触媒温度が第1の触媒温度T未満の場合、点火時期を遅角する。これにより、ECU10は、排気温度を上昇させることができ、触媒7の暖機を実行することができる。
しかし、点火時期を遅角させた場合(以後、「点火遅角時」と呼ぶ。)、燃焼効率が下がり、燃料消費量(燃費)が悪化してしまう。従って、本実施形態において、ECU10は、点火時期を遅角させるとともに、燃料の配合割合を変更することで、燃料消費量を抑制する。具体的には、ECU10は、エタノール燃料の配合割合を小さくし、ガソリン燃料の配合割合を大きくする。このようにすることで、ECU10は、燃料消費量を悪化させることなく、触媒の暖機を促進させることが可能となる。
これについて詳細を述べる。理論空燃比は、燃料の種類によって異なる。本実施形態においてエンジン3に使用される燃料の理論空燃比は、ガソリン燃料が14.7(レギュラーガソリンの場合)、エタノールが9である。従って、エンジン3へ供給する燃料に対するエタノールの配合割合(以後、「エタノール濃度」とも表現する。)が小さいほど、燃料消費量は少なくなり、エタノール濃度が高いほど、燃料消費量が多くなる。一方、点火時期を遅角させた場合、燃料消費量は増加する。従って、ECU10は、点火時期の遅角に起因して増大する燃料消費量分を、エタノール濃度を小さくなるように燃料の配合割合を変更することに起因して減少する燃料消費量分により補う。これにより、車両の制御装置100は、燃料消費量を悪化させることなく、触媒7の暖機を実行することが可能となる。
次に、ECU10が行う具体的なエタノール濃度の決定方法の一例について説明する。以後の説明において、点火時期を遅角する前の車両の制御装置100の状態を「点火通常時」と表現する。点火通常時の点火時期は、例えば、MBT(Minimum Advance for Best Torque)である。また、以後の説明において「遅角量」は、ECU10が点火時期を遅角した際の点火時期の遅角量を表す。
まず、ECU10は、点火時期を遅角する際、現在のエンジン条件における点火通常時と点火遅角時とのそれぞれについての燃料消費量とエタノール濃度との関係(マップ)を作成する。ここで、ECU10は、エンジン条件として、例えば、エンジン回転数やスロットル開度を用いる。そして、ECU10は、作成したマップに基づき、現在(点火通常時)の燃料消費量と同一となる点火遅角時のエタノール濃度を算出する。これにより、ECU10は、点火遅角時において燃料消費量が悪化しないように、具体的にエタノール濃度を決定することができる。
図2は、ECU10が作成するマップの一例を示す。即ち、図2は、あるエンジン条件における点火通常時と点火遅角時とのそれぞれについてのエタノール濃度と燃料消費量との関係を示すグラフの一例である。また、図2のグラフの縦軸は、点火通常時におけるエタノール濃度が0%のときの燃料消費量を1として表示している。
上述したように、ガソリン燃料の理論空燃比より、エタノール燃料の理論空燃比の方が低い。よって、図2に示すように、点火通常時のグラフ及び点火遅角時のグラフは、ともに、エタノール濃度が高くなるほど燃料消費量が増える。また、図2に示すように、エタノール濃度が同一の場合、点火遅角時の燃料消費量は、点火通常時の燃料消費量よりも大きい。そして、ECU10は、図2に示すような燃料消費量とエタノール濃度とのマップを点火通常時から点火遅角時への移行前において作成する。マップ作成の一例として、ECU10は、複数の遅角量及びエンジン条件のパターンに対応する図2のグラフ(マップ)を予め保持しておく。ECU10が保持するグラフは、例えば実験等により予め算出しておく。そして、ECU10は、遅角量及び現在のエンジン条件に一番近いパターンに対応するグラフを抽出する。その他、ECU10は、現在のエンジン条件及び遅角量から理論上の計算により上述のマップを作成してもよい。
次に、ECU10が図2のマップに基づきエタノール濃度を決定する方法の一例について述べる。ここで、車両の制御装置100は、点火通常時において、図2に示す「状態a」にあるとする。即ち、ECU10は、点火通常時において、エタノール濃度を「A」%とした配合割合により燃料をエンジン3へ供給していたものとする。そして、ECU10は、触媒7の暖機のため、点火通常時から点火遅角時に移行する場合、エタノール濃度を「A」%から「B」%へ変更する。即ち、図2に示すように、車両の制御装置100は、「状態a」から「状態b」へ移行する。言い換えると、ECU10は、作成したマップに基づき、点火通常時の燃料消費量と点火遅角時の燃料消費量とが同一となるようなエタノール濃度を決定する。従って、車両の制御装置100は、状態aと状態bとにおいて、燃料消費量が変化していない。よって、ECU10は、点火遅角時において燃料消費量が増大するのを抑制することができる。
また、ECU10は、点火時期を遅角する場合、スロットル開度を変更する。具体的には、ECU10は、点火遅角時におけるスロットル開度を、点火通常時におけるスロットル開度に比べ高く設定する。これについて図3を用いて説明する。図3は、あるエンジン条件下における点火通常時と点火遅角時とのそれぞれについてのスロットル開度とエタノール濃度との関係を示すグラフの一例である。図3に示すように、ECU10は、車両の制御装置100を状態aから状態bへ移行させる。即ち、ECU10は、点火遅角時において、スロットル開度を上げる。具体的には、ECU10は、点火遅角時のスロットル開度を、例えば、現在のエンジン条件や遅角量に基づき、理論上または実験上において適正な値に設定する。これにより、ECU10は、点火遅角時において、適切に燃料を燃焼させ、エンジン回転数等を維持してエンジン3を稼働させることが可能となる。
[処理フロー]
次に、図4に示すフローチャートを用いて本実施形態に係る処理を説明する。この処理は、ECU10によって、所定の周期で繰り返し実行される。
次に、図4に示すフローチャートを用いて本実施形態に係る処理を説明する。この処理は、ECU10によって、所定の周期で繰り返し実行される。
まず、ECU10は、現在のエンジン回転数及びスロットル開度を読み込む(ステップS1)。これにより、ECU10は、現在のエンジン条件を把握する。次に、ECU10は、触媒温度を読み込む(ステップS2)。ECU10は、触媒温度を、例えば温度センサ21の検出信号S1から取得する。
そして、ECU10は、触媒温度が第1の触媒温度T未満であるか確認する(ステップS3)。そして、触媒温度が第1の触媒温度T以上のとき(ステップS3;No)、ECU10は、触媒7の暖機を行う必要はないと判断し、フローチャートの処理を終了する。
一方、触媒温度が第1の触媒温度T未満の場合(ステップS3;Yes)、ECU10は、触媒7の暖機を行う必要があると判断し、以下のステップS4乃至S9の処理を実行する。
まず、ECU10は、遅角量及びスロットル開度の変更値を算出する(ステップS4)。ECU10は、例えば、予め定めた遅角量を設定してもよく、触媒温度に応じて遅角量を設定してもよい。また、ECU10は、スロットル開度の変更値を遅角量やエンジン条件に基づき適正な値に設定する。
次に、ECU10は、点火通常時と点火遅角時とにそれぞれ対応する燃料消費量とエタノール濃度とのマップを作成する(ステップS5)。具体的には、ECU10は、現在のエンジン条件やステップS4で算出した遅角量に基づき、図2に示すような燃料消費量とエタノール濃度とのマップを作成する。
そして、ECU10は、点火遅角時において、点火通常時と同一燃料消費量となるエタノール濃度Bを算出する(ステップS6)。具体的には、ECU10は、ステップS5において導出したマップを用い、点火通常時の燃料消費量を参照することで、点火遅角時におけるエタノール濃度Bを算出する。これにより、ECU10は、点火遅角時において、燃料消費量の悪化を抑制することが可能なエタノール濃度Bを具体的に算出することが可能となる。
次に、ECU10は、エタノール濃度Bが0%未満であるか確認する(ステップS7)。そして、エタノール濃度Bが0%未満の場合(ステップS7;Yes)、ECU10は、ステップS4において算出した遅角量または現在のエンジン条件では、配合割合を変更しても、必ず燃料消費量が増大してしまうと判断し、フローチャートの処理を終了する。その後、例えば、ECU10は、遅角量をより小さく設定し、または所定時間後にフローチャートの処理を再び開始する。
一方、エタノール濃度Bが0%以上である場合(ステップS7;No)、ECU10は、算出したエタノール濃度Bにて燃料噴射を行う(ステップS8)。ECU10は、例えば制御信号S2及びS3を送信することにより、噴射する燃料がエタノール濃度Bになるように制御する。
そして、ECU10は、点火時期の遅角及びスロットル開度の変更を行う(ステップS9)。具体的には、ECU10は、ステップS4において算出した遅角量だけ点火時期を遅角する。また、ECU10は、制御信号S4により、スロットル開度を、ステップS4において算出したスロットル開度の変更値に設定する。
以上の処理により、ECU10は、燃料消費量を悪化させることなく、触媒7の暖機を促進させることができる。
2 吸気通路
3 エンジン
4 排気通路
6 スロットル弁
7 触媒
10 ECU
11 第1のタンク
13 第1の燃料噴射弁
15 第2のタンク
17 第2の燃料噴射弁
100 車両の制御装置
3 エンジン
4 排気通路
6 スロットル弁
7 触媒
10 ECU
11 第1のタンク
13 第1の燃料噴射弁
15 第2のタンク
17 第2の燃料噴射弁
100 車両の制御装置
Claims (4)
- ガソリンとアルコールとを任意の配合割合により燃料としてエンジンに供給する燃料供給手段と、
前記配合割合を決定する配合割合決定手段と、を備え、
前記配合割合決定手段は、点火時期が遅角になる場合に、上記配合割合のうちアルコールの配合割合を減らすことを特徴とする車両の制御装置。 - 前記配合割合決定手段は、点火時期が遅角になる場合において、前記エンジンの条件に基づき、点火通常時と点火遅角時とに対応する前記アルコールの配合割合と燃料消費量とのマップを生成し、当該マップに基づき点火時期の遅角による燃料消費量の増量を抑制するように前記配合割合を決定する請求項1に記載の車両の制御装置。
- 前記エンジンの排気通路上に触媒を有する車両に搭載され、
前記触媒が第1の触媒温度未満の場合、点火時期を遅角する点火時期制御手段をさらに備える請求項1または2に記載の車両の制御装置。 - 前記アルコールはエタノールである請求項1乃至3のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008146725A JP2009293472A (ja) | 2008-06-04 | 2008-06-04 | 車両の制御装置 |
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JP2008146725A JP2009293472A (ja) | 2008-06-04 | 2008-06-04 | 車両の制御装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011157846A (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Toyota Central R&D Labs Inc | エンジンシステム |
GB2490522A (en) * | 2011-05-04 | 2012-11-07 | T Baden Hardstaff Ltd | Exhaust system for a dual fuel engine |
JP2016176447A (ja) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 本田技研工業株式会社 | 車両の燃費算出装置 |
-
2008
- 2008-06-04 JP JP2008146725A patent/JP2009293472A/ja active Pending
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