JP3883828B2

JP3883828B2 - Control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3883828B2
Application number: JP2001261138A
Authority: JP
Inventors: 誠二浅野; 文二五十嵐; 正博佐藤; 智山路
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: JP2003065093A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、気体燃料を用いる燃料制御システムの空燃比及びアイドル回転数を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液化石油ガス（ＬＰＧ）等は、オクタン価が高く、排気もきれいであることから、自動車用の気体燃料として用いられており、気体燃料を用いる内燃機関の制御装置においても、ガソリン等の液体燃料を用いる場合と同様に、吸気管のスロットルバルブの開度調整によって燃料と空気との混合気流量が調整されるとともに、排気管の空燃比センサの出力信号に基づくエアブリードバルブの開度調整によって燃料流量が調整され、燃料量のフィードバック制御が行われている。
【０００３】
ここで、大気圧、気温及び湿度等の条件変化によっては、実際の空燃比が理論空燃比から外れて前記エアブリードバルブによる制御範囲を越えてしまい、空燃比制御を行えなくなるという状況を打開するべく、空燃比を自動的に調整することができる燃料ガスを用いた内燃機関の制御装置の技術が提案されている（例えば、特開平９−２１３５５号公報参照）。
【０００４】
該提案の技術は、燃料ガスを供給圧に減圧するレギュレータと、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、エンジンのアイドル状態を検出するアイドル状態検出手段と、アイドル状態が検出され且つ酸素濃度センサの出力値が所定の範囲から外れた場合に前記供給圧を調整する供給圧調整手段とを設ける気体燃料を用いた内燃機関の制御装置に関するものである。
また、前記気体燃料を用いた内燃機関の制御装置の他の一例としては、例えば、特開平８−３０３２７３号公報、特開平７−１０９９４４号公報、並びに特開平７−１８９８１１号公報の技術が各種提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の技術のうち、特に、前記特開平９−２１３５５号公報所載の内燃機関の制御装置の技術は、アイドル時の空燃比がずれた場合は、酸素濃度センサによりそれを検出し、リッチ／リーンの何れかの空燃比を燃料ガス供給圧により補正するものであり、アイドル時の空燃比が経時劣化等によって徐々にずれてきたときは、空燃比補正の中心値を保たせている。
【０００６】
しかし、燃料ガスの供給量は、前記混合気が導入される空間である、燃料ガスが供給される供給口の圧力変化に大きく影響されるものである。つまり、例えば、目標アイドル回転数が大きく変化してＩＳＣバルブの流量が増えた場合には、前記供給口の圧力も変化して空燃比に影響を与え、エンジン回転変動等に表れることとなり、これは、最悪の場合には燃料ガスの過リッチによってエンジン回転数が上昇せず、ＩＳＣ補正量の発散を招きかねないという問題がある。
【０００７】
すなわち、本発明者は、気体燃料を用いる内燃機関の制御装置において、燃料量のフィードバック制御を行うには、燃料ガスを適切に導入させるべく、その導入主因を推定し、例えば、燃料ガスと空気との混合気が導入される空間の圧力を算出し、この推定値に基づいて行うことにより、頑丈なシステムを構築できるとの新たな知見を得たものであるが、前記従来の技術は、この点についていずれも格別な配慮がなされていない。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、気体燃料を用いる内燃機関の制御装置において、システム構築に対するコスト削減及び制御ロバスト性の向上を図ることができる空燃比の制御方法を備えた内燃機関の制御装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る内燃機関の制御装置は、大気に連通する側及び内燃機関に連通する側の各々に配置された絞り弁によって区画される空間を有する吸気管と、前記空間に導入される燃料ガスと空気の混合気の混合比を調整するエアブリードバルブと、を備えた内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記燃料ガスと前記空気との混合比を求める手段と、前記空間の圧力を算出することにより前記内燃機関に対する前記燃料ガスを導入するための主因を推定する手段と、前記混合比及び前記推定された主因に基づいて空燃比を計算し、該空燃比が所望の空燃比となるべく、前記混合比を補正する手段と、該混合比を補正する手段の補正信号に基づいて前記エアブリードバルブの開度を制御する手段と、を有することを特徴としている。
【００１０】
前記の如く構成された本発明の内燃機関の制御装置は、燃料ガス導入の主因、特に、燃料ガスと空気との混合気が導入される空間の圧力を推定し、混合比と前記主因とに基づいて前記混合比を制御しているので、従来よりも少ない補機類でシステムを成立させることができ、システム構築に関するコストの低減を図ることができる。しかも、例えば、目標アイドル回転数が大きく変化してＩＳＣバルブの流量が増えた場合にも制御性を失うことがなく、ロバスト性の向上を図ることができる。
【００１１】
また、本発明に係る内燃機関の制御装置の具体的態様は、前記混合気が導入される空間は、大気に連通する側及び前記内燃機関に連通する側の各々に配置された絞り弁によって区画される空間であること、若しくは前記燃料ガスを導入するための主因を推定する手段は、前記混合気が導入される空間に流入する流体の流量及び前記混合気が導入される空間から流出する流体の流量に基づく前記混合気が導入される空間の圧力勾配から、前記主因を推定していること、又は前記混合気が導入される空間に流入する流体の流量は、前記大気に連通する側の絞り弁の流量と、前記混合気の流量とからなること、若しくは前記内燃機関に連通する側の絞り弁の流量と、該絞り弁をバイパスした通路の流量とからなることを特徴としている。
【００１２】
さらに、本発明に係る内燃機関の制御装置の他の具体的態様は、前記混合気が導入される空間は、ベンチュリ室であること、若しくは前記内燃機関は、前記燃料ガスを内燃機関に供給する手段を有し、前記燃料ガスと空気との混合比を求める手段は、前記燃料ガスを内燃機関に供給する手段を調節するべく、前記燃料ガスと前記空気との供給比を決定する手段を有すること、又は前記燃料ガスを内燃機関に供給する手段は、レギュレータであることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態の制御装置を備えた内燃機関全体のシステム構成を示しており、ベンチュリ式燃料供給装置の空燃比補正方法を備えた燃料制御装置が制御するエンジン回りの一例を示している。
エンジン２０１は、吸気管２０４に吸入される空気量を調整するスロットルバルブ２０２を有し、これがエンジン２０１に連通する側の絞り弁として配置されている。
【００１５】
そして、エンジン２０１は、前記スロットルバルブ２０２の上流側において、スロットルバルブ２０２と機械的なリンク機構よって開度が調整されるチョークバルブ２０３を有し、これが大気に連通する側の絞り弁として配置されているとともに、内燃機関に燃料ガスを供給する手段の一態様であり、エンジン２０１に供給される燃料ガスの圧力を調整するレギュレータ２０７と、レギュレータ２０７の下流に設置され、大気開放された通路の流路面積を制御するエアブリードバルブ２０８とを各々の適宜位置に有しており、チョークバルブ２０３とスロットルバルブ２０２とによって区画されるベンチュリ室２００が、燃料ガスと空気との混合気が導入される空間とされ、このベンチュリ室２００内にエアブリードバルブ２０８からの混合気が導入される。
【００１６】
また、エンジン２０１は、スロットルバルブ２０２をバイパスして、吸気管２０４へ接続された流路の流路面積を制御し、エンジン２０１のアイドル時の回転数を制御するアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）２０５を有するとともに、吸気管２０４内の圧力を検出する吸気管圧力センサ２０６、エンジン２０１の所定のクランク角度位置を検出するクランク角度センサ２０９、エンジン２０１内に供給された混合気に対して点火エネルギを供給する点火モジュール２１０、エンジン２０１の冷却水温を検出する水温センサ２１１、排気管に設定され排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２１２、エンジン２０１の運転・停止のメインスイッチであるイグニッションＳＷ２１３が各々の適宜位置に配置されている。
【００１７】
そして、前記エンジン２０１は、制御装置２１５を備えており、該制御装置２１５は、前記各種センサからの信号を受けて演算を行い、各出力制御部に制御信号を出力する。
なお、酸素濃度センサ２１２は、本実施形態では、排気空燃比に対して比例的な信号を出力するものを示しているが、排気ガスが理論空燃比に対してリッチ側／リーン側の２つの信号を出力するものでも差し支えなく、また、本実施形態では、吸気管圧力を検出して燃料制御を成立させているが、エンジン２０１の吸入空気量を検出しても空燃比制御は成立するものである。
【００１８】
図２は、前記ベンチュリ室２００の構成図である。
上述のように、ベンチュリ室２００は、燃料ガスと空気との混合気が導入される空間であり、吸気管２０４においてチョークバルブ２０３とスロットルバルブ２０２とによって区画されている。
図示のように、チョークバルブ２０３とスロットルバルブ２０２は機械的リンク４０３により連動している。前記機械的リンクの特性は、各バルブの流量特性、ベンチュリ負圧特性により設定される。
【００１９】
また、ベンチュリ室２００には、チョークバルブ２０３の下流側において、燃料ガスと空気との混合比に応じた混合気を内燃機関に供給する手段の一態様であるエアブリードバルブ２０８を備えた通路の開口部が設けられ、さらに、スロットルバルブ２０２をバイパスするＩＳＣバルブ２０５によって流路面積が制御される通路が設けられている。
【００２０】
そして、本実施形態の制御装置２１５は、燃料量のフィードバック制御を行うにあたり、後述する燃料ガスを導入するための主因を推定する手段１０８が、燃料ガスが導入されるための主因として、ベンチュリ室２００の圧力を算出し、推定された圧力値に応じて混合比の調整が行われている。
【００２１】
具体的には、ベンチュリ室２００に流入する流体の流量は、エアブリードバルブ２０８の流量（燃料混合ガス流量）Ｑａと、チョークバルブ２０３の流量（ベンチュリ通過空気流量）Ｑｂとからなり、一方、ベンチュリ室２００から流出する流体の流量は、スロットルバルブ２０２の流量（スロットル通過流量）Ｑｔと、ＩＳＣバルブ２０５の流量（ＩＳＣ通過流量）Ｑｉとからなり、ベンチュリ通過空気流量Ｑｂ及び燃料混合ガス流量Ｑａはベンチュリ負圧Ｐｂに依存し、スロットル通過流量Ｑｔ及びＩＳＣ通過流量Ｑｉは吸気管圧力Ｐｍに依存するので、ベンチュリ室２００回りのそれぞれの状態量は、式（１）〜（６）に示す関係となる。式（１）は、ベンチュリ室２００の単位時間当たりの圧力変動ΔＰｂを、式（２）は、ベンチュリ室２００の圧力Ｐｂを、式（３）は、ベンチュリ通過空気流量Ｑｂを、式（４）は、燃料混合ガス流量Ｑａを、また、式（５）は、スロットル通過流量Ｑｔを、式（６）は、ＩＳＣ通過流量Ｑｉを求めるものである。
【００２２】
【数１】

【００２３】
ここで、Ｐａは大気圧、Ｐｂはベンチュリ圧、Ｐｍはインマニ圧、Ａｂはチョークバルブ開度、Ａｇは燃料混合ガス供給口開口面積、Ａｔはスロットル開口面積、ＡｉはＩＳＣ開口面積、Ｒは気体定数、Ｔは吸気温度、Ｖｂはスロットル−チョーク間体積、κは比熱比である。なお、本式の大気圧Ｐａは、燃料制御装置で計算するときには１気圧として計算するが、始動前の吸気管圧力を大気圧として計算しても差し支えはない。
【００２４】
このように、本実施形態の制御装置２１５は、ベンチュリ室２００に流入する流体の流量（Ｑｂ＋Ｑａ）及びベンチュリ室２００から流出する流体の流量（Ｑｔ＋Ｑｉ）に基づくベンチュリ室２００の圧力勾配を積算して、ベンチュリ室２００内の負圧Ｐｂを推定し、これを燃料ガスが導入されるための主因として推定している。
【００２５】
図３は、本実施形態の制御装置２１５の内部構成を示したものである。
該制御装置２１５は、エンジン２０１に設置された前記各種センサからの電気的信号をデジタル演算処理用の信号に変換し、デジタル演算用の制御信号を実際のアクチュエータの駆動信号に変換するＩ／Ｏドライバ３０１、該Ｉ／Ｏドライバ３０１のデジタル演算処理用の信号からエンジン２０１の状態を判断し、該エンジンの要求する燃料量や点火時期等を予め定められた手順に基づいて計算し、その計算された値を前記Ｉ／Ｏドライバ３０１に送る演算装置３０２、該演算装置３０２の制御手順及び制御定数が格納された不揮発性のメモリ３０３、前記演算装置３０２の計算結果等が格納される揮発性のメモリ３０４から構成される。揮発性メモリ３０４には、前記イグニッションＳＷ２１３がＯＦＦで、制御装置２１５に電源が供給されない場合でも、メモリ内容を保存することを目的としたバックアップ電源が接続されることもある。
【００２６】
また、本実施形態の制御装置２１５では、水温センサ２１１、クランク角度センサ２０９、酸素濃度センサ２１２、吸気管圧力センサ２０６、イグニッションＳＷ２１３、スロットル開度センサ、チョーク開度センサからの出力信号が入力され、エアブリードバルブ開度指令値３１２〜３１５、ＩＳＣ開度指令値３１６〜３１９、点火信号３２０、及びレギュレータバルブ駆動信号３２１が出力されている例である。
【００２７】
図４は、本実施形態の制御装置２１５の制御ブロック図である。
エンジン回転数計算手段１０１は、エンジン２０１の所定のクランク角度位置に設定されたクランク角度センサ２０９の電気的な信号、おもにパルス信号の変化の単位時間当たりの入力数をカウントして演算処理することで、エンジン２０１の単位時間当りの回転数を計算する。そして、この回転数は、前記燃料ガスと前記空気との混合比を求める基本開度計算手段１０２、ＩＳＣ帰還制御手段１０３、基本点火時期計算手段１０４、排気管の実空燃比を目標空燃比に保持する空燃比帰還制御係数計算手段１０５、開度学習手段１０６、混合比を補正する開度補正値計算手段１０７に出力される。
【００２８】
基本開度計算手段１０２は、エンジン回転数、センサ２１１より検出されたエンジン水温、エンジン２０１の吸気管２０４に設置されたセンサ２０６より検出された吸気管圧力をエンジン負荷として取り込み、図示しない燃料ガスと空気との供給比を決定する手段を介して、各領域におけるエンジン２０１の最適な空燃比となるエアブリードバルブ２０８の基本開度（エアブリード基本開度）を計算し、開度補正値計算手段１０７に出力する。なお、本実施形態では、エンジン負荷を吸気管の圧力で代表させているが、エンジン２０１が吸入する空気量で代表させてもよい。
【００２９】
ＩＳＣ帰還制御手段１０３は、エンジン回転数、エンジン負荷、及びエンジン水温を取り込み、エンジン２０１のアイドリング時の目標とする回転数を定め、定められたエンジン回転数となるようにＩＳＣバルブ２０５の開度を帰還制御によって決定し、ベンチュリ負圧補正値算出手段１０８及びＩＳＣバルブ開度制御手段１１０に出力する。
【００３０】
基本点火時期計算手段１０４は、エンジン回転数、エンジン水温、及びエンジン負荷を取り込み、エンジン２０１の各領域における最適な点火時期をマップ検索等で決定し、点火手段１１１に出力する。
【００３１】
空燃比帰還制御係数計算手段１０５は、エンジン回転数、エンジン負荷、エンジン水温、及び酸素濃度センサ２１２より検出された信号を取り込み、エンジン２０１に供給される燃料と空気との混合気が後述する目標空燃比に保たれるように空燃比帰還制御係数を計算し、開度学習手段１０６に出力する。
【００３２】
開度学習手段１０６は、エンジン回転数、エンジン負荷、エンジン水温、及び空燃比帰還制御係数計算手段１０５で計算された空燃比帰還制御係数を取り込み、目標空燃比からのずれ分のエアブリードバルブ２０８の開度を、開度学習値として計算し、計算された値を学習値として格納する。そして、開度補正値計算手段１０７に出力する。
【００３３】
開度補正値計算手段１０７は、燃料ガスと空気との混合比と、後述する推定された主因による燃料混合ガス流量と、ベンチュリ室２００から流出する空気量とに基づいて空燃比を計算し該空燃比が所望の空燃比となるべく、基本開度計算手段１０２で演算されたエアブリード基本開度による混合比を補正するものであり、エンジン回転数、エンジン負荷、開度学習手段１０６の開度学習値、及びブロック１０８のベンチュリ負圧補正値により補正を施してベンチュリ負圧補正値算出手段１０８及びエアブリード開度制御手段１０９に出力する。
【００３４】
ベンチュリ負圧補正値算出手段１０８は、エンジン２０１に対する燃料ガスを導入するための主因を推定するとともに、ベンチュリ負圧補正値を算出するものであり、ＩＳＣ帰還制御手段１０３で計算されたＩＳＣバルブ開度、開度補正値計算手段１０７で計算されたエアブリードバルブ２０８の開度補正値、スロットルバルブ２０２の開度、及びこれに連動するチョークバルブ２０３の開度を取り込み、ベンチュリ室２００の負圧Ｐｂを求め、これをエンジン２０１に燃料ガスを導入するための主因として推定し、これに基づいて計算されたエアブリードバルブ２０８のベンチュリ負圧開度補正値を開度補正値計算手段１０７に出力する。
【００３５】
エアブリード開度制御手段１０９は、開度補正値計算手段１０７で補正されたエアブリードバルブ２０８の開度に基づいて実際のエアブリードバルブ２０８の開度を制御する。
ＩＳＣバルブ開度制御手段１１０は、ＩＳＣ帰還制御手段１０３にて帰還制御されたＩＳＣバルブ２０５の開度に基づいて実際のＩＳＣバルブ２０５の開度を制御する。
点火手段１１１は、基本点火時期計算手段１０４で決定された点火時期に基づいてシリンダに流入された燃料混合気を点火する点火手段である。
【００３６】
図５は、基本開度計算手段１０２によるエアブリード基本開度の計算ブロックの一例である。
ブロック５０１では、検出されたエンジン回転数とエンジン負荷により基本となるエアブリード開度をマップ検索する。また、ブロック５０２では、ブロック５０１とは別に、エンジン回転数による回転補正分の開度をテーブル検索し、ブロック５０３では、エンジン水温による水温補正分をテーブル検索し、加算器５０４にて前記２つの補正分を加算する。
【００３７】
そして、ブロック５０６のエンジン完爆及び非完爆の判定により、スイッチ５０５を切換えて、前記基本となるエアブリード開度のマップ検索分、又は前記２つの補正分の加算値の何れかをエアブリード基本開度として計算し、この燃料ガスと空気との混合比を開度補正値計算手段１０７に出力する。
【００３８】
図６は、ベンチュリ負圧補正値算出手段１０８によるベンチュリ負圧推定値及びベンチュリ負圧開度補正値を計算するブロックの一例である。
ブロック６０１では、チョークバルブ２０３の開度からチョークバルブ開口面積Ａｂをテーブル検索する。ブロック６０２では、燃料ガス供給口開口面積Ａｇを得る。ブロック６０３においては、後述するベンチュリ負圧推定値Ｐｂから、ベンチュリ室２００に流入する気体の単位開口面積当りの流量をテーブル検索する。そして、乗算器６０４、及び６０５により前記チョークバルブ開口面積Ａｂと燃料ガス供給口開口面積Ａｇに前記単位開口面積当たりの流量を乗じることにより、燃料混合ガス流量Ｑａ及びチョークバルブ通過空気流量Ｑｂを計算する。
【００３９】
ブロック６０６では、スロットルバルブ２０２の開度からスロットル通過流量Ｑｔをテーブル検索する。ブロック６０７では、ＩＳＣバルブ２０５の開度からＩＳＣ通過流量Ｑｉをテーブル検索する。ブロック６０８においては、前記得られたチョークバルブ通過空気流量Ｑｂと燃料混合ガス流量Ｑａ、及びスロットル通過流量ＱｔとＩＳＣ通過流量Ｑｉから、ベンチュリ室２００に流入する流量とベンチュリ室２００から流出する流量の差分を求め、前記差分にベンチュリ室２００の圧力勾配定数を乗じて圧力変化分ΔＰｂを計算し、圧力変化分を積算していくことでベンチュリ負圧推定値Ｐｂを求めている（式（２））。なお、ブロック６０８において求められたベンチュリ負圧推定値Ｐｂは、前述のブロック６０３におけるベンチュリ室２００に流入する気体の単位開口面積当りの流量のテーブル検索に用いられる。
【００４０】
ブロック６０９では、前記エアブリードバルブ２０８の開度から燃料ガスと空気の比であるエアブリード分流比Ｒｇをテーブル検索する。ブロック６１０では、エンジン負荷からベンチュリ負圧帰還のゲインをテーブル検索する。そして、ブロック６１１において、エンジン２０１に吸入される流量（ベンチュリ室２００から流出する流量）分のスロットル通過流量及びＩＳＣ通過流量の合計流量（Ｑｔ＋Ｑｉ）と、現在のエアブリードバルブ２０８の開度で所望の空燃比を得るために必要な流量である必要燃料混合ガス流量（空燃比定数Ｋａ／ｆ×Ｑａ×Ｒｇ）との差分を計算する。
【００４１】
そして、この差分にさらに乗算器６１２により前記ベンチュリ負圧帰還のゲインの乗算を施し、エアブリード基本開度の負圧補正分であるベンチュリ負圧開度補正値６１３として、開度補正値計算手段１０７に出力する。なお、前記負圧帰還のゲインは、適合の利便を図るため設定したものであり、本ゲインは施さなくても差し支えはない。
【００４２】
図７は、開度補正値計算手段１０７によるベンチュリ負圧開度補正を施すブロックの一例である。
ブロック１２０２では、エンジン回転数とエンジン負荷によりエアブリードバルブ２０８の開度学習値をマップ検索する。そして、加算器１２０１、１２０３、及び１２０４により、エアブリードバルブ２０８の負圧補正値、開度学習値、及び空燃比帰還補正分に基づいてエアブリード基本開度に補正を施し、ベンチュリ負圧補正値算出手段１０８及びエアブリード開度制御手段１０９に出力する。
【００４３】
なお、本実施形態では、ベンチュリ負圧推定値に用いられるエアブリード開度として、空燃比帰還補正分を施す前の値を出力するようにしている。また、図８に示すように、ベンチュリ負圧推定に用いられるエアブリード開度は、空燃比帰還補正分を施した後の値を出力しても良いものである。
【００４４】
図９は、前記制御装置２１５におけるベンチュリ負圧推定値及びベンチュリ負圧開度補正値の計算、並びに開度補正に至るまでのフローチャートの一例である。
ステップ１６０１では、エンジン回転数計算手段１０１にてクランク角度センサ２０９の信号からエンジン回転数を計算する。
ステップ１６０２では、エンジン負荷を読み込み、ステップ１６０３では、前記エンジン回転数、エンジン負荷により、基本開度計算手段１０２にてエアブリード基本開度を計算し、これを前記燃料ガスと前記空気との混合比とする。
【００４５】
ステップ１６０４では、エンジン水温を読み込み、ステップ１６０５では、基本点火時期計算手段１０４にてエンジン２０１の要求する基本点火時期を計算し、ステップ１６０６では、ＩＳＣバルブ２０５の目標回転数を設定する。
ステップ１６０７では、ＩＳＣ帰還制御手段１０３にてエンジン回転数が前記ＩＳＣの目標回転数となるようＩＳＣバルブ開度の帰還制御を行い、ステップ１６０８では、前記帰還制御後のＩＳＣバルブ２０５の開度の指令値を出力する。
【００４６】
ステップ１６０９では、酸素濃度センサ２１２の出力を読み込み、ステップ１６１０では、エンジン２０１の空燃比が目標の空燃比となるようエアブリードバルブ２０８の開度の空燃比帰還制御を行う。
ステップ１６１１では、開度学習手段１０６にて前記エアブリードバルブ開度の空燃比帰還の値から開度学習値の計算及び学習値の格納を行い、ステップ１６１２では、スロットルバルブ２０２の開度を読み込む。
【００４７】
ステップ１６１３では、ベンチュリ負圧補正値算出手段１０８にて、前記ＩＳＣバルブ２０５、エアブリードバルブ２０８、及びスロットルバルブ２０２の各開度からベンチュリ室２００の負圧推定値Ｐｂを計算し、これをエンジン２０１に対する燃料ガスを導入させるための主因を推定し、負圧推定値Ｐｂからベンチュリ負圧開度補正値を計算する。
ステップ１６１４では、開度補正値計算手段１０７にてエアブリード基本開度に前記負圧補正値の補正を施し、混合比を補正する。ステップ１６１５では、エアブリード開度制御手段１０９にて最終的なエアブリード開度指令値を出力する。
【００４８】
図１０は、前述の基本開度計算手段１０２によるエアブリード基本開度計算のフローチャートの一例である。
ステップ１７０１では、エンジン回転数を読み込み、ステップ１７０２では、エンジン負荷を読み込み、ステップ１７０３では、エンジン２０１が完爆後か否かを判断する。
【００４９】
そして、完爆後である場合、すなわちＹＥＳのときには、ステップ１７０４に進み、前記エンジン回転数とエンジン負荷により基本となるエアブリード開度をマップ検索し、ステップ１７０９にて最終的なエアブリード基本開度指令値として出力し、一連の動作を終了する。
【００５０】
一方、ステップ１７０３にて完爆否と判断されたときには、まず、ステップ１７０５に進み、エンジン回転数による回転数補正テーブルを検索し、次に、ステップ１７０６にてエンジン水温を読み込み、ステップ１７０７にて前記エンジン水温による水温補正分をテーブル検索し、そして、ステップ１７０８にて前記回転補正分と水温補正分を加算してステップ１７０９に進み、完爆前のエアブリード基本開度指令値として出力し、一連の動作を終了する。
【００５１】
図１１は、前述のベンチュリ負圧補正値算出手段１０８によるベンチュリ負圧補正値演算のまでのフローチャートの一例である。
ステップ１８０１では、ベンチュリ室２００の負圧勾配及びベンチュリ負圧Ｐｂの演算を行い、ステップ１８０２では、チョークバルブ２０３の開度を読み込み、ステップ１８０３では、前記チョークバルブ２０３の開度からチョーク弁開口面積Ａｂをテーブル検索する。
【００５２】
ステップ１８０４では、燃料混合ガス供給口の開口面積Ａｇを読み込み、ステップ１８０５では、前回に計算されたベンチュリ負圧Ｐｂを読み込み、ステップ１８０６では、前記ベンチュリ負圧Ｐｂに対するベンチュリ室２００への単位開口面積当たりの気体流量をテーブル検索する。
【００５３】
ステップ１８０７では、前記チョーク弁開口面積と前記単位開口面積当たりの気体流量からチョークバルブ２０３の流量たるベンチュリ通過空気流量Ｑｂを計算し、ステップ１８０８では、前記燃料混合ガス供給口の開口面積Ａｇと前記単位開口面積当たりの気体流量とから燃料混合ガス流量Ｑａを計算する。
【００５４】
ステップ１８０９では、スロットルバルブ２０２の開度を読み込み、ステップ１８１０では、前記スロットル開度に対するスロットル通過空気量Ｑｔをテーブル検索する。
ステップ１８１１では、前回のＩＳＣバルブ２０５の開度を読み込み、ステップ１８１２では、前記ＩＳＣバルブ２０５の開度に対するＩＳＣ通過流量Ｑｉをテーブル検索する。
【００５５】
ステップ１８１３では、エンジン負荷を読み込み、ステップ１８１４では、前記エンジン負荷に対するベンチュリ負圧帰還ゲインをテーブル検索し、ステップ１８１５では、前記エアブリードバルブ基本開度から、燃料混合ガスに対する燃料ガスの比をテーブル検索し、ステップ１８１６では、前記スロットル通過空気量、ＩＳＣ空気量、空燃比定数、燃料混合ガス流量、及び燃料ガスの比からエアブリード基本開度に対するベンチュリ負圧補正値を演算する。
ステップ１８１７では、前記ベンチュリ負圧補正値に負圧帰還ゲインを乗算し、ステップ１８１８でベンチュリ負圧補正値として出力する。
【００５６】
なお、今回計算されたスロットル通過空気量、ＩＳＣ空気量、燃料混合ガス流量、及びチョークバルブ流量は次回のブロック１８０１のベンチュリ負圧計算で用いられることとなる。また、本計算はアイドル時と限定し、スロットル通過空気量及びＩＳＣ通過流量計算の差圧は臨界圧となるため、テーブル検索としているが、実際に吸気管圧力を計測しているため、その大気圧と吸気管圧力との差圧を用いて演算しても差し支えはない。
【００５７】
図１２は、前述のベンチュリ負圧補正値算出手段１０８によるベンチュリ室２００の負圧勾配及びベンチュリ負圧Ｐｂ計算のフローチャートの一例である。
ステップ２００１では、燃料混合ガス流量Ｑａを読み込み、ステップ２００２では、ベンチュリ通過空気流量Ｑｂを読み込み、ステップ２００３では、前記燃料混合ガス流量Ｑａと前記ベンチュリ通過空気流量Ｑｂとを加算し、ベンチュリ室流入分を計算する。
【００５８】
ステップ２００４では、上記と同様にスロットル通過流量ＱｔとＩＳＣ通過流量Ｑｉとを加算し、ベンチュリ室流出分を計算する。
ステップ２００５では、前記ベンチュリ室流入分（Ｑａ＋Ｑｂ）とベンチュリ室流出分（Ｑｔ＋Ｑｉ）とからベンチュリ室流量変動を計算し、ステップ２００６では、前記ベンチュリ室流量変動分に圧力勾配を乗じることにより、ベンチュリ室２００の圧力変動分ΔＰｂを計算する。
【００５９】
そして、ステップ２００７では、前回のベンチュリ負圧推定値を読み込み、ステップ２００８では、このベンチュリ負圧推定値と前記圧力変動分とを加算し、ステップ２００９にてベンチュリ負圧推定値Ｐｂとして出力し、エンジン２０１に対する燃料ガスを導入させるための主因として推定する。
【００６０】
図１３は、前述のベンチュリ負圧補正値算出手段１０８によるベンチュリ負圧補正値の計算のフローチャートの一例である。
ステップ２１０２では、スロットル通過空気量ＱｔとＩＳＣ通過流量Ｑｉによりエンジン２０１に吸入される流量（ベンチュリ室２００から流出する流量）を計算する。
【００６１】
ステップ２１０２では、燃料混合ガス流量Ｑａ及び燃料混合ガス流量に対する燃料ガスの比Ｒｇから燃料ガス流量（Ｒｇ×Ｑａ）を計算し、ステップ２１０３では、前記燃料ガス流量と空燃比定数Ｋａ／ｆとにより、所定の空燃比を得るための必要燃料混合ガス流量を計算する。
ステップ２１０４では、前記必要燃料混合ガス流量と前記エンジン流入分の差分を計算し、ブロック２１０５では、前記差分等をベンチュリ負圧補正分として出力する。
【００６２】
以上のように、本発明の前記実施形態は、上記の構成としたことによって次の機能を奏するものである。
すなわち、前記実施形態の内燃機関の制御装置２１５は、ベンチュリ負圧補正値算出手段１０８が、燃料ガス導入の主因として、ベンチュリ室２００の圧力Ｐｂを推定してエアブリードバルブ２０８から供給される燃料混合ガス流量Ｑａの変化を検出し、この燃料混合ガス流量Ｑａ及びエアブリード分流比Ｒｇとから燃料ガス自体の燃料ガス流量（Ｒｇ×Ｑａ）を求め、該流量とベンチュリ室２００からの流出分（Ｑｔ＋Ｑｉ）とに基づいて空燃比を計算し、開度補正値計算手段１０７が、該空燃比を所望の空燃比にするべく、ベンチュリ負圧補正値算出手段１０８によるエアブリードバルブ２０８の開度補正値に基づいて、該バルブ２０８による混合比を制御しているので、従来に比して補機類の数を減らしたシステムを構築することができ、コストの低減を図ることができる。しかも、目標アイドル回転数が大きく変化し、ＩＳＣバルブの流量が増えた場合にも制御性を失うことがなくなり、ロバスト性の向上を図ることができる。
【００６３】
図１４は、従来の内燃機関の制御装置による排気空燃比とエンジン回転数の挙動について示したものであり、ベンチュリ負圧補正が施されていない場合のタイミングチャートである。
チャート１４０１は、エンジン回転数の挙動であり、チャート中の破線部からＩＳＣの目標回転数が上昇していることを示し、チャート１４０２は、ＩＳＣバルブの開度であり、前述のＩＳＣの目標回転数が上昇することによって、エンジン回転数を上昇させるべく、ＩＳＣバルブが開いていくことが分かる。また、チャート１４０３は、エアブリードバルブの開度を示している。
つまり、ベンチュリ負圧補正が施されていない場合には、前記ＩＳＣバルブの挙動に対する開度の補正は行われずに上昇したままである。
【００６４】
そして、チャート１４０４は、エンジンの排気空燃比の挙動を示しており、チャート１４０５に示すように、ベンチュリ負圧の低下に従って燃料混合ガスの供給量が増加することから、過リッチとなっているのが分かる。このような過リッチにより、エンジンの燃焼が悪化してエンジンの回転数は目標回転数に達しないことが分かる。
【００６５】
一方、図１５は、本実施形態の制御装置２１５による排気空燃比とエンジン回転数とのタイミングチャートである。
本実施形態の制御装置２１５は、上述のように、ベンチュリ負圧補正値算出手段１０８によってベンチュリ室２００の圧力が推定され、開度補正値計算手段１０７によってベンチュリ負圧補正による混合比の制御が行われているので、前述の図１４の例と異なり、チャート１５０２に示すようにＩＳＣバルブ２０５が開くことに対応してエアブリードバルブ２０８の開度が燃料混合ガスの減少側に移行していることが分かる。このことにより、チャート１５０４に示される排気空燃比は過リッチとなることはなく、また、チャート１５０１に示されるエンジン回転数も、ＩＳＣバルブ２０５の目標回転数上昇に応じて目標回転数に達することができる。
【００６６】
以上、本発明の一実施形態について詳説したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
【００６７】
例えば、前記実施形態では、ベンチュリ負圧補正値算出手段１０８によるベンチュリ負圧推定値及びベンチュリ負圧開度補正値を計算するブロックの一例として図６を示しているが、本発明はこの形態に限られるものではなく、例えば、図１６に示すようなベンチュリ負圧推定値及びベンチュリ負圧開度補正値の計算でも良く、この場合にも前記と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
図１６は、前述の図６の例に比してブロック７１１〜７１６が異なるものであり、前述の図６の例では、エンジン２０１に吸入される流量と、現在のエアブリード開度で所望の空燃比を得るために必要な流量の差分とからエアブリード開度の負圧補正分を得ていたが、本図の実施形態では、現在の空燃比を計算し、目標とする空燃比となるようにエアブリード開度の負圧補正分を計算する構成としている。
【００６９】
つまり、ブロック７１１では、エンジンに吸入される流量を燃料ガス流量（Ｒｇ×Ｑａ）で除することにより、現在の空燃比を演算し、ブロック７１２では、エンジン回転数、エンジン負荷及びエンジン水温から目標空燃比を決定する。
ブロック７１３〜７１６においては、前述の得られた目標空燃比と現在の空燃比でＰＩＤ制御を行い、エアブリード開度の負圧補正分を出力している。
【００７０】
図１７は、前述の図１６のＰＩＤ制御のＩ分計算のブロックの一例である。
加算器８０１にて現在の目標空燃比ＧＡＦと前述の目標空燃比との差分値を計算し、差分値は、加算器８０２と遅延器８０３により積算される。
ブロック８０４では、エンジン回転数とエンジン負荷によりＩ分ゲインをマップ検索し、前記の積算値と前記のＩ分ゲインをブロック８０５で乗じることによりＰＩＤ制御のＩ分値として出力している。
【００７１】
図１８は、前述の図１６のＰＩＤ制御のＰ分計算のブロックの一例である。
加算器９０１にて現在の目標空燃比ＧＡＦと前述の目標空燃比との差分値を計算し、ブロック９０２では、エンジン回転数とエンジン負荷によりＰ分ゲインをマップ検索する。
そして、前記の積算値と前記のＩ分ゲインをブロック９０３で乗じることによりＰＩＤ制御のＰ分値として出力している。
【００７２】
図１９は、前述の図１６のＰＩＤ制御のＤ分計算のブロックの一例である。
加算器１００１では、現在の目標空燃比ＧＡＦと前述の目標空燃比との差分値を計算し、加算器１００２と遅延器１００３により前記差分値の単位時間当たりの変化量を計算する。
ブロック１００４では、エンジン回転数とエンジン負荷によりＤ分ゲインをマップ検索し、前記差分値の単位時間当たりの変化量と前記のＤ分ゲインをブロック１００５で乗じることによりＰＩＤ制御のＤ分値として出力している。
【００７３】
図２０は、前述の図１６の目標空燃比を設定するブロックの一例である。
ブロック１１０１では、エンジン回転数とエンジン負荷により目標空燃比をマップ検索し、ブロック１１０２では、エンジン水温により水温補正値をテーブル検索し、前記目標空燃比に加算器１１０３で前記水温補正値を加算することにより、目標空燃比として出力している。
【００７４】
図２１は、前述の図１６のベンチュリ負圧補正値演算までのフローチャートである。
前述の図１１の例と異なるのは、ステップ１９１６〜１９２０でガス空燃比と目標空燃比を計算してＰＩＤ制御を行う点である。
つまり、ステップ１９１６では、スロットル通過空気量、ＩＳＣ空気量、燃料混合ガス流量及び燃料混合ガス流量に対する燃料ガスの比からガス空燃比を計算してステップ１９１７に進む。
【００７５】
ステップ１９１７では、エンジン水温を読み込み、ステップ１９１８では、エンジン回転数、エンジン負荷及び前記エンジン水温から目標ガス空燃比を計算し、ステップ１９１９では、目標ガス空燃比となるようＰＩＤ分を計算し、帰還制御を行い、ステップ１９２０では、前記Ｐ、Ｉ、Ｄ分を加算し、ベンチュリ負圧補正分を出力している。
【００７６】
図２２は、前述の図２１のガス空燃比計算のフローチャートである。
ステップ２２０１では、スロットル通過空気量とＩＳＣ流量によりエンジン流入量を計算し、ステップ２２０２では、燃料混合ガス流量と燃料混合ガス流量に対する燃料ガスの比から燃料ガス流量を計算する。
ステップ２２０３では、前記エンジン流入量と前記燃料ガス流量からガス空燃比を計算し、ステップ２２０４にて前記ガス空燃比を出力している。
【００７７】
図２３は、前述の図２１のガス空燃比と目標空燃比のＰＩＤ制御のＩ分を計算のフローチャートである。
ステップ２３０１にて現在のガス空燃比と目標空燃比の差分を計算し、ステップ２３０２にて前回の空燃比の差分の積算値と今回の差分を加算し、ステップ２３０３にてエンジン回転数を読み込み、ステップ２３０４にてエンジン負荷を読み込み、ステップ２３０５にて前記エンジン回転数と前記エンジン負荷でＩ分ゲインをマップ検索し、ステップ２３０６にて前記Ｉ分ゲインと前記今回までの差分の積算値を乗算し、その値をステップ２３０７にてＩ分として出力している。
【００７８】
図２４は、前述の図２１のガス空燃比と目標空燃比のＰＩＤ制御のＰ分を計算のフローチャートである。
ステップ２４０１にて現在のガス空燃比と目標空燃比の差分を計算し、ステップ２４０２にてエンジン回転数を読み込み、ステップ２４０３にてエンジン負荷を読み込み、ステップ２３０４にて前記エンジン回転数と前記エンジン負荷でＰ分ゲインをマップ検索し、ステップ２３０５にて前記Ｐ分ゲインと前記空燃比の差分を乗算し、その値をステップ２３０６でＰ分として出力している。
【００７９】
図２５は、前述の図２１のガス空燃比と目標空燃比のＰＩＤ制御のＤ分を計算のフローチャートである。
ステップ２５０１にて現在のガス空燃比と目標空燃比の差分を計算し、ステップ２５０２にて前回の空燃比の差分と今回の差分の更なる差分を計算し、ステップ２５０３にてエンジン回転数を読み込み、ステップ２５０４にてエンジン負荷を読み込み、ステップ２５０５にて前記エンジン回転数と前記エンジン負荷でＤ分ゲインをマップ検索し、ステップ２５０６にて前記Ｄ分ゲインと前記更なる差分を乗算し、その値をステップ２５０７でＤ分として出力している。
【００８０】
図２６は、前述の図２１の目標空燃比の計算のフローチャートである。
ステップ２６０１にてエンジン回転数を読み込み、ステップ２６０２にてエンジン負荷を読み込み、ステップ２６０３にて前記エンジン回転数と前記エンジン負荷により目標空燃比をマップ検索し、ステップ２６０４でエンジン水温を読み込む。
そして、ステップ２６０５にて前記エンジン水温に対する目標空燃比の水温補正値をテーブル検索し、ステップ２６０６にて目標空燃比への水温補正を施し、最終の目標空燃比として出力している。
【００８１】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の内燃機関の制御装置は、エンジンに対して安定したアイドル回転数とアイドル空燃比とを供給することができ、しかも、システム変更によってＩＳＣバルブ又はエアブリードバルブの流量特性が変更されても、制御装置のデータ設定の変更で対応することできるため、システムの適合を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の制御装置を備えるエンジンシステムの構成図。
【図２】図１のシステムにおけるベンチュリ室の構成図。
【図３】図１の制御装置の内部構成図。
【図４】図１の制御装置の制御ブロック図。
【図５】図４のエアブリードの基本開度計算手段のブロック図。
【図６】図４のベンチュリ負圧補正値計算手段のブロック図。
【図７】図４の開度補正値計算手段のブロック図。
【図８】図７の開度補正値計算手段の他のブロック図。
【図９】図１の制御装置によるベンチュリ負圧の推定及びベンチュリ負圧開度補正値の計算のフローチャート。
【図１０】図４の基本開度計算手段の動作フローチャート。
【図１１】図４のベンチュリ負圧補正値計算手段の動作フローチャート。
【図１２】図４のベンチュリ負圧補正値計算手段の動作フローチャート。
【図１３】図４の開度補正値計算手段の動作フローチャート。
【図１４】従来の制御装置によるタイミングチャート。
【図１５】図１の制御装置によるタイミングチャート。
【図１６】図１の制御装置における他のベンチュリ負圧補正値計算手段のブロック図。
【図１７】図１６のＰＩＤ制御のＩ分計算のブロック図。
【図１８】図１６のＰＩＤ制御のＰ分計算のブロック図。
【図１９】図１６のＰＩＤ制御のＤ分計算のブロック図。
【図２０】図１６の目標空燃比を設定するブロック図。
【図２１】図１６の制御装置によるベンチュリ負圧の推定及びベンチュリ負圧開度補正値の計算のフローチャート。
【図２２】図１６の制御装置による他のベンチュリ負圧補正値計算手段の動作フローチャート。
【図２３】図１６のＰＩＤ制御のＩ分を計算する動作フローチャート。
【図２４】図１６のＰＩＤ制御のＰ分を計算する動作フローチャート。
【図２５】図１６のＰＩＤ制御のＤ分を計算する動作フローチャート。
【図２６】図１６の目標空燃比の計算のフローチャート。
【符号の説明】
１０２燃料ガスと空気との混合比を求める手段（基本開度計算手段）
１０８燃料ガスの導入主因を推定する手段（ベンチュリ負圧補正値計算手段）
１０７混合比を補正する手段（開度補正値計算手段）
２００ベンチュリ室
２０１内燃機関
２０２絞り弁（スロットルバルブ）
２０３絞り弁（チョークバルブ）
２０５ＩＳＣバルブ
２０７燃料ガスを内燃機関に供給する手段（レギュレータ）
２０８混合気を内燃機関に供給する手段（エアブリードバルブ）
２１５内燃機関の制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine that controls an air-fuel ratio and an idle speed of a fuel control system using gaseous fuel.
[0002]
[Prior art]
In general, liquefied petroleum gas (LPG) or the like is used as gaseous fuel for automobiles because it has a high octane number and clean exhaust, and liquids such as gasoline are also used in control devices for internal combustion engines that use gaseous fuel. As in the case of using fuel, the flow rate of the mixture of fuel and air is adjusted by adjusting the opening of the throttle valve of the intake pipe, and the opening of the air bleed valve is adjusted based on the output signal of the air-fuel ratio sensor of the exhaust pipe. Thus, the fuel flow rate is adjusted, and feedback control of the fuel amount is performed.
[0003]
Here, depending on changes in conditions such as atmospheric pressure, temperature, and humidity, the actual air-fuel ratio deviates from the theoretical air-fuel ratio and exceeds the control range of the air bleed valve, thereby overcoming the situation where air-fuel ratio control cannot be performed. Therefore, a technique of a control device for an internal combustion engine using a fuel gas capable of automatically adjusting the air-fuel ratio has been proposed (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-21355).
[0004]
The proposed technique includes a regulator for reducing fuel gas to a supply pressure, an oxygen concentration sensor for detecting an oxygen concentration in exhaust gas, an idle state detecting means for detecting an idle state of an engine, an idle state being detected and The present invention relates to a control device for an internal combustion engine using gaseous fuel, which is provided with supply pressure adjusting means for adjusting the supply pressure when an output value of an oxygen concentration sensor is out of a predetermined range.
Other examples of the control device for the internal combustion engine using the gaseous fuel include, for example, various techniques disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 8-303273, 7-109944, and 7-189811. Proposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, among the conventional techniques, in particular, the technique of the control device for an internal combustion engine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-21355 detects an air-fuel ratio at the time of idling by an oxygen concentration sensor. The rich / lean air-fuel ratio is corrected by the fuel gas supply pressure. When the air-fuel ratio during idling gradually shifts due to deterioration over time, the center value of the air-fuel ratio correction is maintained. Yes.
[0006]
However, the supply amount of the fuel gas is greatly influenced by the pressure change of the supply port to which the fuel gas is supplied, which is the space into which the mixture is introduced. That is, for example, when the target idle speed changes greatly and the flow rate of the ISC valve increases, the pressure at the supply port also changes and affects the air-fuel ratio, which appears in engine rotation fluctuations, etc. In the worst case, there is a problem that the engine speed does not increase due to the excessive richness of the fuel gas, and the ISC correction amount may diverge.
[0007]
That is, the present inventor estimates the main cause of introduction in order to appropriately introduce fuel gas in order to perform feedback control of the fuel amount in a control device for an internal combustion engine using gaseous fuel, for example, fuel gas and air New knowledge that a robust system can be constructed by calculating the pressure of the space into which the air-fuel mixture is introduced and performing this estimation, the conventional technology described above, No special consideration is given to this point.
[0008]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to reduce the cost for system construction and improve control robustness in a control device for an internal combustion engine using gaseous fuel. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine provided with an air-fuel ratio control method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a control device for an internal combustion engine according to the present invention comprises:An intake pipe having a space defined by a throttle valve disposed on each of the side communicating with the atmosphere and the side communicating with the internal combustion engine, and the mixture ratio of the mixture of fuel gas and air introduced into the space are adjusted. An internal combustion engine control device comprising an air bleed valve, wherein the control device calculates the mixing ratio between the fuel gas and the air, and calculates the pressure in the space. Means for estimating a main factor for introducing the fuel gas, an air-fuel ratio is calculated based on the mixture ratio and the estimated main factor, and the mixture ratio is corrected so that the air-fuel ratio becomes a desired air-fuel ratio. And means for controlling the opening of the air bleed valve based on a correction signal from the means for correcting the mixture ratio.
[0010]
The control apparatus for an internal combustion engine of the present invention configured as described above estimates the main cause of fuel gas introduction, in particular, the pressure of the space into which the mixture of fuel gas and air is introduced. Since the mixing ratio is controlled on the basis of this, the system can be established with fewer auxiliary machines than before, and the cost for system construction can be reduced. In addition, for example, even when the target idle speed greatly changes and the flow rate of the ISC valve increases, the controllability is not lost and the robustness can be improved.
[0011]
Further, a specific aspect of the control device for an internal combustion engine according to the present invention is as follows:,The space into which the air-fuel mixture is introduced is a space defined by throttle valves arranged on each of the side communicating with the atmosphere and the side communicating with the internal combustion engine, or a main factor for introducing the fuel gas Is estimated from the pressure gradient of the space into which the mixture is introduced based on the flow rate of the fluid flowing into the space where the mixture is introduced and the flow rate of the fluid flowing out of the space where the mixture is introduced. Estimating the main cause, or the flow rate of the fluid flowing into the space into which the air-fuel mixture is introduced consists of the flow rate of the throttle valve on the side communicating with the atmosphere and the flow rate of the air-fuel mixture, or It is characterized by comprising a flow rate of a throttle valve on the side communicating with the internal combustion engine and a flow rate of a passage bypassing the throttle valve.
[0012]
Furthermore, in another specific aspect of the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the space into which the air-fuel mixture is introduced is a venturi chamber, or the internal combustion engine supplies the fuel gas to the internal combustion engine. And means for determining a mixing ratio of the fuel gas and air includes means for determining a supply ratio of the fuel gas and the air so as to adjust a means for supplying the fuel gas to the internal combustion engine. The means for supplying the fuel gas to the internal combustion engine is a regulator.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 shows a system configuration of the entire internal combustion engine provided with the control device of the present embodiment, showing an example of the engine periphery controlled by the fuel control device provided with the air-fuel ratio correction method of the venturi type fuel supply device. Yes.
The engine 201 has a throttle valve 202 that adjusts the amount of air taken into the intake pipe 204, and this is arranged as a throttle valve on the side communicating with the engine 201.
[0015]
The engine 201 has, on the upstream side of the throttle valve 202, a choke valve 203 whose opening is adjusted by a mechanical link mechanism with the throttle valve 202, and this is arranged as a throttle valve on the side communicating with the atmosphere. And a regulator 207 for adjusting the pressure of the fuel gas supplied to the engine 201, and a passage installed downstream of the regulator 207 and opened to the atmosphere. An air bleed valve 208 for controlling the flow path area is provided at each appropriate position, and a venturi chamber 200 partitioned by the choke valve 203 and the throttle valve 202 is introduced with a mixture of fuel gas and air. And mixing from the air bleed valve 208 into the venturi chamber 200. There are introduced.
[0016]
Further, the engine 201 bypasses the throttle valve 202, controls the flow passage area of the flow passage connected to the intake pipe 204, and controls the engine speed during idling of the engine 201 (ISC valve). 205, an intake pipe pressure sensor 206 for detecting the pressure in the intake pipe 204, a crank angle sensor 209 for detecting a predetermined crank angle position of the engine 201, and an ignition energy for the air-fuel mixture supplied into the engine 201 An ignition module 210 for supplying the engine 201, a water temperature sensor 211 for detecting the cooling water temperature of the engine 201, an oxygen concentration sensor 212 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas set in the exhaust pipe, and an ignition that is a main switch for operating and stopping the engine 201 SW213 is arranged at each appropriate position
[0017]
The engine 201 includes a control device 215. The control device 215 receives signals from the various sensors, performs calculations, and outputs a control signal to each output control unit.
In this embodiment, the oxygen concentration sensor 212 outputs a signal proportional to the exhaust air / fuel ratio. However, the exhaust gas has two rich / lean exhaust gases with respect to the stoichiometric air / fuel ratio. In this embodiment, the fuel control is established by detecting the intake pipe pressure. However, the air-fuel ratio control is established even if the intake air amount of the engine 201 is detected. It is.
[0018]
FIG. 2 is a configuration diagram of the venturi chamber 200.
As described above, the venturi chamber 200 is a space into which a mixture of fuel gas and air is introduced, and is partitioned by the choke valve 203 and the throttle valve 202 in the intake pipe 204.
As shown in the figure, the choke valve 203 and the throttle valve 202 are interlocked by a mechanical link 403. The characteristics of the mechanical link are set according to the flow characteristics and venturi negative pressure characteristics of each valve.
[0019]
Further, in the venturi chamber 200, a passage provided with an air bleed valve 208, which is an embodiment of a means for supplying an air-fuel mixture corresponding to the mixture ratio of fuel gas and air to the internal combustion engine, on the downstream side of the choke valve 203. An opening is provided, and a passage whose flow area is controlled by an ISC valve 205 that bypasses the throttle valve 202 is provided.
[0020]
The control device 215 according to the present embodiment, when performing feedback control of the fuel amount, has a means 108 for estimating a main cause for introducing fuel gas, which will be described later, as a main cause for introducing the fuel gas. The pressure of 200 is calculated, and the mixing ratio is adjusted according to the estimated pressure value.
[0021]
Specifically, the flow rate of the fluid flowing into the venturi chamber 200 is composed of the flow rate of the air bleed valve 208 (fuel mixture gas flow rate) Qa and the flow rate of the choke valve 203 (venturi passing air flow rate) Qb. The flow rate of the fluid flowing out of the chamber 200 is composed of the flow rate of the throttle valve 202 (throttle passage flow rate) Qt and the flow rate of the ISC valve 205 (ISC passage flow rate) Qi, and the venturi passage air flow rate Qb and the fuel mixed gas flow rate Qa are Since the throttle passage flow rate Qt and the ISC passage flow rate Qi depend on the intake pipe pressure Pm, depending on the venturi negative pressure Pb, the respective state quantities around the venturi chamber 200 have the relationships shown in the equations (1) to (6). Become. Equation (1) is the pressure fluctuation ΔPb per unit time of the venturi chamber 200, Equation (2) is the pressure Pb of the venturi chamber 200, Equation (3) is the venturi passing air flow rate Qb, Equation (4). Represents the fuel mixed gas flow rate Qa, equation (5) is the throttle passage flow rate Qt, and equation (6) is the ISC passage flow rate Qi.
[0022]
[Expression 1]

[0023]
Here, Pa is atmospheric pressure, Pb is venturi pressure, Pm is intake manifold pressure, Ab is choke valve opening, Ag is fuel mixture gas supply port opening area, At is throttle opening area, Ai is ISC opening area, and R is gas The constant, T is the intake air temperature, Vb is the throttle-choke volume, and κ is the specific heat ratio. The atmospheric pressure Pa in this equation is calculated as 1 atm when calculating by the fuel control device, but it may be calculated as the atmospheric pressure of the intake pipe before starting.
[0024]
As described above, the control device 215 according to the present embodiment integrates the pressure gradient of the venturi chamber 200 based on the flow rate of fluid flowing into the venturi chamber 200 (Qb + Qa) and the flow rate of fluid flowing out of the venturi chamber 200 (Qt + Qi). The negative pressure Pb in the venturi chamber 200 is estimated, and this is estimated as the main factor for introducing the fuel gas.
[0025]
FIG. 3 shows the internal configuration of the control device 215 of this embodiment.
The control device 215 converts an electrical signal from the various sensors installed in the engine 201 into a signal for digital operation processing, and converts the control signal for digital operation into an actual actuator drive signal. The state of the engine 201 is determined from the signal for digital arithmetic processing of the driver 301 and the I / O driver 301, and the fuel amount and ignition timing required by the engine are calculated based on a predetermined procedure, and the calculation An arithmetic device 302 that sends the measured value to the I / O driver 301, a non-volatile memory 303 that stores the control procedure and control constants of the arithmetic device 302, and a volatile property that stores the calculation result of the arithmetic device 302, etc. Memory 304. The volatile memory 304 may be connected to a backup power supply for the purpose of storing memory contents even when the ignition SW 213 is OFF and no power is supplied to the control device 215.
[0026]
Further, in the control device 215 of this embodiment, output signals from the water temperature sensor 211, the crank angle sensor 209, the oxygen concentration sensor 212, the intake pipe pressure sensor 206, the ignition SW 213, the throttle opening sensor, and the choke opening sensor are input. In this example, air bleed valve opening command values 312 to 315, ISC opening command values 316 to 319, ignition signal 320, and regulator valve drive signal 321 are output.
[0027]
FIG. 4 is a control block diagram of the control device 215 of the present embodiment.
The engine speed calculation means 101 counts and calculates the electrical signal of the crank angle sensor 209 set at a predetermined crank angle position of the engine 201, mainly the number of inputs per unit time of the change of the pulse signal. Thus, the number of revolutions per unit time of the engine 201 is calculated. The rotational speed is calculated based on the basic opening degree calculation means 102 for obtaining the mixing ratio of the fuel gas and the air, the ISC feedback control means 103, the basic ignition timing calculation means 104, and the actual air-fuel ratio of the exhaust pipe to the target air-fuel ratio. The air-fuel ratio feedback control coefficient calculation means 105 to be held, the opening degree learning means 106, and the opening degree correction value calculation means 107 for correcting the mixture ratio are output.
[0028]
The basic opening degree calculation means 102 takes in the engine speed, the engine water temperature detected by the sensor 211, the intake pipe pressure detected by the sensor 206 installed in the intake pipe 204 of the engine 201 as an engine load, and a fuel gas (not shown) The basic opening degree of the air bleed valve 208 (air bleed basic opening degree) at which the optimum air-fuel ratio of the engine 201 in each region is calculated via the means for determining the supply ratio of air and air, and the opening correction value calculation It outputs to the means 107. In the present embodiment, the engine load is represented by the pressure of the intake pipe, but may be represented by the amount of air taken in by the engine 201.
[0029]
The ISC feedback control means 103 takes in the engine speed, the engine load, and the engine water temperature, determines a target speed when idling the engine 201, and opens the opening of the ISC valve 205 so that the engine speed becomes a predetermined engine speed. Is determined by feedback control, and is output to the venturi negative pressure correction value calculation means 108 and the ISC valve opening degree control means 110.
[0030]
The basic ignition timing calculation means 104 takes in the engine speed, the engine water temperature, and the engine load, determines the optimal ignition timing in each region of the engine 201 by map search or the like, and outputs it to the ignition means 111.
[0031]
The air-fuel ratio feedback control coefficient calculation means 105 takes in signals detected by the engine speed, engine load, engine water temperature, and oxygen concentration sensor 212, and a mixture of fuel and air supplied to the engine 201 is a target described later. An air-fuel ratio feedback control coefficient is calculated so as to be maintained at the air-fuel ratio, and is output to the opening degree learning means 106.
[0032]
The opening degree learning means 106 takes in the engine speed, the engine load, the engine water temperature, and the air-fuel ratio feedback control coefficient calculated by the air-fuel ratio feedback control coefficient calculation means 105, and the air bleed valve 208 corresponding to the deviation from the target air-fuel ratio. Is calculated as an opening learning value, and the calculated value is stored as a learning value. And it outputs to the opening correction value calculation means 107.
[0033]
The opening correction value calculation means 107 calculates the air-fuel ratio based on the mixture ratio of the fuel gas and air, the fuel mixture gas flow rate due to the estimated main cause described later, and the amount of air flowing out of the venturi chamber 200. In order to make the air-fuel ratio the desired air-fuel ratio, the mixing ratio based on the air bleed basic opening calculated by the basic opening calculating means 102 is corrected, and the engine speed, the engine load, and the opening of the opening learning means 106 are corrected. Correction is performed by the learning value and the venturi negative pressure correction value of the block 108, and the result is output to the venturi negative pressure correction value calculation means 108 and the air bleed opening degree control means 109.
[0034]
The venturi negative pressure correction value calculating means 108 estimates the main cause for introducing fuel gas to the engine 201 and calculates the venturi negative pressure correction value. The ISC valve opening calculated by the ISC feedback control means 103 is calculated. The opening correction value of the air bleed valve 208 calculated by the opening correction value calculation means 107, the opening of the throttle valve 202, and the opening of the choke valve 203 linked to this are taken in, and the negative pressure in the venturi chamber 200 is read. Pb is obtained, estimated as a main factor for introducing fuel gas into the engine 201, and the venturi negative pressure opening correction value of the air bleed valve 208 calculated based on this is output to the opening correction value calculation means 107. To do.
[0035]
The air bleed opening control unit 109 controls the actual opening of the air bleed valve 208 based on the opening of the air bleed valve 208 corrected by the opening correction value calculation unit 107.
The ISC valve opening degree control means 110 controls the actual opening degree of the ISC valve 205 based on the opening degree of the ISC valve 205 feedback-controlled by the ISC feedback control means 103.
The ignition means 111 is an ignition means for igniting the fuel mixture flowing into the cylinder based on the ignition timing determined by the basic ignition timing calculation means 104.
[0036]
FIG. 5 is an example of an air bleed basic opening calculation block by the basic opening calculation means 102.
In block 501, a map search is performed for the basic air bleed opening based on the detected engine speed and engine load. In block 502, separately from block 501, a table search is performed for the degree of rotation correction for engine speed, and in block 503, a table search is performed for water temperature correction for engine water temperature. Add the correction.
[0037]
Then, the switch 505 is switched according to the determination of engine complete explosion or non-complete explosion in block 506, and either the basic air bleed opening map search amount or the addition value of the two corrections is air bleed. The basic opening is calculated, and the mixture ratio of the fuel gas and air is output to the opening correction value calculation means 107.
[0038]
FIG. 6 is an example of a block for calculating the venturi negative pressure estimated value and the venturi negative pressure opening correction value by the venturi negative pressure correction value calculating means 108.
In block 601, a table search is performed for the choke valve opening area Ab from the opening of the choke valve 203. In block 602, the fuel gas supply port opening area Ag is obtained. In block 603, a table search is performed for the flow rate per unit opening area of the gas flowing into the venturi chamber 200 from the venturi negative pressure estimated value Pb described later. Then, the fuel mixture gas flow rate Qa and the choke valve passing air flow rate Qb are calculated by multiplying the choke valve opening area Ab and the fuel gas supply port opening area Ag by the flow rate per unit opening area by the

multipliers

604 and 605. To do.
[0039]
In block 606, a table search is made for the throttle passage flow rate Qt from the opening of the throttle valve 202. In block 607, a table search is made for the ISC passage flow rate Qi from the opening of the ISC valve 205. In block 608, the flow rate flowing into the venturi chamber 200 and the flow rate flowing out from the venturi chamber 200 are calculated from the obtained choke valve passing air flow rate Qb and fuel mixture gas flow rate Qa, and throttle passing flow rate Qt and ISC passing flow rate Qi. The difference is obtained, the pressure change ΔPb is calculated by multiplying the difference by the pressure gradient constant of the venturi chamber 200, and the estimated pressure Vb is obtained by integrating the pressure change (formula (2)). ). The estimated venturi negative pressure value Pb obtained in block 608 is used for a table search of the flow rate per unit opening area of the gas flowing into the venturi chamber 200 in the block 603 described above.
[0040]
In block 609, the air bleed diversion ratio Rg, which is the ratio of fuel gas to air, is searched from the table based on the opening of the air bleed valve 208. In block 610, a table search is performed for the gain of the venturi negative pressure feedback from the engine load. Then, in block 611, the desired flow rate is determined by the total flow rate (Qt + Qi) of the throttle passage flow and the ISC passage flow rate corresponding to the flow rate (flow rate flowing out of the venturi chamber 200) sucked into the engine 201 and the current air bleed valve 208 opening. The difference from the required fuel mixed gas flow rate (air / fuel ratio constant Ka / f × Qa × Rg), which is the flow rate required to obtain the air / fuel ratio of the engine, is calculated.
[0041]
Then, the difference is further multiplied by the gain of the venturi negative pressure feedback by a multiplier 612 to obtain an opening correction value calculation means as a venturi negative pressure opening correction value 613 which is a negative pressure correction amount of the air bleed basic opening. It outputs to 107. Note that the gain of the negative pressure feedback is set for convenience of adaptation, and this gain may be omitted.
[0042]
FIG. 7 is an example of a block that performs venturi negative pressure opening correction by the opening correction value calculation means 107.
In block 1202, a map search is performed for the opening learning value of the air bleed valve 208 based on the engine speed and the engine load. Then, the

adder

1201, 1203, and 1204 corrects the air bleed basic opening based on the negative pressure correction value, the opening learning value, and the air-fuel ratio feedback correction of the air bleed valve 208, thereby correcting the venturi negative pressure. It outputs to the value calculation means 108 and the air bleed opening degree control means 109.
[0043]
In the present embodiment, the air bleed opening used for the venturi negative pressure estimated value is output before the air-fuel ratio feedback correction is applied. Further, as shown in FIG. 8, the air bleed opening used for venturi negative pressure estimation may output a value after performing the air-fuel ratio feedback correction.
[0044]
FIG. 9 is an example of a flowchart up to the calculation of the venturi negative pressure estimated value and the venturi negative pressure opening correction value and the opening correction in the control device 215.
In step 1601, the engine speed calculation means 101 calculates the engine speed from the signal of the crank angle sensor 209.
In step 1602, the engine load is read. In step 1603, the basic opening calculation means 102 calculates the air bleed basic opening based on the engine speed and the engine load, and this is mixed with the fuel gas and the air. Ratio.
[0045]
In step 1604, the engine water temperature is read. In step 1605, the basic ignition timing calculation means 104 calculates the basic ignition timing required by the engine 201. In step 1606, the target rotational speed of the ISC valve 205 is set.
In step 1607, the ISC feedback control means 103 performs feedback control of the ISC valve opening so that the engine speed becomes the target rotational speed of the ISC. In step 1608, the opening of the ISC valve 205 after the feedback control is controlled. Outputs the command value.
[0046]
In step 1609, the output of the oxygen concentration sensor 212 is read. In step 1610, air-fuel ratio feedback control of the opening degree of the air bleed valve 208 is performed so that the air-fuel ratio of the engine 201 becomes the target air-fuel ratio.
In step 1611, the opening learning means 106 calculates the opening learning value from the air-fuel ratio feedback value of the air bleed valve opening and stores the learning value. In step 1612, the opening of the throttle valve 202 is read. .
[0047]
In step 1613, the venturi negative pressure correction value calculation means 108 calculates the estimated negative pressure value Pb of the venturi chamber 200 from the respective openings of the ISC valve 205, air bleed valve 208, and throttle valve 202, and this is calculated by the engine. The main cause for introducing the fuel gas to 201 is estimated, and the venturi negative pressure opening correction value is calculated from the negative pressure estimated value Pb.
In step 1614, the opening correction value calculation means 107 corrects the negative pressure correction value to the air bleed basic opening to correct the mixture ratio. In step 1615, the air bleed opening degree control means 109 outputs the final air bleed opening degree command value.
[0048]
FIG. 10 is an example of a flowchart of air bleed basic opening calculation by the basic opening calculating means 102 described above.
In Step 1701, the engine speed is read. In Step 1702, the engine load is read. In Step 1703, it is determined whether or not the engine 201 is completely exhausted.
[0049]
If it is after the complete explosion, that is, if YES, the routine proceeds to step 1704, where a basic air bleed opening degree is searched based on the engine speed and engine load, and the final air bleed basic opening is performed in step 1709. Is output as a degree command value, and the series of operations is terminated.
[0050]
On the other hand, when it is determined in step 1703 that the complete explosion has not been completed, first, the process proceeds to step 1705, where a rotation speed correction table based on the engine rotation speed is searched. Next, in step 1706, the engine water temperature is read. The table is searched for the water temperature correction amount based on the engine water temperature, and the rotation correction amount and the water temperature correction amount are added in step 1708, and the process proceeds to step 1709, where it is output as the air bleed basic opening command value before the complete explosion, A series of operations are terminated.
[0051]
FIG. 11 is an example of a flowchart up to the venturi negative pressure correction value calculation by the above-described venturi negative pressure correction value calculation means 108.
In step 1801, the negative pressure gradient of the venturi chamber 200 and the venturi negative pressure Pb are calculated. In step 1802, the opening of the choke valve 203 is read. In step 1803, the choke valve opening area is calculated from the opening of the choke valve 203. Table search for Ab.
[0052]
In step 1804, the opening area Ag of the fuel mixed gas supply port is read. In step 1805, the previously calculated venturi negative pressure Pb is read. In step 1806, the unit opening area to the venturi chamber 200 with respect to the venturi negative pressure Pb. Search the table for the gas flow rate per unit.
[0053]
In step 1807, the venturi passing air flow rate Qb, which is the flow rate of the choke valve 203, is calculated from the choke valve opening area and the gas flow rate per unit opening area. In step 1808, the fuel mixture gas supply port opening area Ag The fuel mixed gas flow rate Qa is calculated from the gas flow rate per unit opening area.
[0054]
In step 1809, the opening degree of the throttle valve 202 is read. In step 1810, a table search is performed for the throttle passing air amount Qt with respect to the throttle opening degree.
In step 1811, the previous opening of the ISC valve 205 is read. In step 1812, the table is searched for the ISC passage flow rate Qi with respect to the opening of the ISC valve 205.
[0055]
In step 1813, the engine load is read. In step 1814, a venturi negative pressure feedback gain with respect to the engine load is searched in a table. In step 1815, the ratio of the fuel gas to the fuel mixture gas is calculated from the air bleed valve basic opening. In step 1816, a venturi negative pressure correction value for the air bleed basic opening is calculated from the ratio of air passing through the throttle, ISC air amount, air-fuel ratio constant, fuel mixed gas flow rate, and fuel gas ratio.
In Step 1817, the Venturi negative pressure correction value is multiplied by a negative pressure feedback gain, and in Step 1818, it is output as a Venturi negative pressure correction value.
[0056]
Note that the throttle passage air amount, ISC air amount, fuel mixed gas flow rate, and choke valve flow rate calculated this time will be used in the next venturi negative pressure calculation of the block 1801. In addition, this calculation is limited to the idling time, and the differential pressure in the throttle passage air amount and ISC passage flow rate calculation is a critical pressure, so a table search is performed. There is no problem even if calculation is performed using the pressure difference between the atmospheric pressure and the intake pipe pressure.
[0057]
FIG. 12 is an example of a flowchart of the calculation of the negative pressure gradient of the venturi chamber 200 and the venturi negative pressure Pb by the venturi negative pressure correction value calculation means 108 described above.
In step 2001, the fuel mixed gas flow rate Qa is read. In step 2002, the venturi passing air flow rate Qb is read. In step 2003, the fuel mixed gas flow rate Qa and the venturi passing air flow rate Qb are added to determine the inflow of the venturi chamber. Calculate
[0058]
In step 2004, the throttle passage flow rate Qt and the ISC passage flow rate Qi are added in the same manner as described above to calculate the venturi chamber outflow.
In step 2005, the venturi chamber flow rate fluctuation is calculated from the venturi chamber inflow (Qa + Qb) and the venturi chamber outflow (Qt + Qi), and in step 2006, the venturi chamber flow rate fluctuation is multiplied by a pressure gradient to obtain a venturi chamber. A pressure fluctuation amount ΔPb of 200 is calculated.
[0059]
In step 2007, the previous venturi negative pressure estimated value is read. In step 2008, this venturi negative pressure estimated value is added to the pressure fluctuation, and in step 2009, the venturi negative pressure estimated value Pb is output. This is estimated as a main factor for introducing fuel gas to the engine 201.
[0060]
FIG. 13 is an example of a flowchart of the calculation of the venturi negative pressure correction value by the above-described venturi negative pressure correction value calculation means 108.
In Step 2102, a flow rate (flow rate flowing out of the venturi chamber 200) sucked into the engine 201 is calculated from the throttle passing air amount Qt and the ISC passing flow rate Qi.
[0061]
In Step 2102, a fuel gas flow rate (Rg × Qa) is calculated from the fuel mixed gas flow rate Qa and the ratio Rg of the fuel gas to the fuel mixed gas flow rate. In Step 2103, the fuel gas flow rate and the air-fuel ratio constant Ka / f are calculated. Then, the required fuel mixed gas flow rate for obtaining a predetermined air-fuel ratio is calculated.
In step 2104, the difference between the required fuel mixed gas flow rate and the engine inflow is calculated. In block 2105, the difference or the like is output as a venturi negative pressure correction amount.
[0062]
As described above, the embodiment of the present invention exhibits the following functions by adopting the above-described configuration.
That is, in the control device 215 for the internal combustion engine of the above embodiment, the fuel supplied from the air bleed valve 208 is estimated by the venturi negative pressure correction value calculation means 108 as the main cause of the introduction of the fuel gas by estimating the pressure Pb in the venturi chamber 200. A change in the mixed gas flow rate Qa is detected, and the fuel gas flow rate (Rg × Qa) of the fuel gas itself is obtained from the fuel mixed gas flow rate Qa and the air bleed diversion ratio Rg, and the flow rate and the outflow amount from the venturi chamber 200 ( The air-fuel ratio is calculated based on Qt + Qi), and the opening correction value calculation means 107 corrects the opening of the air bleed valve 208 by the venturi negative pressure correction value calculation means 108 so that the air-fuel ratio becomes the desired air-fuel ratio. Since the mixing ratio by the valve 208 is controlled based on the value, it is possible to construct a system in which the number of auxiliary machines is reduced compared to the conventional one. , It is possible to reduce the cost. In addition, even when the target idle speed changes greatly and the flow rate of the ISC valve increases, controllability is not lost, and robustness can be improved.
[0063]
FIG. 14 shows the behavior of the exhaust air-fuel ratio and the engine speed by a conventional control device for an internal combustion engine, and is a timing chart when the venturi negative pressure correction is not performed.
A chart 1401 shows the behavior of the engine speed and shows that the target rotational speed of the ISC increases from the broken line portion in the chart. The chart 1402 shows the opening degree of the ISC valve, and the target rotational speed of the ISC described above. As the number increases, it can be seen that the ISC valve opens to increase the engine speed. Chart 1403 shows the opening of the air bleed valve.
That is, when the venturi negative pressure correction is not performed, the opening degree is not corrected for the behavior of the ISC valve and remains elevated.
[0064]
The chart 1404 shows the behavior of the exhaust air / fuel ratio of the engine. As shown in the chart 1405, the supply amount of the fuel mixed gas increases as the venturi negative pressure decreases. I understand. It can be seen that such over-richness causes engine combustion to deteriorate and the engine speed does not reach the target speed.
[0065]
On the other hand, FIG. 15 is a timing chart of the exhaust air-fuel ratio and the engine speed by the control device 215 of the present embodiment.
In the control device 215 of this embodiment, as described above, the pressure in the venturi chamber 200 is estimated by the venturi negative pressure correction value calculation means 108, and the mixture ratio is controlled by the opening correction value calculation means 107 by the venturi negative pressure correction. Therefore, unlike the example of FIG. 14 described above, the opening of the air bleed valve 208 shifts to the fuel mixture gas decreasing side in response to the opening of the ISC valve 205 as shown in the chart 1502. I understand that. As a result, the exhaust air-fuel ratio shown in the chart 1504 does not become excessively rich, and the engine speed shown in the chart 1501 also reaches the target speed according to the increase in the target speed of the ISC valve 205. Can do.
[0066]
Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes in design can be made without departing from the spirit of the invention described in the claims. It can be done.
[0067]
For example, in the above embodiment, FIG. 6 is shown as an example of a block for calculating the venturi negative pressure estimated value and the venturi negative pressure opening correction value by the venturi negative pressure correction value calculation means 108, but the present invention is in this form. For example, the Venturi negative pressure estimated value and the Venturi negative pressure opening correction value as shown in FIG. 16 may be calculated. In this case, the same effect as described above can be obtained.
[0068]
FIG. 16 is different from the example of FIG. 6 in that the blocks 711 to 716 are different. In the example of FIG. 6 described above, a desired flow rate and a current air bleed opening degree are obtained depending on the flow rate sucked into the engine 201. Although the negative pressure correction amount of the air bleed opening was obtained from the difference in flow rate necessary to obtain the air-fuel ratio, in the embodiment of this figure, the current air-fuel ratio is calculated and becomes the target air-fuel ratio. As described above, the negative pressure correction amount of the air bleed opening is calculated.
[0069]
That is, in block 711, the current air-fuel ratio is calculated by dividing the flow rate drawn into the engine by the fuel gas flow rate (Rg × Qa). In block 712, the target is calculated from the engine speed, engine load, and engine water temperature. Determine the air / fuel ratio.
In blocks 713 to 716, PID control is performed using the obtained target air-fuel ratio and the current air-fuel ratio, and a negative pressure correction amount for the air bleed opening is output.
[0070]
FIG. 17 is an example of an I-minute calculation block for the PID control shown in FIG.
The adder 801 calculates a difference value between the current target air-fuel ratio GAF and the aforementioned target air-fuel ratio, and the difference value is integrated by the adder 802 and the delay unit 803.
In block 804, a map search is made for the I-component gain based on the engine speed and the engine load, and the integrated value and the I-component gain are multiplied in block 805 to be output as an I-component value for PID control.
[0071]
FIG. 18 is an example of the P component calculation block of the PID control shown in FIG.
The adder 901 calculates a difference value between the current target air-fuel ratio GAF and the aforementioned target air-fuel ratio, and a block 902 searches the map for the P-component gain based on the engine speed and the engine load.
Then, the integrated value and the I component gain are multiplied by a block 903 to output a P component value for PID control.
[0072]
FIG. 19 is an example of a block for calculating the D minutes of the PID control in FIG. 16 described above.
The adder 1001 calculates a difference value between the current target air-fuel ratio GAF and the aforementioned target air-fuel ratio, and an adder 1002 and a delay unit 1003 calculate the amount of change per unit time of the difference value.
In block 1004, a map search is made for the D component gain based on the engine speed and the engine load, and the change amount per unit time of the difference value is multiplied by the D component gain in block 1005 to output as a D component value for PID control. is doing.
[0073]
FIG. 20 is an example of a block for setting the target air-fuel ratio in FIG. 16 described above.
In block 1101, a map search is performed for the target air-fuel ratio based on the engine speed and the engine load. In block 1102, a water temperature correction value is searched based on the engine water temperature, and the water temperature correction value is added to the target air-fuel ratio by the adder 1103. As a result, the target air-fuel ratio is output.
[0074]
FIG. 21 is a flowchart up to the above-described venturi negative pressure correction value calculation of FIG.
The difference from the example of FIG. 11 described above is that the gas air-fuel ratio and the target air-fuel ratio are calculated in steps 1916 to 1920 to perform PID control.
That is, in step 1916, the gas air-fuel ratio is calculated from the ratio of the fuel gas to the throttle passage air amount, the ISC air amount, the fuel mixed gas flow rate, and the fuel mixed gas flow rate, and the flow proceeds to step 1917.
[0075]
In step 1917, the engine water temperature is read. In step 1918, the target gas air-fuel ratio is calculated from the engine speed, the engine load and the engine water temperature. In step 1919, the PID is calculated so as to be the target gas air-fuel ratio, and the feedback is performed. In step 1920, the P, I, and D components are added to output a venturi negative pressure correction component.
[0076]
FIG. 22 is a flowchart of the gas air-fuel ratio calculation of FIG. 21 described above.
In step 2201, the engine inflow amount is calculated from the throttle passing air amount and the ISC flow rate, and in step 2202, the fuel gas flow rate is calculated from the ratio of the fuel mixed gas flow rate and the fuel gas to the fuel mixed gas flow rate.
In step 2203, a gas air-fuel ratio is calculated from the engine inflow amount and the fuel gas flow rate, and in step 2204, the gas air-fuel ratio is output.
[0077]
FIG. 23 is a flowchart for calculating the I part of the PID control of the gas air-fuel ratio and the target air-fuel ratio in FIG.
In Step 2301, the difference between the current gas air-fuel ratio and the target air-fuel ratio is calculated. In Step 2302, the integrated value of the previous air-fuel ratio difference and the current difference are added. In Step 2303, the engine speed is read. In step 2304, the engine load is read. In step 2305, a map search is performed for the I component gain using the engine speed and the engine load. In step 2306, the I component gain is multiplied by the integrated value of the difference thus far. In step 2307, the value is output as I.
[0078]
FIG. 24 is a flowchart for calculating the P component of the PID control of the gas air-fuel ratio and the target air-fuel ratio in FIG.
In step 2401, the difference between the current gas air-fuel ratio and the target air-fuel ratio is calculated. In step 2402, the engine speed is read. In step 2403, the engine load is read. In step 2304, the engine speed and the engine load are read. The map is searched for the P component gain, and the difference between the P component gain and the air-fuel ratio is multiplied in step 2305, and the value is output as P component in step 2306.
[0079]
FIG. 25 is a flowchart for calculating the D portion of the PID control of the gas air-fuel ratio and the target air-fuel ratio in FIG.
In step 2501, the difference between the current gas air-fuel ratio and the target air-fuel ratio is calculated. In step 2502, the difference between the previous air-fuel ratio and the current difference is calculated. In step 2503, the engine speed is read. In step 2504, the engine load is read. In step 2505, the map is searched for the D component gain using the engine speed and the engine load. In step 2506, the D component gain is multiplied by the further difference. Is output as D minutes in step 2507.
[0080]
FIG. 26 is a flowchart of the calculation of the target air-fuel ratio shown in FIG.
In step 2601, the engine speed is read. In step 2602, the engine load is read. In step 2603, the target air-fuel ratio is searched based on the engine speed and the engine load. In step 2604, the engine water temperature is read.
Then, in step 2605, a water temperature correction value of the target air-fuel ratio with respect to the engine water temperature is searched in a table, and in step 2606, the water temperature is corrected to the target air-fuel ratio and output as the final target air-fuel ratio.
[0081]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, the control device for an internal combustion engine of the present invention can supply a stable idle speed and an idle air-fuel ratio to the engine, and further, an ISC valve or air bleed can be obtained by changing the system. Even if the flow characteristic of the valve is changed, it can be dealt with by changing the data setting of the control device, so that the system can be easily adapted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an engine system including a control device according to an embodiment.
FIG. 2 is a configuration diagram of a venturi chamber in the system of FIG.
FIG. 3 is an internal configuration diagram of the control device of FIG. 1;
FIG. 4 is a control block diagram of the control device in FIG. 1;
FIG. 5 is a block diagram of a basic opening degree calculation means of the air bleed shown in FIG.
6 is a block diagram of the venturi negative pressure correction value calculation means of FIG. 4;
7 is a block diagram of the opening correction value calculation means in FIG. 4;
8 is another block diagram of the opening correction value calculation means of FIG.
FIG. 9 is a flowchart of venturi negative pressure estimation and venturi negative pressure opening correction value calculation by the control device of FIG. 1;
10 is an operation flowchart of the basic opening degree calculation means of FIG. 4;
11 is an operation flowchart of the venturi negative pressure correction value calculation means of FIG. 4;
12 is an operation flowchart of the venturi negative pressure correction value calculation means of FIG. 4;
13 is an operation flowchart of the opening degree correction value calculation means of FIG. 4;
FIG. 14 is a timing chart according to a conventional control device.
FIG. 15 is a timing chart by the control device of FIG. 1;
16 is a block diagram of another venturi negative pressure correction value calculation means in the control device of FIG. 1;
FIG. 17 is a block diagram of I-minute calculation of PID control in FIG. 16;
18 is a block diagram of P component calculation of PID control in FIG. 16;
FIG. 19 is a block diagram of D-minute calculation for PID control in FIG. 16;
20 is a block diagram for setting a target air-fuel ratio in FIG.
FIG. 21 is a flowchart of venturi negative pressure estimation and venturi negative pressure opening correction value calculation by the control device of FIG. 16;
22 is an operation flowchart of another Venturi negative pressure correction value calculation means by the control device of FIG. 16;
FIG. 23 is an operational flowchart for calculating I for PID control in FIG. 16;
24 is an operation flowchart for calculating P minutes of PID control in FIG. 16;
FIG. 25 is an operational flowchart for calculating the D portion of the PID control of FIG. 16;
FIG. 26 is a flowchart of calculation of a target air-fuel ratio in FIG.
[Explanation of symbols]
102 Means for obtaining a mixing ratio of fuel gas and air (basic opening calculation means)
108 Means for Estimating Main Factors for Introducing Fuel Gas (Venturi Negative Pressure Correction Value Calculation Means)
107 Means for correcting the mixture ratio (opening correction value calculating means)
200 Venturi room
201 Internal combustion engine
202 Throttle valve
203 Throttle valve (choke valve)
205 ISC valve
207 Means for supplying fuel gas to internal combustion engine (regulator)
208 Means for supplying air-fuel mixture to internal combustion engine (air bleed valve)
215 Control device for internal combustion engine

Claims

大気に連通する側及び内燃機関に連通する側の各々に配置された絞り弁によって区画される空間を有する吸気管と、前記空間に導入される燃料ガスと空気の混合気の混合比を調整するエアブリードバルブと、を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記制御装置は、前記燃料ガスと前記空気との混合比を求める手段と、前記空間の圧力を算出することにより前記内燃機関に対する前記燃料ガスを導入するための主因を推定する手段と、前記混合比及び前記推定された主因に基づいて空燃比を計算し、該空燃比が所望の空燃比となるべく、前記混合比を補正する手段と、該混合比を補正する手段の補正信号に基づいて前記エアブリードバルブの開度を制御する手段と、を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。 An intake pipe having a space defined by a throttle valve disposed on each of the side communicating with the atmosphere and the side communicating with the internal combustion engine, and the mixture ratio of the mixture of fuel gas and air introduced into the space are adjusted. An internal combustion engine control device comprising an air bleed valve,
The control device includes means for obtaining a mixing ratio of the fuel gas and the air, means for estimating a main factor for introducing the fuel gas to the internal combustion engine by calculating a pressure in the space, and the mixing The air-fuel ratio is calculated based on the ratio and the estimated main factor, and the mixing ratio is corrected based on the correction signal from the means for correcting the mixing ratio and the means for correcting the mixing ratio so that the air-fuel ratio becomes a desired air-fuel ratio. A control device for an internal combustion engine, characterized by comprising means for controlling the opening of the air bleed valve .

前記燃料ガスを導入するための主因を推定する手段は、前記混合気が導入される前記空間に流入する流体の流量及び前記混合気が導入される前記空間から流出する流体の流量に基づく前記空間内の圧力勾配から、前記主因を推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。It said means for estimating the main cause for introducing fuel gas, the space based on the flow rate of fluid flowing from the space in which the flow rate and the mixture of the fluid flowing into the space in which the air-fuel mixture is introduced is introduced the pressure gradient of the inner control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that estimating the main cause.

前記混合気が導入される空間に流入する流体の流量は、前記大気に連通する側の絞り弁の流量と、前記混合気の流量とからなることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。 3. The internal combustion engine according to claim 2 , wherein a flow rate of the fluid flowing into the space into which the air-fuel mixture is introduced includes a flow rate of a throttle valve on a side communicating with the atmosphere and a flow rate of the air-fuel mixture. Control device.

前記混合気が導入される前記空間から流出する流体の流量は、前記内燃機関に連通する側の絞り弁の流量と、該絞り弁をバイパスした通路の流量とからなることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。The flow rate of the fluid flowing out of the space into which the air-fuel mixture is introduced is composed of a flow rate of a throttle valve on the side communicating with the internal combustion engine and a flow rate of a passage bypassing the throttle valve. The control apparatus for an internal combustion engine according to 2 or 3 .

前記混合気が導入される前記空間は、ベンチュリ室であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4 , wherein the space into which the air-fuel mixture is introduced is a venturi chamber.

前記内燃機関は、前記燃料ガスを内燃機関に供給する手段を有し、前記燃料ガスと空気との混合比を求める手段は、前記内燃機関に前記燃料ガスを供給する手段を調整するべく、前記燃料ガスと前記空気との供給比を決定する手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。The internal combustion engine includes means for supplying the fuel gas to the internal combustion engine, and the means for obtaining a mixing ratio of the fuel gas and air is configured to adjust the means for supplying the fuel gas to the internal combustion engine. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5 , further comprising means for determining a supply ratio between fuel gas and air.

前記内燃機関に前記燃料ガスを供給する手段は、レギュレータであることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。7. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 6 , wherein the means for supplying the fuel gas to the internal combustion engine is a regulator.