JP6453022B2 - Ignition timing control device and control method - Google Patents

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Description

本発明は、天然ガスを燃料とするエンジンに適用される点火時期の制御装置および制御方法に関する。   The present invention relates to an ignition timing control device and control method applied to an engine using natural gas as fuel.

従来から、例えば特許文献１のように、天然ガスを燃料とするエンジンを備えた天然ガス自動車が知られている。天然ガス自動車では、圧縮された天然ガスがガスタンクに貯留され、ガソリンエンジンと同様に、混合気の燃焼が点火により開始される。   Conventionally, as in Patent Document 1, for example, a natural gas vehicle including an engine using natural gas as a fuel is known. In a natural gas vehicle, compressed natural gas is stored in a gas tank, and combustion of an air-fuel mixture is started by ignition, as in a gasoline engine.

特開２００８−１５７１２７号公報JP 2008-157127 A

天然ガスの１つであるＣＮＧ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）は、メタンを主成分として含み、その他の成分として、メタンよりもオクタン価の低いエタン、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン等を含む。そのため、燃料のメタンの濃度が低くなるとノッキングが発生しやすくなる。   CNG (Compressed Natural Gas), which is one of natural gas, contains methane as a main component, and other components include ethane, propane, normal butane, isobutane, and the like having a lower octane number than methane. Therefore, knocking is likely to occur when the concentration of methane in the fuel decreases.

本発明は、メタンの濃度が低下してもノッキングの発生を抑えることが可能な点火時期の制御装置および制御方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an ignition timing control device and control method capable of suppressing the occurrence of knocking even when the concentration of methane decreases.

上記課題を解決する点火時期の制御装置は、天然ガスを燃料とするエンジンの点火時期を制御する点火時期の制御装置であって、前記エンジンの運転状態に応じたベース点火時期と前記ベース点火時期を補正する補正量とに基づく目標点火時期に点火プラグの点火時期を制御する点火時期制御部と、混合気の空気量と前記混合気の燃料量とに基づく吸気空燃比を演算する吸気空燃比演算部と、排気ガスの酸素濃度に基づく排気空燃比を演算する排気空燃比演算部と、前記排気空燃比と前記吸気空燃比との比率に基づいて前記補正量を更新する補正量更新部と、を備え、前記補正量更新部は、前記比率と、燃料の組成が変化
していないと判断される前記比率の値の範囲である許容範囲と、を比較し、前記比率が前記許容範囲外の値であり、かつ、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が高い場合に、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が高いほど前記補正量を大きく遅角させるとともに、前記比率が同じ値であっても、更新前の前記補正量が前記ベース点火時期を進角側へ補正するものである場合には更新前の前記補正量による進角量が大きいほど前記補正量を大きく遅角させ、更新前の前記補正量が前記ベース点火時期を遅角側へ補正するものである場合には更新前の前記補正量による遅角量が大きいほど前記補正量を小さく遅角させる。 An ignition timing control device that solves the above-described problem is an ignition timing control device that controls the ignition timing of an engine that uses natural gas as a fuel, the base ignition timing and the base ignition timing corresponding to the operating state of the engine. An ignition timing control unit for controlling the ignition timing of the spark plug to a target ignition timing based on a correction amount for correcting the intake air-fuel ratio, and an intake air-fuel ratio for calculating an intake air-fuel ratio based on the air amount of the mixture and the fuel amount of the mixture A calculation unit; an exhaust air / fuel ratio calculation unit that calculates an exhaust air / fuel ratio based on an oxygen concentration of the exhaust gas; and a correction amount update unit that updates the correction amount based on a ratio between the exhaust air / fuel ratio and the intake air / fuel ratio; The correction amount update unit compares the ratio with an allowable range that is a range of the ratio determined that the fuel composition has not changed, and the ratio is out of the allowable range. It is of value, and If the high exhaust air-fuel ratio than the intake air, together with the to the exhaust air-fuel ratio is higher the correction amount larger retarded from the intake air, even the ratio is the same value, the pre-update If the correction amount is to correct the base ignition timing to the advance side, the correction amount is delayed more greatly as the advance amount by the correction amount before the update is larger, and the correction amount before the update is increased. When correcting the base ignition timing to the retard side, the correction amount is retarded smaller as the retard amount by the correction amount before update is larger.

上記課題を解決する点火時期の制御方法は、天然ガスを燃料とするエンジンの点火時期を制御する点火時期の制御方法であって、前記点火時期を制御する制御装置は、前記エンジンの運転状態に応じたベース点火時期と前記ベース点火時期を補正する補正量とに基づく目標点火時期に点火プラグの点火時期を制御するとともに、混合気の空気量と前記混合気の燃料量とに基づく吸気空燃比と、排気ガスの酸素濃度に基づく排気空燃比と、前記排気空燃比と前記吸気空燃比との比率と、を演算し、前記比率と、燃料の組成が変化していないと判断される前記比率の値の範囲である許容範囲と、を比較し、前記比率が前記許容範囲外の値であり、かつ、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が高い場合に、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が高いほど前記補正量を大きく遅角させるとともに、前記比率が同じ値であっても、更新前の前記補正量が前記ベース点火時期を進角側へ補正するものである場合には更新前の前記補正量による進角量が大きいほど前記補正量を大きく遅角させ、更新前の前記補正量が前記ベース点火時期を遅角側へ補正するものである場合には更新前の前記補正量による遅角量が大きいほど前記補正量を小さく遅角させる。 An ignition timing control method that solves the above problem is an ignition timing control method that controls the ignition timing of an engine that uses natural gas as a fuel, and the control device that controls the ignition timing is in an operating state of the engine. And controlling the ignition timing of the spark plug to the target ignition timing based on the base ignition timing in accordance with the correction amount for correcting the base ignition timing, and the intake air-fuel ratio based on the air amount of the mixture and the fuel amount of the mixture And the ratio of the exhaust air / fuel ratio based on the oxygen concentration of the exhaust gas and the ratio of the exhaust air / fuel ratio and the intake air / fuel ratio, and the ratio and the ratio at which the fuel composition is determined not to change compares the allowable range is a range of values, and the ratio is the value outside the allowable range, and wherein when the exhaust air-fuel ratio is higher than the intake air, the than the intake air The exhaust air / fuel ratio is The Ihodo the correction amount with greatly retarded, even the ratio is equal, when the correction amount before the update is to correct the base ignition timing to the advance side is before updating the The larger the advance amount by the correction amount, the larger the retard amount is retarded, and when the correction amount before update corrects the base ignition timing to the retard side, the delay by the correction amount before update is delayed. The larger the angular amount, the smaller the correction amount is retarded.

天然ガスの主成分であるメタンは、その他の成分よりも理論空燃比が大きい。そのため、燃料のメタンの濃度が高くなると、同じ空気量、同じ燃料量であっても燃焼時に消費される酸素量が増加することで排気空燃比が低くなる。反対に、燃料のメタンの濃度が低くなると、燃焼時に消費される酸素量が減少することで排気空燃比が高くなる。   Methane, which is the main component of natural gas, has a larger theoretical air / fuel ratio than other components. Therefore, when the concentration of methane in the fuel increases, the amount of oxygen consumed during combustion increases even when the air amount and the fuel amount are the same, thereby lowering the exhaust air-fuel ratio. On the other hand, when the concentration of methane in the fuel decreases, the amount of oxygen consumed during combustion decreases and the exhaust air / fuel ratio increases.

上記構成では、比率と許容値とが異なる値であり、かつ、吸気空燃比よりも排気空燃比が高い場合に補正量が遅角される。すなわち、吸気空燃比よりも排気空燃比が高く、燃料のメタンの濃度が低下したと判断される場合に補正量が遅角される。これにより、補正量の更新前よりも目標点火時期が遅角側へと制御される。その結果、メタンの濃度が低下してもノッキングの発生が抑えられる。   In the above configuration, the correction amount is retarded when the ratio and the allowable value are different values and the exhaust air / fuel ratio is higher than the intake air / fuel ratio. That is, the correction amount is retarded when it is determined that the exhaust air / fuel ratio is higher than the intake air / fuel ratio and the concentration of methane in the fuel has decreased. As a result, the target ignition timing is controlled to be retarded as compared to before the correction amount is updated. As a result, the occurrence of knocking can be suppressed even when the concentration of methane decreases.

メタンの濃度が低下するほど、排気ガスの酸素濃度が高くなり、排気空燃比が高くなる。上記構成のように、排気空燃比が高いほど補正量を大きく遅角させることにより、ノッキングの発生がさらに高い確率の下で抑えられる。 The higher the concentration of methane decreases, the oxygen concentration of the exhaust gas becomes high, the exhaust air-fuel ratio is increased. As described above, the higher the exhaust air-fuel ratio, the greater the retardation of the correction amount, thereby suppressing the occurrence of knocking with a higher probability.

比率に基づき更新される補正量は、換言すれば、燃料のメタンの濃度を示す指標の１つである。上記構成のように、更新前の補正量に応じて更新時における補正量の遅角度合いが調整されることで、補正量の遅角によるエンジンの出力の過度な低下が抑えられる。   In other words, the correction amount that is updated based on the ratio is one of the indexes indicating the methane concentration of the fuel. As in the above configuration, by adjusting the retardation of the correction amount at the time of update in accordance with the correction amount before the update, an excessive decrease in engine output due to the retardation of the correction amount can be suppressed.

上記点火時期の制御装置において、前記補正量更新部は、前記比率が前記許容範囲外の値であり、かつ、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が低い場合に前記補正量を進角させることが好ましい。 In the ignition timing control apparatus, the correction amount update unit advances the correction amount when the ratio is outside the allowable range and the exhaust air-fuel ratio is lower than the intake air-fuel ratio. It is preferable.

上記構成によれば、比率が許容値と異なる値であり、かつ、吸気空燃比よりも排気空燃比が低い場合に、補正量が進角される。すなわち、吸気空燃比よりも排気空燃比が低く、メタンの濃度が上昇してノッキングが発生しにくくなったと判断される場合に補正量が進角される。これにより、ノッキングの発生を抑えつつ、エンジンの出力が高められる。
上記点火時期の制御装置において、前記補正量更新部は、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が低いほど前記補正量を大きく進角させることが好ましい。
上記点火時期の制御装置において、前記補正量更新部は、前記比率が同じ値であっても、更新前の前記補正量が前記ベース点火時期を遅角側へ補正するものである場合には更新前の前記補正量による遅角量が大きいほど前記補正量を大きく進角させ、更新前の前記補正量が前記ベース点火時期を進角側へ補正するものである場合には更新前の前記補正量による進角量が大きいほど前記補正量を小さく進角させることが好ましい。
上記点火時期の制御装置において、前記許容範囲が第１許容範囲であり、前記補正量更新部は、所定期間における前記比率の平均値と、燃料の組成が変化していないと判断される前記平均値の範囲であって下限値が前記第１許容範囲の下限値よりも高く、かつ、上限値が前記第１許容範囲の上限値よりも低い第２許容範囲と、を比較し、前記比率が前記第１許容範囲内であっても前記平均値が前記第２許容範囲外の値であり、かつ、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が高い場合に前記補正量を遅角させることが好ましい。
上記点火時期の制御装置において、前記補正量更新部は、前記比率が前記第１許容範囲内であっても前記平均値が前記第２許容範囲外の値であり、かつ、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が低い場合に前記補正量を進角させることが好ましい。 According to the above configuration, the correction amount is advanced when the ratio is a value different from the allowable value and the exhaust air-fuel ratio is lower than the intake air-fuel ratio. That is, the correction amount is advanced when it is determined that the exhaust air / fuel ratio is lower than the intake air / fuel ratio and the methane concentration has increased and knocking has become difficult to occur. Thereby, the output of the engine is increased while suppressing the occurrence of knocking.
In the ignition timing control apparatus, it is preferable that the correction amount update unit advance the correction amount by a larger amount as the exhaust air / fuel ratio is lower than the intake air / fuel ratio.
In the ignition timing control device, the correction amount update unit updates the correction amount when the correction amount before the update corrects the base ignition timing to the retard side even if the ratio is the same value. The larger the retard amount by the previous correction amount, the larger the correction amount is advanced, and when the correction amount before update corrects the base ignition timing to the advance side, the correction before update It is preferable to advance the correction amount smaller as the advance amount by the amount increases.
In the ignition timing control device, the allowable range is a first allowable range, and the correction amount update unit determines that the average value of the ratio in a predetermined period and the fuel composition have not changed. A second range of values having a lower limit value higher than the lower limit value of the first allowable range and an upper limit value lower than the upper limit value of the first allowable range, and the ratio is The correction amount may be retarded when the average value is outside the second allowable range and the exhaust air / fuel ratio is higher than the intake air / fuel ratio even within the first allowable range. preferable.
In the ignition timing control apparatus, the correction amount updating unit may determine that the average value is a value outside the second allowable range even if the ratio is within the first allowable range, and that the intake air-fuel ratio is greater than the intake air-fuel ratio. However, it is preferable to advance the correction amount when the exhaust air-fuel ratio is low.

一実施形態の点火時期の制御装置を搭載したエンジンシステムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the engine system carrying the ignition timing control apparatus of one Embodiment. （ａ）（ｂ）（ｃ）は、比率と補正量の更新量との関係の一例を示すグラフである。(A) (b) (c) is a graph which shows an example of the relationship between a ratio and the update amount of a correction amount. 点火時期制御の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control routine of ignition timing control. 所定の運転状態において、メタンの濃度に対する最適点火時期およびノック点火時期の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the optimal ignition timing with respect to the density | concentration of methane, and a knock ignition timing in a predetermined driving | running state.

図１〜図４を参照して、点火時期の制御装置および制御方法の一実施形態について説明する。図１を参照して、点火時期の制御装置が搭載されたエンジンシステムの全体構成について説明する。   An embodiment of an ignition timing control device and control method will be described with reference to FIGS. With reference to FIG. 1, the overall configuration of an engine system equipped with an ignition timing control device will be described.

図１に示すように、エンジンシステムのエンジン５は、気化した天然ガスであるＣＮＧ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）を燃料とするガスエンジンである。エンジン５は、複数の気筒１２を有するＭＰＩ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）方式のエンジンである。エンジン５は、インテークマニホールド１４の分岐管１４ａの各々に、気筒１２に流入する吸入空気に対して燃料を供給するインジェクター１１が設けられている。エンジン５は、気筒１２ごとに、気筒１２内の混合気を点火する点火プラグ１３を有する。点火プラグ１３は、例えば、電気的に火花を発生させるスパークプラグである。各気筒１２の排気ガスは、エキゾーストマニホールド１５に排出される。   As shown in FIG. 1, the engine 5 of the engine system is a gas engine that uses CNG (Compressed Natural Gas), which is vaporized natural gas, as fuel. The engine 5 is an MPI (Multi Point Injection) engine having a plurality of cylinders 12. In the engine 5, an injector 11 that supplies fuel to intake air flowing into the cylinder 12 is provided in each of the branch pipes 14 a of the intake manifold 14. The engine 5 has a spark plug 13 that ignites the air-fuel mixture in the cylinder 12 for each cylinder 12. The spark plug 13 is, for example, a spark plug that electrically generates a spark. The exhaust gas from each cylinder 12 is discharged to the exhaust manifold 15.

インテークマニホールド１４に接続される吸気通路１６には、上流側から順に、図示されないエアクリーナー、ターボチャージャー１７を構成するコンプレッサー１８、インタークーラー１９、スロットルバルブ２０、サージタンク２１が設けられている。エキゾーストマニホールド１５に接続される排気通路２２には、コンプレッサー１８に連結軸を介して連結され、ターボチャージャー１７を構成するタービン２３が設けられている。   In the intake passage 16 connected to the intake manifold 14, an air cleaner (not shown), a compressor 18 constituting a turbocharger 17, an intercooler 19, a throttle valve 20, and a surge tank 21 are provided in order from the upstream side. The exhaust passage 22 connected to the exhaust manifold 15 is provided with a turbine 23 that is connected to the compressor 18 via a connecting shaft and constitutes the turbocharger 17.

燃料供給装置２４は、天然ガスを例えば２０ＭＰａで貯留するガスタンク２５を備える。ガスタンク２５には高圧配管２６が接続され、高圧配管２６にはレギュレーター２７が設けられている。レギュレーター２７は、高圧配管２６を流れる燃料を例えば０．４ＭＰａまで減圧する。レギュレーター２７で減圧された燃料は、デリバリーパイプ２８に流入する。デリバリーパイプ２８には、インジェクター１１ごとに供給配管２９が各別に接続されている。デリバリーパイプ２８内の燃料は、インジェクター１１ごとの供給配管２９を通じて各インジェクター１１に供給される。   The fuel supply device 24 includes a gas tank 25 that stores natural gas at, for example, 20 MPa. A high pressure pipe 26 is connected to the gas tank 25, and a regulator 27 is provided in the high pressure pipe 26. The regulator 27 depressurizes the fuel flowing through the high pressure pipe 26 to, for example, 0.4 MPa. The fuel depressurized by the regulator 27 flows into the delivery pipe 28. A supply pipe 29 is connected to the delivery pipe 28 for each injector 11. The fuel in the delivery pipe 28 is supplied to each injector 11 through a supply pipe 29 for each injector 11.

エンジンシステムは、吸入空気量センサー３０、吸気圧力センサー３１、吸気温度センサー３２、クランク角センサー３４、カム角センサー３５、空燃比センサー３６、アクセル開度センサー３８を備える。   The engine system includes an intake air amount sensor 30, an intake pressure sensor 31, an intake air temperature sensor 32, a crank angle sensor 34, a cam angle sensor 35, an air-fuel ratio sensor 36, and an accelerator opening sensor 38.

吸入空気量センサー３０は、吸気通路１６におけるコンプレッサー１８の上流にて、吸気通路１６を流れる吸入空気の体積流量である吸入空気量Ｑａを検出する。吸気圧力センサー３１は、サージタンク２１における吸入空気の圧力である吸気圧力Ｐｂを検出する。吸気温度センサー３２は、サージタンク２１における吸入空気の温度である吸気温度Ｔｉを検出する。クランク角センサー３４は、クランクシャフト５ａの回転角度であるクランク角ＣＡを検出する。カム角センサー３５は、図示されないカムシャフトの回転角度に基づき、所定の気筒１２が圧縮上死点に到達したタイミングで気筒判別信号Ｇを出力する。空燃比センサー３６は、タービン２３から流出した排気ガスに含まれる酸素濃度に基づいて空燃比ＡＦを検出する。アクセル開度センサー３８は、アクセルペダル４１の踏み込み量であるアクセル開度ＡＣＣを検出する。上記各センサー３０〜３８の出力した信号は、各点火プラグ１３の点火時期を制御する制御装置５０に入力される。   The intake air amount sensor 30 detects an intake air amount Qa that is a volume flow rate of intake air flowing through the intake passage 16 upstream of the compressor 18 in the intake passage 16. The intake pressure sensor 31 detects an intake pressure Pb that is the pressure of intake air in the surge tank 21. The intake air temperature sensor 32 detects an intake air temperature Ti that is the temperature of intake air in the surge tank 21. The crank angle sensor 34 detects a crank angle CA that is a rotation angle of the crankshaft 5a. The cam angle sensor 35 outputs a cylinder discrimination signal G at a timing when a predetermined cylinder 12 reaches the compression top dead center based on a rotation angle of a camshaft (not shown). The air-fuel ratio sensor 36 detects the air-fuel ratio AF based on the oxygen concentration contained in the exhaust gas flowing out from the turbine 23. The accelerator opening sensor 38 detects an accelerator opening ACC that is a depression amount of the accelerator pedal 41. The signals output from the sensors 30 to 38 are input to a control device 50 that controls the ignition timing of each spark plug 13.

制御装置５０は、ＣＰＵ、各種制御プログラムや各種データが格納されたＲＯＭ、各種演算における演算結果や各種データが一時的に格納されるＲＡＭを有するマイクロコンピューターを中心に構成される。制御装置５０は、各センサーからの信号に基づいて各種情報を取得する。制御装置５０は、ＲＯＭに格納された各種制御プログラムや各種データと各センサー３０〜３８からの情報とに基づいて各種処理を実行する。制御装置５０は、点火時期制御部、吸気空燃比演算部、排気空燃比演算部、補正量更新部として機能する。   The control device 50 is mainly configured by a microcomputer having a CPU, a ROM in which various control programs and various data are stored, and a RAM in which various calculation results and various data are temporarily stored. The control device 50 acquires various information based on signals from the sensors. The control device 50 executes various processes based on various control programs and various data stored in the ROM and information from the sensors 30 to 38. The control device 50 functions as an ignition timing control unit, an intake air / fuel ratio calculation unit, an exhaust air / fuel ratio calculation unit, and a correction amount update unit.

制御装置５０は、各種センサーからの信号に基づいて、吸入空気量Ｑａ、吸気圧力Ｐｂ、吸気温度Ｔｉ、クランク角ＣＡ、気筒判別信号Ｇ、空燃比ＡＦ、および、アクセル開度ＡＣＣを取得する。制御装置５０は、クランク角ＣＡに基づいてクランクシャフト５ａの回転数であるエンジン回転数Ｎｅを取得する。   The control device 50 acquires the intake air amount Qa, the intake pressure Pb, the intake air temperature Ti, the crank angle CA, the cylinder discrimination signal G, the air-fuel ratio AF, and the accelerator opening ACC based on signals from various sensors. The control device 50 acquires the engine speed Ne that is the speed of the crankshaft 5a based on the crank angle CA.

制御装置５０は、燃料供給量Ｑｆを演算し、その演算した燃料供給量Ｑｆの分の燃料が供給されるようにインジェクター１１の開閉を制御する。制御装置５０は、気筒判別信号Ｇとクランク角ＣＡとに基づき、混合気を燃焼させる気筒１２に対応するインジェクター１１である開弁対象を設定する。制御装置５０は、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷Ｌとに基づき、燃料が標準燃料であった場合の標準供給量Ｑｆｓを演算する。標準燃料は、例えばエンジン５の設計時に基準とした燃料であり、所定の組成を有する天然ガスである。制御装置５０は、標準供給量Ｑｆｓに対し、例えば、空燃比センサー３６の検出値に基づく空燃比フィードバック制御により演算されるフィードバック値や学習値を適用することにより燃料供給量Ｑｆを演算する。制御装置５０は、開弁対象から燃料供給量Ｑｆの分の燃料が分岐管１４ａに供給されるように開弁対象の開閉を制御する。なお、エンジン負荷Ｌは、例えば、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度ＡＣＣ、吸入空気量Ｑａ、吸気圧力Ｐｂ、吸気温度Ｔｉ等に基づき演算される。また制御装置５０は、開弁対象の開閉を制御する際、例えばデリバリーパイプ２８での燃料の温度や燃料の圧力が考慮されてもよい。   The control device 50 calculates the fuel supply amount Qf and controls the opening and closing of the injector 11 so that fuel corresponding to the calculated fuel supply amount Qf is supplied. Based on the cylinder discrimination signal G and the crank angle CA, the control device 50 sets a valve opening target that is the injector 11 corresponding to the cylinder 12 that burns the air-fuel mixture. Based on the engine speed Ne and the engine load L, the control device 50 calculates a standard supply amount Qfs when the fuel is a standard fuel. The standard fuel is, for example, a fuel that is used as a reference when designing the engine 5, and is natural gas having a predetermined composition. The control device 50 calculates the fuel supply amount Qf by applying, for example, a feedback value or a learning value calculated by air-fuel ratio feedback control based on the detection value of the air-fuel ratio sensor 36 to the standard supply amount Qfs. The control device 50 controls opening and closing of the valve opening target so that fuel corresponding to the fuel supply amount Qf is supplied from the valve opening target to the branch pipe 14a. The engine load L is calculated based on, for example, the engine speed Ne, the accelerator opening ACC, the intake air amount Qa, the intake pressure Pb, the intake temperature Ti, and the like. Further, when the control device 50 controls the opening / closing of the valve opening target, for example, the temperature of the fuel and the pressure of the fuel in the delivery pipe 28 may be taken into consideration.

制御装置５０は、目標空燃比ＡＦｔを設定する。制御装置５０は、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷Ｌとに基づいて、燃料が標準燃料であった場合の目標空燃比である標準空燃比ＡＦｓを演算する。制御装置５０は、標準空燃比ＡＦｓに対して、例えば、空燃比センサー３６の検出値に基づく空燃比フィードバック制御により演算されるフィードバック値や学習値を適用することにより目標空燃比ＡＦｔを設定する。   The control device 50 sets the target air-fuel ratio AFt. Based on the engine speed Ne and the engine load L, the control device 50 calculates a standard air-fuel ratio AFs that is a target air-fuel ratio when the fuel is a standard fuel. The control device 50 sets the target air-fuel ratio AFt by applying, for example, a feedback value or a learning value calculated by air-fuel ratio feedback control based on the detection value of the air-fuel ratio sensor 36 to the standard air-fuel ratio AFs.

制御装置５０は、スロットルバルブ２０の開度を制御する。制御装置５０は、燃料が標準燃料であるものとして燃料供給量Ｑｆの重量を演算し、その演算結果と目標空燃比ＡＦｔとに基づき目標空気量Ｑａｔを演算する。制御装置５０は、エンジン回転数Ｎｅ、吸気圧力Ｐｂ、および、吸気温度Ｔｉ等に基づいて、目標空気量Ｑａｔだけの分の空気が気筒１２に流入するようにスロットルバルブ２０の開度を制御する。   The control device 50 controls the opening degree of the throttle valve 20. The control device 50 calculates the weight of the fuel supply amount Qf assuming that the fuel is a standard fuel, and calculates the target air amount Qat based on the calculation result and the target air-fuel ratio AFt. The control device 50 controls the opening of the throttle valve 20 based on the engine speed Ne, the intake pressure Pb, the intake air temperature Ti, and the like so that the air corresponding to the target air amount Qat flows into the cylinder 12. .

制御装置５０は、点火プラグ１３の駆動を制御する。制御装置５０は、気筒判別信号Ｇとクランク角ＣＡとに基づいて、混合気を燃焼させる気筒１２に対応する点火プラグ１３である駆動対象を設定する。制御装置５０は、駆動対象の目標点火時期Ａｔａｒを設定し、その設定した目標点火時期Ａｔａｒで駆動対象を駆動する。制御装置５０は、下記式（１）のように、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷Ｌ、および、ＲＯＭに格納されている標準点火マップに基づくベース点火時期Ａｂｓｅを補正量Ａｃｏｍの分だけ補正することにより目標点火時期Ａｔａｒを設定する。なお、標準点火マップに規定されたベース点火時期Ａｂｓｅは、燃料が標準燃料である場合において、ノッキングが発生するノック点火時期に対して所定のマージンを有する点火時期のなかでもエンジンの出力が最も高い点火時期である最適点火時期が設定されることが好ましい。
Ａｔａｒ＝Ａｂｓｅ＋Ａｃｏｍ … （１） The control device 50 controls the driving of the spark plug 13. Based on the cylinder discrimination signal G and the crank angle CA, the control device 50 sets a drive target that is the spark plug 13 corresponding to the cylinder 12 that burns the air-fuel mixture. The control device 50 sets a target ignition timing Atar to be driven, and drives the drive target at the set target ignition timing Atar. The control device 50 corrects the base ignition timing Abse based on the engine speed Ne, the engine load L, and the standard ignition map stored in the ROM by the correction amount Acom as shown in the following equation (1). To set the target ignition timing Atar. The base ignition timing Abse defined in the standard ignition map has the highest engine output among the ignition timings having a predetermined margin with respect to the knock ignition timing at which knocking occurs when the fuel is standard fuel. It is preferable to set an optimal ignition timing that is an ignition timing.
Atar = Abse + Acom (1)

制御装置５０は、各気筒１２の排気空燃比ＡＦｅｘを演算する。制御装置５０は、気筒判別信号Ｇとクランク角ＣＡとに基づいて、気筒１２から排出された排気ガスが空燃比センサー３６に到達するタイミングを気筒１２ごとに演算する。制御装置５０は、そのタイミングにおける空燃比センサー３６からの空燃比ＡＦに基づいて各気筒１２の排気空燃比ＡＦｅｘを演算する。   The control device 50 calculates the exhaust air / fuel ratio AFex of each cylinder 12. The control device 50 calculates the timing at which the exhaust gas discharged from the cylinder 12 reaches the air-fuel ratio sensor 36 for each cylinder 12 based on the cylinder discrimination signal G and the crank angle CA. The control device 50 calculates the exhaust air-fuel ratio AFex of each cylinder 12 based on the air-fuel ratio AF from the air-fuel ratio sensor 36 at that timing.

制御装置５０は、排気空燃比ＡＦｅｘと吸気空燃比ＡＦｉｎとの比率に基づいて補正量Ａｃｏｍを更新する。本実施形態の比率は、排気空燃比ＡＦｅｘに対する吸気空燃比ＡＦｉｎの比率Ｒ（＝ＡＦｉｎ／ＡＦｅｘ）である。吸気空燃比ＡＦｉｎは、混合気の空気量と混合気の燃料量とに基づく空燃比であり、気筒１２に供給される空気量と燃料量とに基づく空燃比である。制御装置５０は、目標空燃比ＡＦｔを吸気空燃比ＡＦｉｎとして取り扱うことで比率Ｒを演算する。制御装置５０は、比率Ｒと許容値Ｒ１とを比較する。許容値Ｒ１は、燃料の組成が変化していないと判断される値であって、例えば、１よりも小さい下限許容値Ｒ１Ｌ以上であり、かつ、１よりも大きい上限許容値Ｒ１Ｈ以下の第１許容範囲に含まれる各値である。下限許容値Ｒ１Ｌは例えば０．９であり、上限許容値Ｒ１Ｈは例えば１．１である。 The control device 50 updates the correction amount Acom based on the ratio between the exhaust air / fuel ratio AFex and the intake air / fuel ratio AFin. The ratio of the present embodiment is the ratio R (= AFin / AFex) of the intake air-fuel ratio AFin to the exhaust air-fuel ratio AFex. The intake air-fuel ratio AFin is an air-fuel ratio based on the air amount of the air-fuel mixture and the fuel amount of the air-fuel mixture, and is an air-fuel ratio based on the air amount supplied to the cylinder 12 and the fuel amount. The control device 50 calculates the ratio R by treating the target air-fuel ratio AFt as the intake air-fuel ratio AFin. The control device 50 compares the ratio R with the allowable value R1. The allowable value R1 is a value for which it is determined that the composition of the fuel has not changed. For example, the allowable value R1 is not less than a lower limit allowable value R1L that is less than 1, and is not more than 1 Each value included in the allowable range . The lower limit allowable value R1L is 0.9, for example, and the upper limit allowable value R1H is 1.1, for example.

比率Ｒが許容値Ｒ１である場合（Ｒ１Ｌ≦Ｒ≦Ｒ１Ｈ）、制御装置５０は、補正量Ａｃｏｍを更新することなく現在の補正量Ａｃｏｍを維持する。排気空燃比ＡＦｅｘが吸気空燃比ＡＦｉｎよりも低く、比率Ｒが許容値Ｒ１よりも高い値である場合（Ｒ１Ｈ＜Ｒ）、制御装置５０は、燃料のメタンの濃度が上昇したものとして現在の補正量Ａｃｏｍを更新量Ａ１の分だけ進角させる。排気空燃比ＡＦｅｘが吸気空燃比ＡＦｉｎよりも高く、比率Ｒが許容値Ｒ１よりも低い値である場合（Ｒ＜Ｒ１Ｌ）、制御装置５０は、燃料のメタンの濃度が低下したものとして現在の補正量Ａｃｏｍを更新量Ａ１の分だけ遅角させる。   When the ratio R is the allowable value R1 (R1L ≦ R ≦ R1H), the control device 50 maintains the current correction amount Acom without updating the correction amount Acom. When the exhaust air-fuel ratio AFex is lower than the intake air-fuel ratio AFin and the ratio R is higher than the allowable value R1 (R1H <R), the control device 50 assumes that the fuel methane concentration has increased, and corrects the current correction. The amount Acom is advanced by the update amount A1. When the exhaust air-fuel ratio AFex is higher than the intake air-fuel ratio AFin and the ratio R is lower than the allowable value R1 (R <R1L), the control device 50 assumes that the concentration of fuel methane has decreased and corrects the current correction The amount Acom is retarded by the update amount A1.

図２は、比率Ｒと補正量Ａｃｏｍの更新量Ａ１との関係の一例を示すグラフである。図２（ａ）は、更新前の補正量Ａｃｏｍが補正量Ａｃｏｍ１である場合のグラフである。図２（ｂ）は、更新前の補正量Ａｃｏｍが補正量Ａｃｏｍ１よりもベース点火時期Ａｂｓｅを進角側へと補正する補正量Ａｃｏｍ２である場合のグラフである。図２（ｃ）は、更新前の補正量Ａｃｏｍが補正量Ａｃｏｍ１よりもベース点火時期Ａｂｓｅを遅角側へと補正する補正量Ａｃｏｍ３である場合のグラフである。   FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between the ratio R and the update amount A1 of the correction amount Acom. FIG. 2A is a graph when the correction amount Acom before update is the correction amount Acom1. FIG. 2B is a graph in a case where the correction amount Acom before update is the correction amount Acom2 for correcting the base ignition timing Abse to the advance side with respect to the correction amount Acom1. FIG. 2C is a graph in a case where the correction amount Acom before the update is the correction amount Acom3 for correcting the base ignition timing Abse to the retard side with respect to the correction amount Acom1.

図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、更新量Ａ１は、更新前の補正量Ａｃｏｍが同じ値であり、かつ、比率Ｒが許容値Ｒ１よりも低い場合には、比率Ｒが低いほど、すなわち排気空燃比ＡＦｅｘが高いほど補正量Ａｃｏｍを大きく遅角させる値である。更新量Ａ１は、更新前の補正量Ａｃｏｍが同じであり、かつ、比率Ｒが許容値Ｒ１よりも高い場合には、比率Ｒが高いほど、すなわち排気空燃比ＡＦｅｘが低いほど補正量Ａｃｏｍを大きく進角させる値である。   As shown in FIGS. 2A to 2C, the update amount A1 is low when the correction amount Acom before update is the same value and the ratio R is lower than the allowable value R1. In other words, the higher the exhaust air-fuel ratio AFex, the larger the correction amount Acom is retarded. When the update amount A1 is the same as the correction amount Acom before update and the ratio R is higher than the allowable value R1, the correction amount Acom increases as the ratio R increases, that is, the exhaust air-fuel ratio AFex decreases. The value to advance.

また、更新量Ａ１は、更新前の補正量Ａｃｏｍがベース点火時期Ａｂｓｅを進角させる場合、比率Ｒが同じ値であっても、更新前の補正量Ａｃｏｍによる進角量が大きいほど補正量Ａｃｏｍを大きく遅角させる値である。更新量Ａ１は、更新前の補正量Ａｃｏｍがベース点火時期Ａｂｓｅを遅角させる場合、比率Ｒが同じ値であっても、更新前の補正量Ａｃｏｍによる遅角量が大きいほど補正量Ａｃｏｍを小さく遅角させる値である。   Further, when the correction amount Acom before update advances the base ignition timing Abse, the update amount A1 increases as the advance amount by the correction amount Acom before update increases, even if the ratio R is the same value. Is a value that greatly delays. When the correction amount Acom before update retards the base ignition timing Abse, the update amount A1 decreases as the retardation amount by the correction amount Acom before update increases, even if the ratio R is the same value. This is the value to retard.

また、更新量Ａ１は、更新前の補正量Ａｃｏｍがベース点火時期Ａｂｓｅを遅角させる場合、比率Ｒが同じ値であっても、更新前の補正量Ａｃｏｍによる遅角量が大きいほど補正量Ａｃｏｍを大きく進角させる値である。更新量Ａ１は、更新前の補正量Ａｃｏｍがベース点火時期Ａｂｓｅを進角させる場合、比率Ｒが同じ値であっても、更新前の補正量Ａｃｏｍによる進角量が大きいほど補正量Ａｃｏｍを小さく進角させる値である。   Further, when the correction amount Acom before the update retards the base ignition timing Abse, the update amount A1 increases as the retardation amount by the correction amount Acom before the update increases, even if the ratio R is the same value. Is a value that greatly advances. When the correction amount Acom before update advances the base ignition timing Abse, the update amount A1 decreases as the advance amount by the correction amount Acom before update increases, even if the ratio R is the same value. The value to advance.

更新量Ａ１は、例えば、予め行った実験やシミュレーションに基づき定められた値であって、メタンの濃度が変化しても目標点火時期Ａｔａｒが最適点火時期に設定されるように補正量Ａｃｏｍを調整する値である。そのため、更新量Ａ１は、例えば、ガスタンク２５内の燃料が標準燃料→他の燃料１→他の燃料２→標準燃料と切り替わったとしても、標準燃料への切り替えにより補正量Ａｃｏｍが０となるように定められることが好ましい。   The update amount A1 is, for example, a value determined based on experiments and simulations performed in advance, and the correction amount Acom is adjusted so that the target ignition timing Atar is set to the optimal ignition timing even if the methane concentration changes. The value to be Therefore, the update amount A1 is such that, for example, even if the fuel in the gas tank 25 is switched from standard fuel → other fuel 1 → other fuel 2 → standard fuel, the correction amount Acom becomes 0 by switching to the standard fuel. It is preferable that

なお、更新量Ａ１は、制御装置５０のＲＯＭにマップとして格納されて、比率Ｒおよび更新前の補正量Ａｃｏｍをそのマップに適用することにより求められてもよい。また、更新量Ａ１は、比率Ｒおよび更新前の補正量Ａｃｏｍをパラメーターに含む所定の関係式に各値を代入することにより求められてもよい。   The update amount A1 may be stored as a map in the ROM of the control device 50, and may be obtained by applying the ratio R and the correction amount Acom before update to the map. Further, the update amount A1 may be obtained by substituting each value into a predetermined relational expression including the ratio R and the correction amount Acom before update as parameters.

図３を参照して、制御装置５０による点火時期制御の制御ルーチンの一例について説明する。この制御ルーチンは、エンジン５の始動後に繰り返し実行される。補正量Ａｃｏｍは、前回のエンジン５の停止時における補正量Ａｃｏｍを初期値とすることが好ましい。   With reference to FIG. 3, an example of a control routine of the ignition timing control by the control device 50 will be described. This control routine is repeatedly executed after the engine 5 is started. The correction amount Acom is preferably the initial value of the correction amount Acom when the engine 5 was stopped last time.

図３に示すように、制御装置５０は、まず、各種センサーの検出値に基づく情報の他、燃料供給量Ｑｆ、目標空燃比ＡＦｔ、目標空気量Ｑａｔを含む各種情報を取得する（ステップＳ１１）。各種情報を取得した制御装置５０は、クランク角ＣＡおよび気筒判別信号Ｇに基づいて駆動対象を設定するとともに（ステップＳ１２）、目標空燃比ＡＦｔを吸気空燃比ＡＦｉｎとして演算する（ステップＳ１３）。また制御装置５０は、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷Ｌ、および、標準点火マップに基づいてベース点火時期Ａｂｓｅを演算し（ステップＳ１４）、そのベース点火時期Ａｂｓｅに補正量Ａｃｏｍを加味することによって目標点火時期Ａｔａｒを設定する（ステップＳ１５）。そして制御装置５０は、目標点火時期Ａｔａｒにて駆動対象を駆動する（ステップＳ１６）。   As shown in FIG. 3, first, the control device 50 acquires various information including the fuel supply amount Qf, the target air-fuel ratio AFt, and the target air amount Qat in addition to the information based on the detection values of the various sensors (step S11). . The control device 50 that has acquired the various information sets a drive target based on the crank angle CA and the cylinder discrimination signal G (step S12), and calculates the target air-fuel ratio AFt as the intake air-fuel ratio AFin (step S13). Further, the control device 50 calculates the base ignition timing Abse based on the engine speed Ne, the engine load L, and the standard ignition map (step S14), and adds the correction amount Acom to the base ignition timing Abse to achieve the target. The ignition timing Atar is set (step S15). Then, the control device 50 drives the drive target at the target ignition timing Atar (step S16).

次に、制御装置５０は、駆動対象に対応する気筒１２の排気空燃比ＡＦｅｘを演算したのち（ステップＳ１７）、比率Ｒを演算する（ステップＳ１８）。そして制御装置５０は、比率Ｒが許容値Ｒ１であるか否かを判断する（ステップＳ１９）。   Next, after calculating the exhaust air-fuel ratio AFex of the cylinder 12 corresponding to the drive target (step S17), the control device 50 calculates the ratio R (step S18). Then, the control device 50 determines whether or not the ratio R is the allowable value R1 (step S19).

比率Ｒが許容値Ｒ１である場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、制御装置５０は、補正量Ａｃｏｍを更新することなく一連の処理を一旦終了する。一方、比率Ｒが許容値Ｒ１でなかった場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、制御装置５０は、比率Ｒおよび更新前の補正量Ａｃｏｍに基づいて更新量Ａ１を求め、その求めた更新量Ａ１の分だけ補正量Ａｃｏｍを遅角、あるいは、進角させることで補正量Ａｃｏｍを更新し（ステップＳ２０）、一連の処理を一旦終了する。   When the ratio R is the allowable value R1 (step S19: YES), the control device 50 once ends a series of processes without updating the correction amount Acom. On the other hand, when the ratio R is not the allowable value R1 (step S19: NO), the control device 50 obtains the update amount A1 based on the ratio R and the correction amount Acom before update, and the amount of the obtained update amount A1. The correction amount Acom is updated by retarding or advancing the correction amount Acom only by this amount (step S20), and the series of processes is temporarily ended.

図４を参照して、上述した構成の制御装置５０の作用について説明する。
図４に示すように、最適点火時期は、ノッキングが高い確率で発生するノック点火時期に対して所定のマージンを有する。そして、例えば、標準燃料に対する燃料の補充によってメタンの濃度Ｃｍが濃度Ｃｍｓから濃度Ｃｍ１に低下した場合に点火時期を調整しないとなれば、ノック点火時期に対するマージンが減少してノッキングが発生しやすくなる。 With reference to FIG. 4, the operation of the control device 50 configured as described above will be described.
As shown in FIG. 4, the optimal ignition timing has a predetermined margin with respect to the knock ignition timing at which knocking occurs with a high probability. For example, if the ignition timing is not adjusted when the methane concentration Cm is reduced from the concentration Cms to the concentration Cm1 by replenishing fuel with respect to the standard fuel, the margin for the knock ignition timing is reduced and knocking is likely to occur. .

一方、メタンの理論空燃比がエタン等の他の成分の理論空燃比よりも大きいことから、メタンの濃度Ｃｍが低下すると、同じ空気量、同じ燃料量であっても燃焼時に消費される酸素量が減少することで排気空燃比ＡＦｅｘが高くなる。すなわち、燃料の補充によってメタンの濃度Ｃｍが低下すると比率Ｒが低くなり、反対に、燃料の補充によってメタンの濃度Ｃｍが上昇すると比率Ｒが高くなる。   On the other hand, since the stoichiometric air-fuel ratio of methane is larger than the stoichiometric air-fuel ratio of other components such as ethane, when the methane concentration Cm decreases, the amount of oxygen consumed during combustion even with the same air amount and the same fuel amount The exhaust air / fuel ratio AFex becomes higher due to the decrease. That is, when the methane concentration Cm decreases due to fuel replenishment, the ratio R decreases. Conversely, when the methane concentration Cm increases due to fuel replenishment, the ratio R increases.

制御装置５０は、比率Ｒと許容値Ｒ１とを比較し、比率Ｒが許容値Ｒ１よりも低いときに補正量Ａｃｏｍを遅角させる。これにより、目標点火時期Ａｔａｒは、補正量Ａｃｏｍの更新前よりも遅角側に制御される。   The control device 50 compares the ratio R with the allowable value R1, and retards the correction amount Acom when the ratio R is lower than the allowable value R1. As a result, the target ignition timing Atar is controlled to be retarded from before the correction amount Acom is updated.

上記実施形態によれば、以下に列挙する効果が得られる。
（１）燃料のメタンの濃度が低下してもノッキングの発生が抑えられる。
（２）比率Ｒと許容値Ｒ１との比較により目標点火時期Ａｔａｒが遅角されることから、ノッキングセンサーを用いることなくノッキングの発生が抑えられる。 According to the embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) The occurrence of knocking can be suppressed even when the concentration of methane in the fuel decreases.
(2) Since the target ignition timing Atar is retarded by comparing the ratio R with the allowable value R1, the occurrence of knocking can be suppressed without using a knocking sensor.

（３）制御装置５０は、例えば図２（ａ）に示したように、比率Ｒが許容値Ｒ１よりも低いほど、すなわち吸気空燃比ＡＦｉｎよりも排気空燃比ＡＦｅｘが高いほど、補正量Ａｃｏｍを大きく遅角させる。これにより、メタンの濃度の低下が大きいほど補正量Ａｃｏｍが大きく遅角されるため、ノッキングの発生がさらに高い確率の下で抑えられる。   (3) As shown in FIG. 2A, for example, the control device 50 sets the correction amount Acom as the ratio R is lower than the allowable value R1, that is, as the exhaust air-fuel ratio AFex is higher than the intake air-fuel ratio AFin. Retard greatly. As a result, the greater the decrease in the methane concentration, the larger the correction amount Acom is retarded, so that the occurrence of knocking can be suppressed with a higher probability.

（４）メタンの濃度に応じて更新される補正量Ａｃｏｍは、換言すれば、燃料のメタンの濃度を示す指標の１つである。また、例えば、メタンの濃度９５％の燃料からメタンの濃度が低下して比率Ｒが所定値まで低くなった場合と、メタンの濃度５０％の燃料からメタンの濃度が低下して比率Ｒが上記所定値まで低くなった場合とでは、前者の方が燃料に含まれるメタンの減少量が大きい。   (4) The correction amount Acom updated in accordance with the methane concentration is, in other words, one of the indexes indicating the methane concentration of the fuel. Also, for example, when the methane concentration decreases from a fuel with a methane concentration of 95% and the ratio R decreases to a predetermined value, the methane concentration decreases from the fuel with a methane concentration of 50% and the ratio R In the case of lowering to a predetermined value, the former has a larger reduction amount of methane contained in the fuel.

この点、制御装置５０は、図２（ａ）〜（ｃ）に示したように、更新前の補正量Ａｃｏｍがベース点火時期Ａｂｓｅを進角させる場合には、更新前の補正量Ａｃｏｍによる進角量が大きいほど補正量Ａｃｏｍを大きく遅角させる。また、制御装置５０は、更新前の補正量Ａｃｏｍがベース点火時期Ａｂｓｅを遅角させる場合には、更新前の補正量Ａｃｏｍによる遅角量が大きいほど補正量Ａｃｏｍを小さく遅角させる。こうした構成によれば、燃料の補充前のメタンの濃度に応じて補正量Ａｃｏｍの遅角度合いが調整される。これにより、補正量Ａｃｏｍの遅角によるエンジン５の出力の過度な低下が抑えられる。   In this regard, as shown in FIGS. 2A to 2C, when the correction amount Acom before update advances the base ignition timing Abse, the control device 50 proceeds with the correction amount Acom before update. The greater the angular amount, the greater the retardation of the correction amount Acom. Further, when the correction amount Acom before update retards the base ignition timing Abse, the control device 50 retards the correction amount Acom smaller as the delay amount by the correction amount Acom before update is larger. According to such a configuration, the retardation of the correction amount Acom is adjusted according to the concentration of methane before refueling. Thereby, an excessive decrease in the output of the engine 5 due to the retardation of the correction amount Acom is suppressed.

（５）制御装置５０は、比率Ｒが許容値Ｒ１よりも高い場合に補正量Ａｃｏｍを進角させる。すなわち、制御装置５０は、燃料の補充によってメタンの濃度が上昇し、ノッキングが発生にくくなった場合には補正量Ａｃｏｍを進角させる。その結果、ノッキングの発生を抑えつつ、エンジン５の出力が高められる。   (5) The control device 50 advances the correction amount Acom when the ratio R is higher than the allowable value R1. That is, the control device 50 advances the correction amount Acom when the concentration of methane increases due to fuel replenishment and knocking is less likely to occur. As a result, the output of the engine 5 is increased while suppressing the occurrence of knocking.

（６）制御装置５０は、例えば図２（ａ）に示したように、比率Ｒが許容値Ｒ１よりも高いほど、すなわち吸気空燃比ＡＦｉｎよりも排気空燃比ＡＦｅｘが低いほど、補正量Ａｃｏｍを大きく進角させる。これにより、メタンの濃度の上昇が大きいほど補正量Ａｃｏｍが進角されることから、ノッキングの発生を抑えつつ、メタンの濃度の上昇度合いに応じてベース点火時期Ａｂｓｅを進角させることが可能である。   (6) For example, as shown in FIG. 2A, the control device 50 increases the correction amount Acom as the ratio R is higher than the allowable value R1, that is, as the exhaust air-fuel ratio AFex is lower than the intake air-fuel ratio AFin. Make a large advance. As a result, the correction amount Acom is advanced as the increase in the methane concentration increases, so that it is possible to advance the base ignition timing Abse according to the increase in the methane concentration while suppressing the occurrence of knocking. is there.

（７）上述したように補正量Ａｃｏｍは、燃料に含まれるメタンの濃度を示す指標の１つである。そのため、補正量Ａｃｏｍによるベース点火時期Ａｂｓｅの進角量が大きいほど燃料のメタンの濃度が高く、補正量Ａｃｏｍによるベース点火時期Ａｂｓｅの遅角量が大きいほど燃料のメタンの濃度が低い。   (7) As described above, the correction amount Acom is one of the indexes indicating the concentration of methane contained in the fuel. Therefore, the larger the advance amount of the base ignition timing Abse by the correction amount Acom, the higher the concentration of methane in the fuel, and the larger the retard amount of the base ignition timing Abse by the correction amount Acom, the lower the concentration of fuel methane.

この点、制御装置５０は、図２（ａ）〜（ｃ）に示したように、更新前の補正量Ａｃｏｍがベース点火時期Ａｂｓｅを進角させる場合には、更新前の補正量Ａｃｏｍによる進角量が大きいほど補正量Ａｃｏｍを小さく進角させる。また、制御装置５０は、更新前の補正量Ａｃｏｍがベース点火時期Ａｂｓｅを遅角させる場合には、更新前の補正量Ａｃｏｍによる遅角量が大きいほど補正量Ａｃｏｍを大きく進角させる。すなわち、燃料が補充される前のメタンの濃度に応じて補正量Ａｃｏｍの進角度合いが調整される。これにより、ノッキングの発生を抑えつつ、燃料の補充前のメタンの濃度と燃料の補充によるメタンの濃度の上昇度合いと応じてベース点火時期Ａｂｓｅを進角させることが可能である。   In this regard, as shown in FIGS. 2A to 2C, when the correction amount Acom before update advances the base ignition timing Abse, the control device 50 proceeds with the correction amount Acom before update. The larger the angular amount, the smaller the correction amount Acom is advanced. Further, when the correction amount Acom before update retards the base ignition timing Abse, the control device 50 advances the correction amount Acom larger as the delay amount by the correction amount Acom before update increases. That is, the advance angle of the correction amount Acom is adjusted according to the concentration of methane before the fuel is replenished. Thus, it is possible to advance the base ignition timing Abse according to the concentration of methane before refueling and the degree of increase in methane concentration due to fuel replenishment while suppressing the occurrence of knocking.

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・制御装置５０は、比率Ｒが許容値Ｒ１と異なる値であり、かつ、吸気空燃比ＡＦｉｎよりも排気空燃比ＡＦｅｘが低い場合に、補正量Ａｃｏｍを更新しなくともよいし、補正量Ａｃｏｍを進角させる場合にはその更新量Ａ１が一定の値であってもよい。 In addition, the said embodiment can also be suitably changed and implemented as follows.
When the ratio R is a value different from the allowable value R1 and the exhaust air-fuel ratio AFex is lower than the intake air-fuel ratio AFin, the control device 50 does not have to update the correction amount Acom, and the correction amount Acom In the case of advance, the update amount A1 may be a constant value.

・制御装置５０は、比率Ｒが許容値Ｒ１と異なる値であり、かつ、吸気空燃比ＡＦｉｎよりも排気空燃比ＡＦｅｘが高い場合に、補正量Ａｃｏｍを遅角させればよい。そのため、更新量Ａ１は、更新前の補正量Ａｃｏｍに関わらず、比率Ｒと許容値Ｒ１との乖離に応じて変化する値であってもよい。また、更新量Ａ１は、更新前の補正量Ａｃｏｍ、および、比率Ｒと許容値Ｒ１との乖離、これらに関わらず一定の値であってもよい。   The control device 50 may retard the correction amount Acom when the ratio R is a value different from the allowable value R1 and the exhaust air / fuel ratio AFex is higher than the intake air / fuel ratio AFin. Therefore, the update amount A1 may be a value that changes according to the difference between the ratio R and the allowable value R1, regardless of the correction amount Acom before the update. Further, the update amount A1 may be a constant value regardless of the correction amount Acom before the update and the difference between the ratio R and the allowable value R1.

・許容値Ｒ１は、連続する複数の値に限らず、ただ１つの値でもよい。
・許容値Ｒ１は、固定値に限らず、例えばメタンの濃度を示す指標の１つである補正量Ａｃｏｍに応じて変動してもよい。こうした構成によれば、その時々の状況に適した許容値Ｒ１を設定することが可能である。 The allowable value R1 is not limited to a plurality of continuous values, and may be a single value.
The allowable value R1 is not limited to a fixed value, and may vary depending on, for example, the correction amount Acom that is one of the indexes indicating the methane concentration. According to such a configuration, it is possible to set the allowable value R1 suitable for the situation at that time.

・吸気空燃比ＡＦｉｎは、例えば高圧配管２６を流れる燃料の質量流量を計測するセンサーの検出値に基づく燃料供給量と、吸入空気量センサー３０の検出値に基づく吸入空気量の質量流量とに基づいて演算されてもよい。また、吸入空気量の質量流量は、吸気圧力センサー３１の検出値、吸気温度センサー３２の検出値、および、エンジン回転数Ｎｅ等をパラメーターに含む演算式によって演算される値であってもよい。   The intake air-fuel ratio AFin is based on, for example, the fuel supply amount based on the detection value of the sensor that measures the mass flow rate of the fuel flowing through the high-pressure pipe 26 and the mass flow rate of the intake air amount based on the detection value of the intake air amount sensor 30. May be calculated. Further, the mass flow rate of the intake air amount may be a value calculated by an arithmetic expression including parameters such as a detection value of the intake pressure sensor 31, a detection value of the intake air temperature sensor 32, and the engine speed Ne.

・制御装置５０は、所定期間における比率Ｒの平均値Ｒａｖｅに基づいて補正量Ａｃｏｍを更新してもよい。こうした構成において制御装置５０は、下限値が下限許容値Ｒ１Ｌよりも高く、かつ、上限値が上限許容値Ｒ１Ｈよりも低い第２許容範囲に含まれる各値である平均許容値Ｒ２と、平均値Ｒａｖｅとを比較する。そして、制御装置５０は、平均値
Ｒａｖｅが平均許容値Ｒ２よりも低い場合に補正量Ａｃｏｍを遅角させ、平均値Ｒａｖｅが平均許容値Ｒ２よりも高い場合に補正量Ａｃｏｍを進角させる。 The control device 50 may update the correction amount Acom based on the average value Rave of the ratio R in a predetermined period. In such a configuration, the control device 50 includes an average allowable value R2 that is each value included in the second allowable range in which the lower limit value is higher than the lower limit allowable value R1L and the upper limit value is lower than the upper limit allowable value R1H. Compare with Rave. Then, the control device 50 retards the correction amount Acom when the average value Rave is lower than the average allowable value R2, and advances the correction amount Acom when the average value Rave is higher than the average allowable value R2.

これは、比率Ｒが許容値Ｒ１であることが連続していても、例えば、許容値Ｒ１＝０．９〜１．１に対して比率Ｒ＝０．９６が所定期間において連続し続ける場合には、燃料のメタンの濃度が僅かに変化したものと想定される。上記構成によれば、こうした僅かな変化に対しても対応することが可能である。   This is because, for example, when the ratio R continues to be the allowable value R1, for example, when the ratio R = 0.96 continues to be continuous in the predetermined period with respect to the allowable value R1 = 0.9 to 1.1. It is assumed that the concentration of methane in the fuel has changed slightly. According to the above configuration, it is possible to cope with such a slight change.

・比率Ｒは、排気空燃比ＡＦｅｘに対する吸気空燃比ＡＦｉｎの比率（＝ＡＦｉｎ／ＡＦｅｘ）ではなく、吸気空燃比ＡＦｉｎに対する排気空燃比ＡＦｅｘの比率（＝ＡＦｅｘ／ＡＦｉｎ）であってもよい。こうした構成においては、比率Ｒが許容値Ｒ１よりも大きい場合に補正量Ａｃｏｍが遅角され、比率Ｒが許容値Ｒ１よりも小さい場合に補正量Ａｃｏｍが進角される。   The ratio R may not be the ratio of the intake air-fuel ratio AFin to the exhaust air-fuel ratio AFex (= AFin / AFex) but the ratio of the exhaust air-fuel ratio AFex to the intake air-fuel ratio AFin (= AFex / AFin). In such a configuration, the correction amount Acom is retarded when the ratio R is larger than the allowable value R1, and the correction amount Acom is advanced when the ratio R is smaller than the allowable value R1.

・制御装置５０は、各気筒１２への燃料の供給を１つのインジェクターで行うＳＰＩ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｉｎｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）方式のエンジンにも適用可能である。また、制御装置５０は、筒内直接噴射方式のエンジンにも適用可能である。   The control device 50 can also be applied to an SPI (Single Point Injection) type engine that supplies fuel to each cylinder 12 with one injector. The control device 50 can also be applied to an in-cylinder direct injection engine.

・ガスエンジンの燃料は、メタンを主成分とするものであればよく、ＣＮＧのほか、液化天然ガス（ＬＮＧ：ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ）、天然ガスと水素との混合気体などであってもよい。また、天然ガスは、有機性廃棄物をメタン発酵させたバイオガスを原料とするバイオメタンガスであってもよい。   -The fuel of a gas engine should just be a thing which has methane as a main component, and may be liquefied natural gas (LNG: liquid natural gas), the mixed gas of natural gas, and hydrogen other than CNG. Further, the natural gas may be biomethane gas using as a raw material biogas obtained by methane fermentation of organic waste.

なお、燃料がＬＮＧである場合、燃料を貯留するタンクには、燃料の蒸発による内圧の過度な上昇を抑えるべくリリーフ弁が取り付けられる。また、メタンは、蒸発温度が他の成分よりも低いため、他の成分よりも先に蒸発する。そのため、メタンの濃度の低下は、タンク内におけるメタンの蒸発とリリーフ弁によるガスの放出とによっても生じる。   When the fuel is LNG, a relief valve is attached to the tank that stores the fuel in order to suppress an excessive increase in internal pressure due to evaporation of the fuel. Moreover, since methane has a lower evaporation temperature than other components, it evaporates before other components. Therefore, the decrease in methane concentration also occurs due to the evaporation of methane in the tank and the release of gas through the relief valve.

５…エンジン、５ａ…クランクシャフト、１１…インジェクター、１２…気筒、１３…点火プラグ、１４…インテークマニホールド、１４ａ…分岐管、１５…エキゾーストマニホールド、１６…吸気通路、１７…ターボチャージャー、１８…コンプレッサー、１９…インタークーラー、２０…スロットルバルブ、２１…サージタンク、２２…排気通路、２３…タービン、２４…燃料供給装置、２５…ガスタンク、２６…高圧配管、２７…レギュレーター、２８…デリバリーパイプ、２９…供給配管、３０…吸入空気量センサー、３１…吸気圧力センサー、３２…吸気温度センサー、３４…クランク角センサー、３５…カム角センサー、３６…空燃比センサー、３８…アクセル開度センサー、４１…アクセルペダル、５０…制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Engine, 5a ... Crankshaft, 11 ... Injector, 12 ... Cylinder, 13 ... Spark plug, 14 ... Intake manifold, 14a ... Branch pipe, 15 ... Exhaust manifold, 16 ... Intake passage, 17 ... Turbocharger, 18 ... Compressor , 19 ... Intercooler, 20 ... Throttle valve, 21 ... Surge tank, 22 ... Exhaust passage, 23 ... Turbine, 24 ... Fuel supply device, 25 ... Gas tank, 26 ... High-pressure piping, 27 ... Regulator, 28 ... Delivery pipe, 29 ... Supply pipe, 30 ... intake air amount sensor, 31 ... intake pressure sensor, 32 ... intake air temperature sensor, 34 ... crank angle sensor, 35 ... cam angle sensor, 36 ... air-fuel ratio sensor, 38 ... accelerator opening sensor, 41 ... accelerator Pedal, 50 ... control device.

Claims (7)

天然ガスを燃料とするエンジンの点火時期を制御する点火時期の制御装置であって、
前記エンジンの運転状態に応じたベース点火時期と前記ベース点火時期を補正する補正量とに基づく目標点火時期に点火プラグの点火時期を制御する点火時期制御部と、
混合気の空気量と前記混合気の燃料量とに基づく吸気空燃比を演算する吸気空燃比演算部と、
排気ガスの酸素濃度に基づく排気空燃比を演算する排気空燃比演算部と、
前記排気空燃比と前記吸気空燃比との比率に基づいて前記補正量を更新する補正量更新部と、を備え、
前記補正量更新部は、
前記比率と、燃料の組成が変化していないと判断される前記比率の値の範囲である許容範囲と、を比較し、前記比率が前記許容範囲外の値であり、かつ、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が高い場合に、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が高いほど前記補正量を大きく遅角させるとともに、
前記比率が同じ値であっても、更新前の前記補正量が前記ベース点火時期を進角側へ補正するものである場合には更新前の前記補正量による進角量が大きいほど前記補正量を大きく遅角させ、更新前の前記補正量が前記ベース点火時期を遅角側へ補正するものである場合には更新前の前記補正量による遅角量が大きいほど前記補正量を小さく遅角させる
点火時期の制御装置。 An ignition timing control device for controlling the ignition timing of an engine using natural gas as fuel,
An ignition timing control unit for controlling the ignition timing of the spark plug to a target ignition timing based on a base ignition timing according to an operating state of the engine and a correction amount for correcting the base ignition timing;
An intake air-fuel ratio calculating section for calculating an intake air-fuel ratio based on the air amount of the air-fuel mixture and the fuel amount of the air-fuel mixture;
An exhaust air-fuel ratio calculation unit for calculating an exhaust air-fuel ratio based on the oxygen concentration of the exhaust gas;
A correction amount updating unit that updates the correction amount based on a ratio between the exhaust air-fuel ratio and the intake air-fuel ratio,
The correction amount update unit
The ratio is compared with an allowable range that is a range of the ratio value at which it is determined that the fuel composition has not changed, the ratio is outside the allowable range , and the intake air-fuel ratio When the exhaust air-fuel ratio is higher than the intake air-fuel ratio, the higher the exhaust air-fuel ratio is , the more the retardation amount is retarded .
Even if the ratio is the same value, when the correction amount before update corrects the base ignition timing to the advance side, the correction amount increases as the advance amount by the correction amount before update increases. If the correction amount before update corrects the base ignition timing to the retard side, the correction amount decreases as the delay amount by the correction amount before update increases. let the ignition timing of the control device. 前記補正量更新部は、
前記比率が前記許容範囲外の値であり、かつ、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が低い場合に前記補正量を進角させる
請求項１に記載の点火時期の制御装置。 The correction amount update unit
It said ratio is a value outside the allowable range, and an ignition timing control device according to claim 1 to advance the correction amount when the low the exhaust air-fuel ratio the intake air. 前記補正量更新部は、  The correction amount update unit
前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が低いほど前記補正量を大きく進角させる  The correction amount is advanced more greatly as the exhaust air-fuel ratio is lower than the intake air-fuel ratio.
請求項２に記載の点火時期の制御装置。  The ignition timing control device according to claim 2. 前記補正量更新部は、  The correction amount update unit
前記比率が同じ値であっても、更新前の前記補正量が前記ベース点火時期を遅角側へ補正するものである場合には更新前の前記補正量による遅角量が大きいほど前記補正量を大きく進角させ、更新前の前記補正量が前記ベース点火時期を進角側へ補正するものである場合には更新前の前記補正量による進角量が大きいほど前記補正量を小さく進角させる  Even if the ratio is the same value, if the correction amount before update corrects the base ignition timing to the retarded angle side, the correction amount increases as the retard amount by the correction amount before update increases. If the correction amount before the update corrects the base ignition timing to the advance side, the correction amount decreases as the advance amount by the correction amount before the update increases. Make
請求項３に記載の点火時期の制御装置。  The ignition timing control device according to claim 3. 前記許容範囲が第１許容範囲であり、  The tolerance is a first tolerance;
前記補正量更新部は、  The correction amount update unit
所定期間における前記比率の平均値と、燃料の組成が変化していないと判断される前記平均値の範囲であって下限値が前記第１許容範囲の下限値よりも高く、かつ、上限値が前記第１許容範囲の上限値よりも低い第２許容範囲と、を比較し、前記比率が前記第１許容範囲内であっても前記平均値が前記第２許容範囲外の値であり、かつ、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が高い場合に前記補正量を遅角させる  An average value of the ratio in a predetermined period and a range of the average value determined that the fuel composition has not changed, a lower limit value is higher than a lower limit value of the first allowable range, and an upper limit value is A second tolerance range lower than the upper limit value of the first tolerance range, the average value is outside the second tolerance range even if the ratio is within the first tolerance range, and The correction amount is retarded when the exhaust air-fuel ratio is higher than the intake air-fuel ratio
請求項１〜４のいずれか一項に記載の点火時期の制御装置。  The ignition timing control device according to any one of claims 1 to 4. 前記補正量更新部は、  The correction amount update unit
前記比率が前記第１許容範囲内であっても前記平均値が前記第２許容範囲外の値であり、かつ、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が低い場合に前記補正量を進角させる  Even if the ratio is within the first allowable range, the correction amount is advanced when the average value is outside the second allowable range and the exhaust air / fuel ratio is lower than the intake air / fuel ratio. Make
請求項５に記載の点火時期の制御装置。  The ignition timing control device according to claim 5. 天然ガスを燃料とするエンジンの点火時期を制御する点火時期の制御方法であって、
前記点火時期を制御する制御装置は、
前記エンジンの運転状態に応じたベース点火時期と前記ベース点火時期を補正する補正量とに基づく目標点火時期に点火プラグの点火時期を制御するとともに、
混合気の空気量と前記混合気の燃料量とに基づく吸気空燃比と、
排気ガスの酸素濃度に基づく排気空燃比と、
前記排気空燃比と前記吸気空燃比との比率と、を演算し、
前記比率と、燃料の組成が変化していないと判断される前記比率の値の範囲である許容範囲と、を比較し、前記比率が前記許容範囲外の値であり、かつ、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が高い場合に、前記吸気空燃比よりも前記排気空燃比が高いほど前記補正量を大きく遅角させるとともに、
前記比率が同じ値であっても、更新前の前記補正量が前記ベース点火時期を進角側へ補正するものである場合には更新前の前記補正量による進角量が大きいほど前記補正量を大きく遅角させ、更新前の前記補正量が前記ベース点火時期を遅角側へ補正するものである場合には更新前の前記補正量による遅角量が大きいほど前記補正量を小さく遅角させる
点火時期の制御方法。 An ignition timing control method for controlling an ignition timing of an engine using natural gas as fuel,
The control device for controlling the ignition timing is:
While controlling the ignition timing of the spark plug to the target ignition timing based on the base ignition timing according to the operating state of the engine and the correction amount for correcting the base ignition timing,
An intake air-fuel ratio based on the amount of air in the mixture and the amount of fuel in the mixture;
An exhaust air-fuel ratio based on the oxygen concentration of the exhaust gas,
Calculating the ratio of the exhaust air-fuel ratio and the intake air-fuel ratio;
The ratio is compared with an allowable range that is a range of the ratio value at which it is determined that the fuel composition has not changed, the ratio is outside the allowable range , and the intake air-fuel ratio When the exhaust air-fuel ratio is higher than the intake air-fuel ratio, the higher the exhaust air-fuel ratio is , the more the retardation amount is retarded .
Even if the ratio is the same value, when the correction amount before update corrects the base ignition timing to the advance side, the correction amount increases as the advance amount by the correction amount before update increases. If the correction amount before update corrects the base ignition timing to the retard side, the correction amount decreases as the delay amount by the correction amount before update increases. method of controlling the ignition timing to make.
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