JPH1061460A - ガス燃料内燃機関の制御装置 - Google Patents
ガス燃料内燃機関の制御装置Info
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- JPH1061460A JPH1061460A JP8215715A JP21571596A JPH1061460A JP H1061460 A JPH1061460 A JP H1061460A JP 8215715 A JP8215715 A JP 8215715A JP 21571596 A JP21571596 A JP 21571596A JP H1061460 A JPH1061460 A JP H1061460A
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス燃料のガス組成に関わらず最適な燃料噴
射量および点火時期を確保する。 【解決手段】 ＣＮＧの発熱量を代表する実際の出力ト
ルクを筒内圧センサ２９の出力信号に基づいて求め、実
際の出力トルクのうち基本燃料噴射時間ＴＢによる燃料
量に基づく出力トルクＴＲＱＸを算出する。現在の機関
運転状態および基準ガス組成における出力トルクＴＲＱ
Ｓを算出し、これらの比ＴＲＱＳ／ＴＲＱＸをガス組成
補正係数ＧＣとする。基準ガス組成における基本燃料噴
射時間ＴＢＳをこのガス組成補正係数ＧＣでもって補正
する。また、ガス組成補正係数ＧＣが大きいときほど大
きくなるガス組成補正進角θＧＣを導入し、基準ガス組
成における基本点火時期θＢＳをこのガス組成補正進角
θＧＣでもって補正する。
射量および点火時期を確保する。 【解決手段】 ＣＮＧの発熱量を代表する実際の出力ト
ルクを筒内圧センサ２９の出力信号に基づいて求め、実
際の出力トルクのうち基本燃料噴射時間ＴＢによる燃料
量に基づく出力トルクＴＲＱＸを算出する。現在の機関
運転状態および基準ガス組成における出力トルクＴＲＱ
Ｓを算出し、これらの比ＴＲＱＳ／ＴＲＱＸをガス組成
補正係数ＧＣとする。基準ガス組成における基本燃料噴
射時間ＴＢＳをこのガス組成補正係数ＧＣでもって補正
する。また、ガス組成補正係数ＧＣが大きいときほど大
きくなるガス組成補正進角θＧＣを導入し、基準ガス組
成における基本点火時期θＢＳをこのガス組成補正進角
θＧＣでもって補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガス燃料内燃機関の
制御装置に関する。
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料噴射弁を具備し、吸入空気量と機関
回転数とに応じて燃料噴射量を算出するガス燃料内燃機
関の制御装置が公知である（実開平６−８０８２５号公
報参照）。
回転数とに応じて燃料噴射量を算出するガス燃料内燃機
関の制御装置が公知である（実開平６−８０８２５号公
報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ガス燃料は
その産地や産出時期、季節などによってガス組成にバラ
ツキがあることが知られている。ところが、ガス燃料の
理論空燃比はガス燃料のガス組成（発熱量）に依存す
る。したがってガス組成にバラツキがあると実際の空燃
比が目標空燃比、例えば理論空燃比からずれることにな
り、ドライバビリティやエミッションが悪化するという
問題点がある。
その産地や産出時期、季節などによってガス組成にバラ
ツキがあることが知られている。ところが、ガス燃料の
理論空燃比はガス燃料のガス組成（発熱量）に依存す
る。したがってガス組成にバラツキがあると実際の空燃
比が目標空燃比、例えば理論空燃比からずれることにな
り、ドライバビリティやエミッションが悪化するという
問題点がある。
【０００４】また、ガス燃料のオクタン価もガス燃料の
ガス組成に依存する。一方、最適点火時期はガス燃料の
オクタン価に依存する。したがってガス組成にバラツキ
があると実際の点火時期が最適点火時期からずれるので
この場合もドライバビリティやエミッションが悪化する
という問題点がある。
ガス組成に依存する。一方、最適点火時期はガス燃料の
オクタン価に依存する。したがってガス組成にバラツキ
があると実際の点火時期が最適点火時期からずれるので
この場合もドライバビリティやエミッションが悪化する
という問題点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に１番目の発明によれば、燃料噴射弁を具備したガス燃
料内燃機関の制御装置であって、ガス燃料のガス組成に
応じて定まる発熱量を代表する代表値を求めてこの代表
値に応じ燃料噴射量を制御する制御装置が提供される。
すなわち１番目の発明では、ガス燃料のガス組成に関わ
らず燃料噴射量が最適にされる。
に１番目の発明によれば、燃料噴射弁を具備したガス燃
料内燃機関の制御装置であって、ガス燃料のガス組成に
応じて定まる発熱量を代表する代表値を求めてこの代表
値に応じ燃料噴射量を制御する制御装置が提供される。
すなわち１番目の発明では、ガス燃料のガス組成に関わ
らず燃料噴射量が最適にされる。
【０００６】２番目の発明によれば上記課題を解決する
ために、点火栓を具備したガス燃料内燃機関の制御装置
であって、ガス燃料のガス組成に応じて定まるオクタン
価を代表する代表値を求めてこの代表値に応じ点火時期
を制御する制御装置が提供される。すなわち２番目の発
明では、ガス燃料のガス組成に関わらず点火時期が最適
にされる。
ために、点火栓を具備したガス燃料内燃機関の制御装置
であって、ガス燃料のガス組成に応じて定まるオクタン
価を代表する代表値を求めてこの代表値に応じ点火時期
を制御する制御装置が提供される。すなわち２番目の発
明では、ガス燃料のガス組成に関わらず点火時期が最適
にされる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、１はシリンダ
ブロック、２はピストン、３はシリンダヘッド、４は燃
焼室、５は吸気弁、６は排気弁、７は吸気ポート、８は
排気ポート、９は燃焼室４内に配置された点火栓をそれ
ぞれ示す。各吸気ポート７はそれぞれ対応する吸気枝管
１０を介して共通のサージタンク１１に接続され、サー
ジタンク１１は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１
３に接続される。各吸気枝管１０内には対応する吸気枝
管１０内に、ガス燃料としての圧縮天然ガス（以下ＣＮ
Ｇと称する）を噴射する燃料噴射弁１４が配置される。
また、吸気ダクト１２内にはアクセルペダルの踏み込み
量が大きくなると開度が大きくなるスロットル弁１５が
配置される。一方、排気ポート８は共通の排気マニホル
ド１６を介して三元触媒１７を収容した触媒コンバータ
１８に接続され、触媒コンバータ１８は排気管１９に接
続される。
ブロック、２はピストン、３はシリンダヘッド、４は燃
焼室、５は吸気弁、６は排気弁、７は吸気ポート、８は
排気ポート、９は燃焼室４内に配置された点火栓をそれ
ぞれ示す。各吸気ポート７はそれぞれ対応する吸気枝管
１０を介して共通のサージタンク１１に接続され、サー
ジタンク１１は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１
３に接続される。各吸気枝管１０内には対応する吸気枝
管１０内に、ガス燃料としての圧縮天然ガス（以下ＣＮ
Ｇと称する）を噴射する燃料噴射弁１４が配置される。
また、吸気ダクト１２内にはアクセルペダルの踏み込み
量が大きくなると開度が大きくなるスロットル弁１５が
配置される。一方、排気ポート８は共通の排気マニホル
ド１６を介して三元触媒１７を収容した触媒コンバータ
１８に接続され、触媒コンバータ１８は排気管１９に接
続される。
【０００８】電子制御ユニット２０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス２１を介して相互に接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）２４、入力ポート２５、および出力ポート２６を具
備する。各吸気枝管１０には吸気圧に比例した出力電圧
を発生する吸気圧センサ２７が取り付けられ、この吸気
圧センサ２７の出力電圧はＡＤ変換器２８を介して入力
ポート２５に入力される。ＣＰＵ２４ではＡＤ変換器２
８からの出力信号に基づいて吸入空気量が算出される。
シリンダヘッド３には筒内圧に比例した出力電圧を発生
する筒内圧センサ２９が取り付けられ、この筒内圧セン
サ２９の出力電圧はＡＤ変換器３０を介して入力ポート
２５に入力される。
ータからなり、双方向性バス２１を介して相互に接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）２４、入力ポート２５、および出力ポート２６を具
備する。各吸気枝管１０には吸気圧に比例した出力電圧
を発生する吸気圧センサ２７が取り付けられ、この吸気
圧センサ２７の出力電圧はＡＤ変換器２８を介して入力
ポート２５に入力される。ＣＰＵ２４ではＡＤ変換器２
８からの出力信号に基づいて吸入空気量が算出される。
シリンダヘッド３には筒内圧に比例した出力電圧を発生
する筒内圧センサ２９が取り付けられ、この筒内圧セン
サ２９の出力電圧はＡＤ変換器３０を介して入力ポート
２５に入力される。
【０００９】また、排気マニホルド１６の集合部には空
燃比センサ３１が取り付けられ、この空燃比センサ３１
の出力電圧はＡＤ変換器３３を介して入力ポート２５に
入力される。さらに、入力ポート２５にはクランクシャ
フトが例えば３０度回転する毎に出力パルスを発生する
クランク角センサ３５が接続される。ＣＰＵ２４ではこ
の出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一
方、出力ポート２６はそれぞれ対応する駆動回路３６を
介して各点火栓９および各燃料噴射弁１４に接続され
る。
燃比センサ３１が取り付けられ、この空燃比センサ３１
の出力電圧はＡＤ変換器３３を介して入力ポート２５に
入力される。さらに、入力ポート２５にはクランクシャ
フトが例えば３０度回転する毎に出力パルスを発生する
クランク角センサ３５が接続される。ＣＰＵ２４ではこ
の出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一
方、出力ポート２６はそれぞれ対応する駆動回路３６を
介して各点火栓９および各燃料噴射弁１４に接続され
る。
【００１０】次に、まず図１のガス燃料内燃機関の燃料
噴射量制御について説明する。図１の内燃機関では次式
に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。 ＴＡＵ＝ＴＢ・ＣＣ ここで各係数は次のものを表している。 ＴＢ：基本燃料噴射時間 ＣＣ：補正係数 補正係数ＣＣはフィードバック補正係数ＦＡＦ、暖機増
量係数、加速増量係数などを一まとめにして表したもの
であり、補正する必要がない場合にはＣＣ＝１となる。
なお、フィードバック補正係数ＦＡＦは空燃比センサ３
１の出力信号に基づいて実際の空燃比を目標空燃比に一
致させるためのものである。目標空燃比としてはどのよ
うな空燃比を用いてもよいが本実施態様において目標空
燃比は理論空燃比とされており、したがって以下では目
標空燃比を理論空燃比とした場合について説明する。目
標空燃比が理論空燃比の場合には空燃比センサ３１とし
て排気ガス中の酸素濃度に応じ出力電圧が変化するセン
サが使用され、したがって以下では空燃比センサ３１を
Ｏ2 センサと称する。
噴射量制御について説明する。図１の内燃機関では次式
に基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。 ＴＡＵ＝ＴＢ・ＣＣ ここで各係数は次のものを表している。 ＴＢ：基本燃料噴射時間 ＣＣ：補正係数 補正係数ＣＣはフィードバック補正係数ＦＡＦ、暖機増
量係数、加速増量係数などを一まとめにして表したもの
であり、補正する必要がない場合にはＣＣ＝１となる。
なお、フィードバック補正係数ＦＡＦは空燃比センサ３
１の出力信号に基づいて実際の空燃比を目標空燃比に一
致させるためのものである。目標空燃比としてはどのよ
うな空燃比を用いてもよいが本実施態様において目標空
燃比は理論空燃比とされており、したがって以下では目
標空燃比を理論空燃比とした場合について説明する。目
標空燃比が理論空燃比の場合には空燃比センサ３１とし
て排気ガス中の酸素濃度に応じ出力電圧が変化するセン
サが使用され、したがって以下では空燃比センサ３１を
Ｏ2 センサと称する。
【００１１】基本燃料噴射時間ＴＢは空燃比を目標空燃
比すなわち理論空燃比とするのに必要な噴射時間であっ
て次式により求められる。 ＴＢ＝ＴＢＳ・ＧＣ ここで各係数は次のものを表している。 ＴＢＳ：基準ガス組成基本燃料噴射時間 ＧＣ：ガス組成補正係数 基準ガス組成基本燃料噴射時間ＴＢＳはＣＮＧのガス組
成が後述する基準ガス組成のときに空燃比を理論空燃比
とするのに必要な実験により求められた噴射時間であっ
て機関運転状態、すなわち例えば機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入
空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）と機関回転数Ｎとの関数とし
て予めＲＯＭ２２内に記憶されている。
比すなわち理論空燃比とするのに必要な噴射時間であっ
て次式により求められる。 ＴＢ＝ＴＢＳ・ＧＣ ここで各係数は次のものを表している。 ＴＢＳ：基準ガス組成基本燃料噴射時間 ＧＣ：ガス組成補正係数 基準ガス組成基本燃料噴射時間ＴＢＳはＣＮＧのガス組
成が後述する基準ガス組成のときに空燃比を理論空燃比
とするのに必要な実験により求められた噴射時間であっ
て機関運転状態、すなわち例えば機関負荷Ｑ／Ｎ（吸入
空気量Ｑ／機関回転数Ｎ）と機関回転数Ｎとの関数とし
て予めＲＯＭ２２内に記憶されている。
【００１２】ガス組成補正係数ＧＣはＣＮＧのガス組成
に応じて定まるものであり、補正する必要がないとき、
すなわちＣＮＧの実際のガス組成が基準ガス組成である
ときにはＧＣ＝１となる。冒頭で述べたようにＣＮＧの
ガス組成はその産地や産出時期などによってバラツキが
ある。ところが、ＣＮＧのガス組成にバラツキがあると
空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料当量（モル
数、体積）が異なる。すなわち、図２に示されるように
各成分毎の燃料当量が異なる。また、本実施態様のＣＮ
Ｇは概ねメタン、エタン、プロパン、およびブタンの四
成分からなるが、図３に示されるように各成分毎に単位
混合気体積当たりの発熱量が異なっている。したがって
このようにガス組成にバラツキが生じている場合に基準
ガス組成基本燃料噴射時間ＴＢＳに基づいて燃料噴射を
行うと空燃比を理論空燃比に一致させることができな
い。
に応じて定まるものであり、補正する必要がないとき、
すなわちＣＮＧの実際のガス組成が基準ガス組成である
ときにはＧＣ＝１となる。冒頭で述べたようにＣＮＧの
ガス組成はその産地や産出時期などによってバラツキが
ある。ところが、ＣＮＧのガス組成にバラツキがあると
空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料当量（モル
数、体積）が異なる。すなわち、図２に示されるように
各成分毎の燃料当量が異なる。また、本実施態様のＣＮ
Ｇは概ねメタン、エタン、プロパン、およびブタンの四
成分からなるが、図３に示されるように各成分毎に単位
混合気体積当たりの発熱量が異なっている。したがって
このようにガス組成にバラツキが生じている場合に基準
ガス組成基本燃料噴射時間ＴＢＳに基づいて燃料噴射を
行うと空燃比を理論空燃比に一致させることができな
い。
【００１３】そこで、本実施態様ではＣＮＧのガス組成
に応じて定まるＣＮＧの発熱量を代表する代表値を求め
てこの代表値に応じガス組成補正係数ＧＣを算出し、こ
のガス組成補正係数ＧＣでもって基準ガス組成基本燃料
噴射時間ＴＢＳを補正することにより実際の空燃比が理
論空燃比となるようにしている。その結果、同一の機関
運転状態であればＣＮＧのガス組成に関わらず空燃比が
理論空燃比に維持され、ドライバビリティおよびエミッ
ションを良好に保つことができる。
に応じて定まるＣＮＧの発熱量を代表する代表値を求め
てこの代表値に応じガス組成補正係数ＧＣを算出し、こ
のガス組成補正係数ＧＣでもって基準ガス組成基本燃料
噴射時間ＴＢＳを補正することにより実際の空燃比が理
論空燃比となるようにしている。その結果、同一の機関
運転状態であればＣＮＧのガス組成に関わらず空燃比が
理論空燃比に維持され、ドライバビリティおよびエミッ
ションを良好に保つことができる。
【００１４】ところで、内燃機関の正味熱効率がＣＮＧ
のガス組成によらずほぼ一定であることを考えると同一
の燃料噴射時間に対して次の式が成立する。 ａ・Ｎ・ＴＲＱ／ＱＥＸ＝ａ・Ｎ・ＴＲＱＳ／ＱＥＸＳ ここで各係数は次のものを表している。 ａ：仕事の熱当量などを一まとめにして表した定数 ＴＲＱ：或るガス組成における出力トルク ＱＥＸ：或るガス組成における機関に供給されたＣＮＧ
の発熱量 ＴＲＱＳ：基準ガス組成における出力トルク ＱＥＸＳ：基準ガス組成における機関に供給されたＣＮ
Ｇの発熱量 したがって、次の関係が得られる。
のガス組成によらずほぼ一定であることを考えると同一
の燃料噴射時間に対して次の式が成立する。 ａ・Ｎ・ＴＲＱ／ＱＥＸ＝ａ・Ｎ・ＴＲＱＳ／ＱＥＸＳ ここで各係数は次のものを表している。 ａ：仕事の熱当量などを一まとめにして表した定数 ＴＲＱ：或るガス組成における出力トルク ＱＥＸ：或るガス組成における機関に供給されたＣＮＧ
の発熱量 ＴＲＱＳ：基準ガス組成における出力トルク ＱＥＸＳ：基準ガス組成における機関に供給されたＣＮ
Ｇの発熱量 したがって、次の関係が得られる。
【００１５】ＱＥＸ＝ＱＥＸＳ・ＴＲＱ／ＴＲＱＳ すなわち、同一の燃料噴射量において、或るガス組成に
おける発熱量ＱＥＸは出力トルクを検知することによっ
て算出することができる。一方、この発熱量ＱＥＸと燃
料当量は図２、図３から導かれる図４の関係がある。し
たがって、或るガス組成においてその出力トルクから燃
料当量Ｖｘが算出できる。
おける発熱量ＱＥＸは出力トルクを検知することによっ
て算出することができる。一方、この発熱量ＱＥＸと燃
料当量は図２、図３から導かれる図４の関係がある。し
たがって、或るガス組成においてその出力トルクから燃
料当量Ｖｘが算出できる。
【００１６】一方、実際の出力トルクをＴＲＱＡで表す
と、この出力トルクＴＲＱＡは前回算出された燃料噴射
時間ＴＡＵ、すなわちＴＢ・ＣＣで定まる燃料量によっ
て生じたものである。したがって、実際の出力トルクＴ
ＲＱＡのうち基本燃料噴射時間ＴＢで定まる燃料量によ
って生じた出力トルクＴＲＱＸは燃料噴射時間ＴＡＵの
算出式からわかるように次式によって算出される。
と、この出力トルクＴＲＱＡは前回算出された燃料噴射
時間ＴＡＵ、すなわちＴＢ・ＣＣで定まる燃料量によっ
て生じたものである。したがって、実際の出力トルクＴ
ＲＱＡのうち基本燃料噴射時間ＴＢで定まる燃料量によ
って生じた出力トルクＴＲＱＸは燃料噴射時間ＴＡＵの
算出式からわかるように次式によって算出される。
【００１７】ＴＲＱＸ＝ＴＲＱＡ／ＣＣ したがって、 ＱＥＸ＝ＱＥＸＳ・ＣＣ・ＴＲＱＸ／ＴＲＱＳ となり図４より燃料当量Ｖｘが算出できる。そこで図１
のガス燃料内燃機関では実際の出力トルクに応じて定ま
るＶｘ（図４）をガス組成補正係数ＧＣとし、このガス
組成補正係数ＧＣを基準ガス組成基本燃料噴射時間ＴＢ
Ｓに乗算することによって基本燃料噴射時間ＴＢを算出
するようにしている。その結果、ＣＮＧのガス組成にバ
ラツキがあったとしても実際の空燃比を理論空燃比に制
御することができ、斯くして良好なドライバビリティお
よびエミッションを確保することができる。
のガス燃料内燃機関では実際の出力トルクに応じて定ま
るＶｘ（図４）をガス組成補正係数ＧＣとし、このガス
組成補正係数ＧＣを基準ガス組成基本燃料噴射時間ＴＢ
Ｓに乗算することによって基本燃料噴射時間ＴＢを算出
するようにしている。その結果、ＣＮＧのガス組成にバ
ラツキがあったとしても実際の空燃比を理論空燃比に制
御することができ、斯くして良好なドライバビリティお
よびエミッションを確保することができる。
【００１８】ところで、実際の出力トルクＴＲＱＡを求
めるために例えばクランクシャフトにトルクセンサを取
り付けることもできる。しかしながら実際の出力トルク
ＴＲＱＡは筒内圧から算出することができる。すなわ
ち、例えば特公平７−８９０９０号公報に記載されてい
るように、まず、予め定められた複数のクランク角Θに
おける筒内圧ＰＣ（Θ）と、それぞれ対応するクランク
角における瞬時トルク係数ｋ（Θ）とを求め、これらＰ
Ｃ（Θ）とｋ（Θ）とを乗算することによりそれぞれ対
応するクランク角における瞬時トルクＴ（Θ）を算出
し、これら瞬時トルクＴ（Θ）の合計Ｔｘを求める。実
際の出力トルクＴＲＱＡとＴｘ間の関係を実験により予
め求めておき、この関係から実際の出力トルクＴＲＱＡ
を算出する。瞬時トルク係数ｋ（Θ）は次の式で表され
る。
めるために例えばクランクシャフトにトルクセンサを取
り付けることもできる。しかしながら実際の出力トルク
ＴＲＱＡは筒内圧から算出することができる。すなわ
ち、例えば特公平７−８９０９０号公報に記載されてい
るように、まず、予め定められた複数のクランク角Θに
おける筒内圧ＰＣ（Θ）と、それぞれ対応するクランク
角における瞬時トルク係数ｋ（Θ）とを求め、これらＰ
Ｃ（Θ）とｋ（Θ）とを乗算することによりそれぞれ対
応するクランク角における瞬時トルクＴ（Θ）を算出
し、これら瞬時トルクＴ（Θ）の合計Ｔｘを求める。実
際の出力トルクＴＲＱＡとＴｘ間の関係を実験により予
め求めておき、この関係から実際の出力トルクＴＲＱＡ
を算出する。瞬時トルク係数ｋ（Θ）は次の式で表され
る。
【００１９】 ｋ（Θ）＝ｒ・（ｓｉｎΘ＋（ｓｉｎ２Θ）／２λ） ここで各係数は次のものを表している。 ｒ：クランクの腕の長さ λ：ｒ／Ｌ Ｌ：連接棒の長さ 筒内圧を測定すべきクランク角は例えば、最適点火時期
において筒内圧ほぼ最大となるクランク角と、最適点火
時期において瞬時トルクがほぼ最大となるクランク角
と、瞬時トルク係数ｋ（Θ）がほぼ最大となるクランク
角と、瞬時トルクが比較的大きいクランク角との４つで
ある。
において筒内圧ほぼ最大となるクランク角と、最適点火
時期において瞬時トルクがほぼ最大となるクランク角
と、瞬時トルク係数ｋ（Θ）がほぼ最大となるクランク
角と、瞬時トルクが比較的大きいクランク角との４つで
ある。
【００２０】一方、基準ガス組成における出力トルクＴ
ＲＱＳは予め実験より求められて例えば図５に示すマッ
プの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。図５から
わかるように、このＴＲＱＳは機関負荷Ｑ／Ｎと機関回
転数Ｎとの関数として求められる。ＣＮＧの基準ガス組
成にはどのようなものを用いてもよいが本実施態様では
都市ガス１３Ａのガス組成を基準ガス組成としている。
この基準ガス組成は概ね以下の通りである。 メタン：８７．５％ エタン：７．６％ プロパン：２．３％ ブタン：２．６％ このように図１のガス燃料内燃機関では、ガス燃料の組
成に応じて定まる発熱量を代表する出力トルクに応じて
燃料噴射量を制御しているのでガス燃料のガス組成に関
わらず燃料噴射量を最適にすることができ、したがって
空燃比が理論空燃比からずれるのを阻止することがで
き、斯くして良好なドライバビリティおよびエミッショ
ンを確保することができる。
ＲＱＳは予め実験より求められて例えば図５に示すマッ
プの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。図５から
わかるように、このＴＲＱＳは機関負荷Ｑ／Ｎと機関回
転数Ｎとの関数として求められる。ＣＮＧの基準ガス組
成にはどのようなものを用いてもよいが本実施態様では
都市ガス１３Ａのガス組成を基準ガス組成としている。
この基準ガス組成は概ね以下の通りである。 メタン：８７．５％ エタン：７．６％ プロパン：２．３％ ブタン：２．６％ このように図１のガス燃料内燃機関では、ガス燃料の組
成に応じて定まる発熱量を代表する出力トルクに応じて
燃料噴射量を制御しているのでガス燃料のガス組成に関
わらず燃料噴射量を最適にすることができ、したがって
空燃比が理論空燃比からずれるのを阻止することがで
き、斯くして良好なドライバビリティおよびエミッショ
ンを確保することができる。
【００２１】次に図１のガス燃料内燃機関の点火時期制
御について説明する。図１の内燃機関では次式に基づい
て点火時期θが算出される。 θ＝θＢＳ＋θＣＣ＋θＧＣ ここで各係数は次のものを表している。 θＢＳ：基準ガス組成基本点火時期 θＣＣ：補正進角 θＧＣ：ガス組成補正進角 基準ガス組成基本点火時期θＢＳはＣＮＧのガス組成が
上述した基準ガス組成のときに点火時期をＭＢＴまたは
ノック限界とするのに必要な実験により求められた点火
時期であって吸入空気量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数と
して予めＲＯＭ２２内に記憶されている。
御について説明する。図１の内燃機関では次式に基づい
て点火時期θが算出される。 θ＝θＢＳ＋θＣＣ＋θＧＣ ここで各係数は次のものを表している。 θＢＳ：基準ガス組成基本点火時期 θＣＣ：補正進角 θＧＣ：ガス組成補正進角 基準ガス組成基本点火時期θＢＳはＣＮＧのガス組成が
上述した基準ガス組成のときに点火時期をＭＢＴまたは
ノック限界とするのに必要な実験により求められた点火
時期であって吸入空気量Ｑおよび機関回転数Ｎの関数と
して予めＲＯＭ２２内に記憶されている。
【００２２】補正進角θＣＣは高温時補正進角や暖機運
転時補正遅角などの補正進角および補正遅角を一まとめ
にして表したものであり、全体として進角すべきときに
はθＣＣ＞０となり、全体として遅角すべきときにはθ
ＣＣ＜０となり、補正する必要がないときにはθＣＣ＝
０となる。ガス組成補正進角θＧＣはＣＮＧのガス組成
に応じて定まるものであり、補正する必要がないとき、
すなわちＣＮＧの実際のガス組成が基準ガス組成である
ときにはθＧＣ＝０となる。
転時補正遅角などの補正進角および補正遅角を一まとめ
にして表したものであり、全体として進角すべきときに
はθＣＣ＞０となり、全体として遅角すべきときにはθ
ＣＣ＜０となり、補正する必要がないときにはθＣＣ＝
０となる。ガス組成補正進角θＧＣはＣＮＧのガス組成
に応じて定まるものであり、補正する必要がないとき、
すなわちＣＮＧの実際のガス組成が基準ガス組成である
ときにはθＧＣ＝０となる。
【００２３】図２に示されるように、ＣＮＧの各成分毎
にオクタン価が異なっており、したがってＣＮＧのガス
組成にバラツキが生ずるとＣＮＧ全体のオクタン価にバ
ラツキが生じ、その結果ＭＢＴにバラツキが生ずること
になる。そこで、ＣＮＧのガス組成に応じて定まるオク
タン価を代表する代表値を求めてこの代表値に応じ点火
時期θを補正するようにしている。
にオクタン価が異なっており、したがってＣＮＧのガス
組成にバラツキが生ずるとＣＮＧ全体のオクタン価にバ
ラツキが生じ、その結果ＭＢＴにバラツキが生ずること
になる。そこで、ＣＮＧのガス組成に応じて定まるオク
タン価を代表する代表値を求めてこの代表値に応じ点火
時期θを補正するようにしている。
【００２４】ＣＮＧの実際のオクタン価が大きいときほ
ど発熱量すなわち出力トルクが小さくなるのでオクタン
価が大きいときほど上述したガス組成補正係数ＧＣ（＝
ＴＲＱＳ／ＴＲＱＸ）が大きくなる。一方、ＣＮＧのオ
クタン価が大きいときほど点火時期を進角するのが好ま
しい。そこで、図６に示すようにガス組成補正係数ＧＣ
が大きいときほど大きくなるガス組成補正進角θＧＣを
導入し、このθＧＣでもって基準ガス組成基本点火時期
θＢＳを補正するようにしてる。
ど発熱量すなわち出力トルクが小さくなるのでオクタン
価が大きいときほど上述したガス組成補正係数ＧＣ（＝
ＴＲＱＳ／ＴＲＱＸ）が大きくなる。一方、ＣＮＧのオ
クタン価が大きいときほど点火時期を進角するのが好ま
しい。そこで、図６に示すようにガス組成補正係数ＧＣ
が大きいときほど大きくなるガス組成補正進角θＧＣを
導入し、このθＧＣでもって基準ガス組成基本点火時期
θＢＳを補正するようにしてる。
【００２５】図６からわかるように、ガス組成補正進角
θＧＣはＧＣ＞１のときに正値であって進角補正を行
い、ＧＣが大きいときほど進角量を大きくする。また、
ＧＣ＜１のときに負値であって遅角補正を行い、ＧＣが
小さいときほど遅角量を大きくする。なお、このガス組
成補正進角θＧＣは予め実験により求められ、図６に示
すマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。
θＧＣはＧＣ＞１のときに正値であって進角補正を行
い、ＧＣが大きいときほど進角量を大きくする。また、
ＧＣ＜１のときに負値であって遅角補正を行い、ＧＣが
小さいときほど遅角量を大きくする。なお、このガス組
成補正進角θＧＣは予め実験により求められ、図６に示
すマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。
【００２６】このように図１のガス燃料内燃機関では、
ガス燃料の組成に応じて定まるオクタン価を代表する出
力トルクに応じて点火時期を制御しているのでガス燃料
のガス組成に関わらず点火時期を最適にすることがで
き、したがって出力トルクが目標出力トルクからずれる
のを阻止することができ、斯くして良好なドライバビリ
ティを確保することができる。
ガス燃料の組成に応じて定まるオクタン価を代表する出
力トルクに応じて点火時期を制御しているのでガス燃料
のガス組成に関わらず点火時期を最適にすることがで
き、したがって出力トルクが目標出力トルクからずれる
のを阻止することができ、斯くして良好なドライバビリ
ティを確保することができる。
【００２７】なお、上述したようにガス燃料機関ではガ
ス燃料のガス組成にバラツキが生ずるとガス燃料の発熱
量およびオクタン価に好ましくないバラツキが生ずる。
そこで、本発明ではガス燃料の発熱量に応じて燃料噴射
量を制御し、またはガス燃料のオクタン価に応じて点火
時期を制御するようにしている。これが本発明の制御装
置とガソリン機関の制御装置との大きな相違点である。
ス燃料のガス組成にバラツキが生ずるとガス燃料の発熱
量およびオクタン価に好ましくないバラツキが生ずる。
そこで、本発明ではガス燃料の発熱量に応じて燃料噴射
量を制御し、またはガス燃料のオクタン価に応じて点火
時期を制御するようにしている。これが本発明の制御装
置とガソリン機関の制御装置との大きな相違点である。
【００２８】図７は上述の燃料噴射時間制御を実行する
ためのルーチンを示している。このルーチンは予め定め
られた設定クランク角毎の割り込みによって実行され
る。図７を参照すると、まずステップ４０では筒内圧セ
ンサ２９の出力信号に基づいて実際の出力トルクＴＲＱ
Ａが算出される。続くステップ４１では、基本燃料噴射
時間ＴＢによる実際の出力トルクＴＲＱＸが次式に基づ
いて算出される。
ためのルーチンを示している。このルーチンは予め定め
られた設定クランク角毎の割り込みによって実行され
る。図７を参照すると、まずステップ４０では筒内圧セ
ンサ２９の出力信号に基づいて実際の出力トルクＴＲＱ
Ａが算出される。続くステップ４１では、基本燃料噴射
時間ＴＢによる実際の出力トルクＴＲＱＸが次式に基づ
いて算出される。
【００２９】ＴＲＱＸ＝ＴＲＱＡ／ＣＣ ここで補正係数ＣＣは前回のルーチンで算出された補正
係数である。続くステップ４２では図５のマップから、
現在の機関運転状態および基準ガス組成における出力ト
ルクＴＲＱＳが算出される。続くステップ４３では次式
に基づいてガス組成補正係数ＧＣが算出される。
係数である。続くステップ４２では図５のマップから、
現在の機関運転状態および基準ガス組成における出力ト
ルクＴＲＱＳが算出される。続くステップ４３では次式
に基づいてガス組成補正係数ＧＣが算出される。
【００３０】ＧＣ＝ＴＲＱＳ／ＴＲＱＸ 続くステップ４４では現在の機関運転状態に基づいて基
準ガス組成基本燃料噴射時間ＴＢＳが算出される。続く
ステップ４５では次式に基づいて基本燃料噴射時間ＴＢ
が算出される。 ＴＢ＝ＴＢＳ・ｆ（ＧＣ） ｆ（ＧＣ）：予め求められたＧＣに対する補正係数実験
値 続くステップ４６では現在の機関運転状態に基づいて補
正係数ＣＣが算出される。続くステップ４７では次式に
基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
準ガス組成基本燃料噴射時間ＴＢＳが算出される。続く
ステップ４５では次式に基づいて基本燃料噴射時間ＴＢ
が算出される。 ＴＢ＝ＴＢＳ・ｆ（ＧＣ） ｆ（ＧＣ）：予め求められたＧＣに対する補正係数実験
値 続くステップ４６では現在の機関運転状態に基づいて補
正係数ＣＣが算出される。続くステップ４７では次式に
基づいて燃料噴射時間ＴＡＵが算出される。
【００３１】ＴＡＵ＝ＴＢ・ＣＣ 各燃料噴射弁１４では燃料噴射時間ＴＡＵだけ燃料噴射
が行われる。図８は上述の点火時期制御を実行するため
のルーチンを示している。このルーチンは予め定められ
た設定クランク角毎の割り込みによって実行される。図
８を参照すると、まずステップ５０では現在の機関運転
状態に基づいて基準ガス組成基本点火時期θＢＳが算出
される。続くステップ５１では補正進角θＣＣが算出さ
れる。続くステップ５２ではガス組成補正係数ＧＣが読
み込まれる。このガス組成補正係数ＧＣは図７のルーチ
ンで算出されたものを用いることができる。続くステッ
プ５３では図６のマップからθＧＣが算出される。続く
ステップ５４では次式に基づいて点火時期θが算出され
る。
が行われる。図８は上述の点火時期制御を実行するため
のルーチンを示している。このルーチンは予め定められ
た設定クランク角毎の割り込みによって実行される。図
８を参照すると、まずステップ５０では現在の機関運転
状態に基づいて基準ガス組成基本点火時期θＢＳが算出
される。続くステップ５１では補正進角θＣＣが算出さ
れる。続くステップ５２ではガス組成補正係数ＧＣが読
み込まれる。このガス組成補正係数ＧＣは図７のルーチ
ンで算出されたものを用いることができる。続くステッ
プ５３では図６のマップからθＧＣが算出される。続く
ステップ５４では次式に基づいて点火時期θが算出され
る。
【００３２】θ＝θＢＳ＋θＣＣ＋θＧＣ なお、ガス燃料には、ＣＮＧの他、例えば液化石油ガス
（ＬＰＧ）などのように一次燃料である天然ガスおよび
石油ガスや二次燃料である石炭転換ガスおよび石油転換
ガスを用いることができる。また、液体燃料ではあるが
その組成にバラツキがあり得るメタノールなどを燃料と
する内燃機関にも本発明を適用することができる。
（ＬＰＧ）などのように一次燃料である天然ガスおよび
石油ガスや二次燃料である石炭転換ガスおよび石油転換
ガスを用いることができる。また、液体燃料ではあるが
その組成にバラツキがあり得るメタノールなどを燃料と
する内燃機関にも本発明を適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】ガス燃料のガス組成に関わらず最適な燃
料噴射量および点火時期を確保することができるので良
好なドライバビリティを確保することができる。
料噴射量および点火時期を確保することができるので良
好なドライバビリティを確保することができる。
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】ＣＮＧの各成分の燃料当量を示す線図である。
【図３】ＣＮＧの各成分の単位ガス燃料量当たりの発熱
量およびオクタン価を示す線図である。
量およびオクタン価を示す線図である。
【図４】燃料当量と発熱量との関係を示す線図である。
【図５】基準ガス組成における出力トルクを示す線図で
ある。
ある。
【図６】ガス組成補正進角を示す線図である。
【図７】燃料噴射時間を算出するためのフローチャート
である。
である。
【図８】点火時期を算出するためのフローチャートであ
る。
る。
４…燃焼室 ９…点火栓 １４…燃料噴射弁 ２９…筒内圧センサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１ Ｆ０２Ｍ 21/02 ３０１Ｑ ３０１Ｒ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ａ
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料噴射弁を具備したガス燃料内燃機関
の制御装置であって、ガス燃料のガス組成に応じて定ま
る発熱量を代表する代表値を求めて該代表値に応じ燃料
噴射量を制御する制御装置。 - 【請求項２】 点火栓を具備したガス燃料内燃機関の制
御装置であって、ガス燃料のガス組成に応じて定まるオ
クタン価を代表する代表値を求めて該代表値に応じ点火
時期を制御する制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8215715A JPH1061460A (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | ガス燃料内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8215715A JPH1061460A (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | ガス燃料内燃機関の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1061460A true JPH1061460A (ja) | 1998-03-03 |
Family
ID=16676983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8215715A Pending JPH1061460A (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | ガス燃料内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1061460A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1026383A3 (en) * | 1999-02-02 | 2002-04-17 | Caterpillar Inc. | Air to fuel ratio control for gas engine and method of operation |
| JP2008038729A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Yanmar Co Ltd | ガスエンジンの制御方法 |
| JP2009243471A (ja) * | 2009-07-20 | 2009-10-22 | Denso Corp | 内燃機関制御装置及び内燃機関制御システム |
| US20110079197A1 (en) * | 2009-10-01 | 2011-04-07 | Sturman Industries, Inc. | Control Method and Apparatus for Multi-Fuel Compression Ignition Engines |
| JP2014020202A (ja) * | 2012-07-12 | 2014-02-03 | Denso Corp | ガスエンジンの制御装置 |
| CN103883387A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-06-25 | 清华大学 | 一种燃烧组织方法和一种燃烧*** |
| WO2015194656A1 (ja) * | 2014-06-20 | 2015-12-23 | 三菱重工業株式会社 | エンジン制御システム及びこれを備えたエンジン並びにこれを備えた船舶、及びエンジン制御方法 |
| WO2017047163A1 (ja) * | 2015-09-16 | 2017-03-23 | ヤンマー株式会社 | エンジン装置 |
| JP2019100311A (ja) * | 2017-12-07 | 2019-06-24 | アイシン精機株式会社 | ガスエンジンシステム |
| CN111911296A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-10 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种燃料热值确定方法、装置、车辆及存储介质 |
-
1996
- 1996-08-15 JP JP8215715A patent/JPH1061460A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1026383A3 (en) * | 1999-02-02 | 2002-04-17 | Caterpillar Inc. | Air to fuel ratio control for gas engine and method of operation |
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| WO2015194656A1 (ja) * | 2014-06-20 | 2015-12-23 | 三菱重工業株式会社 | エンジン制御システム及びこれを備えたエンジン並びにこれを備えた船舶、及びエンジン制御方法 |
| JP2016008506A (ja) * | 2014-06-20 | 2016-01-18 | 三菱重工業株式会社 | エンジン制御システム及びこれを備えたエンジン並びにこれを備えた船舶、及びエンジン制御方法 |
| WO2017047163A1 (ja) * | 2015-09-16 | 2017-03-23 | ヤンマー株式会社 | エンジン装置 |
| JP2017057776A (ja) * | 2015-09-16 | 2017-03-23 | ヤンマー株式会社 | エンジン装置 |
| KR20180043257A (ko) * | 2015-09-16 | 2018-04-27 | 얀마 가부시키가이샤 | 엔진 장치 |
| US10267254B2 (en) | 2015-09-16 | 2019-04-23 | Yanmar Co., Ltd. | Engine device |
| JP2019100311A (ja) * | 2017-12-07 | 2019-06-24 | アイシン精機株式会社 | ガスエンジンシステム |
| CN111911296A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-10 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种燃料热值确定方法、装置、车辆及存储介质 |
| CN111911296B (zh) * | 2020-08-24 | 2022-07-12 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种燃料热值确定方法、装置、车辆及存储介质 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040323 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040803 |