JP2000170581A

JP2000170581A - 気体燃料エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2000170581A
Application number: JP10350062A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Sato; 正博佐藤; Kenji Hashimoto; 健次橋本
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2000-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料性状が変化し始動時燃焼不良になった場
合でも燃焼を安定状態に移行させ、信頼性を向上させる
ことを可能にする。【解決手段】気体燃料をフィードバック制御により燃
料噴射手段を介して供給するようにされたもとで、エン
ジンの運転状態に基づいて始動時燃焼不良状態であるか
否かを判定し、始動時燃焼不良状態であると判定された
場合には、気体燃料の種類又は性状が変化したと判断し
て、それまでに使用していた前記フィードバック制御に
おける空燃比補正値、前記燃料噴射手段に供給される気
体燃料の圧力、及び、点火時期のうちの少なくとも一つ
を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体燃料をフィー
ドバック制御により燃料噴射手段を介して供給するよう
にされた気体燃料エンジンの制御装置に係り、特に、気
体燃料の種類又は性状が変化した場合にもエンジンを適
正に制御できるようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車を取り巻く環境保護要求
（排気ガス規制、燃費規制など）は、強化の一途をたど
っている。また、周知の通り現在のエンジン用燃料はガ
ソリンや軽油などの液体燃料が主であり、埋蔵量の制限
により、燃料の供給不足、燃料価格の高騰などが懸念さ
れる。

【０００３】代替エネルギーの開発が急速に行われてお
り、代表的なものとして、電気自動車や、液体燃料と電
気とのハイブリット自動車、アルコール、ガス（天然ガ
ス、プロパンガス、水素ガスなど）を燃料としたガス自
動車があげられるが、燃料供給設備などのインフラ面、
コスト面で天然ガス自動車が一歩リードしている状況で
ある。天然ガス自動車は、使用燃料がメタンガスを主成
分とするため、排気ガス排出量を従来の液体燃料自動車
に比べ低減することが可能である。

【０００４】さらに、噴射方式を各気筒独立に燃料を噴
射するＭＰＩ（マルチポイントインジェクションシステ
ム）化することで、最適空燃比制御が可能になり、排気
ガス性能、燃費性能、動力性能、運転性などを向上させ
ることができるとともに、従来の液体（ガソリン）燃料
用のエンジン制御システムを大枠で流用可能であり、製
造コストも抑制効果も得られる。これは、強化の一途を
たどっている近年の自動車を取り巻く環境保護要求（排
気ガス規制、燃費規制など）に適合するものであり、今
後大いに期待されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、市販されて
いる天然ガスは製造するガスメーカーにより、ガス組成
（成分）が異なっているのが現状であり、天然ガス自動
車のような気体燃料を使用する自動車においては、燃焼
に対する理論混合比（要求空燃比）が重要になってく
る。図７に概要図を示すが、本図の通り一般的には天然
ガスは成分調整により理論空燃比約１７（１６．８：メ
タン８０％）を中心とした組成を示す。これは１３Aガ
スと称される。しかしメーカーによるバラツキにより、
要求空燃比は図の通りのバラツキ幅を示すことになる。
メタン濃度１００％のものが要求空燃比最大（分布の右
端）とすると、頻度分布は約１７を頂点に広がることに
なる。バラツキ幅の大きいガスは１２Aガスと称される
ものに多い。

【０００６】エンジン制御では、排気ガスの酸素濃度な
どを測定し、燃料噴射量に補正をかけるフィードバック
制御や、フィードバック制御による補正値をメモリ（バ
ックアップＲＡＭなど）に保存し学習するフィードバッ
ク学習制御が知られており、これらで大抵の要求空燃比
バラツキの吸収は可能である。しかし、中には制御範囲
を超える組成のガス（図中左側の過リーン領域A）も存
在し、このガスを充填した場合、極度な燃焼不良による
ノッキング、失火（最悪はエンスト、始動不能）が発生
する危険性がある。

【０００７】また、ガス組成のバラツキはオクタン価値
にもあり、最適な点火時期の阻害要因となり、動力性能
や対ノッキング性能に影響を与えることになる。なお、
空燃比調整用として燃料配管中にメタン濃度センサなど
を設定する方法も考えられるが、コスト的に不利にな
り、また自動車の使用環境（特に温度、振動、防水環
境）が苛酷であることより、信頼性の面でも実用的では
ない。

【０００８】本発明は、上述した如くの問題に鑑みてな
されたもので、その目的とするとこ−は、気体燃料の種
類や性状（組成）が変化したことを、高価なメタン濃度
センサ等の燃料性状検出器を用いることなく、合理的か
つ確実に検出し、それによる影響を早期に吸収可能と
し、空燃比、点火時期等を最適状態に保持できるととも
に、運転性の悪化、耐ノッキング特性、排気性能の低下
などを効果的に抑制することができるようにされた気体
燃料エンジンの制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係る制御装置は、気体燃料をフィードバック制
御により燃料噴射手段を介して供給するようにされた気
体燃料エンジンに設けられるもので、基本的には、エン
ジンの運転状態に基づいて始動時燃焼不良状態であるか
否かを判定し、始動時燃焼不良状態であると判定された
場合には、気体燃料の種類又は性状が変化したと判断し
て、それまでに使用していた前記フィードバック制御に
おける空燃比補正値、前記燃料噴射手段に供給される気
体燃料の圧力、及び、点火時期のうちの少なくとも一つ
を修正することを特徴としている。

【００１０】本発明の制御装置の好ましい態様において
は、始動時燃焼不良状態であるか否か、言い換えれば、
気体燃料の種類又は性状が変化したか否かを、始動時に
エンジン回転数が所定値以下である状態が所定期間継続
したか否か、あるいは、始動時にスロットルバルブ開度
が所定値以上である状態が所定期間継続したか否かに基
づいて判定するようにされる。

【００１１】この場合、始動時燃焼不良状態であると判
定されたときには、好ましくは、前記空燃比補正値を増
量側に修正する、あるいは、前記気体燃料の圧力を高圧
側に修正する等の制御を行う。また、他の好ましい態様
としては、前記始動時燃焼不良判定時における空燃比補
正値の修正値又は前記気体燃料の圧力の修正値を、エン
ジンの運転状態に基づいて定められる運転領域毎に設定
すること、前記始動不能判定後、所定期間は前記燃料噴
射手段による燃料噴射を停止させ、前記所定期間後から
前記空燃比補正値の修正又は前記気体燃料の圧力の修正
を行うこと等が挙げられる。

【００１２】さらに別の好ましい態様としては、前記始
動時燃焼不良判定後は、総空燃比補正値を算出し、この
総空燃比補正値に基づいて気体燃料の理論混合比を推定
し、この推定理論混合比に基づいて気体燃料のオクタン
価の値を推定し、予め設定されている基本点火時期を前
記オクタン価推定値により修正することが挙げられ、こ
の場合、前記総空燃比補正値は、前記気体燃料の圧力の
修正値相当分を加味した値としてもよく、また、基本点
火時期マップを複数種用意しておき、それらを前記オク
タン価推定値に応じて切り替えて使用するようにしても
よい。

【００１３】本発明に係る気体燃料エンジンの制御装置
の好ましい具体的な態様の一つは、吸入空気量、エンジ
ン回転数、冷却水温、スロットルバルブ開度、エンジン
負荷等で表されるエンジンの運転状態を検出する運転状
態検出手段と、燃料噴射弁より上流側における気体燃料
の温度及び又は圧力を検出する燃料状態検出手段と、排
気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ又は空燃比セ
ンサにより排気状態を検出する排気状態検出手段と、検
出された運転状態に基づいて気体燃料の基本噴射パルス
を演算する基本噴射パルス演算手段と、検出された運転
状態及び燃料状態に基づいて空燃比補正値を演算する空
燃比補正値演算手段と、検出された排気状態に基づいて
フィードバック補正値を演算するフィードバック補正値
演算手段と、前記フィードバック補正値に基づいてフィ
ードバック学習値を演算しメモリへ記憶するフィードバ
ック学習値演算手段と、前記基本噴射パルス、空燃比補
正値、フィードバック補正値、及び、フィードバック学
習値により噴射パルスを演算する噴射パルス演算手段
と、燃料噴射弁に前記演算された噴射パルスを供給する
噴射駆動パルス出力手段と、前記運転状態に基づいて始
動時燃焼不良状態か否かを判定する始動時燃焼不良状態
判定手段と、始動時燃焼不良状態と判定された場合には
空燃比補正値演算手段の演算結果を修正すべく始動時燃
焼不良時空燃比補正値を設定する始動時燃焼不良時空燃
比補正値修正手段と、始動時燃焼不良状態であると判定
されたとき、前記メモリに記憶されたフィードバック学
習値を消去するフィードバック学習値消去手段と、前記
始動時燃焼不良時空燃比補正値の設定後に始動時燃焼不
良時空燃比補正値を暫時空燃比補正値に移行させる空燃
比補正値復帰手段と、始動時燃焼不良時空燃比補正値の
設定後にフィードバック学習値の演算を許可するフィー
ドバック学習値演算再施行手段と、を備える。

【００１４】また、他の好ましい具体的な態様は、吸入
空気量、エンジン回転数、冷却水温、スロットルバルブ
開度、エンジン負荷等の運転状態を検出する運転状態検
出手段と、燃料噴射弁より上流側における気体燃料の温
度及び又は圧力を検出する燃料状態検出手段と、排気ガ
ス中の酸素濃度を検出する酸素センサ又は空燃比センサ
により排気状態を検出する排気状態検出手段と、検出さ
れた運転状態に基づいて燃圧レギュレータに対する燃圧
調整値を設定する燃圧設定手段と、検出された運転状態
に基づいて気体燃料の基本噴射パルスを演算する基本噴
射パルス演算手段と、検出された運転状態及び燃料状態
に基づいて空燃比補正値を演算する空燃比補正値演算手
段と、検出された排気状態に基づいてフィードバック補
正値を演算するフィードバック補正値演算手段と、前記
フィードバック補正値に基づいてフィードバック学習値
を演算しメモリへ記憶するフィードバック学習値演算手
段と、前記基本噴射パルス、空燃比補正値、フィードバ
ック補正値、及び、フィードバック学習値により噴射パ
ルスを演算する噴射パルス演算手段と、燃料噴射弁に前
記演算された噴射パルスを供給する噴射駆動パルス出力
手段と、前記運転状態に基づいて始動時燃焼不良状態か
否かを判定する始動時燃焼不良状態判定手段と、始動時
燃焼不良状態と判定された場合には前記燃圧設定手段に
より設定された燃圧調整値を修正して始動時燃焼不良時
燃圧調整値を設定する燃圧調整値修正手段と、始動時燃
焼不良状態であると判定されたとき、前記メモリに記憶
されたフィードバック学習値を消去するフィードバック
学習値消去手段と、前記始動時燃焼不良時燃圧調整値の
設定後に始動時燃焼不良時燃圧調整値を暫時燃圧調整値
に移行させる燃圧調整値復帰手段と、始動時燃焼不良時
燃圧調整値の設定後にフィードバック学習値の演算を許
可するフィードバック学習値演算再施行手段と、を備え
る。

【００１５】この場合、好ましくは、始動時燃焼不良判
定結果を始動時燃焼不良履歴としてメモリ内に格納し、
始動時燃焼不良時空燃比補正値または始動時燃焼不良時
燃圧調整値の設定は、始動時燃焼不良履歴により実行さ
れ、フィードバック学習の再度開始後のフィードバック
学習値が所定範囲内に収束した時にメモリ内の始動時燃
焼不良履歴を消去するようにされる。

【００１６】さらに好ましくは、前記フィードバック学
習値は、エンジンの運転状態に応じて定められる運転領
域毎に演算される第１フィードバック学習値と、運転領
域によらない第２フィードバック学習値とで構成され、
始動時燃焼不良時空燃比補正値の設定後または始動時燃
焼不良時燃圧調整値の設定後は第２フィードバック学習
値のみ演算を許可し、空燃比補正値復帰後または燃圧調
整指令値復帰後で、かつ、第２フィードバック学習値の
演算終了後は、第2フィードバック学習値に代えて第１
フィードバック学習値の演算を許可するようにされる。
また、フィードバック補正値演算手段からのフィードバ
ック補正値が所定範囲外である場合は、フィードバック
学習値を消去し、フィードバック学習値演算手段による
フィードバック学習を再度開始するようにされる。

【００１７】上記した如くの構成とされた本発明に係る
気体燃料エンジンの制御装置の好ましい態様によれば、
気体燃料の種類や性状（組成）が変化したことを、エン
ジンの運転状態に基づいて、高価なメタン濃度センサ等
の燃料性状検出器を用いることなく、合理的かつ確実に
検出し得、それによって、現在使用されている燃料の種
類や性状に応じた空燃比補正値、燃料の圧力、及び点火
時期等を適正に設定できるので、気体燃料の種類や性状
（組成）が変化したことによる影響を早期に吸収でき、
空燃比、点火時期等を最適状態に保持できるとともに、
運転性の悪化、、耐ノッキング特性、排気性能の低下な
どを効果的に抑制することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面に従い、本発明の一実施
例を詳細に説明する。まず始めに、図１は本発明で用い
られるエンジン制御装置のシステム構成図である。エン
ジンの状態情報を、エアクリーナ３を通過し吸気管４を
通過してエンジン２に吸入される吸気の質量流量を計測
する吸気量センサ６、エンジンの冷却水温を計測する水
温センサ８、吸気温度を計測する吸気温度センサ９、ク
ランク角度を検出するクランク角センサ２７、スロット
ルバルブ角度を検出するスロットルセンサ２１等からの
検出信号をコントロールユニット１に入力し、コントロ
ールユニット１では、クランク角センサ２７からの検出
信号に基づいてエンジン回転数を算出し、スロットル開
度、吸気量、エンジン回転数からエンジン負荷を算出
し、これら各種情報に基づいてエンジンに供給する最適
燃料噴射パルス（駆動パルス幅）、燃料噴射時期、点火
時期などを演算し、燃料噴射弁であるインジェクタ１８
にて燃料を噴射する。

【００１９】点火系は上記各種センサからの各種情報に
基づき運転状態に応じた点火時期を演算し、図示してい
ない点火コイルへの通電／遮断により点火プラグ７で混
合気に点火する。また、排気管５を通し排出される排気
ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ２０からの信号
をもとに、コントロールユニット１ではフィードバック
補正値を演算し、混合気が理論空燃比になるように燃料
噴射パルスを補正する。

【００２０】一方、気体燃料の供給システムは、気体燃
料を高圧の状態で充填され貯蔵する燃料ボンベ１０、燃
料噴射の燃圧を調整する燃圧レギュレータ１６、燃料を
噴射するインジェクタ１８、ボンベ１０とレギュレータ
１６とを連結する高圧配管１５、レギュレータ１６とイ
ンジェクタ１８とを連結する低圧配管１７、高圧配管１
５のボンベ側およびレギュレータ１６側に設置された遮
断弁１１、１２、低圧配管１７に設置され燃料状態（燃
温、燃圧）を検出する燃温センサ１３、燃圧センサ１
４、図示していないが高圧配管には高圧配管内の異常燃
圧を検知する高圧対応の燃圧センサ等で構成される。

【００２１】なお、エンジンの始動／それ以外を判別す
るためにスタータ２２からのスタータ信号をコントロー
ルユニット１へ入力している。図２は、レギュレータ１
６の内部構造の概要を示しているもので、本例ではレギ
ュレータ１６に予め設定されている設定燃圧調整機能に
加え、コントロールユニット１からの燃圧調整信号Ｃｆ
により燃圧の可変制御を可能としている。高圧配管１５
からの高圧燃料はレギュレータ内のスプリング２３によ
り機械的な初期設定燃圧とされ、低圧配管１７側へ調圧
された燃料が流動する。燃圧を可変したい場合は、燃圧
調整指令信号Ｃｆをコイル２６に通電することでシャフ
ト２６の位置を変位させ、スプリング２３のばね定数を
変更し、これにより制御される燃料圧力が変更される。

【００２２】前記したコントロールユニット１は、マイ
クロコンピュータが用いられて構成され、この場合は、
該コントロールユニット１が疑似的に図３の制御ブロッ
ク図で示される如くの、各種の機能実現手段を備えてい
ると見なすことができる。以下においては、前記コント
ロールユニット１の制御内容を図３以降の制御ブロック
図、前記マイクロコンピュータが実行するプログラムの
例を示す図５以降のフローチャート、及び、図９以降の
タイムチャート等を参照しながら順次説明する。

【００２３】まず、図３の制御ブロック図から説明を行
う。基本の燃料噴射パルス演算は、ガソリン用のパルス
演算方式を流用しており、ブロック２８の運転状態検出
手段（６、８、２１、２７、…）では吸入空気量やエン
ジン回転数等により基本パルス幅を演算するためのエン
ジンの運転状態を検出し、その情報をもとにブロック２
９の基本パルス幅演算手段では基本パルス幅（吸気量か
ら求まる１気筒当たり必要な噴射パルス幅）を演算す
る。ブロック３０の燃料状態検出手段（１３、１４）で
は気体燃料の温度、圧力、水温、スロットル角度などの
情報を検出し、ブロック３１の空燃比補正値演算手段で
は空燃比補正値（例えば１３Aガスを基準とした水温補
正量や加速／減速時補正量などの空燃比調整値）を演算
する。ブロック３２の排気状態検出手段（２０）では排
気ガス中の酸素濃度を検出し、ブロック３３のフィード
バック補正値演算手段ではフィードバック補正値を演算
する。ブロック３３のフィードバック補正値演算手段の
演算結果によりブロック３４のフィードバック学習値演
算手段ではフィードバック学習値が演算され、バックア
ップＲＡＭなどのメモリに記憶（保存）される。なお、
ブロック３２の排気状態検出手段では酸素センサ２０が
最適温度まで上昇しないと正確な情報を検出できないた
め、センサ出力が動き始めたこと（リッチからリーンへ
の移行、またはリーンからリッチへの移行したこと）を
検出することによりセンサが活性化したと判定し、活性
化したと判定された後にブロック３３のフィードバック
補正演算手段によりフィードバック補正値の演算を開始
する。

【００２４】また、ブロック図では割愛しているが、燃
料供給システムにて説明した燃温センサ１３、燃圧セン
サ１４（ブロック２４）からの信号は、基本燃温との関
係（例えば、演算式：√（入力燃温値）／√（基本燃温
値）の演算結果）から燃温補正係数と、基本圧力との関
係（例えば、演算式：（基本燃圧値）／（入力燃圧値）
からの演算結果）から燃圧補正係数とを算出し、これら
の乗算結果をパルス幅補正値として算出する。（本制御
ブロック図では、ブロック３０、３１に含むものとす
る。）これは、運転環境による燃料状態（燃圧や燃温）
変化や運転状態（過渡時／定常時）による燃圧変化によ
り空燃比は変動するが、燃温や燃圧によるパルス補正に
より、変動を補正させるためである。

【００２５】ブロック２９、３１、３３、３４で演算さ
れた基本パルス幅、空燃比補正値、フィードバック補正
値、フィードバック学習値はブロック３５の噴射パルス
演算手段では、最終的にインジェクタ１８にて出力され
る噴射パルス（パルス幅）が合成値として演算され、ブ
ロック３６の噴射駆動パルス出力手段により、前記噴射
パルス幅を持つ噴射駆動パルスをインジェクタ１８に所
定のタイミングをもって出力し、燃料噴射を行う。一
方、本発明装置の主要部分は、ブロック３７から４１で
ある。

【００２６】ブロック３７の始動時燃焼不良状態判定手
段には、エンジン回転数、スロットル開度、スタータ信
号等が入力され、始動時燃焼不良状態判定手段は、後述
する如くに、それらの情報に基づいて始動時燃焼不良状
態（すなわちクランキングしているのにもかかわらず完
爆しない状況が続くこと）であるか否かを判定する。前
述したようの使用燃料には組成バラツキがあり、極端に
逸脱した燃料を用いると始動が困難になる。天然ガス自
動車の場合、燃料充填中は始動不可能（スタータ電源の
遮断、燃料配管内の遮断弁による燃料の遮断など）とす
る場合が多く、燃料を充填して組成が変更される機会は
限定され、始動時には全く異なる組成の燃料が噴射され
る場合があることが背景にある。（例えば１３Aから１
２Aに充填変更される。）

【００２７】始動時燃焼不良状態であると判定された場
合は、ブロック３８のフィードバック学習値消去手段に
て前述のフィードバック学習値保存用メモリを消去す
る。これは燃料組成が異なるためフィードバック学習値
をそのまま使用できない（使用して良いものかわからな
い）ためである。一方、ブロック３９の空燃比補正値修
正手段では、ブロック３１の空燃比補正値演算手段によ
る空燃比補正値の代替えとなる空燃比補正値修正値（例
えば１２Aガスを基準とした空燃比補正値）を設定し、
空燃比補正値を空燃比補正値修正値に置きかえる。始動
時燃焼不良状態では過リーンの空燃比であると考えられ
るため、過リーン状態から正常の空燃比にほぼ一致し、
始動時燃焼不良な空燃比に合わせ込むだけの補正値を空
燃比補正値修正値とする。

【００２８】その後、ブロック４０の空燃比補正値復帰
手段により、空燃比補正値修正値を徐々に元の空燃比補
正値に復帰させる。これと同時にブロック４１のフィー
ドバック学習値演算再施行手段によりフィードバック学
習値を再施行し、ブロック３４のフィードバック学習値
演算手段にて新たなフィードバック学習値を演算させ、
保存させる。これにより、新しい燃料が充填され、燃料
の種類や性状が変更された場合でも、燃料噴射量（空燃
比）を最適に制御することが可能になる。

【００２９】但し、ブロック４０とブロック４１は同時
性が要求され、このため、ブロック４０とブロック４１
の実行は、酸素センサ２０の活性化判定が終了後のフィ
ードバック補正値演算手段（ブロック３３）による演算
が開始したことをトリガーとしており、フィードバック
補正値演算手段（ブロック３３）による演算が開始しな
い状態では、ブロック３１における空燃比補正値の状態
で保持されることになる。

【００３０】これの制御フローチャートを図５に示す。
本フローチャートは、定時間タスクで実行されるもので
あり、ステップ４７では、始動時燃焼不良か否かを判定
し、ＮＯであれば何もせずに今回のタスク処理は終了す
る。ＹＥＳであった場合、ステップ４８に移り、既に始
動時燃焼不良時の空燃比補正値（修正値）が設定済みか
否かを判定する。（すなわち、ステップ４７のＹＥＳ判
定が初回であるかどうかを判定している。）ＮＯ（始動
時燃焼不良判定初回）であれば、ステップ４９にて始動
時燃焼不良時空燃比補正値（修正値）を設定し、即座に
ステップ５０でフィードバック学習値をクリアし、今回
のタスク処理を終了する。

【００３１】ステップ４８において、ＹＥＳ（２回目以
降の判定）であれば、ステップ５１でフィードバック補
正値演算が開始しているかどうかを判定し、ＮＯであれ
ば今回のタスク処理を終了し、ＹＥＳであれば、ステッ
プ５２で始動時燃焼不良時空燃比補正値（修正値）を所
定量だけもとの空燃比調整値に戻す処理を行い、その
後、ステップ５３でフィードバック学習値演算を開始
し、演算された学習値をステップ５４でメモリに保存す
る。

【００３２】タイミングチャートは図９の如くなり、空
燃比調整値は（図７で説明した通り）過リーンを防止す
るために増量側に（空燃比をリッチ側に）設定される。
また、空燃比を修正する手段としては、上記空燃比補正
値（噴射パルス幅）を修正する方法と、以下に説明する
ガス圧（燃料の圧力）を修正する方法とがある。空燃比
は、空気（大気）と燃料（ガス）との質量比で決まる
が、燃圧を可変することで燃料の密度が変わり、このた
めに空燃比が補正できる。インジェクタ１８からのガス
流速は、燃圧が所定圧力（例えば３気圧以上）では音速
の状態となり、体積流量は一定になるが、燃圧が変化す
ることで質量流量が変化するのである。これを用いて調
整する場合を図４に示す。前提は図３と同じであり、差
異のみの説明とする。

【００３３】ブロック４２の運転状態検出手段では運転
状態、例えば吸入空気量やエンジン負荷、冷却水温など
を検出し、それにより運転状態に合った所定の燃圧（燃
圧調整値）をブロック４３の燃圧設定手段で算出し、ブ
ロック４４の燃圧修正信号出力手段により前記燃圧調整
値に応じた駆動信号を燃圧レギュレータ１６に供給す
る。

【００３４】ブロック３７の始動時燃焼不良状態判定手
段で始動時燃焼不良状態であると判定されると、図３と
同様にブロック３８のフィードバック学習値消去手段に
よりフィードバック学習値を消去し、一方、ブロック４
５の燃圧調整値修正手段では燃圧調整値を所定値（１３
Aガスと１２Aガスとの空燃比差に相当する分の修正値）
に変更し、ブロック４３の燃圧設定手段では始動時燃焼
不良時燃圧調整値に設定され、ブロック４４の燃圧修正
信号出力手段により前記始動時燃焼不良時燃圧調整値に
応じた駆動信号を燃圧レギュレータ１６に供給する。

【００３５】ブロック３３でフィードバック補正値演算
を開始したことで、ブロック４６とブロック４２が起動
し、ブロック４６の燃圧調整値復帰手段では始動時燃焼
不良時燃圧調整値を徐々に元の燃圧調整値に復帰させ、
ブロック４１のフィードバック学習値演算再施行手段４
１では燃圧復帰の過程で最適なフィードバック学習値を
演算し、メモリに保存して行く。これの制御フローチャ
ートを図６に示す。前提は図５のステップ４７から開始
するものとし、図５のステップ４８から５２が、図６の
ステップ５５から５７（および５１）に置換される。

【００３６】ステップ４７にてＹＥＳ判定された場合、
ステップ５５へ進み、始動時燃焼不良時燃圧調整値が既
に設定済みかどうかを判定する。ＮＯであればステップ
５６にて始動時燃焼不良時燃圧調整値を設定しステップ
５０へ移行するが、ＹＥＳであればステップ５１へ進ん
で、ステップ５１でフィードバック補正値演算が開始し
ているかどうかを判定し、ＮＯであれば今回のタスク処
理を終了し、ＹＥＳであれば、ステップ５２で始動時燃
焼不良時燃圧調整値を所定量だけもとの燃圧調整値に戻
す処理を行い、その後、ステップ５３へ移行する。タイ
ミングチャートは図１０の如くなり、燃圧調整調整値は
（図７で説明した通り）過リーンを防止するために高圧
側に（ガス密度を高くする側に）設定される。

【００３７】上記図３（図５、図９）、図４（図６、図
１０）の方法で学習されることにより、充填された燃料
の組成に合った最適な空燃比制御が可能になる。また、
始動時燃焼不良時空燃比補正値（修正値）や始動時燃焼
不良時燃圧調整値（修正値）は図１１（ａ）のように、
エンジン回転数とエンジン負荷により予め運転領域毎に
応じて設定され、運転領域毎によって検索されて用いら
れても、（ｂ）のように冷却水温により予め設定され、
冷却水温領域毎に検索されて用いられても良く、これに
より運転状態に応じた補正値、調整値の詳細設定が可能
になる。

【００３８】但し、燃圧調整値を操作（変更）中で、フ
ィードバック学習が終了するまでの間は、ブロック４３
における基本燃圧と燃圧補正係数の算出は、一時禁止
し、所定値（例えば１００％）に固定する必要がある。
これは燃圧調整値での空燃比補正の効果を空燃比補正値
で吸収（無効化）してしまうからである。なお、図３、
図４での始動時燃焼不良状態判定手段（ブロック３７）
の判定結果は、図８のフローチャートの如く、始動時燃
焼不良履歴として記憶、クリア処理が行われる。

【００３９】まず、ステップ５８のにて始動時燃焼不良
状態を判定したことがあるかどうかを示す始動時燃焼不
良履歴を見て、履歴が無ければステップ５９で始動状態
を確認し、ステップ６０で始動時燃焼不良であると判定
した場合は、ステップ６１にて始動時燃焼不良履歴をセ
ットする。始動時燃焼不良履歴は、イグニッションキー
のＯＮ／ＯＦＦの繰り返しによる始動時燃焼不良状態検
出の判定遅れを防止するために、バックアップＲＡＭな
どのメモリにセットして（記憶させて）も良い。ステッ
プ５８にてＹＥＳ判定している、すなわち既に始動時燃
焼不良判定と検出している場合は、ステップ６２にてフ
ィードバック学習値の収束状態を確認し、ＮＯであれば
（収束していなければ）タスク処理を終了し、ＹＥＳで
あれば（収束していれば）始動時燃焼不良履歴をクリア
する。これは、フィードバック学習値の収束により空燃
比の制御がガス組成バラツキを吸収したと判断したため
であり、始動時燃焼不良履歴を保存しておく必要がなく
なったからである。

【００４０】ちなみにフィードバック学習値の収束判定
は図１５の如く、定時間タスク周期で実行されるフィー
ドバック学習の演算結果の変化量が所定範囲以内の収ま
り（Ｔ１時点）、かつその状態が一定期間（Ｔｄ）持続
した時（Ｔ２時点）にフィードバック学習値が収束した
と判定する。ここで目標値とはガス組成を吸収するため
の理想的なフィードバック学習値のことであり、データ
として予め設定されているものではない。

【００４１】次に上記説明中での始動時燃焼不良判定に
ついて説明する。実施態様としては図１２のフローチャ
ートで示される方法と、図１３のフローチャートで示さ
れる方法とがある。まずは、図１２のフローチャートか
ら説明する。図１２は、始動状態にもかかわらずエンジ
ン回転が上昇しない、すなわち完爆に移行しない状態を
検出する。図８のステップ５８にて始動時燃焼不良履歴
有りか否かの判定でＮＯ判定された場合、本図のステッ
プ６５にてスタータからの信号（スタータがクランキン
グ中であるかどうかを示す信号）を見て、ステップ６６
で始動中かどうかを判定する。ここで、ＮＯ判定で始動
中でなければ後述する始動時燃焼不良タイマをクリアし
てステップ７１へ移行する。

【００４２】ＹＥＳ判定で始動中あればステップ６７へ
移行しエンジン回転数が所定値以下かどうかを判定す
る。ＮＯであればそのまま何もせずステップ６９へ移行
する。ＹＥＳであれば始動時燃焼不良タイマをインクリ
メント（加算）してステップ６９にて所定期間以上低回
転状態が持続しているかを判定し、ＮＯであればステッ
プ６１へ移行し、またＹＥＳであれば始動時燃焼不良状
態であると判定し、ステップ６１へ移行する。

【００４３】図１３は始動困難な状態で運転者がアクセ
ルペダルを全開にして燃焼室内の掃気を行い始動させよ
うとする癖を利用したもので、アクセルペダルに機械的
または電気的に接続されたスロットルバルブ開度により
始動時燃焼不良を判定するものである。図１２と同様に
ステップ６５、６６の処理を行い、ステップ６６にてＹ
ＥＳ判定をしたならばステップ７２にてスロットル開度
が所定値以上かどうかを判定する。

【００４４】ＮＯであればステップ６１に移行するが、
ＹＥＳの場合はステップ６８に移行し、図１２と同様に
ステップ６８からステップ７０の処理を実行し、始動時
燃焼不良状態を検出する。なお、図１２と図１３はそれ
ぞれの判定結果を単独で始動時燃焼不良を判定（ＯＲ判
定）しても、両方成立で始動時燃焼不良を判定（ＡＮＤ
判定）してもかまわない。

【００４５】ここで、フィードバック学習に関しての応
用として、別の実施例を図１４に記載する。図１４は、
図５に対してフィードバック学習を、２段階に分離して
行うフローチャートを示し、エンジンの運転状態に応じ
て定められる運転領域毎に学習する第１フィードバック
学習手段と、運転領域によらずに学習する第２フィード
バック学習手段とで構成される。（燃圧調整値の調整に
関しても同様であるが、ここでは説明を割愛する。）

【００４６】ステップ４８にてＮＯ判定されるとステッ
プ７３で始動時燃焼不良時空燃比補正値を設定し、ステ
ップ７４で第１フィードバック学習値をクリア、ステッ
プ７５で第２フィードバック学習値をクリアし、ステッ
プ７６で第１フィードバック学習制御を禁止する。ステ
ップ４８にてＹＥＳ判定された場合は、ステップ５１で
フィードバック補正値演算手段が開始したかどうかを判
定し、ＮＯであれば処理を終了し、ＹＥＳであればステ
ップ５２に進んで空燃比補正値を暫時変更した後、ステ
ップ７７で第２フィードバック学習値の読み出しを行
う。ステップ７８で第２フィードバック学習値の収束判
定を行い、ＮＯ判定で収束していなければ、ステップ７
９にて第２フィードバック学習値を更に演算しステップ
８０にてメモリに記憶する。

【００４７】ＹＥＳ判定であればステップ８１にて第１
フィードバック学習値演算を再開させ、ステップ８２に
第１フィードバック学習値の演算結果を運転領域に応じ
て割り付けられた所定メモリに保存する。これにより、
短期間での気体燃料の種類及び性状（ガス組成）のバラ
ツキの吸収と、運転状態に応じた空燃比バラツキの吸収
を行うことができ、精密な学習制御が可能になる。

【００４８】通常の燃料充填作業は、エンジン停止中に
実行されるべく充填中にはエンジンの運転を停止させる
（始動を不可能にさせる）インターロック機構が作動す
るが、この機構が故障している場合は運転中であっても
燃料を充填される危険性があり、組成が偏った燃料を充
填されると運転状態（燃焼）が乱れることになる。この
ような状態も検知する必要があり、この状態は図１６に
示すようなフィードバック学習値のモニタにより実施さ
れる。

【００４９】通常のフィードバック学習値は制御範囲内
でほぼ一定になっているが、運転中に充填さ、バラツキ
が大きい場合は、リッチ側へ補正しようとして、上限側
に張付くことになる。この状態では、燃焼が阻害される
危険性が大きいので制御範囲を超えた状態を検出し、そ
の持続期間をモニタすることで、組成の異なる燃料を充
填されたことを検知する。

【００５０】ここでは、詳細説明を割愛するが、燃料温
度を測定し、急激に変化した場合は運転中に充填された
として判定しても良い。（但し、この場合組成の変化を
検知できないので、フィードバック学習値モニタとの複
合判定として方が良い。）このフローチャートは図１７
に示し、図５のステップ４７とステップ４８の間に配置
するものとする。ステップ４７でＮＯ判定後（かつエン
ジン回転中）で、ステップ８３に移行しフィードバック
補正値が適正値であるかどうかを判定する。判定は範囲
内に入っているかと、その状態の持続期間によって行わ
れているものとする。

【００５１】ＮＯであれば処理を終了するが、ＹＥＳで
あればステップ４８に移行し、以後の処理を始動時燃焼
不良時の処理と同様に実行する。これにより運転中の充
填による組成変化にも対応可能となる。ここで、ガソリ
ン車においては「始動時燃焼不良」＝「点火プラグくす
ぶり」に直結する危険性があり、先の始動時アクセル全
開操作時には燃料噴射を停止し、掃気を促進させる制御
が知られている。天然ガス自動車の基本システムはガソ
リン用を流用していることは前述したが、掃気を促進す
る意味から言えば天然ガス自動車も同様の処理を実施し
たほうが良い。

【００５２】例として始動時燃焼不良時の燃料噴射停止
のフローチャートを図１８に示す。ステップ４７におい
て始動時燃焼不良状態か否かを判定しＹＥＳであればス
テップ８４へ移行し、始動時燃焼不良による燃料噴射停
止中かどうかを判定する。燃料噴射停止中であればステ
ップ８７に移行するが、判定中でなければ燃料噴射タイ
マをクリアし燃料噴射を停止する。

【００５３】その後、ステップ８７にて噴射停止期間が
所定値以上になったかどうかを判定し、ＮＯなら処理を
終了（噴射停止を継続）し、ＹＥＳなら燃料噴射を許可
する。以降は、図５のステップ４８に進み、前述と同様
の処理を実行する。但しこの場合には、燃料停止中に調
整値設定手段を起動しても意味が無いため、調整値設定
手段の起動は燃料停止処理終了後に行う方が良い。

【００５４】最後に、ガス組成のもう一つのバラツキで
あるオクタン価バラツキの吸収方法について説明する。
周知のようにオクタン価は燃焼速度（着火性）に関係
し、オクタン価が高いほどノッキングが発生しにくく、
運転状態やエンジンにより異なるが、エンジンのベスト
トルク点（点火時期）がノック発生点（点火時期）より
も進角側にある場合には、ベストトルク点に点火時期を
近付けることができる。

【００５５】天然カ゛スの場合の主成分は、メタンガスで
あるがその他にもエタン、プロパン、ブタンガスなども
少量含有されており、この含有量により理論空燃比と共
にオクタン価も変化し、点火時期で３０°程度のバラツ
キ幅が存在する。厳密に成分を分析し、それによる空燃
比、オクタン価を検知する技術は非常に難しいが、簡易
的には理論空燃比（空気／燃料比）は小さくなれば、オ
クタン価は低くなると推測できる。

【００５６】図１９は、図３よりブロック２９、３１、
３３〜３６、３９、４０（説明は割愛）を抜粋したもの
に、点火時期補正の発明の要点（ブロック９０〜９７）
を追加したものである。ブロック９０〜９２は本発明の
前提となる点火時期制御の概要であり、ブロック９０の
運転状態検出手段（６、８、２１、２７、…）ではエン
ジンの運転状態を各種センサより検出し、例えばエンジ
ン負荷やエンジン回転数を求める。

【００５７】ブロック９１の基本点火時期設定手段では
運転状態に基付き最適な点火時期を設定する。例えば予
めエンジン負荷とエンジン回転数に応じた点火時期をメ
モリ内に設定（点火時期マップとして設定）しておき、
各種センサから求められたエンジン負荷とエンジン回転
数からメモリ内の点火時期マップを検索し、点火時期を
算出する。（冷却水温や吸気温などの情報もあれば検索
後の点火時期に補正を加えてもかまわない。）通常は、
この後ブロック９２の点火時期出力手段に進み、クラン
ク角センサのクランク角情報と気筒判別情報により算出
された点火時期で点火プラグ７を作動させて混合気を点
火する。

【００５８】なお、点火コイルへの通電時間も上記とは
別に算出されるが、ここでの説明は行わない。さて、図
２中ではブロック２９、３１、３３、３４より、噴射パ
ルス演算が行われるが、ブロック９３の総空燃比補正値
算出手段により基本噴射パルスに対する空燃比の補正値
の総和（総補正値）を計算する。ブロック９４の理論空
燃比算出手段では、前記空燃比の補正値の総和（総空燃
比補正値）より、ガス組成の変位（理論空燃比のずれ）
を求める。ブロック２９で演算される基本パルス幅は基
準となるガス組成（例えば理論空燃比１６．８）によっ
て算出されるため、空燃比の補正値の総和を求めること
で、ガス組成の変位（理論空燃比のずれ）を求めること
ができる。

【００５９】例えば、基本パルス幅に対して空燃比の補
正値の総和が１．３倍であった場合、空気質量／燃料質
量＝空燃比であるため、１６．８／１．３＝１２．９と
なる。よって、基本の空燃比１６．８に対して１／１．
３倍した値として簡易的に算出できる。但し、暖気時等
に故意に増量補正などを行っている場合は、この補正値
はブロック９３での総和計算より外すべきである。ブロ
ック９５のオクタン価推定手段では、演算された理論空
燃比より使用している気体燃料（ボンベに充填されてい
るガス）のオクタン価を推定する。

【００６０】前述した通り理論空燃比とオクタン価の関
係より、オクタン価推定値は理論空燃比（要求空燃比）
に応じて図２０（ａ）のようになり、ブロック９５のオ
クタン価推定手段ではこれによりオクタン価を推定す
る。ブロック９６の点火時期修正手段ではこの求められ
たオクタン価推定値に対応する点火時期修正値を予め図
２０（ｂ）のように設定しておき、オクタン価推定値に
より点火時期修正値を検索する。

【００６１】ブロック９７の点火時期演算手段では、検
索された点火時期修正値でブロック９１からの基本点火
時期に対して補正を行って最終点火時期を演算し、ブロ
ック９２の点火時期出力手段により前記補正された最終
点火時期をもって点火する。

【００６２】このように、推定されたオクタン価値で求
められた点火時期補正値分だけ点火時期をオフセットす
ることで、ガス組成に合致した点火時期設定が可能にな
る。なお、ここでのオクタン価推定は簡易的なものであ
り、正確にガス組成を分析しているものではないためオ
クタン価推定値と実オクタン価の値とでは厳密には多少
誤差は生じるが、バラツキ吸収分に対する推定誤差は非
常に小さいものであり、この推定値をオクタン価推定値
として用いている。

【００６３】次に図２１について説明する。図２１は、
図４からの抜粋であり、ブロック２９、３１、３３、３
４〜３６、４３、４４は図４と同一であり、また、ブロ
ック９０〜９２、９４〜９７についても図１９と同一で
あるため、説明は省略する。ここでの特徴はブロック９
８にあり、図４のガス組成バラツキ影響の燃圧調整値に
対応した空燃比の補正値の総和演算方法にある。

【００６４】ブロック２９、３１、３３、３４〜３６で
の空燃比の補正値の和としては、図１９と同一である
が、ここでの空燃比の補正値の和にブロック４３での燃
圧調整値に相当した空燃比補正値相当分を更に加算して
空燃比の補正値の総和（総空燃比補正値空燃比補正値）
を算出することになる。基本燃圧との関係式の項で、燃
圧補正係数＝基本燃圧値／入力燃圧値（実燃圧値）であ
ることを説明したが、今回の場合は、実燃圧値を燃圧調
整値に置きかえることで、燃圧補正係数に相当した補正
値を算出する。例えば、基本燃圧値を０．６８６ＭＰ
ａ、燃圧調整値を０．７８４ＭＰａとした場合、空燃比
補正値への換算結果は１／（０．６８６ＭＰａ／０．７
８４ＭＰａ）＝１．１４となる。

【００６５】この場合に用いる燃圧調整値は、燃圧調整
の目標値となる燃圧設定値となるが、もちろん実際にセ
ンサにより測定された燃圧値でも良い。（ブロック３１
での燃圧補正係数の固定化は必須である。）以上の方法
で、オクタン価値による簡易的な点火時期補正は可能に
なるが、運転状態細部に渡っての個別領域毎の点火時期
補正も本来必要である。よって、次の方法を提案する。
説明は図２２、２３を用いて行う。この方法は、オクタ
ン価推定値を段階的にとらえることで、基本点火時期も
変更するものであり、図２２にてオクタン価推定値は所
定値により、２領域に識別される。

【００６６】例えば、オクタン価推定値が所定値以上な
らば高オクタン価領域と判断し、基本点火時期には高オ
クタン価用点火時期Ａ（点火時期マップＡ）が選択され
る。また、オクタン価推定値が所定値未満ならば低オク
タン価領域と判断し、基本点火時期には低オクタン価用
点火時期Ｂ（点火時期マップＢ）が、それぞれ選択され
る。（より細分化された領域に分割すれば、点火時期調
整精度は向上するが、コントロールユニットでの処理負
荷やメモリ容量の点で得策でなく、今回の説明では２領
域とした。）

【００６７】ここで、選択たれた点火時期（点火時期マ
ップ）は、図２３の如き点火時期マップとして予めメモ
リ内に設定されており、運転状態を検出する各種センサ
からの情報であるエンジン負荷やエンジン回転数から点
火時期マップ上の基本点火時期が検索される。各々の点
火時期マップ値は所定のオクタン価における、それぞれ
適合された値であるが、代表点であるため、オクタン価
代表点を前述の点火時期調整値によって補正する必要が
ある。点火時期調整値の設定例を図２４に示す。オクタ
ン価推定値軸のＭａ、Ｍｂは点火時期マップＡ、Ｂの各
代表オクタン価点である。

【００６８】本方法により、オクタン価による点火時期
の調整要求値と、運転領域毎の点火時期設定要求値とを
両立することができ、より精密な点火時期補正が可能と
なり、更にマイコンへの処理負荷も軽減可能である。但
し、この点火時期マップ切換えがエンジン運転中に実行
された場合には、点火時期マップ切換えの段差を無くす
ため、点火時期切換え量にはダンパー処理（徐々に変化
させる処理）を加味する必要がある。

【００６９】以上の如くに構成された本実施形態の気体
燃料エンジンの制御装置においては、気体燃料の種類や
性状（組成）が変化したことを、エンジンの運転状態に
基づいて、高価なメタン濃度センサ等の燃料性状検出器
を用いることなく、合理的かつ確実に検出し得、それに
よって、現在使用されている燃料の種類や性状に応じた
空燃比補正値、燃料の圧力、及び点火時期等を適正に設
定できるので、気体燃料の種類や性状（組成）が変化し
たことによる影響を早期に吸収でき、空燃比、点火時期
等を最適状態に保持できるとともに、運転性の悪化、、
耐ノッキング特性、排気性能の低下などを効果的に抑制
することができる。なお、本文中の実施形態では、気体
燃料を天然ガスの如く記載したが、ほかの気体燃料であ
ったとしても本発明は適用可能である。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明に係る気体燃料エンジンの制御装置によれば、気体燃
料の種類や性状（組成）が変化したことを、エンジンの
運転状態に基づいて、高価なメタン濃度センサ等の燃料
性状検出器を用いることなく、合理的かつ確実に検出し
得、それによって、現在使用されている燃料の種類や性
状に応じた空燃比補正値、燃料の圧力、及び点火時期等
を適正に設定できるので、気体燃料の種類や性状（組
成）が変化したことによる影響を早期に吸収でき、空燃
比、点火時期等を最適状態に保持できるとともに、運転
性の悪化、、耐ノッキング特性、排気性能の低下などを
効果的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る気体燃料エンジンの制御装置の一
実施形態を示すシステム構成図。

【図２】図１の気体燃料エンジンの燃圧調整系の主要部
を示す構成図。

【図３】本発明に係る制御装置の一実施形態を示す制御
ブロック図。

【図４】本発明に係る制御装置の他の実施形態を示す制
御ブロック図。

【図５】本発明に係る制御装置の一実施形態の制御内容
を示すフローチャート。

【図６】本発明に係る制御装置の他の実施形態の制御内
容を示すフローチャート。

【図７】要求空燃比と燃焼安定度の関係を表す図。

【図８】本発明に係る制御装置の一実施形態の制御内容
を示すフローチャート。

【図９】本発明に係る一実施形態の説明に供されるタイ
ミングチャート。

【図１０】本発明の他の実施形態の説明に供されるタイ
ミングチャート。

【図１１】本発明係る一実施形態の調整値設定例を示す
図。

【図１２】本発明に係る制御装置の一実施形態の他の制
御内容を示すフローチャート。

【図１３】本発明に係る制御装置の一実施形態の別の制
御内容を示すフローチャート。

【図１４】本発明に係る制御装置の一実施形態の他の別
の制御内容を示すフローチャート。

【図１５】本発明に係る一実施形態の説明に供されるタ
イミングチャート。

【図１６】本発明に係る一実施形態の説明に供されるタ
イミングチャート。

【図１７】本発明に係る制御装置の一実施形態の他の制
御内容を示すフローチャート。

【図１８】本発明に係る制御装置の一実施形態の別の制
御内容を示すフローチャート。

【図１９】本発明に係る制御装置の他の実施形態を示す
制御ブロック図。

【図２０】本発明に係る一実施形態の点火時期修正値設
定例を示す図。

【図２１】本発明に係る制御装置の他の実施形態を示す
制御ブロック図。

【図２２】本発明に係る制御装置おけるオクタン価と点
火時期との関係を示す図。

【図２３】オクタン価領域別点火時期設定例の説明に供
される図。

【図２４】本発明に係る制御装置おけるオクタン価と点
火時期調整値との関係を示す図。

【符号の説明】

１．コントロールユニット２．エンジン８．水温センサ９．吸気温センサ１０．ボンベ１１、１２．燃料遮断弁１３．燃温センサ１４．燃圧センサ１６、レギュレータ１８．インジェクタ２０．排気センサ２２．スタータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本健次茨城県ひたちなか市高場2477番地株式会社日立カーエンジニアリング内Ｆターム(参考） 3G084 AA05 BA09 BA13 BA14 BA17 CA01 DA27 DA34 DA38 EB06 EB11 EB17 EB22 FA00 FA02 FA07 FA10 FA14 FA16 FA20 FA29 FA33 FA38 3G301 HA22 JA22 JA23 JA31 JB09 KA01 LA00 LB06 MA24 NB02 NC04 ND01 ND07 ND21 ND33 NE01 NE23 PA01Z PA10Z PA11Z PB01Z PB02Z PB08Z PD03A PD03Z PD04A PD04Z PE01Z PE03Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気体燃料をフィードバック制御により燃
料噴射手段を介して供給するようにされた気体燃料エン
ジンの制御装置において、エンジンの運転状態に基づいて始動時燃焼不良状態であ
るか否かを判定し、始動時燃焼不良状態であると判定さ
れた場合には、気体燃料の種類又は性状が変化したと判
断して、それまでに使用していた前記フィードバック制
御における空燃比補正値、前記燃料噴射手段に供給され
る気体燃料の圧力、及び、点火時期のうちの少なくとも
一つを修正することを特徴とする気体燃料エンジンの制
御装置。
【請求項２】始動時にエンジン回転数が所定値以下で
ある状態が所定期間継続したとき、始動時燃焼不良状態
であると判定することを特徴とする請求項１に記載の気
体燃料エンジンの制御装置。
【請求項３】始動時にスロットルバルブ開度が所定値
以上である状態が所定期間継続したとき、始動時燃焼不
良状態であると判定することを特徴とする請求項１に記
載の気体燃料エンジンの制御装置。
【請求項４】始動時燃焼不良状態であると判定された
場合には、前記空燃比補正値を増量側に修正することを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の気体燃
料エンジンの制御装置。
【請求項５】始動時燃焼不良状態であると判定された
場合には、前記気体燃料の圧力を高圧側に修正すること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の気体
燃料エンジンの制御装置。
【請求項６】前記始動時燃焼不良判定時における空燃
比補正値の修正値又は前記気体燃料の圧力の修正値を、
エンジンの運転状態に基づいて定められる運転領域毎に
設定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
に記載の気体燃料エンジンの制御装置。
【請求項７】前記始動時燃焼不良判定後、所定期間は
前記燃料噴射手段による燃料噴射を停止させ、前記所定
期間後から前記空燃比補正値の修正又は前記気体燃料の
圧力の修正を行うことを特徴とする請求項１ないし６の
いずれかに記載の気体燃料エンジンの制御装置。
【請求項８】前記始動時燃焼不良判定後は、総空燃比
補正値を算出し、この総空燃比補正値に基づいて気体燃
料の理論混合比を推定し、この推定理論混合比に基づい
て気体燃料のオクタン価の値を推定し、予め設定されて
いる基本点火時期を前記オクタン価推定値により修正す
ることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載
の気体燃料エンジンの制御装置。
【請求項９】前記総空燃比補正値は、前記気体燃料の
圧力の修正値相当分を加味した値であることを特徴とす
る請求項８に記載の気体燃料エンジンの制御装置。
【請求項１０】基本点火時期マップを複数種有し、そ
れらを前記オクタン価推定値に応じて切り替えて使用す
るようにされていることを特徴とする請求項８又は９に
記載の気体燃料エンジンの制御装置。
【請求項１１】吸入空気量、エンジン回転数、冷却水
温、スロットルバルブ開度、エンジン負荷等で表される
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、燃
料噴射弁より上流側における気体燃料の温度及び又は圧
力を検出する燃料状態検出手段と、排気ガス中の酸素濃
度を検出する酸素センサ又は空燃比センサにより排気状
態を検出する排気状態検出手段と、検出された運転状態
に基づいて気体燃料の基本噴射パルスを演算する基本噴
射パルス演算手段と、検出された運転状態及び燃料状態
に基づいて空燃比補正値を演算する空燃比補正値演算手
段と、検出された排気状態に基づいてフィードバック補
正値を演算するフィードバック補正値演算手段と、前記
フィードバック補正値に基づいてフィードバック学習値
を演算しメモリへ記憶するフィードバック学習値演算手
段と、前記基本噴射パルス、空燃比補正値、フィードバ
ック補正値、及び、フィードバック学習値により噴射パ
ルスを演算する噴射パルス演算手段と、燃料噴射弁に前
記演算された噴射パルスを供給する噴射駆動パルス出力
手段と、前記運転状態に基づいて始動時燃焼不良状態か
否かを判定する始動時燃焼不良状態判定手段と、始動時
燃焼不良状態と判定された場合には空燃比補正値演算手
段の演算結果を修正すべく始動時燃焼不良時空燃比補正
値を設定する始動時燃焼不良時空燃比補正値修正手段
と、始動時燃焼不良状態であると判定されたとき、前記
メモリに記憶されたフィードバック学習値を消去するフ
ィードバック学習値消去手段と、前記始動時燃焼不良時
空燃比補正値の設定後に始動時燃焼不良時空燃比補正値
を暫時空燃比補正値に移行させる空燃比補正値復帰手段
と、始動時燃焼不良時空燃比補正値の設定後にフィード
バック学習値の演算を許可するフィードバック学習値演
算再施行手段と、を備えた気体燃料エンジンの制御装
置。
【請求項１２】吸入空気量、エンジン回転数、冷却水
温、スロットルバルブ開度、エンジン負荷等の運転状態
を検出する運転状態検出手段と、燃料噴射弁より上流側
における気体燃料の温度及び又は圧力を検出する燃料状
態検出手段と、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素セ
ンサ又は空燃比センサにより排気状態を検出する排気状
態検出手段と、検出された運転状態に基づいて燃圧レギ
ュレータに対する燃圧調整値を設定する燃圧設定手段
と、検出された運転状態に基づいて気体燃料の基本噴射
パルスを演算する基本噴射パルス演算手段と、検出され
た運転状態及び燃料状態に基づいて空燃比補正値を演算
する空燃比補正値演算手段と、検出された排気状態に基
づいてフィードバック補正値を演算するフィードバック
補正値演算手段と、前記フィードバック補正値に基づい
てフィードバック学習値を演算しメモリへ記憶するフィ
ードバック学習値演算手段と、前記基本噴射パルス、空
燃比補正値、フィードバック補正値、及び、フィードバ
ック学習値により噴射パルスを演算する噴射パルス演算
手段と、燃料噴射弁に前記演算された噴射パルスを供給
する噴射駆動パルス出力手段と、前記運転状態に基づい
て始動時燃焼不良状態か否かを判定する始動時燃焼不良
状態判定手段と、始動時燃焼不良状態と判定された場合
には前記燃圧設定手段により設定された燃圧調整値を修
正して始動時燃焼不良時燃圧調整値を設定する燃圧調整
値修正手段と、始動時燃焼不良状態であると判定された
とき、前記メモリに記憶されたフィードバック学習値を
消去するフィードバック学習値消去手段と、前記始動時
燃焼不良時燃圧調整値の設定後に始動時燃焼不良時燃圧
調整値を暫時燃圧調整値に移行させる燃圧調整値復帰手
段と、始動時燃焼不良時燃圧調整値の設定後にフィード
バック学習値の演算を許可するフィードバック学習値演
算再施行手段と、を備えた気体燃料エンジンの制御装
置。
【請求項１３】始動時燃焼不良判定結果を始動時燃焼
不良履歴としてメモリ内に格納し、始動時燃焼不良時空
燃比補正値または始動時燃焼不良時燃圧調整値の設定
は、始動時燃焼不良履歴により実行され、フィードバッ
ク学習の再度開始後のフィードバック学習値が所定範囲
内に収束した時にメモリ内の始動時燃焼不良履歴を消去
することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の気体
燃料エンジンの制御装置。
【請求項１４】前記フィードバック学習値は、エンジ
ンの運転状態に応じて定められる運転領域毎に演算され
る第１フィードバック学習値と、運転領域によらない第
２フィードバック学習値とで構成され、始動時燃焼不良
時空燃比補正値の設定後または始動時燃焼不良時燃圧調
整値の設定後は第２フィードバック学習値のみ演算を許
可し、空燃比補正値復帰後または燃圧調整指令値復帰後
で、かつ、第２フィードバック学習値の演算終了後は、
第２フィードバック学習値に代えて第１フィードバック
学習値の演算を許可することを特徴とする請求項１１な
いし１３のいずれかに記載の気体燃料エンジンの制御装
置。
【請求項１５】フィードバック補正値演算手段からの
フィードバック補正値が所定範囲外である場合は、フィ
ードバック学習値を消去し、フィードバック学習値演算
手段によるフィードバック学習を再度開始することを特
徴とする請求項１１ないし１４のいずれかに記載の気体
燃料噴射装置。