JP5738277B2 - 燃料の初期オクタン価を減らすことによってエンジンを燃料の等級に適合させるための方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンを、燃料の濃度、特にこの燃料のオクタン価に適合させる方法に関する。本発明は、とりわけ、点火進角を電子的に制御することができる制御点火エンジンに関する。より詳しくは、本発明は、学習された燃料のオクタン価を減らすことによる適合方法に関する。

現時点において、異なる特性を有するさまざまな種類の燃料が存在している。そのような特性として、オクタン価が挙げられる。種々の燃料のなかでも、オクタン価は、一般に９８、９５、９１、および８７というおおよその値をとることができる。９８および９５というオクタン価を有する燃料は、西欧においてしばしば使用され、９１というオクタン価を有する燃料は、米国において見かけることができ、８７というオクタン価を有する燃料は、例えばイランなどで使用されている。

性能、燃費、および信頼性の間の妥協を最適化するために、各々のオクタン価に適するように調整されたエンジンの設定、とりわけ点火進角の設定を有することが望ましい。

特に地域が変わる場合であるが、点火進角の設定が或るオクタン価に合わせて定められ、使用される燃料が別のオクタン価を有する場合、エンジンの動作が不満足なものになる可能性がある。例えば、エンジンが使用されている燃料よりも高いオクタン価を有する燃料に最適化されている場合に、ノッキングが始まる可能性があり、あるいは使用されている燃料がエンジンの設定のオクタン価よりも低いオクタン価を有する場合に、エンジンの性能が最良には最適化されない可能性がある。

ノッキングは、とりわけ、燃焼室を傷めがちな大きな熱伝達を生じさせるデトネーションを伴う異常燃焼の現象に起因しうる。ノッキングは、とりわけ燃料のオクタン価がエンジンの設定に合っていない場合に、特定の運転状態のもとで或る程度無作為に生じうる。

ノッキングを補正するための技法として、後述されるアンチノック補正が挙げられる。これは、基本的に、乖離が小さい場合に使用される。この補正は、効果的ではあるが、オクタン価の相違が大きすぎる場合には、ノッキングの影響を充分に補正することが不可能である。

この公知のアンチノック補正は、２種類の動作、即ち、
− 高速ループ（ＢＲ）補正としても知られ、点火進角を大きく減らす高速補正。
− 低速ループ（ＢＬ）補正としても知られ、点火進角をあまり大きくは減らさない低速補正
を含む。

したがって、例えば時点ｔにおいてノッキングが検出された場合に、ノッキングをなくすために補正すべき点火進角のＸ°という補正値を得るために、高速ループ（ＢＲ）および低速ループ（ＢＬ）が作動する。

時点ｔ＋１において、もはやノッキングが検出されない場合、低速ループ（ＢＬ）の値が、所与の値だけ減らされる。この値が、ノッキングが検出されない時点ｔ＋１のたびに再び減らされる。

ノッキング現象が再び検出される場合、高速ループ（ＢＲ）および低速ループ（ＢＬ）が、点火進角を再び補正するために、再び作動する。

２つの異なるオクタン価に基づく２つの設定を管理することができる装置も知られている。９８というオクタン価に基づく設定において特定の時間期間にわたってノッキングが検出される場合、設定が、９１というオクタン価に合わせた設定に基づくように変更される。エンジンの停止時に、設定は「ゼロにリセット」され、すなわち設定が初期の設定（９８というオクタン価に基づく）へと戻る。

しかしながら、この補正装置は理想的とは言えない。具体的には、性能および検出されるオクタン価に関する細かさを欠いており、あるいは常にノッキングの検出の境目にあり、このことが燃焼室を傷め続ける結果につながりかねない。

本発明の目的は、エンジンを燃料のオクタン価に最良に適するように調節することを、可能にすることにある。

第１の態様によれば、本発明は、（学習されたオクタン価を減らすことによって）燃料のオクタン価にエンジンを適合させる方法に関し、
この方法では、
エンジンが、所定のオクタン価のエンジンの動作範囲における点火進角の基準設定を有し、前記基準設定は、所定の速度および所定のトルクにおけるエンジンのノッキングのない（しかしながら、ノッキングの境界にある）動作に相当し、
エンジンの動作範囲が複数のゾーンに分解されており、各ゾーンが、基準設定の点火進角へと加えられるアンチノック補正値を有しているもので、この方法が、
− 時間期間ｔにおいてノッキングの存在を検出するステップと、
− 時間期間ｔにおいてノッキングが検出された場合に、点火進角補正ループを作動させるステップと、
− 考慮されるゾーンの進角補正が、該ゾーンに特有の第１の所定のしきい値を上回っているゾーンの数に基づいて、各時間期間（Ｘｍｓ）のゾーン数カウンタ（ＣＴＲ）を増加させるステップと、
− 各ゾーンの進角補正を調べることにより、前記進角の補正がこのゾーンに特有の第２の所定のしきい値を上回るかどうかを決定するステップと
を少なくとも含んでおり、
ゾーン数カウンタが第３の所定のしきい値に達するか、または第３の所定のしきい値を上回る場合、あるいは少なくとも一つのゾーンの進角補正がこのゾーンに固有の第２のしきい値を上回る場合、より低いオクタン価に対応した基準設定への切換わりが生じる。

「エンジンの動作範囲」は、エンジンの速度（一般に、単位は回転／分（ｒｐｍ））を表わす横座標、エンジンの負荷（一般に、単位はニュートンメートル（Ｎ．ｍ））を表わす縦座標、およびエンジンの最大性能を表わす曲線の間に含まれる値の範囲を意味する。

「基準設定」は、エンジンの動作範囲における所与の点火進角値を含む所与のエンジン管理値を意味し、設定は、所定の速度および所定のトルクについて与えられる。

各々の基準設定は、所与のエンジン動作範囲に特有であってよく、燃料のオクタン価に応じて異なってもよい。例えば、エンジンによって送達可能な最大トルクはオクタン価に依存する。したがって、或る基準設定への切換わりは、別のエンジン動作範囲への切換わりにも相当すると理解される。

好ましくは、補正ループは高速補正ループおよび低速補正ループを含み、ゾーン数カウンタの増加と、点火に対する補正の決定とは、エンジンの動作範囲の種々のゾーンにおける低速ループ（ＢＬ）からの値に依存する。

有利には、各ゾーンは、メモリ内に、点火進角の最後の補正を保持し、特に点火進角低速ループ（ＢＬ）の最後の補正を保持している。

ゾーンの点火進角の最後の低速ループ補正（ＢＬ）をメモリ内に置くことにより、特に、該ゾーンに戻るときに、ベースとなる点火進角の値から再出発することを避け、直前に決定された性能を利用して、取得された最後の補正値から再出発することが可能となる。

特に、基準設定からより低い基準設定への切換わりは、点火進角補正値の各ゾーンのメモリを再び初期化する。

特に、この方法は、少なくとも３つの基準設定を備える。

有利には、基準設定は、少なくとも３つの調節可能なオクタン価に基づいている。以下のオクタン価、すなわち９８、９５、９１、および８７を選択することができる。

しかしながら、エンジンの要件及び制約への適合を可能にするために、これらのオクタン価を自由に選ぶことができる。

特定の一実施形態によれば、エタノール数Ｅ８５および／またはＥ１００を有する少なくとも１つのエタノール設定を追加することができる。

特定の一実施形態によれば、各々の基準設定が、少なくとも４つのゾーンを含み、有利には少なくとも１６個のゾーンを含む。

有利には、各々の基準設定におけるエンジンの動作範囲が、少なくとも１８個のゾーンを含む。

以下ではゾーン０として知られる第１のゾーンでは、点火進角にいかなる補正値も加える必要がなく、ノッキングの恐れは充分に少ないと考えられる。

以下ではゾーン１７として知られる極端なゾーンでは、エンジンのノッキングを検出することが難しく、それまでのゾーンからのノッキング補正値が適用される。

次のゾーンは、ゾーン１〜ゾーン１６と称され、それぞれが、初期のアンチノック補正値と、単一ゾーンまたは多ゾーンの切換わりに関連する二つのしきい値とを備えている。

次に、本発明を、非限定的な図面を参照して説明する。

車両のエンジンの動作範囲を示している。 本発明による適合の方法の図である。

図１は車両のエンジンの動作範囲を示しており、横座標は回転数／分を表わしており、縦座標はトルクとしても知られるエンジンの負荷（単位は、Ｎ．ｍ）を表わしている。曲線はエンジンの最高の性能を表わしている。

この図では、０から１７までの番号が付けられた１８個のゾーンで構成された格子が存在している。

特定のトルク未満として決定されるゾーン０は、ノッキングの現象がまれであり、燃焼室を傷める恐れが少ないため、いかなる特定の点火進角設定も必要としない。

所与の速度を上回るとして決定されるゾーン１７においては、ノッキングの検出が難しくなる。したがって、ここでは、以前に横切ったゾーンからの補正値が適用される。

ゾーン１〜１６の各々が、点火進角に対して適用すべき低速ループ（ＢＬ）アンチノック補正値を有している。

例えば、ゾーン１は、２°という補正値（ＢＬ＿１）を有することができ、ゾーン２は、５°という補正値（ＢＬ＿２）を有することができ、ゾーン３は、４°という補正値（ＢＬ＿３）を有することができ、ゾーン４は、１°という補正値（ＢＬ＿４）を有することができ、以下同様である。

したがって、エンジンの動作の間に、ゾーン１の通過は、３１°という基準の設定からゾーン１の補正値に相当する２°という補正値を引き算したものに相当する２９°という点火進角を割り当てる。エンジンがゾーン２に入る場合、点火進角は、基準の設定の４０°からゾーン２の補正値に相当する５°を引き算したものに相当する３５°になる。これらの種々の補正値が、ノッキングのない動作を得るために点火進角を補正する必要がある。

しかしながら、ノッキング現象は、特に選択された燃料のオクタン価が低い場合に、常に完全に根絶されるわけではない。

各々のノッキング現象において、該当するゾーンにかかわらず、高速ループ（ＢＲ）および低速ループ（ＢＬ）を通常は含んでいる点火進角補正ループが作動する。したがって、各々のノッキング現象において、低速ループ（ＢＬ）が所定の値だけ増やされる。例として、各々のノッキング現象に対して高速ループ（ＢＲ）が４°という補正を適用し、低速ループ（ＢＬ）が２°という補正を適用すると考える。ノッキングの現象がもはや検出されない場合、低速ループ（ＢＬ）が、所定の値によって時間につれて徐々に減少する。例として、時間ｔ＋１ごとに、値が初期値の４分の１だけ、すなわち０．５°だけ減少すると考えられる。

この結果、以下の動作がもたらされる。時点ｔにおいて、ゾーン１に入るとき、上述のように決定される全体としての値、すなわち３１°−２°が適用される。同じとき、ノッキングが検出される場合、４°という高速ループ（ＢＲ）の値および２°という低速ループ（ＢＬ）の値が加えられる。これにより、３１°−４°−２°、すなわち２５°の点火進角設定が得られる。時点ｔ＋１において、ノッキング現象がもはや存在しない場合、低速ループの値が、この例では０．５°だけ減らされる。同じとき、高速ループ（ＢＲ）は無効となる。したがって、時点ｔ＋１において、補正値は２９．５°（３１°−１．５°）になり、時点ｔ＋２において、補正値は３０°になり、以下同様である。ノッキング現象が再び検出される場合、補正ループが再び有効にされる。したがって、時点ｔ＋３に達したときにノッキングが検出されたとして、それまでの補正値は３０°であり、そこからＢＲ＋ＢＬの値、すなわち４°＋２°が取去られる。結果として、２４°という点火進角設定が得られる。

本発明は、より低いオクタン価に対応する基準設定への切換えの２つのモードに依存し、それらが図２の図によって説明される。

切換えの第１のモードは、１から１６の各ゾーンが進角補正ループのしきい値（Ｓ１＿２〜Ｓ１６＿２）を含むという事実に依存する。少なくとも一つのゾーンにおいてしきい値が超過される場合、進角の設定がこの種の燃料に適していないと結論され、より低いオクタン価に適した基準設定に設定が調整される。

本発明の実施例では、切換えのしきい値として、考慮するゾーンに関係なく４°の進角の低速補正ループ（ＢＬ）の値を採ることとする。この場合、４°の進角しきい値（Ｓ１＿２＝４）はゾーン１に固定され、ゾーン２に４°の進角（Ｓ２＿２＝４）が固定されるというように、以下同様となる。異なるゾーンが異なるしきい値を有する構成も考慮可能である。

ゾーン１に位置する場合、低速ループ補正（ＢＬ＿１）は、検出されたノッキングに応じて増やされるか、または減らされる。このゾーンに位置するときにノッキングが検出されると、低速ループの補正がいっぱいに増加される（この実施例では２°）。隣接するゾーンの低速ループの補正は、部分的に増加される。ゾーン１に位置するときにノッキングが検出されなければ、ノッキングが検出される場合より振幅が小さいので（この実施例では０．５）、ゾーン１の低速ループ補正（ＢＬ＿１）がいっぱいに減らされ、隣接するゾーンの低速ループ補正が部分的に減らされる。

低速ループ補正の値は、メモリ内に置かれるか、または例えば燃料を加えるとき、またはその他任意の所定の瞬間に、定期的に０にリセットされる。

低速ループ補正を増減させる機構に関して、この補正がゾーン１において少なくとも４°に達するとすぐに、オクタン価９１を有する燃料に適合された基準設定への切換わりが起こる（基準設定が最初はオクタン価９８に基づいていたと考える）。

様々なオクタン価に対応する複数の基準設定があってもよい。点火進角の各基準設定は、点火進角設定と、基準オクタン価の変化に対する低速ループの補正のしきい値とを規定する。

現在の基準設定より低いオクタン価を有する燃料に関する基準設定への切り換えの第２のモードは、各ゾーンについて、低速ループ補正（ＢＬ）のために別のしきい値（Ｓ１＿１〜Ｓ１６＿１）が規定されて、このしきい値を超えると、ゾーン数カウンタ（ＣＴＲ）によりこのゾーンがカウントされるという事実に基づいている。こうして、ゾーンｎの各々に関連するしきい値Ｓｎ＿１が超過された複数のゾーンが取得される。このようなゾーンの数が多ゾーンしきい値（Ｓ３）に達するか、またはこのしきい値を超えると、設定は、現在の基準設定よりオクタン価の低い燃料に関連する基準設定に切換わる。

したがって、例えば、しきい値Ｓ３が３に規定されている場合、オクタン価設定が９１に切換わる（基準設定が最初オクタン価９５に基づいていたと考える）ためには、ゾーン１の低速ループがＳ１＿１を上回り、ゾーン２の低速ループがＳ２＿１を上回り、且つゾーン４の低速ループがＳ４＿１を上回ればよい。

カウンタＣＴＲによるこのようなゾーンの計数は、Ｘｍｓ（例えば、Ｘ＝１００）ごとに行われ、このカウンタは、カウントを開始する前にＸｍｓごとにゼロにリセットされる。

このようにして、低いオクタン価設定への切換えに可能な二つのモード、即ち、少なくとも一つのゾーンにおける低速進角補正しきい値の超過に依存する第１のモードと、低速ループ補正が別のしきい値を上回るゾーンの数に達したとき、またはそのようなゾーンの数を超えたときに作動される第２のモードとが得られる。

各ゾーンが進角設定の低速ループ補正の最後の値を保時することにより、前記ゾーンへの次回進入時に、最適な設定値から再開することが可能となる。しかしながら、これらの値は、基準設定の変更時、即ちエンジン動作範囲の変更時に、ゼロにリセットされてもよい。

Claims (7)

1. 所定のオクタン価を減らすことによって燃料のオクタン価にエンジンを適合させる方法であって、まず、所定のオクタン価のエンジンの動作範囲（１０）における点火進角の基準設定を行い、前記基準設定が、所定の速度（Ｎ）および所定のトルクにおけるエンジンのノッキングのない動作に相当し、前記エンジンの動作範囲（１０）は、エンジンの速度を表わす横座標、エンジンの負荷を表わす縦座標、およびエンジンの最大性能を表わす曲線の間に含まれる値の範囲であり、前記エンジンの動作範囲（１０）が、各々が前記基準設定の点火進角へと適用される補正値を有する複数のゾーンに分解されているもので、前記方法が、
   − 各時間期間においてノッキングの存在を検出するステップと、
   − 時間期間ｔにおいてノッキングが検出された場合に、点火進角を高速補正ループ（ＢＲ）における補正値だけ減らす高速補正ループ（ＢＲ）、および、点火進角を低速補正ループ（ＢＬ）における補正値だけ減らす低速補正ループ（ＢＬ）を含む、点火進角補正ループを作動させるステップと、
   − 時間期間ｔにおいて、ノッキングが検出されない場合に、前記低速補正ループ（ＢＬ）のみを作動させるステップと、
   − 時間期間ｔおよび時間期間ｔ＋１において、ノッキングが検出されない場合に、前記低速補正ループ（ＢＬ）における補正値を所定値だけ減少させることにより、前記低速補正ループ（ＢＬ）における補正値を更新するステップと、
   − 各ゾーンの前記低速補正ループ（ＢＬ）における補正値が該ゾーンに特有の第１の所定のしきい値を上回っているゾーンの数に基づいて、時間期間ｔのゾーン数カウンタ（ＣＴＲ）を増加させるステップと、
   − 各ゾーンの前記低速補正ループ（ＢＬ）における補正値が、該ゾーンに特有の第２の所定のしきい値を上回っているかどうかを決定するステップと
   を少なくとも含んでおり、
   前記ゾーン数カウンタが第３の所定のしきい値に達するか、あるいは第３の所定のしきい値を上回る場合、あるいは少なくとも一つのゾーンの前記低速補正ループ（ＢＬ）における補正値が該ゾーンに特有の前記第２の所定のしきい値を上回る場合、前記所定のオクタン価より低いオクタン価に対応した基準設定への切換えが起動され、
   前記高速補正ループ（ＢＲ）における補正値は、前記低速補正ループ（ＢＬ）における補正値より大きく、
   前記第２の所定のしきい値が前記第１の所定のしきい値より大きい、
   方法。
2. 前記エンジンの速度及び前記エンジンの負荷に対応する第１ゾーンにおいて、ノッキングが検出された場合に、前記第１ゾーンに隣接する第２ゾーンのうち、少なくとも１つのゾーンの前記低速補正ループ（ＢＬ）の補正値が、前記第１のゾーンの前記低速補正ループ（ＢＬ）の補正値より小さい値に更新されることを特徴とする、
   請求項１に記載の方法。
3. 各ゾーンがメモリ内に、前記低速補正ループ（ＢＬ）における最後の補正値を保持することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 基準設定からより低い基準設定への切り替えが、各ゾーンのメモリ内に保持された前記低速補正ループ（ＢＬ）における補正値を再び初期化する、請求項３に記載の方法。
5. 少なくとも３つのオクタン価に対してそれぞれ基準設定を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. エンジンの動作範囲（１０）が、少なくとも４つのゾーンを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. エンジンの動作範囲（１０）が、少なくとも１６個のゾーンを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。

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