JP2002276428A

JP2002276428A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP2002276428A
Application number: JP2001082903A
Authority: JP
Inventors: Kojiro Okada; 公二郎岡田; Takashi Dougahara; 隆堂ヶ原
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2021-03-22
Also published as: JP4501298B2

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関の空燃比制御装置に関し、燃料の揮
発性を考慮してリーン限界制御を行なって制御安定性を
確保しながら効果的に空燃比のリーン化をうようにす
る。【解決手段】リーン限界制御モードを有する内燃機関
において、燃焼安定度検出手段４５が上記内燃機関の燃
焼安定度を検出し、燃料性状検出手段４６が上記内燃機
関に供給される燃料の揮発性を検出すると、空燃比制御
手段４２が、上記内燃機関の上記リーン限界制御中にお
いて、上記燃焼安定度検出手段４５により検出される燃
焼安定度が所定基準よりも高い時には上記空燃比をリー
ン化させる。空燃比制御手段４２では、この時に、上記
燃料性状検出手段４６が検出した燃料の揮発性の低さに
応じて上記リーン化の変更速度を遅くするように構成す
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、リーン限界制御モ
ードを有する内燃機関の空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば特開平１０−４７１２２号
公報には、内燃機関において、機関の始動時から所定の
期間だけ燃焼安定度に応じて空燃比をリーン化すること
で、機関の運転性を悪化させることなくリーン化による
ＨＣ低減等のエミッション向上効果を最大限に引き出そ
うとする技術が開示されている。

【０００３】この技術では、燃焼安定度に応じて空燃比
をリーン化するため燃焼安定度が悪化しない範囲の限界
までリーン化されることになり、低揮発性の燃料であっ
ても良好なリーン制御を行なうことができるものとなっ
ている。なお、上記のように、燃焼安定度に応じて空燃
比をリーン化する制御をリーン限界制御と呼ぶが、この
ようなリーン限界制御には、リーンバーンエンジンにお
いて走行中に空燃比をリーン化する制御も含まれる。こ
のようなリーン限界制御では、ＨＣ或いはＮＯｘ低減等
のエミッション向上効果の他、燃費向上効果も期待され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
の技術では、単に燃焼安定度に応じて空燃比補正量を変
更するものとなっているため、同じ燃焼安定度であれば
低揮発性燃料でも高揮発性燃料でも同じように空燃比が
リーン化されてしまうことになる。しかしながら、低揮
発燃料を用いた場合には、燃焼安定度が空燃比をリーン
化できる領域に高まってきたからといって、即座に空燃
比をリーン化すると一時的に燃焼が悪化しやすいため燃
焼変動の増大や失火につながるとともに、さらには制御
ハンチングを招き制御安定性が低下することになり、Ｈ
Ｃ低減効果や燃費向上効果に悪影響を及ぼすという課題
がある。

【０００５】空燃比の変更速度をより遅くすることも考
えられるが、この場合は、高揮発性燃料を用いた場合に
リーン限界空燃比に到達するのが遅くなりＨＣ低減効果
や燃費向上効果が低下してしまうという課題が発生す
る。本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、燃
料の揮発性を考慮して内燃機関のリーン限界制御を行な
うようにして、制御安定性を確保しながら効果的に空燃
比のリーン化を行なえるようにした、内燃機関の空燃比
制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、リーン限界制
御モードを有する内燃機関において、燃焼安定度検出手
段が上記内燃機関の燃焼安定度を検出し、燃料性状検出
手段が上記内燃機関に供給される燃料の揮発性を検出す
ると、空燃比制御手段が、上記内燃機関の上記リーン限
界制御中において、上記燃焼安定度検出手段により検出
される燃焼安定度が所定基準よりも高い時には上記空燃
比をリーン化させる。空燃比制御手段では、この時に、
上記燃料性状検出手段が検出した燃料の揮発性の低さに
応じて上記リーン化の変更速度を遅くする。

【０００７】上記の内燃機関のリーン限界制御は、内燃
機関の始動後所定期間内に行なうことが好ましい。この
場合、内燃機関の始動後においても、低揮発性燃料を用
いてもリーン化時の燃焼安定性及び制御安定性が向上し
安定したエミッション向上効果が得られ、高揮発性燃料
に対しては応答性良くリーン化が実行され十分なエミッ
ション向上効果が得られる。

【０００８】また、上記空燃比制御手段は、燃焼安定度
が上記所定基準、若しくは上記所定基準よりも低い第２
所定基準より低いときには、上記空燃比をリッチ化させ
ると共に、上記燃料性状検出手段が検出した燃料の揮発
性の低さに応じて上記リッチ化の変更速度を速くするこ
とが好ましい。これによって、燃焼が一時的に悪化した
場合に低揮発燃料でも安定燃焼に即座に復帰させること
ができる。

【０００９】上記燃料性状検出手段は、ナビゲーション
装置が検出した給油場所情報に基づいて燃料の揮発性を
検出することが好ましい（請求項２）。上記燃料性状検
出手段は、ナビゲーション装置が検出した給油場所情報
と内燃機関に発生したノッキング情報とに基づいて燃料
の揮発性を検出することが好ましい。これによって、よ
り正確に燃料の揮発性を把握することができ、エミッシ
ョン向上効果をより一層高めることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図３は本発明の一実
施形態としての内燃機関の空燃比制御装置について示す
もので、これらの図に基づいて説明する。まず、本実施
形態にかかる内燃機関（以下、エンジンという）を説明
すると、図１に示すように、本エンジンは、筒内噴射型
火花点火式の直列複数気筒ガソリンエンジンとして構成
されており、燃焼室８内への燃料供給を自由なタイミン
グで実施できるため、吸気行程を中心とした燃料噴射に
よる予混合燃焼のほか、圧縮行程を中心とした燃料噴射
によって逆タンブル流を利用して層状燃焼を行なうこと
ができ、次のような運転モード（燃料噴射モード）のい
ずれかを選択して運転を制御されるようになっている。
また、本エンジンは、自動車に搭載されている。

【００１１】予混合燃焼の運転モードとしては、Ｏ₂セ
ンサの検出情報に基づくフィードバック制御により空燃
比を理論空燃比近傍に保持するストイキオ運転モード，
空燃比を理論空燃比よりもリッチにするエンリッチ運転
モード，空燃比を理論空燃比よりもリーンにするリーン
運転モード（吸気リーン運転モード）が設けられ、これ
らは主として吸気行程で燃料噴射が行なわれる。層状燃
焼の運転モードとしては、空燃比を理論空燃比よりも大
幅にリーンにする超リーン運転モード（圧縮リーン運転
モード）が設けられ、主として圧縮行程で燃料噴射が行
なわれる。

【００１２】具体的に、本エンジンは、図１に示すよう
に、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３からなる
機関本体（エンジン本体）１と、エンジン本体１に接続
された吸気マニホールド１０を有する吸気系と、エンジ
ン本体１に接続された排気マニホールド１２及び排気管
１４からなる排気通路を有する排気系と、エンジン本体
１の作動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０と
をそなえている。

【００１３】シリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プ
ラグ４とともに電磁式の燃料噴射弁６が燃焼室８内に直
接燃料噴射しうるように設けられており、燃料噴射弁６
には燃料タンクを擁する燃料供給装置（いずれも図示せ
ず）が接続されている。そして、シリンダヘッド２の各
気筒上部に略直立方向に形成された吸気ポート１０Ａに
は、吸気マニホールド１０の各下流端が接続され、シリ
ンダヘッド２の各気筒上部に側方へ湾曲形成された排気
ポート１２Ａには、排気マニホールド１２の各上流端が
接続されている。

【００１４】また、吸気マニホールド１０の上流端に
は、スロットル弁１１を有するスロットルボディが接続
され、スロットル弁１１にはスロットル開度θthを検出
するスロットルセンサ１１ａが付設されている。さら
に、排気マニホールド１２には空燃比が理論空燃比より
もリッチかリーンを検出するＯ₂センサ１５が設けら
れ、クランクシャフト１３Ａにはクランク角を検出する
クランク角センサ１３が設けられ、シリンダブロック３
のウォータジャケット３ａにはエンジンの冷却水温度を
検出する水温センサ１７が設けられ、シリンダブロック
３には振動検出によりノッキングを検出するノックセン
サ１８が設けられている。これらのセンサ１１ａ，１
５，１３，１７，１８はＥＣＵ４０に接続され各検出信
号をＥＣＵ４０に送信するようになっている。

【００１５】また、リーン運転（特に、圧縮リーン運
転）を行なうと排気が酸素過剰となり、三元触媒では排
気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を十分に浄化できないた
め、排気管１４には、本発明にかかる排気浄化装置の要
部である排気浄化触媒装置（以下、触媒装置という）３
０が設けられている。この触媒装置３０は、図１に示す
ように、上流側に吸蔵型ＮＯｘ触媒３０ａを、下流側に
三元触媒３０ｂをそなえている。また、この触媒装置３
０よりも上流側には、エンジン本体１に近接して小型の
近接三元触媒２０が設けられている。

【００１６】したがって、燃焼室８から排出された排気
は、排気マニホールド１２から排気管１４に進むと、近
接三元触媒２０を経て触媒装置３０に進み、吸蔵型ＮＯ
ｘ触媒３０ａでＮＯｘを浄化され、三元触媒３０ｂを経
て図示しないマフラーで消音され外部に排出される。特
に、エンジンの冷態時には、吸蔵型ＮＯｘ触媒３０ａや
三元触媒３０ｂは活性温度に達しないが、この時には、
近接三元触媒２０が速やかに昇温して排気を浄化するよ
うになっている。

【００１７】また、本車両には、本車両の給油口（図示
略）には給油口の開閉を検出する（例えば給油口の開口
時にオン信号を出力する）給油口スイッチ５０が設けら
れ、給油口スイッチ５０の検出情報がＥＣＵ４０に送ら
れるようになっており、給油口スイッチ５０のオン・オ
フ信号により給油口の開閉状態を把握することで給油中
であるか否かを判定できるようになっている。

【００１８】さらに、本車両にはナビゲーションシステ
ム６０が搭載されており、自車両位置を推定できるよう
になっている。特に、このナビゲーションシステム６０
の情報はＥＣＵ４０に送られ、本車両の給油時にその給
油所を特定することができるようになっている。さら
に、特定できた給油所での給油量を把握するために、燃
料計７０で検出された燃料タンク（図示略）内の燃料レ
ベル情報がＥＣＵ４０に送られるようになっている。

【００１９】ＥＣＵ４０は、入出力装置，記憶装置（Ｒ
ＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ），タイマカウンタ等をそなえており、このＥＣＵ
４０により、スロットルセンサ１１ａ，Ｏ₂センサ１
５，クランク角センサ１３，水温センサ１７，ノックセ
ンサ１８，給油口スイッチ５０，ナビゲーションシステ
ム６０，燃料計（燃料レベルゲージ或いはレベルセンサ
等）７０等の各検出情報に基づいて燃料噴射弁６，点火
プラグ４の制御とともに、本内燃機関の排気浄化装置に
かかる制御が行なわれるようになっている。

【００２０】つまり、ＥＣＵ４０では、エンジン回転数
Ｎｅと平均有効圧（即ち、エンジン負荷に対応する目標
筒内圧）Ｐｅとに基づいて、前述の運転モードを選択す
る運転モード選択手段４１と、選択した運転モードとエ
ンジン回転数Ｎｅと平均有効圧Ｐｅ等に基づいて目標空
燃比（目標Ａ／Ｆ）を設定して空燃比を制御する空燃比
制御手段４２と、さらに、この目標Ａ／Ｆやその他の情
報（例えば吸入空気流量やノックセンサ１８からの情報
等）に基づいて、燃料噴射量，燃料噴射時期，点火時期
がいずれもエンジン運転状態に応じて最適になるよう
に、燃料噴射弁６，点火プラグ４の作動を制御する燃料
噴射制御手段４３，点火制御手段４４をそなえている。

【００２１】なお、エンジン回転数Ｎｅはクランク角セ
ンサ１３の検出情報から算出され、目標平均有効圧Ｐｅ
は、このエンジン回転数Ｎｅとスロットルセンサ１１ａ
の検出情報に基づいたスロットル開度θthとに基づいて
算出される。運転モード選択手段４１では、エンジン回
転数Ｎｅと平均有効圧Ｐｅとがともに小さい場合は、超
リーン運転モード（圧縮行程噴射のリーン運転モード）
が選択され、エンジン回転数Ｎｅ又は平均有効圧Ｐｅが
大きくなると吸気行程噴射による運転モードに切り換わ
り、エンジン回転数Ｎｅ又は平均有効圧Ｐｅの増大に応
じてリーン運転モード，ストイキオ運転モード，エンリ
ッチ運転モードの順に切り換わる。

【００２２】また、空燃比制御手段４２では、エンジン
の冷態始動時には、暖気のために所定期間（例えば、予
め設定された時間内）だけ燃料噴射量を増量して空燃比
を例えばストイキよりもリッチ化する暖気制御機能をそ
なえており、この暖気制御時には、まず所定量の燃料増
量を行なって、その後エンジンの燃焼安定性を監視しな
がら燃焼安定性が損なわれない範囲で燃料の暖気用増量
分を減少させていき、暖気用の燃料増量を終了するよう
にしている。

【００２３】このように、暖気用の燃料増量後に、この
増量開始時よりも可能な限り燃料増量分を減少させて空
燃比をリーン方向にもっていく制御をここではリーン限
界制御と称することとし、この時のエンジンの運転モー
ドをリーン限界制御モードという。さらに、運転モード
選択手段４１では、エンジンの暖気後の通常運転時に、
エンジンへの要求負荷（目標平均有効圧Ｐｅ）が小さく
エンジン回転数が低ければ、リーン運転モード更には超
リーン運転モードを選択するが、このようなリーン運転
時にも、空燃比制御手段４２では、エンジンの燃焼安定
性を監視しながら燃焼安定性が損なわれない範囲で燃料
噴射量を減少させていき、可能な限り空燃比をリーンに
して燃料消費の抑制を図るようにしている。

【００２４】このように、リーン運転モード又は超リー
ン運転モード時に、可能な限り燃料噴射量を減少させて
空燃比をリーン方向にもっていく制御についてもリーン
限界制御と称することとし、この時のエンジンの運転モ
ードをリーン限界制御モードという。空燃比制御手段４
２では、このようなリーン限界制御時に、上記のように
エンジンの燃焼安定性を監視しながら徐々にリーン化を
行ない、リーン化した結果、エンジンの燃焼安定性が損
なわれたら空燃比を微小量だけリッチ側に戻すように制
御して、エンジンの燃焼安定性が極力損なわれないよう
にして、可能な限り空燃比をリーン化する。

【００２５】さらに具体的には、空燃比制御手段４２
は、リーン限界制御中において、燃焼安定度が所定基準
領域内にあれば空燃比をそのままに維持し、燃焼安定度
が所定基準領域よりも高い時には空燃比をリーン化さ
せ、もしもこのリーン化によって燃焼安定度が所定基準
領域よりも低くなれば空燃比をリッチ化させる。ここ
で、燃焼安定度の所定基準領域には幅を持たせて、所定
基準領域の上限値よりも燃焼安定度が高いときにはリー
ン化させ、所定基準領域の下限値よりも燃焼安定度が低
いときにはリッチ化させるようにしているが、上限値と
下限値ととを等しい値、即ち、燃焼安定度の所定基準領
域を幅を持たせない所定基準値として、所定基準値より
も燃焼安定度が高いときにはリーン化させ、所定基準値
よりも燃焼安定度が低いときにはリッチ化させるように
してもよい。

【００２６】特に、本空燃比制御手段４２では、このリ
ーン化時に、燃料の揮発性の低さに応じてリーン化の変
更速度を遅くするようになっている。このリーン化の変
更速度を遅くすることは、具体的には、１制御サイクル
での空燃比のリーン化の程度（ゲイン）を低くすること
（空燃比の増加補正量又は増加補正係数）を小さくする
ことである。

【００２７】このようにするのは、燃料の揮発性が低い
ほど噴射した燃料が霧化し難いため、噴射した燃料のう
ちの未燃分が多くなり易く、燃焼悪化につながり易い。
また、揮発性が低いほど十分に揮発しない燃料が存在す
る分、実際上の空燃比はリーンとなって、これも燃焼悪
化の原因となる。特に、リーン限界制御のような空燃比
のリーン化に対しては、揮発性の低さからくる燃料の霧
化しにくさの影響が大きく現れる。すなわち、リーン化
が速過ぎると実際に燃焼に供される燃料の大幅な不足を
招き、エンジンの燃焼安定性が損なわれ易くなるためで
ある。

【００２８】また、揮発性が低い燃料を用いた場合に、
このようなリーン化によって招いたエンジンの燃焼不安
定を速やかに解消するには、空燃比を速やかにリッチ側
に戻すことが有効であるため、ここでは、揮発性が低い
燃料を用いた場合には、リッチ側に戻す程度を大きく設
定している。さらに具体的に説明すれば、この装置で
は、後述するように、燃料の揮発性度合に応じた係数
（燃料性状補正係数）を求めて、この係数によってリー
ン化時の空燃比基準変更量を補正してリーン化の変更速
度を調整するようにしている。

【００２９】燃料性状補正係数は、燃料の揮発性が高い
ほど大きな値に、また、燃料の揮発性が低いほど小さな
値に設定され、この設定された燃料性状補正係数をリー
ン化のための空燃比基準増加補正量（空燃比基準変更
量）ΔＡＦに乗算したものを空燃比増加補正量（空燃比
変更ゲイン）とする。したがって、燃料の揮発性が高い
ほど空燃比増加補正量は大きくされてリーン化が速やか
に行なわれ、逆に、燃料の揮発性が低いほど空燃比増加
補正量は小さくされてリーン化がゆっくりと行なわれる
ようになっている。

【００３０】また、このリーン化によりエンジンの燃焼
安定性が損なわれた場合のリッチ側に戻す程度（空燃比
減少補正量）は、設定された燃料性状補正係数によって
リーン化のための空燃比基準増加補正量（空燃比基準変
更量）ΔＡＦを除算したものを空燃比減少補正量（空燃
比変更ゲイン）とする。したがって、燃料の揮発性が高
いほど空燃比減少補正量は小さくされてリッチ側への戻
りは抑えられ、逆に、燃料の揮発性が低いほど空燃比減
少補正量は大きくされてリッチ側への戻りが速められる
ようになっている。

【００３１】なお、空燃比補正量により空燃比（目標空
燃比）が補正されると、これに応じて燃料噴射弁６から
の燃料噴射量が補正される。このような空燃比のリーン
限界制御を実施するため、本装置には、エンジンの燃焼
安定度を検出する燃焼安定度検出手段（燃焼安定度算出
手段）４５と、エンジンに供給される燃料の揮発性を検
出する燃料性状検出手段４６とがそなえられている。

【００３２】このうち、燃焼安定度検出手段４５は、エ
ンジンの回転角加速度の変動に基づいて燃焼安定度を検
出（又は算出）する。エンジンの回転角加速度の変動
は、クランク角センサ１３から検出しうるクランク軸の
回転変動により従来技術（例えば特開平１０−４７１２
２号公報）を用いて算出することができる。クランク軸
の直近の数回転の回転角速度ωcrの平均値ＡＶωcrを算
出し、この現在の回転角速度平均値ＡＶωcr（ｎ）と、
所定期間（例えばクランク軸１回転分）前のかかる回転
角速度平均値ＡＶωcr（ｎ−１）との差Ｄを次式（１）
より算出し、この差Ｄに適宜の補正（例えば補正係数Ｃ
を掛ける）を施すなどして、次式（２）に示すように、
差Ｄに基づいて燃焼安定度ＢＳを算出することができ
る。

【００３３】Ｄ＝｜ＡＶωcr（ｎ）−ＡＶωcr（ｎ−１）｜・・・（１）ＢＳ＝Ｃ＊Ｄ・・・（２）燃料性状検出手段４６は、給油口スイッチ５０を通じて
得られる車両が給油中であるか否かの情報（給油情報）
と、ナビゲーションシステム６０を通じて得られる給油
中の給油所を特定する情報とから車両に給油された燃料
の種類を特定して特定された燃料種類に応じた揮発性情
報を得て、こうして得られた揮発性情報に、燃料計７０
を通じて得られる給油量情報を加味して、本車両の燃料
タンク内に貯留されている燃料全体の揮発性（平均揮発
性）を推定する。

【００３４】ここでは、揮発性情報としては、基準とな
る燃料（標準的な揮発性を有する燃料）を基準（１．
０）として揮発性の度合を数値で表した「燃料性状補正
係数」を用いており、各燃料の種類に応じた燃料性状補
正係数を予めメモリに記憶しておき、給油した燃料の種
類の情報とこの記憶データとから、給油した燃料の燃料
性状補正係数（揮発性の度合）を把握するようにしてい
る。

【００３５】ここで、燃料性状検出手段４６についてさ
らに詳述する。燃料性状検出手段４６には、車両が給油
中であるか否かを判定する機能（給油判定手段）４７が
そなえられている。この給油判定手段４７は、車両が停
止中であり、且つ、給油口スイッチ５０がオンになって
いると車両が給油中であると判定する。なお、車両が停
止中であるか否かは、図示しない車速センサで検出され
た車速から判定することができる。

【００３６】燃料性状検出手段４６では、この給油判定
手段４７により車両が給油中であると判定されたら、燃
料計７０で得られる燃料タンク内の燃料レベル情報から
燃料残量の増加量、即ち、給油量ＶＳＮを算出するとと
もに、ナビゲーションシステム６０の情報から給油して
いる給油所を特定し、この特定した給油所における燃料
の燃料性状補正係数（揮発性の度合）ＰＳＮを推定した
上で、これらの給油量ＶＳＮ及び燃料の燃料性状補正係
数ＰＳＮと、この給油前の燃料タンク内の残存燃料量Ｖ
Ｓ（ｎ−１）と及びこの残存燃料の燃料性状補正係数Ｐ
Ｓ（ｎ−１）とから、給油後の燃料タンク内の燃料全体
の燃料性状補正係数（平均燃料性状補正係数）ＰＳ
（ｎ）を算出する。

【００３７】ここでは、揮発性度合の異なる複数の燃料
を混合した場合の揮発性度合は、揮発性の度合は、混合
した燃料の量に応じて重み付けした加重平均に相当する
ものとして次式（３）を用いて求めている。

【００３８】

【数１】上式のうちの給油量ＶＳＮは、燃料計７０で得られる燃
料タンク内の燃料増加量として求めることができ、新た
に給油した燃料の揮発性（燃料性状）ＰＳＮについて
は、一般に、国（州）や地域や給油所単位でこの揮発性
を特定できることから、各給油所における燃料の揮発性
（燃料性状補正係数）を予め記憶しておくことで、給油
している給油所が特定されれば新たに給油した燃料の揮
発性を推定することができるのである。

【００３９】なお、給油している給油所を特定できない
場合や給油所を特定できても該給油所における燃料の揮
発性（燃料性状補正係数）が予め記憶されていない場合
には、ナビゲーションシステム６０の情報から給油して
いる地域を特定して、地域に応じて燃料の揮発性を特定
して使用すればよい。さらに、給油している地域におけ
る燃料の揮発性が予め記憶されていない場合には、ナビ
ゲーションシステム６０の情報から給油している国
（州）を特定して、国（州）に応じて燃料の揮発性を特
定して使用すればよい。

【００４０】ところで、燃料の揮発性は温度に大きく依
存し、温度が高くなるほど揮発性は高まり、温度が低く
なるほど揮発性は低下する。そこで、この装置では、燃
料温度に応じたパラメータとしてエンジンの冷却水温Ｗ
Ｔを用い、水温センサ１７で検出された冷却水温ＷＴに
応じた温度補正係数Ｃ_Tによって次式のように現在の燃
料性状補正係数ＰＳ（ｎ）を補正し、補正後燃料性状補
正係数ＰＳ（ｎ）_Cを得るようにしている。ＰＳ（ｎ）_C＝Ｃ_T＊ＰＳ（ｎ）・・・（４）また、燃料の揮発性はハイオク又はレギュラといった燃
料種別にも依存するので、燃料種別の判定が必要になる
が、ノッキングとオクタン価との間には相関があること
から、新たに燃料を給油してから、燃焼中に発生するノ
ッキングをノックセンサ１８により検出して、新しく給
油した燃料のオクタン価ＯＣＮを求め、このオクタン価
から新しく給油した燃料の種別を判断することができ
る。

【００４１】つまり、新しく給油した燃料のオクタン価
ＯＣＮは、給油時残っていた燃料のオクタン価ＯＣ（ｎ
−１）と現在の燃料（新旧の燃料が混ざったもの）のオ
クタン価ＯＣ（ｎ）とから次式（５）により算出でき
る。また、式（５）中の各オクタン価ＯＣ（ｎ−１），
ＯＣ（ｎ）は、予め記憶したデータをもとにノック補正
値から求めることができる。

【００４２】

【数２】このように、新しく給油した燃料のオクタン価ＯＣＮが
求められれば、ハイオク又はレギュラといった燃料種別
を判定することができ、上記の給油所，地域，国（州）
の情報と、この燃料種別の判定結果とから、給油した燃
料の揮発性を推定することができる。

【００４３】本発明の一実施形態としての内燃機関の空
燃比制御装置は、上述のように構成されているので、リ
ーン限界制御時には、例えば図２のフローチャートに示
すような処理を所定の周期で行ないながらリーン限界制
御を行なう。また、これとは別に、燃料の給油があった
時点で、及びその給油直後にハイオク又はレギュラとい
った燃料種別を判定できた段階で、例えば図３のフロー
チャートに示すようにして燃料性状補正係数（揮発性）
を算出する。

【００４４】まず、燃料性状補正係数（揮発性）の算出
を説明すると、図３に示すように、燃料の給油が完了し
たか否かを給油判定手段４７によって判定し（ステップ
Ａ１０）、燃料の給油が完了したらナビゲーションシス
テム６０の情報から給油している場所［給油所又は地域
又は国（州）］を特定して（ステップＡ２０）、さら
に、燃料種別を特定する（ステップＡ３０）。

【００４５】この時点では、ハイオク又はレギュラとい
った燃料種別は、その車両に予め指定されたもの（ハイ
オク指定車ならハイオク、そうでないならレギュラ）を
採用するか、又は、過去の燃料種別の判定結果に基づい
て、燃料種別を指定する。この場合、直近の判定結果ほ
ど重視するようにして燃料種別を指定する。また、燃料
の給油完了後に、ノックセンサ１８によりノッキングを
検出し新しく給油した燃料のオクタン価ＯＣＮを求めハ
イオク又はレギュラといった燃料種別を判定することが
できたら、この時点で、この燃料種別判定に基づいて、
図３に示すフローを実行する。

【００４６】このようにして、給油場所，燃料種別を判
定できたら、給油場所と予め記憶された給油場所及び燃
料種別と燃料性状特性との対応関係に基づいて、給油し
た燃料の揮発性を示す燃料性状補正係数を推定する（ス
テップＡ４０）。一方、リーン限界制御は、図２のフロ
ーチャートに示すように、まず、リーン限界制御中か否
かを判定し（ステップＳ１０）、リーン限界制御中なら
燃料性状補正係数（揮発性）を読み取り（ステップＳ２
０）、この燃料性状補正係数に温度補正を施して（ステ
ップＳ３０）、次に燃焼安定度が所定の限界領域にある
か、或いは所定の限界領域よりも高い（安定性が良）か
低い（安定性が悪）かを判定する（ステップＳ４０）。

【００４７】燃焼安定度が所定の限界領域よりも高い
（安定性が良）場合は、ステップＳ３０で求めた補正後
燃料性状補正係数に応じて目標空燃比をリーン化し（ス
テップＳ５０）、燃焼安定度が所定の限界領域よりも低
い（安定性が悪）場合は、ステップＳ３０で求めた補正
後燃料性状補正係数に応じて目標空燃比をリッチ化し
（ステップＳ６０）、燃焼安定度が所定の限界領域にあ
る場合は、目標空燃比を前回のままに保持する。

【００４８】これによって、燃料の揮発性が低いほど、
リーン限界制御時の空燃比のリーン化が緩やかに行なわ
れ、このリーン化によって招いたエンジンの燃焼不安定
を速やかに解消するための空燃比のリッチ化は速やかに
行なわれることになる。燃料の揮発性が低いほど燃料の
霧化しにくさの影響から燃焼安定性を確保し難いが、こ
のような制御によって燃焼安定を確保しながらリーン限
界制御を実施することができる。

【００４９】一方、燃料の揮発性が高いほど、リーン限
界制御時の空燃比のリーン化が速やかに行なわれ、燃料
に揮発性が高い場合には、リーン化によって燃焼が不安
定になりにくいのでエンジンの燃焼不安定を解消するた
めの空燃比のリッチ化は緩やかに行なわれることにな
る。燃料の揮発性が高いほど燃料は霧化し易いため燃焼
安定を確保し易く、このような制御によって燃焼安定を
確保しながら速やかに空燃比を限界までリーンにするこ
とができ、ＨＣ低減等のエミッション向上効果の向上
や、燃費向上の効果を促進することができる。

【００５０】また、燃料の揮発性の推定に燃料温度（こ
こでは、冷却水温をパラメータとする）を用いているの
で、冷態始動時などエンジン各部の壁面温度が低く燃料
がより蒸発しにくい場合にも対応して、適切な制御が行
なわれる利点もある。なお、図４は本装置にかかるエン
ジンの始動時の燃料暖気増量時のリーン限界制御（空燃
比制御）の一例を示すタイムチャートであり、エンジン
始動後アイドリング期間を経て発進する過程の車速，エ
ンジン回転数，空燃比（Ａ／Ｆ），暖気増量係数（空燃
比に反比例するもの）を示している。実線ａ，ｂはとも
に本装置にかかる制御（燃料の揮発性を考慮したリーン
限界制御）を加えた暖気制御を示し、このうち、実線ａ
は燃料の揮発性が比較的高い場合の例を示し、破線ｂは
燃料の揮発性が実線ａの場合よりも低い場合の例を示
す。エンジン回転数は各場合で共通である。

【００５１】図示するように、燃料の揮発性を考慮した
リーン限界制御によって、揮発性が比較的高い場合に
は、暖気増量係数が速やかに低下され、空燃比が速やか
にリーン化され、これよりも燃料の揮発性が低い場合に
は、暖気増量係数速度が緩められ、空燃比が緩やかにリ
ーン化されることがわかる。以上、本発明の実施形態を
説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施することができる。

【００５２】例えば、上記実施形態は、筒内噴射エンジ
ンであるが本発明は吸気ポート噴射エンジンなど他のエ
ンジンであっても適用できる。また、上記では、リーン
限界制御時の空燃比のリーン化の速さとリッチ化の速さ
との両方を燃料の揮発性に応じて変更するようにした
が、リーン化の速さのみを燃料の揮発性に応じて変更す
るようにしてもよい。

【００５３】また、上記の燃料性状補正係数を、燃料噴
射時期によって別設定としてもよい。これは、筒内噴射
エンジンの場合は吸気行程噴射と圧縮行程噴射との間
で、吸気ポート噴射エンジンの場合は排気行程噴射と吸
気行程噴射との間で、エンジン各部の壁面に付着する燃
料量が異なり、蒸発する燃料量も影響を受けるためであ
り、このような点を考慮すればより適切に制御を行なう
ことができる。

【００５４】また、上記の燃料性状補正係数を、定常運
転時と加速運転時で別設定としてもよい。これは、加速
運転時など燃料噴射量が変化する過渡時には、エンジン
各部の壁面に付着した燃料が蒸発する量も変化していく
ので、影響が大きい。一方、定常運転時には常に同じ量
の燃料が噴射され、エンジン各部の壁面に付着した燃料
が蒸発する量も同じなので影響が小さいためであり、こ
のような点を考慮すればより適切に制御を行なうことが
できる。

【００５５】このほか、燃料性状補正係数の設定は様々
な態様が考えられる。また、給油中であるかどうかの判
定は、車両が停止中であり（車速センサで判定）かつ給
油口が開いている（給油ロスイッチで判定）ということ
から判定するようにしたが、車両が停止中であり且つ燃
料計７０で得られる燃料タンク内の燃料レベル情報が燃
料増加を示すことからこのような判定を行なってもよ
い。

【００５６】また、カレンダ機能を有していれば、季節
の違いを判断して夏ガソリンと冬ガソリンとによる燃料
揮発係数の違いも判断しこれを制御に反映させてもよ
い。また、燃焼安定度の検出には、エンジンの回転角加
速度の変動以外に、エンジンの回転角速度の変動、さら
には、エンジンの燃焼室内筒内圧の変動（筒内圧は筒内
圧センサ等で検出できる）、或いは、点火プラグ近傍の
イオン電流の変動等に基づいて検出してもよい。

【００５７】さらに、従来技術の始動時のエンジン回転
数等により燃料性状を判定する方法と組み合わせて使用
してもよい。また、本実施形態では、燃料の揮発性を給
油箇所を検出してこの給油箇所と予め記憶された給油箇
所と燃料性状との関係とから推定しているが、燃料タン
ク内の燃料の揮発性を直接検出できれば、この検出結果
を用いて制御を行なっても良い。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の内燃機関の空燃比制御装置によれば、内燃機関の
リーン限界制御中において、燃焼安定度が所定基準より
も高い時は空燃比をリーン化させると共に、燃料性状検
出手段が検出した燃料の揮発性の低さに応じてリーン化
の変更速度を遅くすることにより、低揮発性燃料を用い
てもリーン化時の制御安定性が向上し安定したエミッシ
ョン向上効果が得られるうえ、高揮発性燃料に対しては
応答性良くリーン化が実行され十分なエミッション向上
効果が得られる。

【００５９】上記燃料性状検出手段が、ナビゲーション
装置が検出した給油場所情報に基づいて燃料の揮発性を
検出するように構成すれば（請求項２）、燃料の揮発性
を的確に検出することができ、より適切なリーン化制御
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の模式的
な構成図である。

【図２】本発明の一実施形態としての内燃機関の空燃比
制御装置による空燃比制御を示すフローチャートであ
る。

【図３】本発明の一実施形態としての内燃機関の空燃比
制御装置による空燃比制御にかかる燃料の揮発特性の算
出を示すフローチャートである。

【図４】本発明の一実施形態としての内燃機関の空燃比
制御装置による空燃比制御を説明するタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

４０電子制御ユニット（ＥＣＵ）４１運転モード選択手段４２空燃比制御手段４３燃料噴射制御手段４４点火制御手段４５燃焼安定度検出手段（燃焼安定度算出手段）４６燃料性状検出手段４７給油判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F029 AA02 AB07 AC02 3G084 AA04 BA05 BA09 BA13 BA17 CA01 CA02 DA10 FA10 FA14 FA16 FA19 FA20 FA25 FA29 FA33 FA38 3G301 HA01 HA04 HA15 JA26 KA01 KB01 LA01 LB04 MA01 MA11 NE15 PA11Z PB02Z PC08Z PD02Z PE03Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の燃焼安定度を検出する燃焼安
定度検出手段と、上記内燃機関に供給される燃料の揮発性を検出する燃料
性状検出手段と、上記内燃機関のリーン限界制御中において、上記燃焼安
定度検出手段により検出される燃焼安定度が所定基準よ
りも高い時には上記空燃比をリーン化させると共に、上
記燃料性状検出手段が検出した燃料の揮発性の低さに応
じて上記リーン化の変更速度を遅くする空燃比制御手段
とを備えたことを特徴とする、内燃機関の空燃比制御装
置。
【請求項２】上記燃料性状検出手段は、ナビゲーショ
ン装置が検出した給油場所情報に基づいて燃料の揮発性
を検出することを特徴とする、請求項１記載の内燃機関
の空燃比制御装置。