JP2002295302A

JP2002295302A - エンジンの燃料消費量検出装置

Info

Publication number: JP2002295302A
Application number: JP2001100578A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Saito; 智明齊藤; Katsuaki Yasutomi; 克晶安富
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料の流れを妨げるなどといった不具合を招
くことなく、時々刻々の燃料消費率を高精度で検出する
ことができるエンジンの燃料消費量検出装置を提供す
る。【解決手段】燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料が噴
射されるディーゼルエンジンにおいては、燃焼室への吸
入空気量と、排気浄化装置の上流と下流とに配置された
２つのリニアＯ２センサによって検出される空燃比とに
基づいて、時々刻々燃料消費量が高精度で検出される。
また、燃料供給通路等には機械的な装置は何も設ける必
要はなく、燃料の供給が何ら妨げられない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室への吸入空
気量と空燃比とに基づいて燃料消費量を検出するように
なっているエンジンの燃料消費量検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用のエンジンにおいては、
省エネルギないしは省資源といった観点と、大気中への
ＣＯ_２排出量の低減による地球温暖化の防止といった環
境保護の観点の両面から、燃費（燃料消費率）の向上が
強く求められている。そして、自動車の燃費は、一面エ
ンジンの熱効率あるいは空燃比などといったエンジンの
構成自体に大きく依存するものであることはいうまでも
ないが、他面ドライバの運転態様にも少なからず依存す
る。

【０００３】したがって、ドライバは常に燃費を考慮し
つつ運転を行うのが好ましい。しかしながら、ドライバ
は、総論的にはどのような運転をすれば燃費が良好であ
るかを把握することができても、具体的な運転場面では
その燃費を正確に把握することができない。そこで、ド
ライバに実際の燃費を認識させるために、燃費検出装置
を設けた自動車が提案されている（例えば、特開２００
０−２９２２４０号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
特開２０００−２９２２４０号公報に開示されているよ
な従来の燃費検出装置では、通常、燃料タンク内の燃料
量と走向距離とから燃料消費率を求めるようにしている
ので、時々刻々の燃料消費率を検出することができな
い。また、エンジンへの燃料供給通路に流量計を設けて
燃料消費率を検出するようにした機械式の燃料消費量検
出装置も市販されているが、このうような燃料消費量検
出装置は検出精度が低く、また燃料の流れを妨げるとい
った問題がある。

【０００５】本発明は上記従来の問題を解決するためな
されたものであって、燃料の流れを妨げるなどといった
不具合を招くことなく、時々刻々の燃料消費率を高精度
で検出することができるエンジンの燃料消費量検出装置
を提供することを解決すべき課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明にかかるエンジンの燃料消費量検出装
置は、（ｉ）燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段
と、（ii）燃焼室内に供給される吸入空気量を検出する
吸気量検出手段と、（iii）エンジンの空燃比を検出す
る空燃比検出手段（酸素濃度検出手段）とを備えている
エンジンの燃料消費量検出装置であって、（iv）吸入空
気量と空燃比とに基づいて燃料消費量を検出する燃料消
費量検出手段が設けられていることを特徴とするもので
ある。

【０００７】この燃料消費量検出装置によれば、吸気量
検出手段によって検出される吸入空気量と、空燃比検出
手段によって検出される空燃比とに基づいて、燃料消費
量が検出される。ここで、吸入空気量及び空燃比は、時
々刻々正確に検出することができる。したがって、この
燃料消費量検出装置は、時々刻々の燃料消費量（燃費）
を高精度で検出ことができる。また、燃料供給通路等
に、流量計などの機械的な装置を設ける必要がないの
で、燃料の供給が何ら妨げられない。

【０００８】エンジンの排気通路に酸化機能を有する触
媒が設けられている場合は、該触媒下流において排気通
路に触媒下流側酸素濃度検出手段を設け、空燃比検出手
段が触媒下流側酸素濃度検出手段によって検出される酸
素濃度に基づいて空燃比を検出するようになっているの
が好ましい。排気ガス中の酸素濃度から空燃比を算出す
る場合、燃料がすべて燃焼ないしは酸化されたものとし
て空燃比を算出する。したがって、酸素濃度を検出すべ
き排気ガス中にＨＣが含まれていると、その分だけ空燃
比の算出に誤差がでる。しかしながら、このように触媒
下流の酸素濃度を検出する場合は、排気ガス中のＲａｗ
−ＨＣが触媒によって酸化・浄化されるので、空燃比の
検出精度が向上する。ただし、この場合は、触媒下流側
酸素濃度検出手段が比較的下流側に配置されるので、燃
焼室内での燃料の燃焼時期と、該燃焼によって生じる排
気ガスの酸素濃度が検出される時期とのタイムラグ（時
間遅れ）が比較的大きくなる。したがって、このような
タイムラグの影響を除去するため、触媒下流側酸素濃度
検出手段によって検出される酸素濃度に進み補正を行う
のが好ましい。

【０００９】上記燃料消費量検出装置においては、燃料
消費量検出手段によって検出された燃料消費量と、予め
設定された基準燃料消費量とに基づいて、燃費性能の異
常を診断する診断手段が設けられているのが好ましい。
このようにすれば、燃費性能の異常が生じたときには、
該異常を速やかに把握することができ、その原因を究明
するなどして、該自体に迅速に対処することができる。

【００１０】エンジンに、排気ガスの一部をＥＧＲガス
として吸気系に還流させるＥＧＲ手段と、ＥＧＲガス量
を検出するＥＧＲ量検出手段と、ＥＧＲガス中の酸素濃
度を検出するＥＧＲ酸素濃度検出手段とが設けられてい
る場合は、吸気量検出手段が新気量を検出し、燃料消費
量検出手段が、少なくとも過渡時（例えば、加速時）に
は、新気量と、空燃比と、ＥＧＲ量と、ＥＧＲガス酸素
濃度（触媒下流側酸素濃度検出手段によって検出される
酸素濃度で代用してもよい）とに基づいて、燃料消費量
を算出するようになっているのが好ましい。過渡時、例
えば加速時には、ある特定の気筒の１サイクルにおいて
吸入されるＥＧＲガス中の酸素濃度と、排出される排気
ガスの酸素濃度とが一致しない。そこで、過渡時には、
この不一致（相違）を考慮して、新気量と空燃比とＥＧ
Ｒ量とＥＧＲガス酸素濃度とに基づいて燃料消費量を算
出し、その検出精度を向上させるのが好ましい。また、
ＥＧＲ制御手段が設けられている場合は、過渡時にはＥ
ＧＲ量自体も変化するので、この変化も考慮して検出精
度を向上させるのが好ましい。

【００１１】上記燃料消費量検出装置において、触媒下
流側酸素濃度検出手段がリニアＯ２センサである場合
は、燃料消費量検出手段が、低負荷時には、燃料消費量
の検出を停止する（実行しない）のが好ましい。一般
に、リニアＯ_２センサは、リーン度合いの大きい雰囲気
下では酸素濃度の変化に対する出力の変化が小さくな
り、酸素濃度の検出精度が悪くなる。他方、エンジンの
低負荷時には、燃焼室内はリーンとなる（とくに、ディ
ーゼルエンジンあるいはリーンバーンガソリンエンジン
の場合）。そこで、燃焼室内が大きくリーンとなる吸気
量の少ない低負荷状態では、燃料消費量の検出精度の悪
化を防止するため、燃料消費量の検出を停止するのが好
ましい。

【００１２】本発明にかかる燃料消費量検出装置は、デ
ィーゼルエンジン、ガソリンエンジン（リーンバーンエ
ンジンを含む）のいずれにも有効に用いることができ
る。そして、燃料消費量の検出は、触媒暖機後に実行す
るのが好ましい。ただし、着火時期のリタード、あるい
はポスト噴射が行われているときは、Ｒａｗ−ＨＣが多
いので、燃料消費量の検出を停止（禁止）するのが好ま
しい。また、排気通路に２次エアが導入されていると
き、加速時パージ時、パージ含有蒸発燃料が多いときに
も、燃料消費量の検出を停止（禁止）するのが好まし
い。また、加速等により、空燃比（Ａ／Ｆ）制御のフィ
ードバック値、あるいはＥＧＲ制御のフィードバック値
が所定値以上のときには、異常診断を抑制するのが好ま
しい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。図１に示すように、自動車用の４気筒デ
ィーゼルエンジン１（以下、「エンジン１」という。）
の各気筒（１つのみ図示）おいては、吸気弁２が開かれ
る吸気行程で、吸気通路３から燃焼室４内に燃料燃焼用
のエアが吸入される。この燃焼室４内のエアは、ピスト
ン５によって圧縮され、高温・高圧状態となる。そし
て、圧縮行程上死点付近で、燃料噴射弁６（燃料供給手
段）から燃焼室４内の高温・高圧のエア中に燃料（軽油
等）が噴射され、この燃料は自己着火して燃焼する。燃
料の燃焼によって生じた燃焼ガスすなわち排気ガスは、
排気弁７が開かれる排気行程で排気通路８に排出され
る。

【００１４】噴射孔が燃焼室４に臨むように配置され、
燃焼室４内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁６は、燃料
供給通路９に接続されている。燃料供給通路９には、ク
ランク軸（図示せず）によって駆動される高圧燃料ポン
プ１０が介設されている。高圧燃料ポンプ１０は、燃料
供給通路９内の燃料圧が所定値以上に保持されるように
作動する。

【００１５】吸気通路３には、エアの流れ方向にみて、
上流側から順に、エア中のダスト等を除去するエアクリ
ーナ１１と、エア流量を検出するホットフィルム式のエ
アフローセンサ１２（吸気量検出手段）とが設けられて
いる。他方、排気通路８には、排気ガス中のＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯｘ等を浄化するために、酸化機能及び還元機能
を有する触媒を用いた排気浄化装置１４（触媒コンバー
タ）が介設されている。この排気浄化装置１４の上流と
下流とには、それぞれ、排気通路８内の排気ガス中の酸
素濃度ひいては空燃比（Ａ／Ｆ）を検出する第１リニア
O_２センサ１５（ＥＧＲ酸素濃度検出手段）と第２リニ
アO_２センサ１６（触媒下流側酸素濃度検出手段）とが
設けられている。

【００１６】また、排気通路８内の排気ガスの一部をＥ
ＧＲガスとして吸気通路３に還流させるＥＧＲ通路１７
が設けられ、このＥＧＲ通路１７に、ＥＧＲガス流量を
制御するＥＧＲ制御弁１８が介設されている。これによ
り、排気通路８内の排気ガスの一部をＥＧＲ制御弁１８
により流量調節しながら吸気通路３に還流させることが
できる。したがって、燃焼室４にはエンジン外部から導
入されるエア（新気）と、ＥＧＲ制御弁１８を経由する
ＥＧＲガス（排気ガス）とが吸入される。このため、Ｅ
ＧＲ制御弁１８によるＥＧＲガス量の調節によって吸入
エア量（吸入空気量）を調節することができる。

【００１７】さらに、エンジン１を制御するコントロー
ルユニット２０が設けられている。このコントロールユ
ニット２０は、特許請求の範囲に記載された燃料消費量
検出手段及び診断手段を含むエンジン１の総合的な制御
装置であって、各種制御情報に基づいて、後で説明する
燃料噴射制御、ＥＧＲ制御、燃料消費量算出、モニタ制
御等の各種制御ないしは演算を行うようになっている。

【００１８】以下、基本的には図３〜図８に示すフロー
チャートを参照しつつ、それぞれコントロールユニット
２０によって実行される、燃料噴射制御ルーチン、ＥＧ
Ｒ制御ルーチン、燃料消費量算出ルーチン及びモニタリ
ングルーチンの具体的な制御方法を説明する。

【００１９】上記各ルーチンの具体的な内容を説明する
前に、まず、本発明にかかる燃料消費量算出手法及び燃
料消費量の異常診断手法の基本概念を説明する。この燃
料消費量算出手法においては、時々刻々検出される吸入
エア量と排気ガス中の酸素濃度（空燃比）とに基づい
て、燃料消費量が算出される。したがって、燃料供給通
路９等に、流量計などの機械的な装置を何ら設ける必要
はない。そして、算出された燃料消費量と、予め設定さ
れた基準燃料消費量（閾値）とに基づいて、燃費性能の
異常診断が行われ、異常があればドライバに報知され
る。

【００２０】以下、図３に示すフローチャートを参照し
つつ、燃料噴射制御ルーチンの内容を説明する。なお、
この燃料噴射制御ルーチンは、各気筒の圧縮行程上死点
前９０°ＣＡ（ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）毎にスタートす
る。図３に示すように、この燃料噴射制御では、まずス
テップＳ１１で各種データが入力された後、ステップＳ
１２でアクセル開度と車速とに基づいて目標トルクＴｒ
が設定（セット）される。なお、目標トルクＴｒは、ア
クセル開度が大きいときほど、また車速が高いときほど
大きくなるように設定される。

【００２１】続いて、ステップＳ１３で、燃料噴射量Ｑ
と燃料噴射時期Ｉとが設定（セット）される。図９に示
すように、燃料噴射量Ｑは、目標トルクＴｒが大きいと
きほど、またエンジン回転数Ｎｅが高いときほど多くな
るように設定される。続いて、ステップＳ１４で、燃料
噴射量Ｑ及び燃料噴射時期Ｉでもって、燃料噴射弁６か
ら燃焼室４内に燃料が噴射され、この後ステップＳ１１
に復帰する。

【００２２】以下、図４に示すフローチャートを参照し
つつ、ＥＧＲ制御ルーチンの具体的な内容を説明する。
なお、このＥＧＲ制御ルーチンは、所定時間経過する毎
にスタートする。図４に示すように、このＥＧＲ制御ル
ーチンでは、まずステップＳ２１で各種データが入力さ
れる。続いて、ステップＳ２２で、目標新気量Ａｉｒｒ
ｅｆが設定（セット）される。図１０に示すように、実
新気量Ａｉｒないしは目標新気量Ａｉｒｒｅｆは、目標
トルクＴｒが大きいときほど、またエンジン回転数Ｎｅ
が高いときほど多くなるように設定される。

【００２３】次に、ステップＳ２３で、目標新気量Ａｉ
ｒｒｅｆと実新気量Ａｉｒ（サンプリング値）との制御
偏差△Ａｉｒが算出される。続いて、ステップＳ２４
で、次の式１を用いて、制御偏差△Ａｉｒに基づいて、
ＰＩＤ処理によりＥＧＲフィードバック値Ａ_ＥＧＲが算
出される。Ａ_ＥＧＲ＝Ｐ・ΔＡir＋Ｉ・∫ΔＡir＋Ｄ・(ｄΔＡir)／ｄｔ……………式１Ｐ：比例定数Ｉ：積分定数Ｄ：微分定数ｔ：時間そして、ステップＳ２５で、ＥＧＲフィードバック値Ａ
_ＥＧＲに基づいて、ＥＧＲ制御弁１８が駆動され、この
後ステップＳ２１に復帰する。

【００２４】以下、図５及び図６に示すフローチャート
を参照しつつ、燃料消費量算出ルーチンの内容を説明す
る。なお、燃料消費量算出ルーチンは、各気筒（ｍ気
筒：ｍ＝＃１、＃２、＃３、＃４）の圧縮上死点前１５
０°ＣＡ毎にスタートする。

【００２５】図５及び図６に示すように、この燃料消費
量算出ルーチンでは、まず、ステップＳ３１で各種デー
タが入力される。なお、詳しくは図示していないが、こ
のエンジン１は、第１〜第４気筒＃１〜＃４を備えた４
気筒エンジンであり、その燃料噴射順序すなわち着火順
序は、（＃１→＃３→＃４→＃２→＃１→……）であ
る。そして、このフローチャートにおいて、気筒＃ｍは
任意の気筒を意味し、気筒＃ｎは、気筒＃ｍの次に燃料
噴射ないしは着火が行われる気筒を意味する。例えば、
気筒＃ｍが第１気筒であれば、気筒＃ｎは第３気筒であ
る。気筒＃ｍが第３気筒であれば、気筒＃ｎは第４気筒
である。気筒＃ｍが第４気筒であれば、気筒＃ｎは第２
気筒である。気筒＃ｍが第２気筒であれば、気筒＃ｎは
第１気筒である。

【００２６】続いて、ステップＳ３２で、現在のエンジ
ン回転数Ｎｅに基づいて、Ａｉｒ（＃ｍ）算出期間と、
Ａｉｒｉｎ（＃ｍ）算出期間と、Ｏ_２ＦＲ（＃ｎ）算出
期間とが設定（セット）される。ここで、Ａｉｒ（＃
ｍ）算出期間は、気筒＃ｍに吸入される新気がエアフロ
ーセンサ１２を通過した期間を意味する。Ａｉｒｉｎ
（＃ｍ）算出期間は、気筒＃ｍに吸入されるエアが燃焼
室４に吸入されている期間であり、気筒＃ｍの吸気行程
とほぼ一致する。Ｏ_２ＦＲ（＃ｎ）算出期間は、気筒＃
ｎに吸入されるＥＧＲガスの基となる排気通路８内の排
気ガスが第１リニアＯ２センサ１５と接触する期間であ
り、気筒＃ｍの吸気行程とほぼ一致する。

【００２７】図２に、このようにして燃料消費量が算出
される際の、エアフローセンサ１２を通過する新気量、
実際に吸入される新気量とEGR量との合計量、第１リニ
アＯ _２センサ１５によって検出されるＯ_２濃度（以下、
「フロントＯ_２濃度」という。）及び第２リニアＯ_２セ
ンサ１６によって検出されるＯ_２濃度（以下、「リヤＯ
_２濃度」という）の経時変化の一例を示す。図２におい
て、（排）、（吸）、（圧）、（膨）は、気筒＃１の燃
焼サイクルを示し、＃１、＃３、＃４、＃２は、その時
点で各気筒が圧縮上死点であることを示す。Ｔ_１、
Ｔ_２、Ｔ_４は、それぞれ、、Ａｉｒ（＃１）算出期間
と、Ａｉｒｉｎ（＃１）算出期間と、Ｏ_２ＦＲ（＃３）
算出期間とを示している。これは、ステップＳ３２にお
いて、ｍを１とした場合（ｎは、必然的に３となる）に
相当する。また、Ｔ_５、Ｔ_６、Ｔ_８は、それぞれ、、Ａ
ｉｒ（＃２）算出期間と、Ａｉｒｉｎ（＃２）算出期間
と、Ｏ_２ＦＲ（＃１）算出期間を示している。これは、
ステップＳ３２において、ｍを２とした場合（ｎは１と
なる）に相当する。

【００２８】図２において、例えば、Ｔ_１（Ａｉｒ（＃
１））とＴ_２（Ａｉｒｉｎ（＃１））との間にはＴ_３の
ずれが生じているが、これは吸気の伝達遅れに起因す
る。なお、Ｔ_５とＴ_６とについても同様である。したが
って、このような吸気の伝達遅れを考慮して燃料消費量
が正確に算出される。

【００２９】次に、ステップＳ３３で、ステップＳ３２
で設定された各期間中における実Ａｉｒサンプリング値
と、実Ａｉｒｉｎサンプリング値と、実Ｏ_２ＦＲサンプ
リング値とが読み込まれる。なお、実Ａｉｒ、実Ａｉｒ
ｉｎ及び実Ｏ_２ＦＲは、このフローチャートとは別のル
ーチンで、センサによって４ｍｓ毎に検出され、メモリ
に記憶されている（なお、なまし処理が施されてい
る）。ただし、各データは、１秒間記憶された後は、そ
の上に新しいデータが上書きされるので、消滅すること
になる。

【００３０】続いて、ステップＳ３４で、気筒＃ｍにお
ける新気量Ａｉｒ（＃ｍ）及び吸入エア量Ａｉｒｉｎ
（＃ｍ）と、気筒＃ｎにおけるＥＧＲ酸素濃度_Ｏ２ＦＲ
（＃ｎ）とが算出される。ここで、新気量Ａｉｒ（＃
ｍ）及び吸入エア量Ａｉｒｉｎ（＃ｍ）は、それぞれサ
ンプリング値を積算することにより算出される。これに
対して、ＥＧＲ酸素濃度_Ｏ２ＦＲ（＃ｎ）は、サンプリ
ング値をその算出期間内で平均することにより算出され
る。

【００３１】次に、ステップＳ３５で、気筒＃ｍの次の
吸気行程が終了したか否か、すなわち気筒＃ｍの圧縮上
死点前１８０°ＣＡに達したか否かが判定される。も
し、終了していなければ（ＮＯ）、このステップＳ３５
が繰り返し実行される。他方、気筒＃ｍの次の吸気行程
が終了していれば、ステップＳ３６で、現在のエンジン
回転数Ｎｅに基づいて、Ｏ_２ＦＲ（＃ｍ）算出期間とＯ
_２ＲＥ（＃ｍ）算出期間とが設定（セット）される。こ
こで、Ｏ_２ＦＲ（＃ｍ）算出期間は、気筒＃ｍの排気行
程とほぼ一致する。なお、燃焼室４内の排気ガスが第１
リニアＯ２センサ１５に到達するのに要する時間は微小
であるので、ここでは無視することができる。他方、Ｏ
_２ＲＥ（＃ｍ）算出期間は、気筒＃ｍの排気行程で排出
された排気ガスが第２リニアＯ２センサ１６に接触する
期間を意味する。

【００３２】図２において、Ｔ_７、Ｔ_８は、それぞれ、
Ｏ_２ＦＲ（＃１）算出期間と、Ｏ_２ _ＲＥ（＃１）算出期
間とを示している。これは、ステップＳ３６において、
ｍを１とした場合に相当する。また、Ｔ_１０、Ｔ
_１１は、それぞれ、Ｏ_２ＦＲ（＃２）算出期間と、Ｏ
_２ＲＥ（＃２）算出期間とを示している。これは、ステ
ップＳ３６において、ｍを２とした場合に相当する。図
２において、例えば、Ｔ_７（Ｏ_２ＦＲ（＃１））とＴ_８
（Ｏ_２ＲＥ（＃１））との間にはＴ_９のずれが生じてい
るが、これは排気の伝達遅れに起因する。なお、Ｔ_１０
とＴ_１１とについても同様である。したがって、燃料消
費量は、このような排気の伝達遅れを考慮して算出され
る。

【００３３】そして、ステップＳ３７で、ステップＳ３
６で設定された各期間中における実Ｏ_２ＦＲサンプリン
グ値と、実Ｏ_２ＲＥサンプリング値とが読み込まれる。
続いて、ステップＳ３８で、気筒＃ｍにおけるフロント
Ｏ_２濃度Ｏ_２ＦＲ（＃ｍ）及びリヤＯ_２濃度Ｏ
_２ＲＥ（＃ｍ）が算出される。

【００３４】さらに、ステップＳ３９で、次の式２を用
いて、ＥＧＲガス量Ａ_ＥＧＲ（＃ｍ）が算出される。Ａ_ＥＧＲ（＃ｍ）＝Ａｉｒｉｎ（＃ｍ）−Ａｉｒ（＃ｍ）………………式２続いて、ステップＳ４０で、次の式３を用いて、ＥＧＲ
ガス中のＯ_２量Ｏ_２Ｅ _ＧＲ（＃ｍ）が算出される。Ｏ_２ＥＧＲ（＃ｍ）＝Ａ_ＥＧＲ（＃ｍ）＊Ｏ_２ＦＲ（＃ｎ）………………… …式３

【００３５】次に、ステップＳ４１で、次の式４を用い
て、燃焼室内に実際に吸入される新気相当量（つまり、
ＥＧＲガス中のＯ_２濃度に対応する新気量（大気中のＯ
_２が２０％とすると、Ｏ_２ＥＧＲを２０％で割った値）
と、大気から吸入されるＡｉｒ（＃ｍ）とを足した
値））Ａｉｒ_{ＴＯＴＡＬ}（＃ｍ）が算出される。Ａｉｒ_{ＴＯＴＡＬ}（＃ｍ)＝Ａｉｒ（＃ｍ)＋Ｏ_２ＥＧＲ（＃ｍ)／２０％… …式４そして、ステップＳ４２で、リヤＯ_２濃度Ｏ_２ＲＥ（＃
ｍ）に基づいて、空燃比Ａ／Ｆが設定される。図１１に
示すように、ステップＳ４２で設定される空燃比Ａ／Ｆ
は、リヤＯ_２濃度Ｏ_２ＲＥ（＃ｍ）が０のときは理論空
燃比であり、リヤＯ_２濃度Ｏ_２ＲＥ（＃ｍ）の増加に伴
って直線的（リニア）に増加する。、

【００３６】そして、ステップＳ４３で、次の式５を用
いて、気筒＃ｍでの燃料消費量Ｆｕ（ｘ）が算出され
る。Ｆｕ（ｘ）＝Ａｉｒ_{ＴＯＴＡＬ}（＃ｍ）＊１／（Ａ／Ｆ）………………式５なお、燃料消費量Ｆｕ（ｘ）は、１０分間以上記録さ
れ、データ数ｘは１、２、３……１００００程度であ
る。

【００３７】さらに、ステップＳ４４で、次回のルーチ
ンに備えて、気筒＃ｍのフロントＯ _２濃度Ｏ_２ＦＲ（＃
ｍ）が気筒＃ｎのフロントＯ_２濃度Ｏ_２ＦＲ（＃ｎ）と
される。。続いて、ステップＳ４５で、新気量Ａｉｒ
（＃ｍ）と、吸入エア量Ａｉｒｉｎ（＃ｍ）と、フロン
トＯ_２濃度Ｏ_２ＦＲ（＃ｍ）と、リヤＯ_２濃度Ｏ_２ＲＥ
（＃ｍ）とが０にリセットされる。この後、ステップＳ
３１に復帰する。

【００３８】なお、図２に示す場合において、例えば気
筒＃２を例にとると、定常時は吸入されるＥＧＲガス中
のＯ_２濃度と、排出される排気ガスのＯ_２濃度とは同じ
であるが、Ｔ_７とＴ_１０とで示されているように、過渡
時（例えば、加速時）には、吸入されるＥＧＲＧス中の
Ｏ_２濃度（Ｏ_２ＦＲ（＃１））と、排出される排気ガス
のＯ_２濃度（Ｏ_２ＦＲ（＃２））とが異なる。このた
め、ＥＧＲガス中のＯ_２量と新気Ａｉｒ中のＯ_２量とに
基づいて、精密な吸入Ｏ_２量を考慮して燃料消費量を演
算する必要がある。また、ＥＧＲガス量を運転状態に基
づいて制御する場合には、加速等によりＥＧＲガス量自
体も変化するため、ＥＧＲガス中のＯ_２量を正確に検出
しておく必要がある。これに対して、本フローチャート
では、ステップＳ４０でＥＧＲガス中のＯ_２量を求め、
ステップＳ４１でＥＧＲガス中のＯ_２量をも考慮した新
気量相当量を求めているため、各気筒毎の燃料消費量
を、過渡時であっても精度良く検出できる。

【００３９】以下、図７及び図８に示すフローチャート
を参照しつつ、モニタリングルーチン（燃料噴射量の異
常診断ルーチン）の内容を説明する。なお、このモニタ
リングルーチンは、所定時間経過する毎にスタートす
る。図７及び図８に示すように、このモニタルーチンで
は、まずステップＳ５１で、各種データが入力される。
続いて、ステップＳ５２で、モニタ条件が成立している
か否か、すなわち燃料消費量の異常診断を行うのに適し
た状態であるか否かが判定される。

【００４０】具体的には、モニタ条件としては、例え
ば、排気浄化装置１４内の触媒が活性化していること、
噴射時期がリタードしていないこと、燃料のポスト噴射
（後噴射）が行われていないこと、排気通路８に２次エ
アが供給されていないことなどがあげられる。かくし
て、ステップＳ５２でモニタ条件が成立していないと判
定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ６６で、それぞれ
後で説明する積算値Ｆ_ＩＮ _１と、積算値Ｆ_ＩＮ２と、タ
イマＴと、加速フラグＦａとが０にリセットされ、ステ
ップＳ５１に復帰する。

【００４１】他方、ステップＳ５２でモニタ条件が成立
していると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ５
３で、アクセル開度αの変化率の絶対値｜Δα｜が所定
値Δα_０以下であるか否か、すなわち定常状態であるか
否かが判定される。｜Δα｜がΔα_０以下であれば（Ｙ
ＥＳ）、すなわち定常状態であれば、ステップＳ５４で
加速フラグＦａが１であるか否か、すなわち加速中であ
るか否かが判定される。加速フラグＦａは、加速が開始
されたときに、１がセットされ（ステップＳ６３）、定
常状態となったとき、あるいはモニタ条件が不成立とな
ったときに、０にリセットされるフラグである。

【００４２】ステップＳ５４で加速フラグＦａが１でな
いと判定された場合は（ＮＯ）、ステップＳ５５〜Ｓ６
０で、定常時用の異常診断が行われる。具体的には、ス
テップＳ５５でタイマＴが１だけインクリメントされ
る。タイマＴは、定常時において燃料消費量の異常診断
を行うべき時間をカウントするためのタイマである。す
なわち、タイマＴのカウント値が設定値Ｔ_１（例えば、
１０秒〜１０分）を超えるまで燃料消費量が積算され、
Ｔ_１を超えた時点で燃料消費量の積算値を定常時用の閾
値Ｆｕ_１と比較することにより異常診断が行われる。

【００４３】次に、ステップＳ５６でタイマＴのカウン
ト値が設定値Ｔ_１を超えているか否かが判定され、超え
ていなければ（ＮＯ）、ステップＳ６０で定常状態にお
ける燃料消費量の積算値Ｆ_ＩＮ１の積算が継続される。
他方、ステップＳ５６でタイマＴのカウント値が設定値
Ｔ_１を超えていると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステ
ップＳ５７で定常時用の閾値Ｆｕ_１が設定（セット）さ
れる。図１２に示すように、定常時用の閾値Ｆｕ_１は、
目標トルクＴｒが大きいときほど、またエンジン回転数
Ｎｅが高いときほど、大きくなるように設定される。

【００４４】続いて、ステップＳ５８で、定常時用の積
算値Ｆ_ＩＮ１が定常時用の閾値Ｆｕ _１を超えているか否
かが判定され、超えていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ５
９で、定常時における燃費が悪化している旨のワーニン
グが発せられる。なお、ステップＳ５８で、積算値Ｆ
_ＩＮ１が閾値Ｆｕ_１を超えていないと判定された場合は
（ＮＯ）、燃費は悪化していないので、ステップＳ５１
に復帰する。

【００４５】前記のステップＳ５３で、｜Δα｜がΔα
_０を超えていると判定された場合（ＮＯ）、すなわち加
速状態又は減速状態であれば、ステップＳ６１で定常時
用の積算値Ｆ_ＩＮ１とタイマＴとが０にリセットされ
る。続いて、ステップＳ６２で、アクセル開度αの変化
率Δαが所定値Δα_０を超えているか否か、すなわち加
速状態であるか減速状態であるかが判定される。Δαが
Δα_０以下であれば（ＮＯ）、すなわち減速状態であれ
ば、ステップＳ５１に復帰する。

【００４６】他方、ステップＳ６２で、ΔαがΔα_０を
超えていると判定された場合（ＹＥＳ）、すなわち加速
状態であれば、ステップＳ６３で加速フラグＦａに１が
セットされる。続いて、ステップＳ６４で、アクセル開
度αの軌跡ないしは履歴が記録（モニタリング）され
る。次に、ステップＳ６５で、加速状態における燃料消
費量の積算値Ｆ_ＩＮ２の積算が継続される。

【００４７】ところで、前記のステップＳ５４で、加速
フラグＦａが１であると判定された場合（ＹＥＳ）、す
なわち加速状態が解除されて定常状態に戻った場合は、
ステップＳ６７〜Ｓ７１で、加速時用の燃料消費量の異
常診断が行われる。なお、加速時用の燃料消費量の異常
診断は、加速状態となった後、該加速状態が解除された
ときに行われるので、タイマは用いられない。具体的に
は、ステップＳ６７で、アクセル開度αの軌跡に基づい
て、加速時用の閾値Ｆｕ_２が設定（セット）される。な
お、加速時用の閾値Ｆｕ_２は、全加速中のアクセル開度
の変化率Δαの平均値が大きいときほど大きくなるよう
に設定される。

【００４８】続いて、ステップＳ６８で、加速時用の修
正積算値Ｆ’_ＩＮ２が加速時用の閾値Ｆｕ_２を超えてい
るか否かが判定される。なお、加速時用の修正積算値
Ｆ’_Ｉ _Ｎ２は、加速時用の積算値値Ｆ_ＩＮ２を加速期間
（加速開始から加速終了までの期間）で除算したもので
ある。そして、ステップＳ６８で、修正積算値Ｆ’_ＩＮ
_２が加速時用の閾値Ｆｕ_２を超えていると判定された場
合は（ＹＥＳ）、ステップＳ６９で加速時の燃費が悪化
している旨のワーニングが発せられる。なお、ステップ
Ｓ６８で、修正積算値Ｆ’_ＩＮ２が加速時用の閾値Ｆｕ
_２を超えていないと判定された場合は（ＮＯ）、燃費は
悪化していないのでステップＳ６９をスキップする。

【００４９】そして、ステップＳ７０で、加速フラグＦ
ａが０にリセットされ、続いてステップＳ７１で、加速
時用の積算値Ｆ_ＩＮ２が０にリセットされる。この後、
ステップＳ５１に復帰する。このように加速時と定常時
とで、個別的に燃料消費量の異常診断を行うようにして
いるので、該異常診断の精度が向上する。

【００５０】

【発明の効果】以上、本発明によれば、燃料の流れを妨
げるなどといった不具合を招くことなく、時々刻々の燃
料消費率を高精度で検出することができるエンジンの燃
料消費量検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる燃料消費量検出装置を備えた
ディーゼルエンジンのシステム構成図である。

【図２】燃料消費量検出時における新気量、ＥＧＲガ
ス量、フロントＯ_２濃度及びリヤＯ_２濃度の時間に対す
る変化特性を示す図である。

【図３】燃料噴射制御ルーチンのフローチャートであ
る。

【図４】ＥＧＲ制御ルーチンのフローチャートであ
る。

【図５】燃料消費量算出ルーチンのフローチャートで
ある。

【図６】燃料消費量算出ルーチンのフローチャートで
ある。

【図７】燃料消費量のモニタリングルーチンのフロー
チャートである。

【図８】燃料消費量のモニタリングルーチンのフロー
チャートである。

【図９】燃料噴射量の、目標トルク及びエンジン回転
数に対する変化特性を示す図である。

【図１０】新気量の、目標トルク及びエンジン回転数
に対する変化特性を示す図である。

【図１１】空燃比のリヤＯ_２濃度に対する変化特性を
示す図である。

【図１２】燃料消費量の異常診断における定常時用の
閾値の、目標トルク及びエンジン回転数に対する変化特
性を示す図である。

【符号の説明】

１…エンジン、２…吸気弁、３…吸気通路、４…燃焼
室、５…ピストン、６…燃料噴射弁、７…排気弁、８…
排気通路、９…燃料供給通路、１０…高圧燃料ポンプ、
１１…エアクリーナ、１２…エアフローセンサ、１４…
排気浄化装置、１５…第１リニアＯ_２センサ、１６…第
２リニアＯ_２センサ、１７…ＥＧＲ通路、１８…ＥＧＲ
制御弁、２０…コントロールユニット。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段
と、燃焼室内に供給される吸入空気量を検出する吸気量検出
手段と、エンジンの空燃比を検出する空燃比検出手段とを備えて
いるエンジンの燃料消費量検出装置であって、上記吸入空気量と上記空燃比とに基づいて燃料消費量を
検出する燃料消費量検出手段が設けられていることを特
徴とするエンジンの燃料消費量検出装置。
【請求項２】排気通路に酸化機能を有する触媒が設け
られ、該触媒下流において排気通路に触媒下流側酸素濃
度検出手段が設けられていて、空燃比検出手段が、触媒下流側酸素濃度検出手段によっ
て検出される酸素濃度に基づいて空燃比を検出すること
を特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料消費量検
出装置。
【請求項３】燃料消費量検出手段によって検出された
燃料消費量と、予め設定された基準燃料消費量とに基づ
いて、燃費性能の異常を診断する診断手段が設けられて
いることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン
の燃料消費量検出装置。
【請求項４】排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気
系に還流させるＥＧＲ手段と、ＥＧＲガス量を検出する
ＥＧＲ量検出手段と、ＥＧＲガス中の酸素濃度を検出す
るＥＧＲ酸素濃度検出手段とが設けられていて、吸気量検出手段が新気量を検出し、燃料消費量検出手段が、少なくとも過渡時には、上記新
気量と、上記空燃比と、上記ＥＧＲ量と、上記ＥＧＲガ
ス酸素濃度とに基づいて、燃料消費量を算出することを
特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料消費量検出
装置。
【請求項５】上記触媒下流側酸素濃度検出手段がリニ
アＯ_２センサであって、燃料消費量検出手段が、低負荷時には、燃料消費量の検
出を停止することを特徴とする請求項２に記載のエンジ
ンの燃料消費量検出装置。