JP2002309995A

JP2002309995A - 内燃機関の燃料性状判定装置

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Publication number: JP2002309995A
Application number: JP2001116257A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Majima; 摩島　　嘉裕
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2021-04-16
Also published as: JP4379670B2

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料性状を精度良く判定することができるよ
うにする。【解決手段】触媒早期暖機制御中に、排気管に設置さ
れた空燃比センサが活性化する前は、吸気バルブの開弁
タイミングを通常の開弁位置よりも遅角側に制御して、
吸気ポート内壁等に付着するウェット量を少なくするウ
ェット減量制御を行う。その後、空燃比センサが活性化
した時点で、吸気バルブの開弁タイミングを徐々に通常
の開弁位置に戻してウェット減量制御を終了し、ウェッ
トの発生しやすい状態に切り換える。これにより、燃料
性状が重質なほど、ウェット量が増加して、排出ガスの
空燃比がリーン方向に変化する。その結果、燃料性状
（燃料の重質性）の違いを、排出ガスの空燃比の変化と
して空燃比センサで検出することができ、この空燃比セ
ンサの出力又はそれに連動して変化する制御パラメータ
に基づいて燃料性状を精度良く判定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に供給す
る燃料の性状を判定する内燃機関の燃料性状判定装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載される一般的なガソリンエン
ジンは、吸気管に燃料噴射弁を取り付け、燃料（ガソリ
ン）を吸気ポートに噴射するものが多い。この吸気ポー
ト噴射では、燃料噴射弁から噴射した燃料は、一部が、
直接、気筒内に吸入されるが、残りは、吸気ポートの内
壁面や吸気バルブの表面に付着した後に、徐々に蒸発し
て気筒内に吸入されることになる。従って、気筒内に吸
入される燃料量は、吸気ポートの内壁面等に付着した燃
料（ウェット）の蒸発量によって変化する。燃料の蒸発
量（蒸発速度）は、燃料性状によって変化するが、燃料
性状は、同じ種類の燃料でも一定ではなく、メーカー間
で異なったり、同じメーカーの燃料でも、季節や販売地
域によって燃料性状が変更される。従って、燃料の蒸発
量を考慮して精度の良い空燃比制御（燃料噴射制御）を
行うには、燃料性状を精度良く検出する必要がある。

【０００３】従来の燃料性状の検出方法は、燃料タンク
内に燃料性状センサを設けたり、或は、特開平５−６５
８３８号公報に示すように、始動時の燃料噴射量を徐々
に増加して始動が完了するまでの時間を測定し、その始
動時間によって燃料性状を判定するようにしたものがあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料性
状センサで燃料性状を直接検出する方法は、新たに燃料
性状センサを設ける必要があり、コストアップするとい
う欠点がある。また、始動時間によって燃料性状を判定
する方法は、始動時間が燃料性状のみによって変化する
のであれば問題ないが、実際には、冷却水温等、燃料性
状以外の要因によっても始動時間が変化するため、始動
時間から燃料性状を精度良く判定することができない。
このため、実際に燃料噴射量をどれだけ増量補正すれ
ば、燃料性状の影響が無くなるかが正確に分からず、燃
料性状に応じた燃料噴射補正量を精度良く算出できない
という欠点がある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、燃料性状を精度良く
判定することができる内燃機関の燃料性状判定装置を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の燃料性状判定装置
は、ウェット量制御手段によって空燃比センサの活性化
前に吸気系に付着するウェット量を減少させるウェット
減量制御を行い、空燃比センサの活性化後にウェット減
量制御を終了してウェット量を増加させ、そのときの空
燃比センサの出力又はそれに連動して変化する制御パラ
メータに基づいて燃料性状を燃料性状判定手段によって
判定する。

【０００７】つまり、空燃比センサが活性化する前は、
ウェット減量制御を行うことによって燃料性状に拘らず
吸気ポートの内壁面等に付着するウェット量が極力少な
くなる状態としておく。そして、空燃比センサが活性化
して排出ガスの空燃比を精度良く検出できる状態になっ
た時点でウェット減量制御を終了してウェットが発生し
やすい状態に切り換える。これにより、燃料性状が重質
なほど（燃料の蒸発性が低いほど）、ウェット量が増加
して筒内流入燃料量が減少し、排出ガスの空燃比がリー
ン側に変化する。その結果、燃料性状（燃料の重質性）
の違いを、排出ガスの空燃比の変化として空燃比センサ
で検出することができ、この空燃比センサの出力又はそ
れに連動して変化する制御パラメータに基づいて燃料性
状を精度良く判定することができる。

【０００８】この場合、請求項２のように、吸気バルブ
の開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング装置
を設け、空燃比センサの活性化前に吸気バルブの開弁タ
イミングを通常の開弁位置よりも遅角側に制御すること
でウェット減量制御を行い、空燃比センサの活性化後に
吸気バルブの開弁タイミングを通常の開弁位置に戻すこ
とでウェット減量制御を終了してウェット量を増加させ
るようにすると良い。一般に、吸気バルブの開弁タイミ
ングを通常の開弁位置（略吸入上死点）よりも遅角側に
制御すると、吸気流速が速くなる共に吸気ポート温度が
高くなるため、ウェットの発生を少なくすることができ
る。一方、吸気バルブの開弁タイミングを通常の開弁位
置に戻すと、吸気流速が遅くなると共に吸気ポート温度
が低くなるため、ウェットが発生しやすい状態になる。
従って、請求項２のように、空燃比センサの活性の前後
で吸気バルブの開弁タイミングを遅角／通常開弁位置に
切り換えれば、本発明の燃料性状判定を行うためのウェ
ット量制御を簡単に実施することができる。

【０００９】また、請求項３のように、ウェット減量制
御中には、吸気バルブの開弁期間中に、噴射燃料が燃焼
室の吸入口に到達するように燃料噴射弁の噴射時期を制
御すると良い。このようにすれば、噴射燃料を吸気ポー
ト内で滞らせることなく速やかに燃焼室内に吸入させる
ことができ、ウェット減量制御時のウェット減量効果を
高めることができる。

【００１０】更に、請求項４のように、ウェット減量制
御の終了後は、吸気バルブの閉弁期間中に、噴射燃料が
吸気バルブ付近に到達するように燃料噴射弁の噴射時期
を制御すると良い。このようにすれば、ウェット減量制
御の終了後は、噴射燃料が吸気バルブ付近に到達して
も、燃焼室の吸入口が吸気バルブで塞がれているため、
噴射燃料が燃焼室内に吸入されずに、次回の吸気バルブ
の開弁時期（吸気行程）まで吸気ポート内で滞留するこ
とになる。これにより、ウェット減量制御の終了後は、
噴射燃料が吸気ポート内で滞留する時間が長くなり、ウ
ェット増量効果を高めることができる。

【００１１】ところで、内燃機関の冷却水温（機関温
度）が高くなると、吸気ポート温度も高くなって重質燃
料でも蒸発しやすくなるため、燃料性状の差によるウェ
ット量の差が少なくなる。また、アイドル運転が終了し
て車両が走行し始めると、運転条件（燃料噴射量、吸入
空気量等）の変化が大きくなるため、その運転条件の変
化によってウェット量が変動しやすくなる。

【００１２】この点を考慮して、請求項５のように、内
燃機関の冷却水温が所定温度よりも低く且つアイドル運
転状態のときに燃料性状を判定するようにすると良い。
このようにすれば、燃料性状の差によるウェット量の差
が比較的大きく且つ安定しているときに、燃料性状を判
定することができ、燃料性状の判定精度を向上すること
ができる。

【００１３】また、請求項６のように、空燃比制御手段
によって空燃比センサの活性後に該空燃比センサの検出
空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量を制御し、
空燃比センサの活性化後に、燃料噴射量の補正量又は空
燃比補正係数に基づいて燃料性状を判定するようにして
も良い。この場合、空燃比センサの活性後（ウェット減
量制御の終了後）に、燃料性状が重質なほどウェット量
が増加して、目標空燃比と排出ガスの空燃比（空燃比セ
ンサの検出空燃比）とのずれ量が大きくなり、そのずれ
量に応じて空燃比補正係数が大きくなって燃料噴射量の
補正量が大きくなるため、燃料噴射量の補正量又は空燃
比補正係数に基づいて燃料性状を判定すれば、燃料性状
を精度良く判定することができる。しかも、排出ガスの
空燃比を目標空燃比付近に制御することができるので、
エミッションを悪化させることなく、燃料性状を精度良
く判定することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】［実施形態（１）］以下、本発明
の実施形態（１）を図１乃至図６に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略
構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管
１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、こ
のエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出する
エアフローメータ１４が設けられている。このエアフロ
ーメータ１４の下流側には、スロットルバルブ１５とス
ロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが
設けられている。

【００１５】更に、スロットルバルブ１５の下流側に
は、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１
７に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設
けられている。また、サージタンク１７には、エンジン
１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が
設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート
近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り
付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッド
には、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点
火プラグ２１の火花放電によって筒内の混合気に点火さ
れる。

【００１６】エンジン１１の吸気バルブ２５と排気バル
ブ２６は、それぞれカム軸（図示せず）によって駆動さ
れ、吸気側のカム軸には、吸気バルブ２５の開閉タイミ
ングを可変する油圧式の可変バルブタイミング装置２７
が設けられている。この可変バルブタイミング装置２７
を駆動する油圧は、油圧制御弁２８によって制御され
る。尚、可変バルブタイミング装置２７は、電磁アクチ
ュエータで駆動するようにしても良い。

【００１７】一方、エンジン１１の排気管２２には、排
出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を低減させる三元触媒
等の触媒２４が設けられ、この触媒２４の上流側に排出
ガスの空燃比又はリーン／リッチを検出する空燃比セン
サ２３（リニアＡ／Ｆセンサ、酸素センサ等）が設けら
れている。また、エンジン１１のシリンダブロックに
は、冷却水温を検出する冷却水温センサ２９や、エンジ
ン回転速度を検出するクランク角センサ３０が取り付け
られている。

【００１８】これら各種のセンサ出力は、エンジン制御
回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３１に入力される。
このＥＣＵ３１は、マイクロコンピュータを主体として
構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された
各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転
状態に応じて燃料噴射弁２０の燃料噴射量や点火プラグ
２１の点火時期を制御する。

【００１９】また、ＥＣＵ３１は、図２のウェット量制
御プログラムを実行することで、空燃比センサ２３の活
性化前は、吸気バルブ２５の開弁タイミングを通常の開
弁位置よりも遅角側に制御して、燃料噴射弁２０から噴
射された燃料が吸気ポートの内壁面等に付着するウェッ
ト量を少なくするウェット減量制御を行う。そして、空
燃比センサ２３が活性化して排出ガスの空燃比を精度良
く検出できる状態になった後に、吸気バルブ２５の開弁
タイミングを通常の開弁位置に戻してウェット減量制御
を終了し、ウェットの発生しやすい状態（ウェット増量
制御）に切り換える。これにより、燃料性状が重質なほ
ど（燃料の蒸発性が低いほど）、ウェット量が増加して
筒内流入燃料量が減少し、排出ガスの空燃比がリーン側
に変化する。

【００２０】更に、ＥＣＵ３１は、図３の燃料性状判定
プログラムを実行することで、冷却水温（エンジン温
度）が所定温度よりも低く且つアイドル運転状態のとき
に、空燃比センサ２３の活性化後に、空燃比センサ２３
で検出した排出ガスの空燃比に基づいて燃料性状を判定
する。

【００２１】以下、ＥＣＵ３１が実行する図２及び図３
の各プログラムの具体的な処理内容を説明する。図２の
ウェット量制御プログラムは、所定時間毎又は所定クラ
ンク角毎に繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうウ
ェット量制御手段に相当する役割を果たす。本プログラ
ムが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン
回転速度ＮＥが完爆判定値（例えば４００ｒｐｍ）を越
えたか否かによって、始動完了か否かを判定する。も
し、始動完了前であれば、始動性を向上させるために、
ステップ１１０に進み、通常制御を実施して、点火プラ
グ２１の点火時期を通常制御用の目標点火時期に制御す
ると共に、吸気バルブ２５の開弁タイミングを、図４に
点線で示すように、通常制御用の目標開弁位置ＶＴ０
［略吸入ＴＤＣ（上死点）］に制御する。

【００２２】その後、ステップ１０１で、始動完了と判
定されたときに、ステップ１０２に進み、触媒早期暖機
実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、触
媒早期暖機実行条件は、例えば、冷間始動（始動時の
冷却水温が所定温度以下）であること、アイドル運転
状態であること等であり、これらの条件を全て満たせ
ば、触媒早期暖機実行条件が成立し、いずれか１つでも
満たさない条件があれば触媒早期暖機実行条件が不成立
となる。もし、触媒早期暖機実行条件が不成立となれ
ば、ステップ１１０に進み、始動完了後も引き続き通常
制御を実施する。

【００２３】一方、触媒早期暖機実行条件が成立してい
れば、触媒２４や空燃比センサ２３が活性化していない
と判断して、ステップ１０３に進み、点火時期遅角制御
を実施して、点火プラグ２２の点火時期を触媒早期暖機
用の目標点火時期［例えばＡＴＤＣ５℃Ａ（上死点後５
℃Ａ）］まで遅角する。これにより、排出ガス温度を上
昇させて、触媒２４及び空燃比センサ２３の暖機（昇
温）を促進する。

【００２４】この後、次のようにしてウェット減量制御
を実施して、燃料性状に拘らず吸気ポートの内壁面等に
付着するウェット量を極力減少させる。まず、ステップ
１０４で、図４に実線で示すように、吸気バルブ２５の
開弁タイミングをウェット減量制御用の目標遅角位置Ｖ
Ｔ１［例えばＡＴＤＣ２０℃Ａ（上死点後２０℃Ａ）］
まで遅角する。

【００２５】このウェット減量制御用の目標遅角位置Ｖ
Ｔ１は、通常制御用の目標開弁位置ＶＴ０（略吸入ＴＤ
Ｃ）よりも遅角側に設定され、固定値としても良いが、
エンジン運転状態に応じてマップ等により算出しても良
い。一般に、図５に示すように、吸気バルブ２５の開弁
タイミングを遅角させるほど、吸気流速が速くなる共に
吸気ポート温度が高くなるため、吸気バルブ２５の開弁
タイミングを遅角させるほど、燃料性状に拘らずウェッ
ト量を少なくすることができる。

【００２６】尚、このウェット減量制御中は、燃料噴射
弁２０の噴射時期をウェット減量制御用の目標噴射時期
に制御する。このウェット減量制御用の目標噴射時期
は、吸気バルブ２５の開弁期間中に噴射燃料が燃焼室の
吸入口に到達する噴射時期に設定される。

【００２７】そして、次のステップ１０５で、吸気バル
ブ２５の実開弁タイミングがウェット減量制御用の目標
遅角位置ＶＴ１となったか否かを判定し、それによっ
て、吸気バルブ２５の実開弁タイミングがウェット減量
制御用の目標遅角位置ＶＴ１となったことを確認してか
ら、次のステップ１０６に進み、空燃比センサ２３が活
性化したか否かを、例えば、始動後の経過時間が所定時
間（空燃比センサ２３が活性温度に昇温するのに必要な
時間）を越えたか否かによって判定する。この空燃比セ
ンサ２３の活性判定の方法は、これに限定されず、例え
ば、空燃比センサ２３の素子インピーダンスが素子温度
に応じて変化する性質を利用し、素子インピーダンスを
検出して、この素子インピーダンスから素子温度を算出
し、この素子温度が活性温度に昇温したか否かで空燃比
センサ２３が活性化したか否かを判定するようにしても
良い。

【００２８】空燃比センサ２３の活性化前は、吸気バル
ブ２５の開弁タイミングをウェット減量制御用の目標遅
角位置ＶＴ１に保持して、ウェット減量制御を継続する
（ステップ１０４〜１０６）。

【００２９】その後、ステップ１０６で、空燃比センサ
２３が活性化した（空燃比センサ２３で排出ガスの空燃
比を精度良く検出できる状態になった）と判定された時
点で、次のようにしてウェット減量制御を終了して、ウ
ェットが発生しやすい状態（ウェット増量制御）に切り
換える。まず、ステップ１０７で、吸気バルブ２５の開
弁タイミングをウェット減量制御用の目標遅角位置ＶＴ
１から通常制御用の目標開弁位置ＶＴ０まで徐々に進角
する。これにより、徐々に吸気流速が遅くなると共に吸
気ポート温度が低くなり、徐々にウェットが発生しやす
い状態に切り換わっていく。

【００３０】尚、ウェット減量制御の終了後は、燃料噴
射弁２０の噴射時期をウェット増量制御用の目標噴射時
期に制御する。このウェット増量制御用の目標噴射時期
は、吸気バルブ２５の閉弁期間中に噴射燃料が吸気バル
ブ２５付近に到達する噴射時期に設定される。この際、
図６に実線で示すように、空燃比センサ２３の活性化後
に燃料噴射弁２０の噴射時期（吸気バルブ２５付近への
燃料到達タイミング）を徐々にウェット増量制御用の目
標噴射時期（例えばＢＴＤＣ１０℃Ａ）に進角させて、
エンジン回転変動を抑制するようにしても良い。或は、
図６に点線で示すように、空燃比センサ２３の活性化直
後に燃料噴射弁２０の噴射時期（吸気バルブ２５付近へ
の燃料到達タイミング）を速やかにウェット増量制御用
の目標噴射時期に切り換えて、空燃比センサ２３の活性
化直後に早期にウェットを増量できるようにしても良
い。

【００３１】そして、次のステップ１０８で、吸気バル
ブ２５の実開弁タイミングが通常制御用の目標開弁位置
ＶＴ０となったか否かを判定し、それによって、吸気バ
ルブ２５の実開弁タイミングが通常制御用の目標開弁位
置ＶＴ０となったことを確認してから、次のステップ１
０９に進み、触媒早期暖機終了条件が成立したか否かを
判定する。ここで、触媒早期暖機終了条件は、触媒２
４が活性化したこと、又は、アイドル運転から車両走
行に移行したこと等であり、これらの条件のいずれか１
つでも該当する条件があれば、触媒早期暖機終了条件が
成立する。この際、触媒２４が活性化したか否かは、例
えば始動後の経過時間が所定時間以上になったか否かで
判定したり、或は、冷却水温、排気温度、触媒温度、始
動後の燃料噴射量積算値等によって判定しても良い。

【００３２】この触媒早期暖機終了条件が成立するまで
は、吸気バルブ２５の開弁タイミングを通常制御用の目
標開弁位置ＶＴ０に制御した状態で、点火時期遅角制御
を継続する（ステップ１０７〜１０９）。その後、触媒
早期暖機終了条件が成立した時点で、ステップ１１０に
進み、点火プラグ２１の点火時期を通常制御用の目標点
火時期に戻して触媒早期暖機制御を終了する。

【００３３】図３の燃料性状判定プログラムは、所定時
間毎又は所定クランク角毎に繰り返し実行され、特許請
求の範囲でいう燃料性状判定手段に相当する役割を果た
す。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０
１で、前記ステップ１０６と同様の方法で、空燃比セン
サ２３が活性化したか否かを判定する。その結果、空燃
比センサ２３の活性化していると判定されれば、次のス
テップ２０２に進み、冷却水温が所定温度（例えば３０
℃）よりも低いか否かを判定し、次のステップ２０３
で、アイドル運転状態か否かを判定する。

【００３４】ここで、冷却水温（エンジン温度）が高く
なると、吸気ポート温度も高くなって重質燃料でも蒸発
しやすくなるため、燃料性状の差によるウェット量の差
が少なくなる。また、アイドル運転が終了して車両が走
行し始めると、運転条件（燃料噴射量、吸入空気量等）
の変化が大きくなるため、その運転条件の変化によって
ウェット量が変動しやすくなる。従って、冷却水温が所
定温度以上と判定された場合、又はアイドル運転状態で
はないと判定された場合には、燃料性状の差がウェット
量の差として現れにくい状態であると判断して、以降の
処理を行うことなく本プログラムを終了する。

【００３５】一方、冷却水温が所定温度よりも低く且つ
アイドル運転状態と判定された場合には、ステップ２０
４に進み、ウェット減量制御が終了したか否か（つま
り、吸気バルブ２５の開弁タイミングがウェット減量制
御用の目標遅角位置ＶＴ１から通常制御用の目標開弁位
置ＶＴ０まで進角されたか否か）を判定し、ウェット減
量制御が終了していなければ、以降の処理を行うことな
く本プログラムを終了する。

【００３６】その後、ウェット減量制御が終了した時点
で、ステップ２０５に進み、空燃比センサ２３で検出し
た排出ガスの空燃比が所定の判定リーン値よりもリッチ
であるか否か（Ａ／Ｆ＜判定リーン値か否か）を判定す
る。この判定リーン値の設定方法は、燃料性状が重質な
ほど、ウェット量が増加して排出ガスの空燃比のリーン
側へのずれ量が大きくなることを考慮して、重質燃料で
ウェット量が多い場合の排出ガスの空燃比と、通常燃料
（軽質燃料）でウェット量が少ない場合の排出ガスの空
燃比を予め実験又はシミュレーション等で測定してお
き、両者の中間的な空燃比を判定リーン値として用いれ
ば良い（図６参照）。

【００３７】上述したステップ２０５で、排出ガスの空
燃比Ａ／Ｆが判定リーン値よりもリッチと判定された場
合は、ウェット減量制御終了後の空燃比のリーン側への
ずれ量が少ないため、ウェット量が少ないと判断して、
ステップ２０６に進み、通常燃料と判定する。一方、排
出ガスの空燃比Ａ／Ｆが判定リーン値よりもリーンと判
定された場合は、ウェット減量制御終了後の空燃比のリ
ーン側へのずれ量が多いため、ウェット量が多いと判断
して、ステップ２０７に進み、重質燃料と判定する。

【００３８】尚、ウェット減量制御終了後の空燃比のリ
ーン側へのずれ量が所定の判定値よりも大きいか否かに
よって燃料性状が重質か通常（軽質）かを判定するよう
にしても良い。

【００３９】以上説明した本実施形態（１）のウェット
量制御及び燃料性状判定の実行例を図６のタイムチャー
トを用いて説明する。図６のタイムチャートに示すよう
に、エンジン始動完了後、触媒早期暖機実行条件が成立
して点火時期が遅角されると、空燃比センサ２３の活性
化前は、吸気バルブ２５の開弁タイミングをウェット減
量制御用の目標遅角位置ＶＴ１（例えばＡＴＤＣ２０℃
Ａ）に遅角制御することで、ウェット減量制御を実施し
て、燃料性状に拘らず吸気ポートの内壁面等に付着する
ウェット量が極力少なくなる状態とする。その後、空燃
比センサ２３が活性化した時点で、吸気バルブ２５の開
弁タイミングを通常制御用の目標開弁位置ＶＴ０（略吸
入ＴＤＣ）に徐々に戻してウェット減量制御を終了し、
ウェットの発生しやすい状態（ウェット増量制御）に切
り換える。

【００４０】以上のウェット量制御により、空燃比セン
サ２３が活性化して排出ガスの空燃比Ａ／Ｆを精度良く
検出できる状態になった後に、燃料性状が重質なほど
（燃料の蒸発性が低いほど）、ウェット量が増加して筒
内流入燃料量が減少し、排出ガスの空燃比Ａ／Ｆがリー
ン方向に変化するようになる。この期間に、空燃比セン
サ２３で検出した排出ガスの空燃比Ａ／Ｆが判定リーン
値よりもリッチか否かを判定し、排出ガスの空燃比Ａ／
Ｆが判定リーン値よりもリッチの場合は、通常燃料（軽
質燃料）と判定し、排出ガスの空燃比Ａ／Ｆが判定リー
ン値よりもリーンの場合は、重質燃料と判定する。

【００４１】以上説明した本実施形態（１）のようにす
れば、燃料性状の違いを排出ガスの空燃比Ａ／Ｆの変化
として空燃比センサ２３で検出することができ、この空
燃比センサ２３で検出した空燃比Ａ／Ｆに基づいて燃料
性状を精度良く判定することができる。

【００４２】また、本実施形態（１）では、ウェット減
量制御中に、燃料噴射弁２０の噴射時期をウェット減量
制御用の目標噴射時期に制御して、吸気バルブ２５の開
弁期間中に噴射燃料が燃焼室の吸入口に到達するように
したので、噴射燃料を吸気ポート内で滞らせることなく
速やかに燃焼室内に吸入させることができ、ウェット減
量制御時のウェット減量効果を高めることができる。

【００４３】一方、ウェット減量制御終了後に、燃料噴
射弁２０の噴射時期をウェット増量制御用の目標噴射時
期に制御して、吸気バルブ２５の閉弁期間中に噴射燃料
が吸気バルブ２５付近に到達するようにしている。この
ようにすれば、ウェット減量制御終了後は、噴射燃料が
吸気バルブ２５付近に到達しても、燃焼室の吸入口が吸
気バルブ２５で塞がれているため、噴射燃料が燃焼室内
に吸入されずに、次回の吸気バルブ２５の開弁時期（吸
気行程）まで吸気ポート内で滞留することになる。これ
により、ウェット減量制御終了後は、噴射燃料が吸気ポ
ート内で滞留する時間が長くなり、ウェット増量効果を
高めることができる。

【００４４】前述したように、冷却水温（エンジン温
度）が高くなると、吸気ポート温度も高くなって重質燃
料でも蒸発しやすくなるため、燃料性状の差によるウェ
ット量の差が少なくなる。また、アイドル運転が終了し
て車両が走行し始めると、運転条件（燃料噴射量、吸入
空気量等）の変化が大きくなるため、その運転条件の変
化によってウェット量が変動しやすくなる。

【００４５】この点を考慮して、本実施形態（１）で
は、冷却水温が所定温度よりも低く且つアイドル運転状
態のときに燃料性状を判定するようにしたので、燃料性
状の差によるウェット量の差が比較的大きく且つ安定し
ているときに、燃料性状を判定することができ、燃料性
状の判定精度を向上することができる。

【００４６】［実施形態（２）］前記実施形態（１）で
は、空燃比センサ２３の活性化後（ウェット減量制御終
了後）に、空燃比センサ２３の検出空燃比Ａ／Ｆに基づ
いて燃料性状を判定するようにしたが、本発明の実施形
態（２）では、空燃比センサ２３の活性化後（ウェット
減量制御終了後）に、空燃比フィードバック制御を開始
して、空燃比センサ２３の検出空燃比Ａ／Ｆが目標空燃
比に一致するように燃料噴射量を補正し、この燃料噴射
量の補正量に基づいて燃料性状を判定する。

【００４７】本実施形態（２）では、図７の空燃比制御
プログラムを実行すると共に、図３の燃料性状判定プロ
グラムを実行する。但し、図３のステップ２０５の処理
に代えて、図３中の括弧内のステップ２０５ａの処理を
実行する。

【００４８】図７の空燃比制御プログラムは、所定時間
毎又は所定クランク角毎に繰り返し実行され、特許請求
の範囲でいう空燃比制御手段に相当する役割を果たす。
本プログラムが起動されると、まず、ステップ３０１
で、クランキング中か否かを、例えばエンジン回転速度
が完爆判定値（例えば４００ｒｐｍ）以下であるか否か
によって判定する。クランキング中（始動完了前）と判
定されれば、ステップ３０２に進み、始動時燃料噴射制
御を実行して始動性を向上させる。

【００４９】その後、ステップ３０１で、クランキング
中でない、すなわち、エンジン始動完了後と判定された
ときに、ステップ３０３に進み、前記図２のステップ１
０６と同様の方法で、空燃比センサ２３が活性化したか
否かを判定する。もし、空燃比センサ２３が活性化して
いなければ、まだ、空燃比センサ２３で排出ガスの空燃
比を精度良く検出できないため、ステップ３０４に進
み、空燃比センサ２３が活性化するまで、オープンルー
プ制御によって、混合気の空燃比が目標空燃比となるよ
うに燃料噴射量を制御する。

【００５０】その後、ステップ３０３で、空燃比センサ
２３が活性化したと判定されたときには、空燃比センサ
２３で排出ガスの空燃比を精度良く検出できるため、ス
テップ３０５に進み、空燃比フィードバック制御を実行
する。この空燃比フィードバック制御では、空燃比セン
サ２３の検出空燃比Ａ／Ｆと目標空燃比（例えば理論空
燃比）とのずれ量に基づいて空燃比補正係数を算出し、
エンジン運転状態に応じて算出された燃料噴射量を上記
空燃比補正係数で補正することで、空燃比センサ２３の
検出空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比（例えば理論空燃比）に
一致するように燃料噴射量を補正する。これにより、空
燃比センサ２３の活性後（ウェット減量制御終了後）
に、燃料性状が重質なほど、ウェット量が増加し、その
ウェット量の増加による排出ガスの空燃比のリーンずれ
を修正する分だけ燃料噴射量が増量補正される（図６の
括弧内参照）。

【００５１】そして、図３の燃料性状判定プログラム
（ステップ２０５の処理をステップ２０５ａに代えたプ
ログラム）のステップ２０４で、ウェット減量制御が終
了したと判定されたときに、ステップ２０５ａに進み、
ウェット減量制御終了後の燃料噴射量の補正量が所定の
判定値よりも小さいか否かを判定する。この判定値の設
定方法は、燃料性状が重質なほど、ウェット量が増加し
て排出ガスの空燃比のリーン側へのずれ量が大きくな
り、燃料噴射量の補正量が大きくなることを考慮して、
重質燃料でウェット量が多い場合の燃料噴射量の補正量
と、通常燃料（軽質燃料）でウェット量が少ない場合の
燃料噴射量の補正量を予め実験又はシミュレーション等
で測定しておき、両者の中間的な燃料噴射量の補正量を
判定値として用いれば良い。

【００５２】上記ステップ２０５ａで、燃料噴射量の補
正量が判定値よりも小さいと判定された場合は、ウェッ
ト量が少ないため、ステップ２０６に進み、通常燃料
（燃料性状が軽質）と判定する。一方、燃料噴射量の補
正量が判定値以上と判定された場合は、ウェット量が多
いため、ステップ２０７に進み、重質燃料（燃料性状が
重質）と判定する。

【００５３】以上説明した実施形態（２）では、ウェッ
ト減量制御終了後の燃料噴射量の補正量に基づいて燃料
性状を精度良く判定できると共に、空燃比センサ２３の
活性化後（ウェット減量制御終了後）に、排出ガスの空
燃比をほぼ目標空燃比に保持することができるので、エ
ミッションを悪化させることなく、燃料性状を精度良く
判定することができる。

【００５４】尚、燃料噴射量の補正量は空燃比補正係数
によって算出されるため、ウェット減量制御終了後の空
燃比補正係数が所定の判定値よりも大きいか否かによっ
て燃料性状が重質か通常（軽質）かを判定するようにし
ても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）を示すエンジン制御シ
ステム全体の概略構成図

【図２】ウェット量制御プログラムの処理の流れを示す
フローチャート

【図３】燃料性状判定プログラムの処理の流れを示すフ
ローチャート

【図４】バルブ動作特性を示す図

【図５】（ａ）は吸気バルブの開弁タイミングに対する
吸気流速特性を示す図、（ｂ）は吸気バルブの開弁タイ
ミングに対する吸気ポート温度特性を示す図

【図６】実施形態（１）及び（２）の制御の一例を示す
タイムチャート

【図７】実施形態（２）の空燃比制御プログラムの処理
の流れを示すフローチャート

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１９…吸
気マニホールド、２０…燃料噴射弁、２２…排気管、２
３…空燃比センサ、２５…吸気バルブ、２７…可変バル
ブタイミング装置、３１…ＥＣＵ（ウェット量制御手
段，燃料性状判定手段，空燃比制御手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 45/00 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１４Ｒ３１４Ｚ３６８３６８Ｇ 13/02 13/02 Ｈ 41/06 ３２０ 41/06 ３２０３８５３８５ 41/08 ３２０ 41/08 ３２０３８５３８５ 41/14 ３３０ 41/14 ３３０ＡＦターム(参考） 3G084 BA09 BA13 BA15 BA23 CA02 CA03 DA27 EA05 EA07 EA11 EB12 EC01 EC03 FA04 FA13 FA14 FA20 FA29 FA33 FA36 3G092 AA01 AA11 BA04 BB01 BB06 DA01 DA08 EA08 EA11 EA17 EB05 EC01 FB06 GA02 GA04 HB01Z HB05Z HD02Z HD05X HD05Z HE01Z HE08Z 3G301 HA01 JB09 KA05 KA07 LA07 MA11 MA18 NA08 NB03 ND02 ND13 NE17 NE19 NE23 PB02Z PB03Z PD02A PD02Z PD11Z PE01Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を噴射する燃料噴射弁と、排出ガス
の空燃比又はリッチ／リーンを検出する空燃比センサと
を備えた内燃機関において、前記空燃比センサの活性化前に前記燃料噴射弁から噴射
された燃料が吸気系に付着するウェット量を減少させる
ウェット減量制御を行い、前記空燃比センサの活性化後
に前記ウェット減量制御を終了してウェット量を増加さ
せるウェット量制御手段と、前記空燃比センサの活性化後に該空燃比センサの出力又
はそれに連動して変化する制御パラメータに基づいて燃
料性状を判定する燃料性状判定手段とを備えていること
を特徴とする内燃機関の燃料性状判定装置。
【請求項２】内燃機関の吸気バルブの開閉タイミング
を可変する可変バルブタイミング装置を備え、前記ウェット量制御手段は、前記空燃比センサの活性化
前に前記吸気バルブの開弁タイミングを通常の開弁位置
よりも遅角側に制御することで前記ウェット減量制御を
行い、前記空燃比センサの活性化後に前記吸気バルブの
開弁タイミングを通常の開弁位置に戻すことで前記ウェ
ット減量制御を終了してウェット量を増加させることを
特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料性状判定装
置。
【請求項３】前記ウェット量制御手段は、前記ウェッ
ト減量制御中に、前記吸気バルブの開弁期間中に噴射燃
料が燃焼室の吸入口に到達するように前記燃料噴射弁の
噴射時期を制御することを特徴とする請求項２に記載の
内燃機関の燃料性状判定装置。
【請求項４】前記ウェット量制御手段は、前記ウェッ
ト減量制御の終了後に、前記吸気バルブの閉弁期間中に
噴射燃料が前記吸気バルブ付近に到達するように前記燃
料噴射弁の噴射時期を制御することを特徴とする請求項
２又は３に記載の内燃機関の燃料性状判定装置。
【請求項５】前記燃料性状判定手段は、内燃機関の冷
却水温が所定温度よりも低く且つアイドル運転状態のと
きに燃料性状を判定することを特徴とする請求項１乃至
４のいずれかに記載の内燃機関の燃料性状判定装置。
【請求項６】前記空燃比センサの活性後に該空燃比セ
ンサの検出空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量
を制御する空燃比制御手段を備え、前記燃料性状判定手段は、前記空燃比センサの活性後に
前記燃料噴射量の補正量又は空燃比補正係数に基づいて
燃料性状を判定することを特徴とする請求項１乃至５の
いずれかに記載の内燃機関の燃料性状判定装置。