JP2009221899A - 内燃機関の燃料性状判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料性状の判定精度を向上させる。
【解決手段】クランクシャフトの角速度を用いて各気筒の膨張行程時におけるクランクシャフトの角速度の変動を示す角速度変動パラメータを算出し（Ｓ７）、内燃機関の始動後、各気筒の２回目の膨張行程時からの前記角速度変動パラメータを所定回数積算して角速度変動積算値を算出し（Ｓ８）、前記角速度変化積算値に応じて燃料性状を判定する（Ｓ１１）。誤判定の要因となる内燃機関の始動後の各気筒の最初の膨張行程時の燃焼による角速度変動パラメータを除外することによって、燃料性状の判定の精度を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の始動後のクランクシャフトの角速度の変動から燃料性状を判定する内燃機関の燃料性状判定装置に関する。

特許文献１には、始動から第１の所定の回転数に達するまでのサイクル数（始動経過サイクル数）を算出し、機関回転数が第１の所定の回転数に達した後に、機関回転数の変化量の積算値が第１の所定の積算値に達するまでのサイクル数（第１到達サイクル数）、及び第１の所定の積算値から第２の所定の積算値に達するまでのサイクル数（第２到達サイクル数）を算出し、これら３つのパラメータに重み付けして燃料性状を判定する技術が開示されている。
特開平９−２０３３４２号公報

ここで、内燃機関の始動後、各気筒の最初の膨張行程で燃焼に寄与する燃料の気化量は、温度よりも圧力に大きく依存し、燃料性状により燃料噴射量を変更したいその後の運転領域では、燃料の気化量は温度に大きく依存する。つまり、各気筒の最初の膨張行程時における燃焼を燃料性状を判定する際に利用すると、温度による気化特性が悪いにも関わらず、低温時に負圧により気化しやすい燃料では燃料性状を誤判定する可能性がある。また、内燃機関の始動後、各気筒の最初の膨張行程では、内燃機関の停止中に燃料噴射弁から漏れ出てくる燃料の影響を大きく受けるため、燃料噴射弁から漏れ出た燃料が多い場合には、各気筒の最初の膨張行程時における燃焼を燃料性状を判定する際に利用すると燃料性状を誤判定する可能性がある。

つまり、上述した特許文献１においては、燃料性状を判定するにあたり、始動後の１サイクル目の燃焼に関しても燃料性状を判定する上で利用しているため、燃料性状を誤判定してしまう虞がある。

そこで、本発明は、クランクシャフトの角速度を用いて各気筒の膨張行程時におけるクランクシャフトの角速度の変動を示す角速度変動パラメータを算出し、内燃機関の始動後、各気筒の２回目の膨張行程時からの前記角速度変動パラメータを所定回数積算して角速度変動積算値を算出し、前記角速度変化積算値に応じて燃料性状を判定することを特徴としている。

本発明によれば、内燃機関の角速度変動パラメータを用いて燃料性状を判定するにあたり、誤判定の要因となる内燃機関の始動後の各気筒の最初の膨張行程時の燃焼による角速度変動パラメータを除外することによって、燃料性状の判定の精度を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が適用された内燃機関１のシステム構成を模式的に示した説明図である。

４気筒の内燃機関１の各燃焼室２は、シリンダヘッド３と、シリンダブロック４と、ピストン５と、によって画成されている。各気筒の燃焼室２には、エアクリーナ６、スロットル弁７、吸気マニホールド８、シリンダヘッド３に形成された吸気ポート９を経て空気が導入されている。シリンダヘッド３には、各気筒の吸気ポート９に向かって各気筒毎に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１０が配置されている。各燃焼室２には、点火プラグ１１が設けられており、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させる。また、スロットル弁７の上流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１２が設けられている。

各気筒の排気を集合させる排気マニホールド１３の出口側は、触媒コンバータ１４に接続されており、かつこの触媒コンバータ１４の上流位置に、空燃比を検出するための空燃比センサ１５が設けられている。

吸気系に排気の一部を還流させるＥＧＲ通路１６には、排気還流率（ＥＧＲ率）を調整する電子制御型のＥＧＲ弁１７が介装されている。

上述したエアフローメータ１２及び空燃比センサ１５の検出信号は、コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１８に入力されている。このＣ／Ｕ１８には、この他にも、内燃機関１の冷却水温を検出する水温センサ１９、角速度検出手段としてのクランク角センサ２０、カム角センサ２４、等の各種センサからの検出信号が入力されている。

そして、このＣ／Ｕ１８は、これらの検出信号に基づいて、燃料噴射弁１０の噴射量や噴射時期、点火プラグ１１による点火時期、スロットル弁７の開度、ＥＧＲ弁１７の開度、等を制御している。

ここで、クランク角センサ２０は、例えば、クランクプーリ（図示せず）に取り付けられたシグナルプレート２１の外周に形成された突起部２２を検出することでＰＯＳ信号（単位クランク角信号）を出力すると共に、シグナルプレート２１の外周の一部に突起部２２の間を意図的に広くすることで形成した歯欠け部２３を検出することでＲＥＦ信号（基準クランク角信号）を出力する。カム角センサ２４は、例えば吸気カムシャフト（図示せず）の後端に配置され、吸気カムシャフトの回転角度を検出することで気筒判別信号を出力する。

Ｃ／Ｕ１８は、これらＰＯＳ信号、ＲＥＦ信号、気筒判別信号に基づいて、クランク角位置の検出、クランクシャフト（図示せず）の角速度、機関回転数の算出及び、クランクシャフトの角速度の変動を示す角速度変動パラメータ（詳細は後述）を算出していると共に、現在の燃焼気筒、つまり現在膨張行程にある気筒を判別する。つまり、Ｃ／Ｕ１８は気筒判別手段に相当するものである。

図２は、本発明の第１実施形態における角速度変動パラメータを用いた制御の流れを示すフローチャートである。尚、図２に示される制御は、Ｃ／Ｕ１８に備えられたマイクロプロセッサ（図示せず）で行われるものとし、Ｃ／Ｕ１８は、マイクロプロセッサ等の演算装置の他に、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置を有するものとする。

Ｓ１では、後述する角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＤＬＴＯＭＧ）を初期値、すなわち「０」としてＳ２へ進む。

Ｓ２では、内燃機関１の始動後、各気筒で１サイクル目の燃焼が終了したことを確認し、Ｓ３へ進む。換言すれば、Ｓ２では、内燃機関１の始動後、各気筒で最初の膨張行程が終了したことを確認してＳ３へ進む。

Ｓ３では、現在の機関回転数が予め設定された判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはＳ４へ進み、そうでない場合には内燃機関１の始動後、各気筒での最初の膨張行程においていずれかの気筒で失火しているものとしてＳ１３へ進む。尚、判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）としては、例えば５００ｒｐｍ程度の値が設定されている。

Ｓ４では、現在の機関回転数が予め設定された目標回転数（ＴＧＴＮＥ）よりも小さいか否かを判定し、小さい場合にはＳ５へ進み、そうでない場合にはＳ１４へ進む。尚、目標回転数（ＴＧＴＮＥ）は、上述した判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）よりも大きい値であり、例えば１５００ｒｐｍ程度の値が設定されている。

Ｓ５及びＳ６では、図１に模式的に示すように、膨張行程時において時間Ｔ１、Ｔ２及びｄｔをクランク角センサ２０からの検出信号に基づいて算出する。すなわち、Ｓ５では、膨張行程時において、ピストン５が、クランク角相当で、圧縮上死点から圧縮上死点後２０ｄｅｇを通過するのに要する時間Ｔ１を算出する。そして、Ｓ６では、膨張行程時において、ピストン５が、クランク角相当で、圧縮上死点後７０ｄｅｇから圧縮上死点後９０ｄｅｇを通過するのに要する時間Ｔ２と、圧縮上死点後２０ｄｅｇから圧縮上死点後９０ｄｅｇを通過するのに要する時間ｄｔと、を算出する。

Ｓ７では、次式（１）を用いて角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を算出する。
［数１］
ＤＬＴＯＭＧ＝（２０ｄｅｇ（１／Ｔ２−１／Ｔ１））／ｄｔ …（１）
Ｓ８では、今回の内燃機関１の始動後に算出された角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算する。つまり、今回の内燃機関１の始動後、機関回転数が判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）よりも大きく、かつ機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）より小さい状態のときに算出された角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算する。

Ｓ９では、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）を算出する。つまり、今回の内燃機関１の始動後、機関回転数が判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）よりも大きく、かつ機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）より小さい状態のときに算出された角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）を算出する。

Ｓ１０では、今回の内燃機関１の始動後からの積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が予め設定された積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達したか否かを判定し、積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達した場合にはＳ１１へ進み、そうでない場合にはＳ４へ戻る。つまり、機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）よりも小さい場合には、積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達するまで、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を算出して積算する。尚、この第１実施形態において、積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）は６回である。

Ｓ１１では、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）積算した積算値（ΣＤＬＴＯＭＧ）が予め設定された燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはＳ１２へ進み、そうでない場合にはＳ１３へ進む。

Ｓ１２では、現在使用している燃料は揮発性の高い軽質燃料であると判定し、今回の運転中に関しては、燃料噴射量に対して重質燃料増量補正を実施しないものとする。

Ｓ１３では、現在使用している燃料は揮発性の低い重質燃料であると判定し、今回の運転中に関しては、燃料噴射量に対して重質燃料増量補正を実施するものとする。

一方、Ｓ４で現在の機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）以上と判定された場合にはＳ１４に進み、Ｓ１４で現在までの積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が「０」か否かを判定し、現在までの積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が「０」の場合にはＳ１８へ進み、そうでない場合にはＳ１５へ進む。

Ｓ１５では、現在までの積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）に応じて燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）の補正係数を算出する。この第１実施形態においては、上記補正係数は、現在までの積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）と積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）との比に応じて決定される値であり、例えば、現在までの積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が５回の場合には、上記補正係数は５／６となる。

Ｓ１６では、燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）を、現在までの積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）と積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）との比に応じて補正し、補正後燃料性状判定閾値（ＣＳＬＤＬＴＯＭＧ）を算出する。つまり、例えば、現在までの積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が５回の場合には、燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）に５／６を乗算した値を補正後燃料性状判定閾値（ＣＳＬＤＬＴＯＭＧ）として算出する。

Ｓ１７では、機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）以上となるまでに算出された角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算値（ΣＤＬＴＯＭＧ）が補正後燃料性状判定閾値（ＣＳＬＤＬＴＯＭＧ）よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはＳ１８へ進み、そうでない場合にはＳ１９へ進む。

Ｓ１８では、現在使用している燃料は軽質燃料であると判定し、今回の運転中に関しては、燃料噴射量に対して重質燃料増量補正を実施しないものとする。

Ｓ１９では、現在使用している燃料は重質燃料であると判定し、今回の運転中に関しては、燃料噴射量に対して重質燃料増量補正を実施するものとする。

このように、この第１実施形態においては、エンジン始動後、各気筒で１サイクル目の燃焼が終了した時点で、内燃機関１の回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）以上となっている場合には、現在使用している燃料が軽質燃料であるものと判定する。そして、機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）よりも小さい場合には、積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達するまで、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を算出して積算し、積算値（ΣＤＬＴＯＭＧ）と燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）とを比較して燃料性状を判定する。また、積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達する前に、機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）よりも大きくなった場合には、それまでの積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）に応じて燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）を補正して燃料性状を判定する。

図３は、この第１実施形態において、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達した時点で、機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）より小さい場合における各種パラメータの変化を表すタイミングチャートである。

図３に示すように、この第１実施形態においては、内燃機関１の始動後、各気筒で１サイクル目の燃焼が終了した時点で、機関回転数が判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）よりも大きければ、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を順次算出し、積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達するまで、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算する。ここで、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の算出は、実際は圧縮上死点後９０ｄｅｇ（ＡＴＤＣ９０ｄｅｇ）以降になるので、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算のタイミング、及び角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）のカウントアップのタイミングは、１燃焼（１８０°）遅れることになる。そして、内燃機関１の始動後、積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達し（図３の場合には３サイクル目の途中）、このときの積算値（ΣＤＬＴＯＭＧ）と、燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）とを比較することで、現在の燃料性状（重軽質）を判定する。尚、図３においては、燃料は軽質燃料と判定されている。

ここで、図４に示すように、始動直後においては、燃料性状の影響がクランクシャフトの角速度の大きさに反映されにくくなっている。詳述すると、始動直後においては、図４に示すように、燃料性状に関わらず、クランクシャフトの角速度の値が略一致するような傾向がある。つまり、始動直後においては、軽質燃料のときのクランクシャフトの角速度と重質燃料のときのクランクシャフトの角速度が略一致する。そのため、上述したように、燃料性状を判定するにあたり、始動後の１サイクル目の燃焼（図４における始動後燃焼回数１〜４）を燃料性状を判定する上で利用すると燃料性状（重軽質）を誤判定してしまう虞がある。

図５は、上述した第１実施形態の比較例として、内燃機関の始動後、１サイクル目から各気筒の角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を算出し、積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）まで積算した場合を示すタイミングチャートである。尚、この図５に示す比較例と、図３に示す本願発明の第１実施形態とは、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算するタイミングのみが異なるものである。

この図５に示すように、内燃機関の始動後、１サイクル目の角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を利用して燃料性状判定を行う場合、燃料性状（重軽質）に関わらず、１サイクル目に算出された角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算値（ΣＤＬＴＯＭＧ）に大きな差異は生じない。

これは、上述したように、１サイクル目においては、燃料が軽質燃料のときのクランクシャフトの角速度と燃料が重質燃料のときのクランクシャフトの角速度とが略一致するため、燃料が重質燃料のときに１サイクル目に算出される角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）は、燃料が軽質燃料のときに１サイクル目に算出される角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）と、略一致した値となるからである。

そのため、この図５に示す比較例のように、積算値（ΣＤＬＴＯＭＧ）に占める１サイクル目に算出される角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の割合が大きい場合、すなわち始動直後に燃料性状を判定するような場合、燃料が重質燃料であっても、積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達した際の積算値（ΣＤＬＴＯＭＧ）が、燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）よりも大きくなってしまう場合があり、実際の燃料が重質燃料にも関わらず、軽質燃料と判定してしまう虞がある。

それに対して、本願発明の第１実施形態においては、内燃機関１の角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を用いて燃料性状を判定するにあたり、誤判定の要因となる内燃機関１の始動後の各気筒の最初の膨張行程時の燃焼による角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を除外している。詳述すると、内燃機関１の始動後、各気筒で１サイクル目の燃焼が終了した時点で機関回転数が判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）よりも大きく、目標回転数（ＴＧＴＮＥ）よりも小さい場合には、機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）に達するまで、もしくは角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達するまで、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算して得られた積算値（ΣＤＬＴＯＭＧ）を用いて燃料性状を判定している。

そのため、この第１実施形態においては、燃料性状の判定、すなわち現在使用している燃料の重軽質判定の精度を向上させることができる。

また、燃料性状の判定のタイミングが、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）のみならず、機関回転数によっても規定され、かつ角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）に応じて燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）が補正されるので、機関始動後の比較的短時間の間に燃料性状の判定を精度よく実施することができる。つまり、可及的速やかに、かつ精度よく燃料性状の判定を実施することができる。

尚、この第１実施形態においては、燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に対応した値であり、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達していない状態で燃料性状を判定する際には、積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に対応した燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）を、積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）に応じて補正しているが、積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）に応じた複数の燃料性状判定閾値を予めＣ／Ｕ１８に記憶させておくようにしてもよい。

また、第１実施形態においては、内燃機関１の始動後、各気筒で１サイクル目の燃焼が終了した時点で、機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）以上になっている場合には、内燃機関１の角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を用いることなく、現在使用している燃料を軽質燃料と判定している。

以下、本発明の他の実施形態について説明するが、以下に説明する各実施形態のシステム構成は、上述した第１実施形態の図１と同様であるので重複する説明は省略する。

図６及び図７を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、上述した第１実施形態とは、速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を用いた制御の流れが異なるものであり、全気筒で最初の膨張行程が終了した時点で、機関回転数が判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）に達していない場合には、全気筒で最初の膨張行程が終了した時点でいずれかの気筒で失火があったと判定し、機関回転数が判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）以上となり全ての気筒で失火が発生していないと判定されてから角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を算出し、機関回転数が判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）以上となってから算出された角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算するものである。尚、この第２実施形態における判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）は、失火判定用回転数に相当するものであり、全気筒で最初の膨張行程が終了した際に各気筒で失火しなかった場合の機関回転数程度の値（例えば５００ｒｐｍ）が設定されている。

図６は、本発明の第２実施形態における角速度変動パラメータを用いた制御の流れを示すフローチャートである。尚、図６に示される制御は、Ｃ／Ｕ１８に備えられたマイクロプロセッサ（図示せず）で行われるものとする。

Ｓ３１では、内燃機関１の始動後、各気筒で１サイクル目の燃焼が終了したことを確認し、Ｓ３２へ進む。

Ｓ３２では、現在の機関回転数が予め設定された判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはＳ３３へ進み、そうでない場合には内燃機関１の始動後、各気筒での最初の膨張行程においていずれかの気筒で失火しているものとしてＳ３４へ進む。

Ｓ３３では、現在の機関回転数が予め設定された目標回転数（ＴＧＴＮＥ）よりも小さいか否かを判定し、小さい場合にはＳ３５へ進み、そうでない場合にはＳ４２へ進む。尚、目標回転数（ＴＧＴＮＥ）は、上述した判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）よりも大きい値であり、例えば１５００ｒｐｍ程度の値が設定されている。

Ｓ３４では、機関回転数が判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）よりも大きくなるまで運転してＳ３５へ進む。つまり、この第２実施形態においては、各気筒で１サイクル目の燃焼が終了した時点で、機関回転数が判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）に達していない場合には、機関回転数が判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）に達するのを待って燃料性状の判定を実施している。

Ｓ３５では、膨張行程時において、ピストン５が、クランク角相当で、圧縮上死点から圧縮上死点後２０ｄｅｇを通過するのに要する時間Ｔ１を算出する。そして、Ｓ３６では、膨張行程時において、ピストン５が、クランク角相当で、圧縮上死点後７０ｄｅｇから圧縮上死点後９０ｄｅｇを通過するのに要する時間Ｔ２と、圧縮上死点後２０ｄｅｇから圧縮上死点後９０ｄｅｇを通過するのに要する時間ｄｔと、を算出する。

Ｓ３７では、上述した式（１）を用いて角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を算出する。

Ｓ３８では、今回の内燃機関１の始動後、機関回転数が判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）よりも大きく、かつ機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）より小さい状態のときに算出された角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算する。

Ｓ３９では、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）を算出する。

Ｓ４０では、今回の内燃機関１の始動後からの積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が予め設定された積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達したか否かを判定し、積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達した場合にはＳ４１へ進み、そうでない場合にはＳ３５へ戻る。尚、この第２実施形態において、積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）は６回である。

Ｓ４１では、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）積算した積算値（ΣＤＬＴＯＭＧ）が予め設定された燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはＳ４２へ進み、そうでない場合にはＳ４３へ進む。

Ｓ４２では、現在使用している燃料は揮発性の高い軽質燃料であると判定し、今回の運転中に関しては、燃料噴射量に対して重質燃料増量補正を実施しないものとする。

Ｓ４３では、現在使用している燃料は揮発性の低い重質燃料であると判定し、今回の運転中に関しては、燃料噴射量に対して重質燃料増量補正を実施するものとする。

図７は、この第２実施形態における各種パラメータの変化を表すタイミングチャートである。

図７に示すように、この第２実施形態においては、内燃機関１の始動後、機関回転数が判定許可回転数（ＳＴＪＤＧＮＥ）よりも大きくなってから角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を順次算出し、積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達するまで、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算する。ここで、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の算出は、実際は圧縮上死点後９０ｄｅｇ（ＡＴＤＣ９０ｄｅｇ）以降になるので、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算のタイミング、及び角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）のカウントアップのタイミングは、１燃焼（１８０°）遅れることになる。尚、図７においては、燃料は重質燃料と判定されている。

このような第２実施形態においては、内燃機関１の角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を用いて燃料性状を判定するにあたり、誤判定の要因となる内燃機関１の始動後の各気筒の最初の膨張行程時の燃焼による角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を除外しているので、燃料性状の判定、すなわち現在使用している燃料の重軽質判定の精度を向上させることができる。

また、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算が、内燃機関が失火していない状態から開始されることになるので、燃料性状判定の精度を一層向上させることができる。

次に、図８及び図９を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、上述した第１実施形態とは、速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を用いた制御の流れが異なるものであり、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）と予め設定された判定許可パラメータ（ＳＴＪＤＧＯＭ）とを比較して、気筒毎に膨張行程で失火したか否かの判定を行い、連続して着火している気筒の２回目の着火時からの角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算するものである。

図８は、本発明の第３実施形態における角速度変動パラメータを用いた制御の流れを示すフローチャートである。尚、図８に示される制御は、Ｃ／Ｕ１８に備えられたマイクロプロセッサ（図示せず）で行われるものとしする。

Ｓ６１では、燃焼気筒を判別する。

Ｓ６２では、膨張行程時において、ピストン５が、クランク角相当で、圧縮上死点から圧縮上死点後２０ｄｅｇを通過するのに要する時間Ｔ１を算出する。そして、Ｓ６３では、膨張行程時において、ピストン５が、クランク角相当で、圧縮上死点後７０ｄｅｇから圧縮上死点後９０ｄｅｇを通過するのに要する時間Ｔ２と、圧縮上死点後２０ｄｅｇから圧縮上死点後９０ｄｅｇを通過するのに要する時間ｄｔと、を算出する。

Ｓ６４では、上述した式（１）を用いて角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を算出する。

Ｓ６５では、内燃機関１の始動後、初回サイクルが終了したか、すなわち各気筒で１サイクル目の燃焼が終了したか否かを判定する。初回サイクルが終了していればＳ６６へ進み、そうでなければＳ６１へ戻る。

Ｓ６６では、燃焼気筒を判別する。

Ｓ６７では、現在の機関回転数が予め設定された目標回転数（ＴＧＴＮＥ）よりも小さいか否かを判定し、小さい場合にはＳ６８へ進み、そうでない場合にはＳ７６へ進む。尚、目標回転数（ＴＧＴＮＥ）は、例えば１５００ｒｐｍ程度の値が設定されている。

Ｓ６８〜Ｓ７０では、上述したＳ６２〜６４と同様に、時間Ｔ１、Ｔ２、ｄｔを算出して、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を算出する。

Ｓ７１では、今回角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を算出した気筒において、前回の角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）が予め設定された判定許可パラメータ（ＳＴＪＤＧＯＭ）よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはＳ７２へ進み、そうでない場合にはＳ６６へ戻る。

そして、Ｓ７２では、今回算出した角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）が判定許可パラメータ（ＳＴＪＤＧＯＭ）よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはＳ７３へ進み、そうでない場合にはＳ６６へ戻る。

そして、Ｓ７３では、今回の内燃機関１の始動後、機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）より小さい状態で、かつ連続して着火している気筒の２回目の着火時以降（２回目も含む）に算出され、さらに判定許可パラメータ（ＳＴＪＤＧＯＭ）よりも大きい角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算する。つまり、この第３実施形態においては、内燃機関１の始動後、連続して着火している気筒の２回目の着火時からの角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算した積算値（ΣＤＬＴＯＭＧ）を用いて燃料性状の判定を実施している
Ｓ７４では、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）を算出する。

Ｓ７５では、今回の内燃機関１の始動後からの積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が予め設定された積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達したか否かを判定し、積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）に達した場合にはＳ７６へ進み、そうでない場合にはＳ６６へ戻る。尚、この第３実施形態において、積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）は６回である。

Ｓ７６では、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算値（ΣＤＬＴＯＭＧ）が予め設定された燃料性状判定閾値（ＳＬＤＬＴＯＭＧ）よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはＳ７７へ進み、そうでない場合にはＳ７８へ進む。

Ｓ７７では、現在使用している燃料は揮発性の高い軽質燃料であると判定し、今回の運転中に関しては、燃料噴射量に対して重質燃料増量補正を実施しないものとする。

Ｓ７８では、現在使用している燃料は揮発性の低い重質燃料であると判定し、今回の運転中に関しては、燃料噴射量に対して重質燃料増量補正を実施するものとする。

図９は、この第３実施形態における各種パラメータの変化を表すタイミングチャートである。

図９に示すように、この第３実施形態においては、内燃機関１の始動後、連続して着火している気筒の２回目以降（２回目を含む）の角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算する。ここで、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の算出は、実際は圧縮上死点後９０ｄｅｇ（ＡＴＤＣ９０ｄｅｇ）以降になるので、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算のタイミング、及び角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）の積算回数（ＯＭＧＣＮＴ）のカウントアップのタイミングは、１燃焼（１８０°）遅れることになる。尚、図９においては、燃料は重質燃料と判定されている。

また、この第３実施形態においては、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）を積算する際に、内燃機関１の始動後の各気筒の最初の膨張行程時の燃焼による角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）は必然的に除外されることになる。

失火した気筒において、次回の燃焼タイミングでは、燃料の気化が圧力に依存することなる。そのため、この第３実施形態のように、失火した気筒については、次回に着火したとしても、このときの角速度変動パラメータを燃料性状を判定する際には利用しないことにより、燃料性状の判定の精度を一層向上させることができる。

尚、上述した各実施形態においては、機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）に達する前に、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）が積算目標回数（ＣＮＴＴＧＴ）積算されれば、その時点で燃料性状を判定しているが、機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）となるまで、角速度変動パラメータ（ＤＬＴＯＭＧ）算出し、積算し続けて、機関回転数が目標回転数（ＴＧＴＮＥ）になった時点で燃料性状を判定するようにしてもよい。

上述した実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１） 内燃機関の燃料性状判定装置は、クランクシャフトの角速度を検出する角速度検出手段と、検出されたクランクシャフトの角速度を用いて各気筒の膨張行程時におけるクランクシャフトの角速度の変動を示す角速度変動パラメータを算出する角速度変動算出手段と、点火する気筒を判別する気筒判別手段と、内燃機関の始動後、各気筒の２回目の膨張行程時からの前記角速度変動パラメータを所定回数積算して角速度変動積算値を算出する角速度変動積算値算出手段と、前記角速度変化積算値に応じて燃料性状を判定する燃焼性状判定手段と、を有する。これによって、内燃機関の角速度変動パラメータを用いて燃料性状を判定するにあたり、誤判定の要因となる内燃機関の始動後の各気筒の最初の膨張行程時の燃焼による角速度変動パラメータを除外することによって、燃料性状の判定の精度を向上させることができる。

（２） 上記（１）に記載の内燃機関の燃料性状判定装置は、内燃機関の機関回転数を検出する回転数検出手段を有し、前記角速度変動積算値算出手段は、全気筒で最初の膨張行程が終了した時点で、機関回転数が予め設定された失火判定用回転数に到達していない場合、機関回転数が前記失火判定用回転数以上となり全ての気筒で失火が発生していないと判定されてから算出された前記角速度変動パラメータを積算する。これによって、角速度変動パラメータの積算は、内燃機関が失火していない状態から開始されることになり、燃料性状の判定の精度を一層向上させることができる。

（３） 上記（１）に記載の内燃機関の燃料性状判定装置は、前記角速度変動パラメータを用いて、気筒毎に膨張行程で失火したか否かの判定を行う失火判定手段を有し、角速度変動積算値算出手段は、膨張行程で連続して着火している気筒の２回目の着火時からの前記角速度変動パラメータを積算する。これによって、失火していない状態の気筒の角速度変動パラメータが積算されることになるので、燃料性状の判定の精度を一層向上させることができる。

（４） 上記（１）に記載の内燃機関の燃料性状判定装置において、前記燃焼性状判定手段は、前記角速度変化積算値と予め設定された燃料性状判定閾値とを比較して燃料性状を判定するものであって、内燃機関の機関回転数を検出する回転数検出手段と、前記角速度変動パラメータを所定回数積算する前に機関回転数が予め設定された積算領域上限回転数に達した際には、前記積算領域上限回転数に達するまでの積算回数に応じて燃料性状判定閾値を補正する燃料性状判定閾値補正手段と、を有する。これによって、燃料性状の判定のタイミングが、前記角速度変動パラメータの積算回数のみならず、機関回転数によっても規定され、かつ角速度変動パラメータの積算回数に応じて燃料性状判定閾値が補正されるので、機関始動後の比較的短時間の間に燃料性状の判定を精度よく実施することができる。

本発明が適用された内燃機関のシステム構成を模式的に示した説明図。 本発明の係る内燃機関の燃料性状判定装置の第１実施形態における制御の流れを示すフローチャート。 本発明の係る内燃機関の燃料性状判定装置の第１実施形態における各種パラメータの変化を表すタイミングチャート。 始動後燃焼回数及びクランク角速度と、燃料性状の相関関係を示す説明図。 比較例における各種パラメータの変化を表すタイミングチャート。 本発明の係る内燃機関の燃料性状判定装置の第２実施形態における制御の流れを示すフローチャート。 本発明の係る内燃機関の燃料性状判定装置の第２実施形態における各種パラメータの変化を表すタイミングチャート。 本発明の係る内燃機関の燃料性状判定装置の第３実施形態における制御の流れを示すフローチャート。 本発明の係る内燃機関の燃料性状判定装置の第３実施形態における各種パラメータの変化を表すタイミングチャート。

符号の説明

１…内燃機関
１８…コントロールユニット
２０…クランク角センサ
２１…シグナルプレート
２２…突起部
２３…歯欠け部

Claims (4)

1. クランクシャフトの角速度を検出する角速度検出手段と、
   検出されたクランクシャフトの角速度を用いて各気筒の膨張行程時におけるクランクシャフトの角速度の変動を示す角速度変動パラメータを算出する角速度変動算出手段と、
   点火する気筒を判別する気筒判別手段と、
   内燃機関の始動後、各気筒の２回目の膨張行程時からの前記角速度変動パラメータを所定回数積算して角速度変動積算値を算出する角速度変動積算値算出手段と、
   前記角速度変化積算値に応じて燃料性状を判定する燃焼性状判定手段と、を有することを特徴とする内燃機関の燃料性状判定装置。
2. 内燃機関の機関回転数を検出する回転数検出手段を有し、
   前記角速度変動積算値算出手段は、全気筒で最初の膨張行程が終了した時点で、機関回転数が予め設定された失火判定用回転数に到達していない場合、機関回転数が前記失火判定用回転数以上となり全ての気筒で失火が発生していないと判定されてから算出された前記角速度変動パラメータを積算す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。
3. 前記角速度変動パラメータを用いて、気筒毎に膨張行程で失火したか否かの判定を行う失火判定手段を有し、
   角速度変動積算値算出手段は、膨張行程で連続して着火している気筒の２回目の着火時からの前記角速度変動パラメータを積算す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。
4. 前記燃焼性状判定手段は、前記角速度変化積算値と予め設定された燃料性状判定閾値とを比較して燃料性状を判定するものであって、
   内燃機関の機関回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記角速度変動パラメータを所定回数積算する前に機関回転数が予め設定された積算領域上限回転数に達した際には、前記積算領域上限回転数に達するまでの積算回数に応じて燃料性状判定閾値を補正する燃料性状判定閾値補正手段と、を有す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。

Images