JP2012036761A - Fuel state detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば内燃機関に搭載され、燃料中のアルコール濃度を検出するのに好適に用いられる燃料性状検出装置に関する。 The present invention relates to a fuel property detection device that is mounted on, for example, an internal combustion engine and is suitably used for detecting the alcohol concentration in fuel.
従来技術として、例えば特許文献1(実開平5−73568号公報)に開示されているように、内燃機関に適用される静電容量式のアルコール濃度検出装置が知られている。このアルコール濃度検出装置は、燃料中に配置される一対の電極を備えており、これらの電極間の静電容量に基いて、燃料中のアルコール濃度を検出するものである。従来技術では、電極間の静電容量が燃料の温度によっても影響されることを考慮して、温度センサにより燃料の温度を検出し、アルコール濃度の検出値を温度補正する構成としている。 As a conventional technique, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Utility Model Publication No. 5-73568), a capacitance-type alcohol concentration detection device applied to an internal combustion engine is known. The alcohol concentration detection device includes a pair of electrodes arranged in the fuel, and detects the alcohol concentration in the fuel based on the capacitance between these electrodes. In the prior art, in consideration of the fact that the capacitance between the electrodes is also affected by the temperature of the fuel, the temperature of the fuel is detected by a temperature sensor, and the detected value of the alcohol concentration is temperature-corrected.
ところで、上述した従来技術では、温度センサとして、一般的なサーミスタ等を用いることが多い。しかしながら、静電容量型の濃度センサと温度センサを比較すると、過渡時の応答特性に大きな差異がある。従って、燃料中のアルコール濃度と共に燃料の温度が大きく変化するような過渡状態においては、アルコール濃度の変化に対する応答速度と、温度の変化に対する応答速度との間にずれが生じる。 By the way, in the prior art described above, a general thermistor or the like is often used as a temperature sensor. However, when comparing the capacitance type concentration sensor and the temperature sensor, there is a large difference in the response characteristics at the time of transition. Therefore, in a transient state where the temperature of the fuel greatly changes with the alcohol concentration in the fuel, a difference occurs between the response speed with respect to the change in alcohol concentration and the response speed with respect to the change in temperature.
このため、従来技術では、例えば車両の暖機が完了した後の比較的暖かい燃料に対して、アルコール濃度が大きく異なる低温の燃料を補給した場合などに、上述した応答特性の差異によってアルコール濃度の検出精度が低下するという問題がある。この結果、例えば内燃機関の制御等においては、アルコール濃度の検出誤差に起因する空燃比のずれが増加し、燃焼性や排気エミッションが悪化し易い。 For this reason, in the prior art, for example, when a low-temperature fuel having a significantly different alcohol concentration is supplied to a relatively warm fuel after the vehicle has been warmed up, the alcohol concentration is reduced due to the difference in response characteristics described above. There is a problem that the detection accuracy is lowered. As a result, for example, in the control of an internal combustion engine or the like, the deviation of the air-fuel ratio due to the alcohol concentration detection error increases, and the combustibility and the exhaust emission are likely to deteriorate.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、アルコール濃度や温度の変化に影響されることなく、燃料中のアルコール濃度を正確に検出することが可能な燃料性状検出装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The object of the present invention is to accurately detect the alcohol concentration in the fuel without being affected by changes in the alcohol concentration or temperature. It is an object of the present invention to provide a possible fuel property detection device.
第1の発明は、アルコールを含む燃料中で対向する少なくとも2個の電極を有し、該各電極間の静電容量に基いて前記燃料中のアルコール濃度を検出する濃度検出部と、
前記燃料の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出したアルコール濃度の変化量が所定の濃度判定値以上であり、かつ、前記濃度検出部により検出した燃料温度の変化量が所定の温度判定値以上である場合に、この状態を過渡状態と判定する過渡判定手段と、
前記過渡判定手段により前記過渡状態であると判定され、かつ、前記燃料温度の変化が低下方向である場合に、前記アルコール濃度の検出値を低濃度側に補正する第1の補正手段と、
前記過渡判定手段により前記過渡状態であると判定され、かつ、前記燃料温度の変化が上昇方向である場合に、前記アルコール濃度の検出値を高濃度側に補正する第2の補正手段と、を備えることを特徴とする。
A first invention has at least two electrodes facing each other in a fuel containing alcohol, and a concentration detector that detects an alcohol concentration in the fuel based on a capacitance between the electrodes,
A temperature detector for detecting the temperature of the fuel;
This state is obtained when the change amount of the alcohol concentration detected by the temperature detection unit is greater than or equal to a predetermined concentration determination value and the change amount of the fuel temperature detected by the concentration detection unit is greater than or equal to the predetermined temperature determination value. Transient determination means for determining a transient state;
A first correction unit that corrects the detected value of the alcohol concentration to a low concentration side when the transient determination unit determines that the state is in the transient state and the change in the fuel temperature is in a decreasing direction;
Second correction means for correcting the detected value of the alcohol concentration to a high concentration side when the transient determination means determines that the state is in the transient state and the change in the fuel temperature is in an increasing direction; It is characterized by providing.
第2の発明は、前記濃度検出部に印加する交流電圧の周波数を第1,第2の周波数に切換えつつ、前記第1,第2の周波数での静電容量をそれぞれ検出する周波数別検出手段と、
前記第1,第2の周波数でそれぞれ検出した静電容量と、前記第1,第2の周波数でのアルコール及び水分の誘電率とに基いて、燃料中のアルコール濃度を水分含有量に応じて補正した状態で算出する水分補正濃度算出手段と、を備える。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a frequency-specific detection means for detecting capacitances at the first and second frequencies while switching the frequency of the AC voltage applied to the concentration detection unit to the first and second frequencies. When,
Based on the capacitances detected at the first and second frequencies and the dielectric constants of alcohol and moisture at the first and second frequencies, the alcohol concentration in the fuel is determined according to the moisture content. Moisture correction concentration calculating means for calculating in a corrected state.
第3の発明は、前記第1の周波数により静電容量を検出する時点と、前記第2の周波数により静電容量検出する時点とで、燃料中のアルコール濃度及び/又は燃料の温度が異なる場合に、前記周波数別検出手段の作動を禁止する禁止手段を備える。 According to a third aspect of the present invention, the alcohol concentration in the fuel and / or the temperature of the fuel are different between the time when the capacitance is detected at the first frequency and the time when the capacitance is detected at the second frequency. And a prohibiting means for prohibiting the operation of the frequency-specific detection means.
第4の発明は、燃料中の水分含有量が変化し得る状況が生じたか否かを判定する判定手段と、
前記水分補正濃度算出手段により燃料中のアルコール濃度を算出してから、前記判定手段により前記状況が生じたと判定されるまでの期間中に、前記周波数別検出手段の作動を停止する停止手段と、を備える。
4th invention is the determination means which determines whether the condition where the water | moisture content in a fuel could change was produced,
Stop means for stopping the operation of the frequency-specific detection means during a period from when the alcohol concentration in the fuel is calculated by the moisture correction concentration calculation means to when the determination means determines that the situation has occurred, Is provided.
第5の発明は、前記燃料が燃焼することにより生じる排気ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記アルコール濃度の検出値と前記排気ガスの空燃比とに基いてアルコール濃度の検出機能が正常であるか否かを診断する診断手段と、を備える。
5th invention, the air fuel ratio detection means which detects the air fuel ratio of the exhaust gas which arises when the said fuel burns,
Diagnostic means for diagnosing whether or not the alcohol concentration detection function is normal based on the detected value of the alcohol concentration and the air-fuel ratio of the exhaust gas.
第1の発明によれば、燃料中のアルコール濃度及び燃料温度が検出精度に影響を与えるほど変化する過渡状態では、燃料温度の変化が低下方向である場合に、第1の補正手段によりアルコール濃度の検出値を低濃度側に補正することができる。また、過渡状態において、燃料温度の変化が上昇方向である場合には、第2の補正手段によりアルコール濃度の検出値を高濃度側に補正することができる。これにより、給油時等の過渡状態でも、温度変化の方向に応じて異なる濃度検出値のずれを的確に補正することができ、アルコール濃度の検出精度を向上させることができる。 According to the first invention, in the transient state where the alcohol concentration in the fuel and the fuel temperature change so as to affect the detection accuracy, the alcohol concentration is detected by the first correction means when the change in the fuel temperature is in the decreasing direction. Can be corrected to the low density side. In the transient state, when the change in the fuel temperature is in the increasing direction, the detected value of the alcohol concentration can be corrected to the high concentration side by the second correcting means. As a result, even in a transient state such as during refueling, it is possible to accurately correct the deviation of the concentration detection value that varies depending on the direction of temperature change, and to improve the alcohol concentration detection accuracy.
第2の発明によれば、水分補正濃度算出手段は、第1,第2の周波数でそれぞれ検出した静電容量と、第1,第2の周波数でのアルコール及び水分の誘電率とに基いて、含水燃料中のアルコール濃度を正確に検出することができる。従って、周波数を切換えるだけで、燃料中の水分に影響されることなく、アルコール濃度を正確に検出することができる。 According to the second aspect of the invention, the moisture correction concentration calculating means is based on the capacitances detected at the first and second frequencies, respectively, and the dielectric constants of alcohol and moisture at the first and second frequencies. The alcohol concentration in the water-containing fuel can be accurately detected. Therefore, it is possible to accurately detect the alcohol concentration without being affected by moisture in the fuel simply by switching the frequency.
第3の発明によれば、禁止手段は、第1の周波数により静電容量を検出する時点と、第2の周波数により静電容量検出する時点とで、燃料中のアルコール濃度や燃料温度が異なる場合に、周波数別検出手段の作動を禁止することができる。これにより、温度変化や濃度変化の影響により静電容量、誘電率等の誤差が生じるのを防止し、アルコール濃度の検出精度を向上させることができる。 According to the third aspect of the invention, the prohibiting means differs in alcohol concentration and fuel temperature in the fuel at the time when the capacitance is detected at the first frequency and when the capacitance is detected at the second frequency. In this case, the operation of the frequency-specific detection means can be prohibited. Thereby, it is possible to prevent errors such as capacitance and dielectric constant due to the influence of temperature change and concentration change, and improve the detection accuracy of alcohol concentration.
第4の発明によれば、停止手段は、燃料中のアルコール濃度を一旦算出してから、燃料中の水分含有量が変化し得る状況が生じるまでの期間中に、周波数別検出手段の作動を停止することができる。これにより、周波数の不要な切換動作を抑制し、アルコール濃度の検出可能回数(検出頻度)を増加させることができる。 According to the fourth invention, the stopping means operates the detecting means for each frequency during a period from when the alcohol concentration in the fuel is once calculated until a situation in which the moisture content in the fuel can change occurs. Can be stopped. Thereby, the frequency unnecessary switching operation can be suppressed, and the number of detectable alcohol concentrations (detection frequency) can be increased.
第5の発明によれば、診断手段は、燃料中のアルコール濃度と排気空燃比との相関を利用することにより、排気空燃比を検出するだけで、濃度検出部等の故障を正確に診断することができる。これにより、故障に対して迅速かつ適切に対処することができ、システムの信頼性を向上させることができる。 According to the fifth aspect of the invention, the diagnosis means accurately diagnoses a failure of the concentration detector or the like only by detecting the exhaust air / fuel ratio by utilizing the correlation between the alcohol concentration in the fuel and the exhaust air / fuel ratio. be able to. Thereby, it is possible to quickly and appropriately cope with the failure, and to improve the reliability of the system.
実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図5を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に適用されるシステムを説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、例えばFFV(Flexible Fuel Vehicle)に搭載され、アルコール燃料を用いる内燃機関としてのエンジン10を備えている。エンジン10の各気筒には、ピストン12により燃焼室14が画成されており、ピストン12は、エンジンのクランク軸16に連結されている。また、エンジン10は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路18と、各気筒から排気ガスが排出される排気通路20とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining a system applied to the first embodiment of the present invention. The system of the present embodiment is mounted on, for example, an FFV (Flexible Fuel Vehicle) and includes an
吸気通路18には、アクセル開度等に基いて吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ22が設けられている。一方、排気通路20には、排気ガスを浄化する触媒24が設けられている。また、各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射する吸気ポート噴射弁26と、筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁28と、筒内の混合気に点火する点火プラグ30と、吸気ポートを筒内に対して開,閉する吸気バルブ32と、排気ポートを筒内に対して開,閉する排気バルブ34とが設けられている。
The
さらに、本実施の形態のシステムは、クランク角センサ36、エアフローセンサ38、空燃比センサ40、燃温センサ42、アルコール濃度センサ44等を含むセンサ系統と、エンジン10の運転状態を制御するECU(Electronic Control Unit)50とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ36は、クランク軸16の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ38は吸入空気量を検出する。また、空燃比センサ40は、触媒24の上流側で排気空燃比を検出するもので、本実施の形態の空燃比検出手段を構成している。燃温センサ42は、燃料の温度を検出するもので、本実施の形態の温度検出部を構成している。
Furthermore, the system of the present embodiment includes a sensor system including a
アルコール濃度センサ44は、燃料中のアルコール濃度を検出するもので、本実施の形態の濃度検出部を構成している。アルコール濃度センサ44は、静電容量式の濃度センサからなり、例えば特開2009−145131号公報に記載されているような公知の構成を有している。即ち、アルコール濃度センサ42は、燃料中で対向する一対の電極44Aを備えており、該各電極44A間の静電容量に基いて燃料中のアルコール濃度を検出するように構成されている。
The
また、センサ系統には、上述したセンサ36〜44に加えて、エンジン10及びこれを搭載した車両の制御に必要な各種のセンサ(例えばエンジンの冷却水温を検出する水温センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ等)が含まれており、これらのセンサはECU50の入力側に接続されている。また、ECU50の出力側には、スロットルバルブ22、噴射弁26,28、点火プラグ30等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
In addition to the
そして、ECU50は、エンジンの運転情報をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動し、運転制御を実行する。具体的には、クランク角センサ36の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ38の出力に基いて吸入空気量を算出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基いてエンジンの負荷を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期等を決定する。さらに、吸入空気量、負荷、燃料中のアルコール濃度等に基いて燃料噴射量を算出する。そして、燃料噴射時期が到来したときに噴射弁26,28を駆動し、点火プラグ30を駆動する。これにより、筒内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。また、ECU50は、空燃比センサ40の出力に基いて空燃比を目標空燃比に制御する空燃比フィードバック制御を実行する。
Then, the
[実施の形態1の特徴]
燃料中のアルコール濃度は、アルコール濃度センサ44により検出したアルコール濃度を、燃温センサ42の出力に基いて温度補正することにより算出される。しかし、燃料中のアルコール濃度と共に燃料の温度が大きく変化するような過渡状態においては、各センサ42,44の応答特性の差異により、アルコール濃度の検出精度が低下し易い。ここで、図2は、燃料温度の変化によりアルコール濃度の検出値に誤差が生じる状態を示す特性線図である。この図に示すように、燃料中のアルコール濃度が変化するときに、燃料の温度が大きく変化すると、温度変化がない場合と比較してアルコール濃度の検出値に誤差が生じる。この現象は、例えば車両の暖機が完了した後の暖かい燃料に対して、アルコール濃度が異なる低温の燃料を補給する場合や、車両が始動された直後の冷たい燃料に対して暖かい燃料を補給する場合に生じ得るものである。
[Features of Embodiment 1]
The alcohol concentration in the fuel is calculated by correcting the temperature of the alcohol concentration detected by the
また、上記検出誤差は、図3及び図4に示すように、温度変化の方向に応じて誤差の発生方向が異なるという特性を有している。図3は、燃料の温度が低下する場合のアルコール濃度センサと温度センサ(燃温センサ)の出力特性を示す特性線図であり、図4は、燃料の温度が上昇する場合の出力特性を示す特性線図である。まず、図3に示すように、給油等により燃料の実温度が大きく低下した場合には、温度センサ42による検出温度が実温度の変化に追従できず、検出温度が過渡的に高温側にずれる応答遅れが生じる。これに対し、電極44A間の静電容量には、実温度の変化が比較的速やかに反映されるので、アルコール濃度センサ44による検出濃度は、実濃度に対して高温側にずれることになる。一方、図4に示すように、燃料の実温度が大きく上昇した場合には、検出温度が過渡的に低温側にずれる応答遅れが生じ、アルコールの検出濃度は、実濃度に対して低温側にずれることになる。
Further, the detection error has a characteristic that an error generation direction differs depending on a temperature change direction, as shown in FIGS. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the output characteristics of the alcohol concentration sensor and the temperature sensor (fuel temperature sensor) when the temperature of the fuel decreases, and FIG. 4 shows the output characteristics when the temperature of the fuel increases. It is a characteristic diagram. First, as shown in FIG. 3, when the actual temperature of the fuel is greatly reduced due to refueling or the like, the temperature detected by the
このため、本実施の形態では、燃料中のアルコール濃度及び燃料温度が大きく変化した過渡状態において、燃料温度の変化が低下方向に生じた場合には、アルコール濃度の検出値を低濃度側(減少させる方向)に補正し、検出値の高濃度側へのずれを補償する。また、前記過渡状態において、燃料温度の変化が上昇方向に生じた場合には、アルコール濃度の検出値を高濃度側(増加させる方向)に補正し、検出値の低濃度側へのずれを補償する。これらの補正処理において、アルコール濃度の補正量は、例えば燃料の検出温度、検出温度の変化率等のパラメータに基いて設定される。ECU50には、図3に示す特性データに基いて作成されたマップデータである第1の補正マップと、図4に示す特性データに基いて作成された第2の補正マップとが予め記憶されている。このため、ECU50は、前記パラメータに基いて第1,第2の補正マップを参照することにより、アルコール濃度の補正量を算出することができる。
For this reason, in the present embodiment, in the transient state where the alcohol concentration in the fuel and the fuel temperature have greatly changed, if the change in the fuel temperature occurs in the decreasing direction, the detected value of the alcohol concentration is reduced (reduced) To compensate for the deviation of the detected value toward the high density side. Also, when the fuel temperature changes in the upward direction in the transient state, the detected value of alcohol concentration is corrected to the higher concentration side (increase direction) to compensate for the deviation of the detected value to the lower concentration side. To do. In these correction processes, the correction amount of the alcohol concentration is set based on parameters such as the detected temperature of the fuel and the rate of change of the detected temperature. The
また、上記補正処理は、燃料中のアルコール濃度及び燃料温度が大きく変化した場合にのみ必要となるので、給油時等に生じる過渡状態においてのみ実行される。ここで、過渡状態とは、例えばアルコール濃度の変化量が所定の濃度判定値以上であり、かつ、燃料温度の変化量が所定の温度判定値以上である状態として定義される。なお、アルコール濃度及び燃料温度の変化量とは、センサ42,44による検出値が一定の時間中に変化する量であり、言い換えれば、一定時間当たりの変化率に相当している。また、濃度判定値は、例えばアルコール濃度の検出精度に影響を与える濃度変化量(濃度変化率)の最小値として設定されるもので、温度判定値は、アルコール濃度の検出精度に影響を与える温度変化量(温度変化率)の最小値として設定される。これらの判定値は、実験等により容易に求めることができる。
In addition, the correction process is necessary only when the alcohol concentration in the fuel and the fuel temperature change greatly, so that the correction process is executed only in a transient state that occurs during refueling. Here, the transient state is defined, for example, as a state where the amount of change in alcohol concentration is equal to or greater than a predetermined concentration determination value and the amount of change in fuel temperature is equal to or greater than a predetermined temperature determination value. Note that the amount of change in alcohol concentration and fuel temperature is the amount by which the values detected by the
上記補正処理によれば、給油時等の過渡状態において、燃料中のアルコール濃度及び燃料温度が大きく変化した場合でも、燃料温度が変化する方向に応じてアルコール濃度の検出値を高濃度側及び低濃度側に補正することができる。これにより、温度変化の方向に応じて異なる濃度検出値のずれを的確に補正することができ、過渡状態での検出精度を向上させることができる。従って、エンジン制御においては、アルコール濃度の検出誤差に起因する空燃比のずれを抑制し、空燃比制御等を正確に実行することができる。 According to the above correction process, even when the alcohol concentration and the fuel temperature in the fuel change greatly in a transitional state such as when refueling, the detected value of the alcohol concentration is increased and decreased according to the direction in which the fuel temperature changes. It can be corrected to the density side. Thereby, the shift | offset | difference of a density | concentration detection value which changes according to the direction of a temperature change can be correct | amended exactly, and the detection accuracy in a transient state can be improved. Therefore, in engine control, it is possible to suppress air-fuel ratio deviation caused by alcohol concentration detection error and to accurately execute air-fuel ratio control and the like.
[実施の形態1を実現するための具体的な処理]
次に、図5を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図5は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行されるアルコール濃度検出制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中にほぼ一定の演算周期で繰返し実行されるものとする。図5に示すルーチンでは、まず、ステップ100において、燃温センサ42とアルコール濃度センサ44の出力を読込み、これらの出力に基いてアルコール濃度の検出値(濃度検出値)と燃料温度の検出値(温度検出値)をそれぞれ取得する。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 1]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart of alcohol concentration detection control executed by the ECU in the first embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is repeatedly executed at a substantially constant calculation cycle during engine operation. In the routine shown in FIG. 5, first, in
次に、ステップ102では、上記濃度検出値、即ち、今回の演算サイクルで取得した濃度検出値と、前回の演算サイクルで取得した濃度検出値との差分である濃度変化量を算出する。また、ステップ104では、濃度変化量の場合と同様に、今回の温度検出値と前回の温度検出値との差分である温度変化量を算出する。従って、濃度変化量と温度変化量とは、図5に示すルーチンの演算周期に相当する一定の時間当たりの変化量となる。次に、ステップ106では、濃度変化量が前述の濃度判定値以上であるか否かを判定し、ステップ108では、温度変化量が温度判定値以上であるか否かを判定する。
Next, in
ステップ106,108の判定が両方とも成立した場合には、アルコール濃度と温度の両方が急激に変化した過渡状態であると判定し、ステップ110において、温度変化量が負であるか否か、即ち、燃料温度の変化が低下方向であるか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ112において、温度検出値に基いて第1の補正マップを参照し、補正量を算出する。そして、この補正量を用いて濃度検出値を低濃度側に温度補正し、最終的なアルコール濃度を算出する。また、ステップ110の判定が不成立の場合には、ステップ114において、温度検出値に基いて第2の補正マップを参照し、補正量を算出する。そして、この補正量を用いて濃度検出値を高濃度側に温度補正し、最終的なアルコール濃度を算出する。一方、ステップ106,108の何れかで判定が不成立の場合には、検出精度が低下するような過渡状態ではないと判断し、ステップ116において、定常状態でのアルコール濃度検出処理を実行する。即ち、ステップ116では、一般的に公知な定常状態での補正処理により、温度検出値に基いて濃度検出値を温度補正し、最終的なアルコール濃度を算出する。
If both the determinations in
なお、前記実施の形態1では、図5中のステップ106,108が過渡判定手段の具体例を示し、ステップ112が第1の補正手段の具体例を示し、ステップ114が第2の補正手段の具体例を示している。 In the first embodiment, steps 106 and 108 in FIG. 5 show a specific example of the transient determination means, step 112 shows a specific example of the first correction means, and step 114 shows the second correction means. A specific example is shown.
実施の形態2.
次に、図6乃至図8を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1の構成において、燃料中の水分含有量に応じてアルコール濃度の検出値を補正することを特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is characterized in that, in the configuration of the first embodiment, the detected value of the alcohol concentration is corrected according to the moisture content in the fuel. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[実施の形態2の特徴]
アルコール濃度の検出値(静電容量)は、燃料中に混入した成分の影響を受けるが、その影響度は、混入物の比誘電率が大きいほど強くなる。ここで、図6は、燃料中に水分が混入した場合における印加電圧の周波数と静電容量との関係を示す特性線図である。なお、図中の「E100」とはアルコール濃度が100%の燃料を示している。ガソリン、アルコール(エタノール)、水の比誘電率は、それぞれ2、24、80程度であり、水の比誘電率は特に大きい。このため、燃料中に水分が混入した場合には、図6に示すように、少量の水分でも静電容量が大きく変化し、アルコール濃度の検出精度が低下する。
[Features of Embodiment 2]
The detected value (capacitance) of the alcohol concentration is affected by components mixed in the fuel, and the degree of influence increases as the relative dielectric constant of the contaminant increases. Here, FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the frequency of the applied voltage and the capacitance when moisture is mixed in the fuel. In the figure, “E100” indicates a fuel having an alcohol concentration of 100%. The relative permittivity of gasoline, alcohol (ethanol), and water is about 2, 24, and 80, respectively, and the relative permittivity of water is particularly large. For this reason, when water is mixed in the fuel, as shown in FIG. 6, the capacitance changes greatly even with a small amount of water, and the alcohol concentration detection accuracy is lowered.
このため、本実施の形態では、アルコールと水分とで静電容量の周波数特性が異なることを利用して、2種類の異なる周波数Fa,Fbで静電容量を検出することにより、燃料中のアルコール濃度を水分含有量に応じて補正した状態で算出する構成としている。図7は、含水燃料(水分を含むアルコール燃料)と非含水燃料のそれぞれについて、静電容量の周波数特性を示す特性線図である。なお、この特性線図は、アルコール燃料としてエタノール燃料を用いた場合を例示している。図7に示すように、例えばアルコール濃度Eaを有する含水燃料と、アルコール濃度Eb(≠Ea)を有する非含水燃料とに対して、単一の周波数Faで静電容量を検出すると、アルコール濃度が異なるにも拘らず、同一の静電容量C2aが得られる場合がある。即ち、水分の存在によりアルコール濃度の検出値に誤差が生じることが判る。 For this reason, in the present embodiment, the alcohol in the fuel is detected by detecting the capacitance at two different frequencies Fa and Fb by utilizing the fact that the frequency characteristics of the capacitance are different between alcohol and moisture. The concentration is calculated in a state corrected according to the water content. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the frequency characteristics of capacitance for each of the hydrous fuel (alcohol fuel containing water) and the non-hydrous fuel. In addition, this characteristic diagram has illustrated the case where ethanol fuel is used as alcohol fuel. As shown in FIG. 7, for example, when the capacitance is detected at a single frequency Fa for a hydrous fuel having an alcohol concentration Ea and a non-hydrous fuel having an alcohol concentration Eb (≠ Ea), the alcohol concentration is Despite being different, the same capacitance C2a may be obtained. That is, it can be seen that an error occurs in the detected value of the alcohol concentration due to the presence of moisture.
一方、アルコールと水とは静電容量の周波数特性が異なるので、上記2種類の燃料に対して、周波数Faと異なる他の周波数Fbで電圧を印加した場合には、それぞれ異なる静電容量C2b,C1b′が得られる。従って、任意のアルコール燃料において、2種類の周波数Fa,Fbにおける静電容量C2a,C2bを検出すれば、燃料中の水分含有量及びアルコール濃度を算出することができる。以下、この算出処理について具体的に説明する。 On the other hand, since alcohol and water have different frequency characteristics of capacitance, when a voltage is applied to the above two types of fuels at a different frequency Fb, the capacitance C2b, C1b 'is obtained. Therefore, in any alcohol fuel, if the capacitances C2a and C2b at two types of frequencies Fa and Fb are detected, the water content and alcohol concentration in the fuel can be calculated. Hereinafter, this calculation process will be described in detail.
(アルコール濃度の算出処理)
まず、周波数Fa,Fbにおけるアルコールの誘電率をそれぞれKa1,Kb1とし、周波数Fa,Fbにおける水の誘電率をそれぞれKa2,Kb2とすれば、図7中に示す静電容量C2a,C2b,C1b′について、下記(1)〜(3)式が成立する。なお、wは含水燃料の含水量(水分濃度)である。
(Calculation process of alcohol concentration)
First, assuming that the dielectric constants of alcohol at frequencies Fa and Fb are Ka1 and Kb1, respectively, and the dielectric constants of water at frequencies Fa and Fb are Ka2 and Kb2, respectively, capacitances C2a, C2b, and C1b 'shown in FIG. The following formulas (1) to (3) are established. Note that w is the water content (moisture concentration) of the water-containing fuel.
C2a=Ea×Ka1+w×Ka2=Eb×Ka1 ・・・(1)
C1b′=Eb×Kb1 ・・・(2)
C2b=Ea×Kb1+w×Kb2 ・・・(3)
C2a = Ea * Ka1 + w * Ka2 = Eb * Ka1 (1)
C1b '= Eb * Kb1 (2)
C2b = Ea * Kb1 + w * Kb2 (3)
上記(1)式の中辺及び(3)式は、図7に基いて、アルコール濃度Eaの含水燃料について成立する式であり、(1)式の右辺及び(2)式は、アルコール濃度Ebの非含水燃料について成立する式である。これらの式を用いると、(1)の右辺及び(2)式により下記(4)式を得ることができ、(1)式の中辺及び右辺により下記(5)式を得ることができる。 The middle side of the above formula (1) and the formula (3) are formulas established for the water-containing fuel having the alcohol concentration Ea based on FIG. 7, and the right side of the formula (1) and the formula (2) are the alcohol concentration Eb. This formula holds for non-hydrous fuel. Using these equations, the following equation (4) can be obtained from the right side of (1) and the equation (2), and the following equation (5) can be obtained from the middle and right sides of the equation (1).
C1b′=C2a×(Kb1/Ka1) ・・・(4)
Eb−Ea=w×(Ka2/Ka1) ・・・(5)
C1b '= C2a x (Kb1 / Ka1) (4)
Eb−Ea = w × (Ka2 / Ka1) (5)
また、前記(2)式から(3)式を減算することにより下記(6)式が得られ、この(6)式に前記(4),(5)式を代入することにより、下記(7)式を得ることができる。 Further, the following expression (6) is obtained by subtracting the expression (3) from the expression (2). By substituting the expressions (4) and (5) into the expression (6), the following (7) ) Formula can be obtained.
C1b′−C2b=(Eb−Ea)×Kb1−w×Kb2 ・・・(6)
C2a×(Kb1/Ka1)−C2b=w×(Ka2/Ka1)×Kb1−w×Kb2 ・・・(7)
C1b'-C2b = (Eb-Ea) * Kb1-w * Kb2 (6)
C2a * (Kb1 / Ka1) -C2b = w * (Ka2 / Ka1) * Kb1-w * Kb2 (7)
そして、上記(7)式を水分濃度wについて整理することにより、下記(8)式を得ることができる。一方、前記(1)式の左辺及び中辺を検出対象であるアルコール濃度Eaについて整理すると、下記(9)式のようになる。 The following equation (8) can be obtained by arranging the equation (7) with respect to the water concentration w. On the other hand, when the left side and the middle side of the formula (1) are arranged for the alcohol concentration Ea as the detection target, the following formula (9) is obtained.
w=(C2a×Kb1−C2b×Ka1)/(Ka2×Kb1−Ka1×Kb2) ・・・(8)
Ea=(C2a−w×Ka2)/Ka1 ・・・(9)
w = (C2a * Kb1-C2b * Ka1) / (Ka2 * Kb1-Ka1 * Kb2) (8)
Ea = (C2a-w * Ka2) / Ka1 (9)
従って、上記(8),(9)式によれば、2種類の周波数Fa,Fbで検出した静電容量C2a,C2bと、定数である誘電率Ka1,Kb1,Ka2,Kb2とに基いて、含水燃料中のアルコール濃度を正確に検出することができる。これにより、周波数を切換えるだけで、燃料中の水分に影響されることなく、アルコール濃度を正確に検出することができる。また、燃料中の水分濃度wを算出することができるので、エンジン等においては、燃料の含水量に応じて警告を発生したり、燃料噴射量を変更する等の適切な制御を行うことができる。 Therefore, according to the above formulas (8) and (9), based on the capacitances C2a and C2b detected at the two types of frequencies Fa and Fb and the constant dielectric constants Ka1, Kb1, Ka2 and Kb2, The alcohol concentration in the hydrous fuel can be accurately detected. As a result, the alcohol concentration can be accurately detected by only switching the frequency without being affected by moisture in the fuel. Further, since the water concentration w in the fuel can be calculated, the engine or the like can perform appropriate control such as generating a warning or changing the fuel injection amount in accordance with the water content of the fuel. .
上述した算出処理を実現するために、ECU50には、誘電率Ka1,Kb1,Ka2,Kb2を求めるためのマップデータ(誘電率マップ)が予め記憶されている。詳しく述べると、誘電率の周波数特性は、燃料中のアルコール濃度及び燃料温度に応じて変化するので、上記誘電率マップは、直近のアルコール濃度及び燃料温度に基いて誘電率を算出することが可能な2次元マップデータとして設定されている。ECU50は、燃料中のアルコール濃度及び燃料温度に基いて誘電率マップを参照し、誘電率Ka1,Kb1,Ka2,Kb2を決定することができる。
In order to realize the above-described calculation process, the
また、実際の検出動作では、電極44A間に印加する交流電圧の周波数を周波数Fa,Fb間で交互に切換え、各周波数Fa,Fbでの静電容量C2a,C2bを検出する。このとき、各周波数Fa,Fbでの電圧印加期間は異なってもよい。但し、各周波数での検出条件を出来るだけ揃えるために、互いに隣接する電圧印加期間で検出された静電容量C2a,C2bを用いてアルコール濃度を算出するのが好ましい。そして、これらの静電容量C2a,C2bと、前記誘電率マップにより求めた誘電率Ka1,Kb1,Ka2,Kb2に基いて、アルコール濃度Eaを算出し、必要であれば水分濃度wも算出する。
In the actual detection operation, the frequency of the alternating voltage applied between the
(検出動作の実行条件)
本実施の形態では、上述した算出方法により燃料中のアルコール濃度を一旦算出してから、燃料中の水分含有量が変化し得る状況が生じるまでの期間中に、周波数Fa,Fbを切換えての静電容量の検出動作を停止する構成としている。ここで、燃料中の水分含有量が変化し得る状況とは、一例を挙げれば、給油が行われて燃料タンク内の燃料が給油後の燃料に入れ替わった場合であり、上述した「期間」とは、燃料性状が変化しないと推定される期間(性状不変期間)である。このため、本実施の形態では、給油が行われて燃料タンク内の燃料が給油後の燃料に入れ替わったか否かを判定し、この判定が成立した場合にのみ、2種類の周波数Fa,Fbによりアルコール濃度を検出する。
(Detection operation execution conditions)
In the present embodiment, the frequencies Fa and Fb are switched during a period from the time when the alcohol concentration in the fuel is once calculated by the above-described calculation method until the situation in which the moisture content in the fuel may change. The capacitance detection operation is stopped. Here, the situation where the moisture content in the fuel can change is, for example, a case where refueling is performed and the fuel in the fuel tank is replaced with the fuel after refueling. Is a period (property invariant period) during which the fuel property is estimated not to change. For this reason, in this embodiment, it is determined whether or not refueling has been performed and the fuel in the fuel tank has been replaced with fuel after refueling. Only when this determination is satisfied, the two types of frequencies Fa and Fb are used. Detect alcohol concentration.
一方、上記判定が不成立の場合、即ち、性状不変期間中である場合には、周波数Fa,Fbの切換動作を停止する。この場合には、例えば単一の周波数により静電容量を検出し、公知の温度補正等を行うことにより、最終的なアルコール濃度を算出する。上記構成によれば、周波数の不要な切換動作を抑制し、アルコール濃度の検出可能回数(検出頻度)を増加させることができ、濃度の検出抜け等を回避することができる。また、性状不変期間には、車両の走行中(エンジンの運転中)や、給油が終了してから一定の時間(過渡期)が経過した以降、などの状況も含まれる。従って、本実施の形態では、例えば車両の速度、エンジン回転数、燃料タンク内の燃料の残量等に基いて、これらの状況を検出した場合に、周波数Fa,Fbの切換動作を停止する構成としてもよい。 On the other hand, when the above determination is not satisfied, that is, when the property is invariant, the switching operation of the frequencies Fa and Fb is stopped. In this case, for example, the final alcohol concentration is calculated by detecting the electrostatic capacitance at a single frequency and performing known temperature correction or the like. According to the above configuration, it is possible to suppress an unnecessary switching operation of the frequency, increase the number of times the alcohol concentration can be detected (detection frequency), and avoid the concentration detection failure. The property invariant period includes situations such as when the vehicle is running (engine is running) or after a certain period of time (transition period) has elapsed since the end of refueling. Therefore, in this embodiment, the switching operation of the frequencies Fa and Fb is stopped when these situations are detected based on, for example, the vehicle speed, the engine speed, the remaining amount of fuel in the fuel tank, and the like. It is good.
また、本実施の形態では、静電容量C2aを検出する時点と、静電容量C2bを検出する時点とで、燃料中のアルコール濃度及び/又は燃料温度が異なる場合に、周波数Fa,Fbを切換えての静電容量の検出動作を禁止する構成としている。具体的に述べると、静電容量C2a,C2bの検出時には、それぞれの検出タイミングで燃料の温度を検出する。そして、静電容量C2aを検出する時点での燃料温度Taと、静電容量C2bを検出する時点での燃料温度Tbとが同一である場合にのみ、上述したアルコール濃度の算出処理(周波数の切換動作を含む)を実行する。一方、燃料温度Ta,Tbが異なる場合には、静電容量C2a,C2bが同一の温度条件で検出されないので、アルコール濃度の算出値に誤差が生じる虞れがある。従って、この場合には、アルコール濃度の算出処理を禁止する。 In the present embodiment, the frequencies Fa and Fb are switched when the alcohol concentration in the fuel and / or the fuel temperature differs between the time when the capacitance C2a is detected and the time when the capacitance C2b is detected. All capacitance detection operations are prohibited. More specifically, when detecting the capacitances C2a and C2b, the temperature of the fuel is detected at each detection timing. The above alcohol concentration calculation process (frequency switching) is performed only when the fuel temperature Ta at the time of detecting the capacitance C2a and the fuel temperature Tb at the time of detecting the capacitance C2b are the same. Operation). On the other hand, when the fuel temperatures Ta and Tb are different, the capacitances C2a and C2b are not detected under the same temperature condition, so that there is a possibility that an error occurs in the calculated value of the alcohol concentration. Therefore, in this case, the alcohol concentration calculation process is prohibited.
また、本実施の形態では、上述した温度変化による禁止条件だけでなく、濃度変化による禁止条件を加えてもよい。即ち、静電容量C2aを検出する時点のアルコール濃度と、静電容量C2bを検出する時点のアルコール濃度とが異なる場合にも、アルコール濃度の算出処理を禁止する(算出値を最終的なアルコール濃度として使用しない)構成としてもよい。また、静電容量C2a,C2bのうち少なくとも一方において、最新の検出値と前回の検出値とが異なる場合にも、過渡的な誤差が生じる可能性があるので、アルコール濃度の算出処理を禁止する構成としてもよい。 In the present embodiment, not only the prohibition condition due to the temperature change described above but also the prohibition condition due to the density change may be added. That is, even when the alcohol concentration at the time of detecting the capacitance C2a is different from the alcohol concentration at the time of detecting the capacitance C2b, the alcohol concentration calculation process is prohibited (the calculated value is determined as the final alcohol concentration). Not used). In addition, in at least one of the capacitances C2a and C2b, a transient error may occur even when the latest detection value is different from the previous detection value, so that the alcohol concentration calculation process is prohibited. It is good also as a structure.
さらに、本実施の形態では、アルコール濃度や燃料温度の変化を求めずに、上述した禁止条件を判定する構成としてもよい。具体的には、アルコール濃度や燃料温度が変化し得る状況が生じた場合に、周波数Fa,Fbを切換えての静電容量の検出動作を禁止する構成としてもよい。ここで、アルコール濃度や燃料温度が変化し得る状況とは、例えば給油が行われた場合や、エンジンの運転状態が大きく変化する場合などである。このため、本実施の形態では、給油の可能性がない場合(エンジンの始動前及び停止後)や、運転状態が安定している場合(燃料カット制御の実行中)などに、2種類の周波数Fa,Fbによりアルコール濃度を検出する。それ以外の場合には、単一の周波数によってアルコール濃度を検出するか、またはアルコール濃度の検出を禁止する。なお、エンジンの停止後にアルコール濃度を検出すると、次回の始動時までに燃料性状が変化している場合があるので、アルコール濃度の検出タイミングとしては、エンジンの停止後よりも始動前の方が好ましい。上記構成によれば、温度変化や濃度変化の影響により静電容量、誘電率等の誤差が生じるのを防止し、アルコール濃度の検出精度を向上させることができる。 Furthermore, in the present embodiment, the above-described prohibition condition may be determined without obtaining a change in alcohol concentration or fuel temperature. Specifically, when a situation in which the alcohol concentration or the fuel temperature may change occurs, the capacitance detection operation by switching the frequencies Fa and Fb may be prohibited. Here, the situation in which the alcohol concentration or the fuel temperature can change is, for example, when refueling is performed or when the operating state of the engine changes greatly. For this reason, in the present embodiment, there are two types of frequencies when there is no possibility of refueling (before and after starting the engine) and when the operating state is stable (during execution of fuel cut control). The alcohol concentration is detected by Fa and Fb. In other cases, the alcohol concentration is detected by a single frequency or the alcohol concentration detection is prohibited. If the alcohol concentration is detected after the engine is stopped, the fuel property may change until the next start, so the alcohol concentration detection timing is preferably before the start rather than after the engine is stopped. . According to the above configuration, it is possible to prevent errors such as capacitance and dielectric constant due to the influence of temperature change and concentration change, and improve the detection accuracy of alcohol concentration.
なお、上述したアルコール濃度の算出処理は、実施の形態1で述べた濃度検出制御と組合わせて実行される。即ち、本実施の形態では、燃料中のアルコール濃度及び燃料温度が大きく変化した過渡状態であると判定した場合に、実施の形態1で述べた濃度検出制御を実行し、それ以外の場合、即ち、定常状態では、実施の形態2で述べたアルコール濃度の算出処理を実行するものである。 The alcohol concentration calculation process described above is executed in combination with the concentration detection control described in the first embodiment. That is, in the present embodiment, when it is determined that the alcohol concentration in the fuel and the fuel temperature are in a transient state, the concentration detection control described in the first embodiment is executed, and in other cases, In the steady state, the alcohol concentration calculation process described in the second embodiment is executed.
[実施の形態2を実現するための具体的な処理]
次に、図8を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図8は、本発明の実施の形態2において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、前記実施の形態1(図5)のステップ116で行われるものとする。図8に示すルーチンでは、まず、ステップ200において、燃温センサ42、アルコール濃度センサ44等が起動したか否かを判定し、ステップ202では、燃料の劣化判定が完了したか否かを判定する。そして、各センサが起動し、劣化判定が完了していない場合には、ステップ204において、給油が実行されたか否かを判定する。この判定は、例えば燃料タンク内に貯留された燃料の残量を検出したり、給油口の開閉動作を検出することにより実行される。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 2]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart of control executed by the ECU in the second embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is performed in
ステップ204の判定が不成立の場合には、給油が行われていないので、ステップ206において、周波数Faで電圧を印加しつつ、静電容量C2aを読込む。また、周波数Faでの燃料温度Taを読込む。次に、ステップ208では、周波数Fbで電圧を印加しつつ、静電容量C2bを読込む。また、周波数Fbでの燃料温度Tbを読込む。そして、ステップ210では、燃料温度Ta,Tbの差分の絶対値|Tb−Ta|が所定の許容限度Tsよりも小さいか否かを判定する。ここで、許容限度Tsは、温度の検出ばらつきを許容するためのもので、燃温センサ42の検出分解能等に応じて設定される。
If the determination in
ステップ210の判定が成立した場合には、燃料温度Ta,Tbが一致しているとみなせるので、ステップ212では、前述のように、静電容量C2a,C2bに基いてアルコール濃度を算出する。また、ステップ210の判定が不成立の場合には、静電容量C2a,C2bを検出する間に温度が変化したので、周波数Fa,Fbの切換動作を停止し、そのまま制御を終了する。これにより、アルコール濃度は、例えば単一の周波数を用いて検出される。
If the determination in
一方、ステップ204の判定が成立した場合には、給油が実行されたので、まず、ステップ214では、例えば給油前,後の燃料残量に基いて、燃料タンク内の燃料が入れ替わるのに必要な必要燃料消費量Q1を算出する。また、ステップ216では、現在までに消費した燃料量の積算値である積算燃料消費量Qを算出し、ステップ218では、積算燃料消費量Qが必要燃料消費量Q1を超えたか否かを判定する。この判定が成立した場合には、燃料タンク内の燃料が給油後の燃料に入れ替わったと判断されるので、ステップ206に移行する。一方、ステップ218の判定が不成立の場合には、給油が行われたものの、まだタンク内の燃料が入れ替わっていないので、そのまま制御を終了する。即ち、この場合には、周波数Fa,Fbの切換動作が停止され、例えば単一の周波数によりアルコール濃度が検出される。
On the other hand, if the determination in
なお、前記実施の形態では、図8中のステップ206,208が請求項2における周波数別検出手段の具体例を示し、ステップ212が水分補正濃度算出手段の具体例を示している。また、ステップ210は、請求項3における禁止手段の具体例を示し、ステップ204,214〜218は、請求項4における停止手段の具体例を示している。
In the embodiment, steps 206 and 208 in FIG. 8 show a specific example of the frequency-specific detection means in
実施の形態3.
次に、図9を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1または実施の形態2において、空燃比センサの出力に基いてアルコール濃度センサの作動状態を診断することを特徴としている。なお、本実施の形態では、前記実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that the operating state of the alcohol concentration sensor is diagnosed based on the output of the air-fuel ratio sensor in the first embodiment or the second embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[実施の形態3の特徴]
実施の形態1,2により検出された燃料中のアルコール濃度は、燃料噴射制御に用いられる。燃料噴射制御では、例えば吸入空気量、エンジン回転数、エンジンの暖機状態、燃料中のアルコール濃度等のパラメータに基いて、公知の方法により燃料噴射量を決定する。そして、この燃料噴射量に応じて筒内での燃焼状態が変化するので、燃料中のアルコール濃度と排気ガスの空燃比との間には、一定の相関がある。このため、アルコール濃度センサ44の故障等により濃度検出値に誤差が生じた場合には、アルコール濃度と空燃比の関係が前記一定の相関からずれることになる。
[Features of Embodiment 3]
The alcohol concentration in the fuel detected by the first and second embodiments is used for fuel injection control. In the fuel injection control, for example, the fuel injection amount is determined by a known method based on parameters such as the intake air amount, the engine speed, the engine warm-up state, and the alcohol concentration in the fuel. Since the combustion state in the cylinder changes according to the fuel injection amount, there is a certain correlation between the alcohol concentration in the fuel and the air-fuel ratio of the exhaust gas. For this reason, when an error occurs in the concentration detection value due to a failure of the
本実施の形態では、上記原理を利用して、アルコール濃度の検出値と空燃比とに基いてアルコール濃度センサ44が正常であるか否かを診断する構成としている。具体的に述べると、ECU50には、アルコール濃度に基いて適正な空燃比を算出するためのマップデータが予め記憶されている。このマップデータは、例えばアルコール濃度以外のパラメータを一定の基準状態に保持しつつ、実験等によりアルコール濃度と空燃比との関係を計測することで求めることができる。
In the present embodiment, the above principle is used to diagnose whether the
エンジンの運転中には、まず、アルコール濃度の検出値に基いて前記マップデータを参照し、当該アルコール濃度において得られるべき適正な空燃比を算出する。この算出処理は、前記他のパラメータが基準状態となったときに(または、他のパラメータを基準状態に制御した状態で)実行する。次に、空燃比センサ40により検出した実際の空燃比と適正な空燃比とを比較し、両者の乖離が正常なばらつき範囲よりも大きい場合には、アルコール濃度センサ44に故障等の異常が生じたものと診断する。なお、この診断処理は、公知の診断制御等により空燃比センサ40が正常であることを確認した状態で実行する。また、実施の形態2で述べたように、燃料中のアルコール濃度や燃料温度に過渡的な変化が生じている場合には、アルコール濃度の検出値に誤差が生じ易いので、上記診断処理を禁止する。
During the operation of the engine, first, the map data is referred to based on the detected value of the alcohol concentration, and an appropriate air-fuel ratio to be obtained at the alcohol concentration is calculated. This calculation process is executed when the other parameter is in the reference state (or in a state in which the other parameter is controlled to the reference state). Next, the actual air-fuel ratio detected by the air-
上記制御によれば、空燃比センサ40の出力を用いるだけで、アルコール濃度センサ44の故障を正確に診断することができる。これにより、センサの故障に対して迅速かつ適切に対処することができ、システムの信頼性を向上させることができる。なお、上記説明では、他のパラメータが基準状態のときに診断を行う構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、アルコール濃度を含む前記各パラメータと空燃比との関係を多次元マップデータとしてデータ化する構成としてもよい。これにより、任意の運転状態において、前記各パラメータに基いて適正な空燃比を算出し、アルコール濃度センサ44の故障診断を実行することができる。
According to the above control, the failure of the
[実施の形態3を実現するための具体的な処理]
次に、図9を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図9は、本発明の実施の形態3において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、前記実施の形態1のルーチン(図5)または前記実施の形態2のルーチン(図5及び図8)と並列に実行されるものとする。図9に示すルーチンでは、まず、ステップ300において、空燃比センサ40とアルコール濃度センサ44の出力を読込み、これらの検出値に基いてアルコール濃度の検出値(濃度検出値)と実際の空燃比をそれぞれ取得する。次に、ステップ302では、濃度検出値(及び他のパラメータ)に基いて前記マップデータを参照し、センサが正常な場合に得られる適正な空燃比を算出する。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 3]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart of control executed by the ECU in the third embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is executed in parallel with the routine of the first embodiment (FIG. 5) or the routine of the second embodiment (FIGS. 5 and 8). In the routine shown in FIG. 9, first, in
そして、ステップ304では、実際の空燃比と適正な空燃比との乖離を算出し、この乖離が故障判定値よりも大きいか否かを判定する。ここで、故障判定値は、例えば空燃比の正常なばらつき範囲等に基いて設定される。そして、ステップ304の判定が成立した場合には、ステップ306において、アルコール濃度センサ44が故障したものと診断する。また、ステップ304の判定が不成立の場合には、ステップ308において、アルコール濃度センサ44が正常であると判定する。なお、上記説明では、図9中に示すステップ304〜308が請求項5における診断手段の具体例を示している。
In
前記各実施の形態では、燃温センサ42とアルコール濃度センサ44とを別個のセンサ部品により構成し、各センサの出力信号処理をECU50により実行するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば濃度検出部及び温度検出部と、これらの出力信号処理をECU50と同様に行う信号処理部とを一体化したり、基板上に搭載することで、本発明のシステムを実現してもよい。
In each of the above embodiments, the
また、実施の形態では、燃料性状検出装置を内燃機関(エンジン10)に適用した場合を例示した。しかし、本発明は内燃機関に限るものではなく、アルコール燃料を用いる各種の産業機械や燃焼装置に広く適用されるものである。 Further, in the embodiment, the case where the fuel property detection device is applied to the internal combustion engine (engine 10) is exemplified. However, the present invention is not limited to an internal combustion engine, but can be widely applied to various industrial machines and combustion devices using alcohol fuel.
10 エンジン(内燃機関)
12 ピストン
14 燃焼室
16 クランク軸
18 吸気通路
20 排気通路
22 スロットルバルブ
24 触媒
26,28 噴射弁
30 点火プラグ
32 吸気バルブ
34 排気バルブ
36 クランク角センサ
38 エアフローセンサ
40 空燃比センサ(空燃比検出手段)
42 燃温センサ(温度検出部)
44 アルコール濃度センサ(濃度検出部)
50 ECU
10 Engine (Internal combustion engine)
12
42 Fuel temperature sensor (temperature detector)
44 Alcohol concentration sensor (concentration detector)
50 ECU
Claims (5)
前記燃料の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出したアルコール濃度の変化量が所定の濃度判定値以上であり、かつ、前記濃度検出部により検出した燃料温度の変化量が所定の温度判定値以上である場合に、この状態を過渡状態と判定する過渡判定手段と、
前記過渡判定手段により前記過渡状態であると判定され、かつ、前記燃料温度の変化が低下方向である場合に、前記アルコール濃度の検出値を低濃度側に補正する第1の補正手段と、
前記過渡判定手段により前記過渡状態であると判定され、かつ、前記燃料温度の変化が上昇方向である場合に、前記アルコール濃度の検出値を高濃度側に補正する第2の補正手段と、
を備えることを特徴とする燃料性状検出装置。 A concentration detector that has at least two electrodes facing each other in a fuel containing alcohol, and that detects an alcohol concentration in the fuel based on a capacitance between the electrodes;
A temperature detector for detecting the temperature of the fuel;
This state is obtained when the change amount of the alcohol concentration detected by the temperature detection unit is greater than or equal to a predetermined concentration determination value and the change amount of the fuel temperature detected by the concentration detection unit is greater than or equal to the predetermined temperature determination value. Transient determination means for determining a transient state;
A first correction unit that corrects the detected value of the alcohol concentration to a low concentration side when the transient determination unit determines that the state is in the transient state and the change in the fuel temperature is in a decreasing direction;
A second correction unit that corrects the detected value of the alcohol concentration to a higher concentration side when the transient determination unit determines that the state is in the transient state and the change in the fuel temperature is in an increasing direction;
A fuel property detection device comprising:
前記第1,第2の周波数でそれぞれ検出した静電容量と、前記第1,第2の周波数でのアルコール及び水分の誘電率とに基いて、燃料中のアルコール濃度を水分含有量に応じて補正した状態で算出する水分補正濃度算出手段と、
を備えてなる請求項1に記載の燃料性状検出装置。 A frequency-specific detection means for detecting capacitances at the first and second frequencies while switching the frequency of the AC voltage applied to the concentration detection unit to the first and second frequencies,
Based on the capacitances detected at the first and second frequencies and the dielectric constants of alcohol and moisture at the first and second frequencies, the alcohol concentration in the fuel is determined according to the moisture content. Moisture correction concentration calculating means for calculating in a corrected state;
The fuel property detecting device according to claim 1, comprising:
前記水分補正濃度算出手段により燃料中のアルコール濃度を算出してから、前記判定手段により前記状況が生じたと判定されるまでの期間中に、前記周波数別検出手段の作動を停止する停止手段と、
を備えてなる請求項2または3に記載の燃料性状検出装置。 Determination means for determining whether or not a situation has occurred in which the moisture content in the fuel may change;
Stop means for stopping the operation of the frequency-specific detection means during a period from when the alcohol concentration in the fuel is calculated by the moisture correction concentration calculation means to when the determination means determines that the situation has occurred,
The fuel property detecting device according to claim 2 or 3, comprising:
前記アルコール濃度の検出値と前記排気ガスの空燃比とに基いてアルコール濃度の検出機能が正常であるか否かを診断する診断手段と、
を備えてなる請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の燃料性状検出装置。 Air-fuel ratio detecting means for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas generated by the combustion of the fuel;
Diagnosing means for diagnosing whether the alcohol concentration detection function is normal based on the detected value of the alcohol concentration and the air-fuel ratio of the exhaust gas;
The fuel property detection device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
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