JP2012117388A - 燃料性状判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料性状判定装置に関し、エンジンに供給される燃料の燃料性状を正確に把握する。
【解決手段】エンジン１０の排気空燃比を検出する空燃比検出手段１ａと、エンジン１０のスロットル弁９の開度量を検出する開度量検出手段１ｃとを備える。また、開度量検出手段１ｃで検出された前記開度量の減少時に、空燃比検出手段１ａで検出された前記排気空燃比に基づき、エンジン１０に供給される燃料の燃料性状を判定する判定手段３を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンに供給される燃料の燃料性状を判定する燃料性状判定装置に関する。

従来、エンジンに供給される燃料の揮発性に関する燃料性状を自動的に判定し、エンジンの燃料噴射制御に活用する技術が知られている。一般に、重質成分を多く含む重質燃料の揮発性は標準的な燃料よりも低く、吸気ポート内や吸気バルブへの燃料付着の割合が大きい。一方、重質成分の含有率が低い軽質燃料の場合には揮発性が高く、燃料付着の割合が小さい。そこで、このような特性に応じて燃料噴射量を補正することで、エンジンでの燃焼状態を正確に制御することが可能となる。例えば、特許文献１には、車両の加減速情報と空燃比情報と最新の判定燃料性状とに基づいて、現在の燃料性状を判定するものが記載されている。

特開平６−２００７９６号公報

ところで、重質燃料の場合には、車両の加速時に吸気ポートからの燃料揮発量が減少して空燃比がリーン化しやすいという傾向がある。しかし、加速操作の直前はエンジンの負荷が低く吸気ポート内の負圧が十分に確保されている状態であり、吸気中における揮発済み燃料の割合が高いため、リーン化の度合いが大きくなりにくい。したがって、標準的な燃料を使用した場合との空燃比の相違によって燃料性状を正確に判定することが難しいという課題がある。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、エンジンに供給される燃料の性状を正確に把握することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する燃料性状判定装置は、エンジンの排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記エンジンのスロットル弁の開度量を検出する開度量検出手段とを備える。また、前記開度量検出手段で検出された前記開度量の減少時に、前記空燃比検出手段で検出された前記排気空燃比に基づき、前記エンジンに供給される燃料の燃料性状を判定する判定手段を備える。

なお、前記排気空燃比に基づき、前記燃料の揮発性や蒸発速度，前記燃料に含まれる重質成分の割合，比率等といった、燃料性状に相関する指標値を判定してもよい。言い換えると、本件でいう「燃料性状」には燃料の揮発性や揮発性に関連する諸々の性質が含まれ、判定手段による判定対象の具体例としては、燃料の重質度，揮発性，重質成分の含有量又は含有率，燃料の蒸発速度等が挙げられる。

（２）また、前記判定手段が、前記開度量の減少に伴って発生する前記排気空燃比のリッチピークの大きさに基づいて、前記燃料性状を判定することが好ましい。
（３）また、前記スロットル弁の閉鎖時における前記開度量の変化量を演算する変化量演算手段と、前記スロットル弁の閉鎖時における前記開度量の単位時間あたりの変化率を演算する変化率演算手段と、前記変化量演算手段で演算された前記変化量と前記変化率演算手段で演算された前記変化率とに基づき、前記燃料性状を判定するための開始条件の成否を判定する開始条件判定手段と、を備える。この場合、前記判定手段が、前記判定手段で前記開始条件が成立したときに前記燃料性状を判定することが好ましい。

（４）また、前記空燃比検出手段で検出された前記排気空燃比に応じて、前記燃料性状に対応する判定値に所定値を加算又は減算する判定値演算手段と、前記判定値演算手段で演算された前記判定値に基づいて、前記燃料性状を判定する燃料性状判定手段と、を備えることが好ましい。
（５）また、前記判定値演算手段が、前記排気空燃比が第一しきい値未満であるときに、前記判定値に前記所定値を加算し、前記排気空燃比が前記第一しきい値よりも大きい第二しきい値以上であるときに、前記判定値から前記所定値を減算することが好ましい。

（６）また、前記エンジンの冷却水温を検出する水温検出手段を備え、前記判定値演算手段が、前記水温検出手段で検出された前記冷却水温に応じて、少なくとも前記第一しきい値及び前記第二しきい値の何れか一方の値を変更することが好ましい。

開示の燃料性状判定装置によれば、スロットル弁の閉鎖時の排気空燃比に基づく判定により、ポート内の負圧を利用して排気空燃比中に含まれる揮発燃料成分の割合を増大させることができる。これにより、燃料性状による空燃比変動が明瞭となり、燃料性状を正確に判定することができる。また、燃料の重質判定によって始動時の燃料量を適切に制御することにより、始動時のエンジンからの未燃炭化水素量を低減することができる。

一実施形態に係る燃料性状判定装置のブロック構成及びこの燃料性状判定装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。 本燃料性状判定装置で演算されるスロットル開度の変化量及び変化率を例示するグラフである。 本燃料性状判定装置で燃料性状を判定するための条件を例示するグラフである。 本燃料性状判定装置で設定されるリッチピーク判定用しきい値と冷却水温との関係を例示するグラフである。 本燃料性状判定装置で実施される制御のフローチャートの例である。 本燃料性状判定装置が適用されたエンジンの排気空燃比，エンジン回転数，体積効率及びスロットル開度の変動を例示するグラフである。

図面を参照して燃料性状判定装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。

［１．装置構成］
本実施形態の燃料性状判定装置は、図１に示す車載のガソリンエンジン１０（以下、単にエンジン１０と呼ぶ）に適用される。ここでは、多気筒のエンジン１０に設けられた各気筒（シリンダ）のうち、一つの気筒１５を示す。気筒１５内には、コンロッドを介してクランクシャフト１７に接続されたピストン１６が往復摺動自在にはめ込まれている。なお、コンロッドはピストン１６の往復運動をクランクシャフト１７の回転運動に変換するリンク部材である。

燃焼室のシリンダヘッド側の頂面には、吸気ポート１１及び排気ポート１２が接続される。吸気ポート１１の入口には吸気弁１３が設けられ、排気ポート１２の入口には排気弁１４が設けられる。吸気弁１３の開閉駆動により吸気ポート１１と燃焼室とが連通又は閉鎖され、排気弁１４の開閉駆動により排気ポート１２と燃焼室とが連通又は遮断される。これらの吸気弁１３及び排気弁１４の上端部は、それぞれ図示しないロッカシャフトに接続され、ロッカシャフトの揺動によって個別に上下方向に往復駆動される。

吸気ポート１１の内部には燃料供給用のインジェクタ１８が設けられる。インジェクタ１８から噴射される燃料量及びその噴射タイミングは、後述するエンジンＥＣＵ２０で制御される。

インジェクタ１８よりも上流側の吸気通路内には、スロットル弁９（ETV，Electric Throttle Valve），スロットルポジションセンサ６及びエアフローセンサ７（AFS，Air Flow Sensor）が設けられる。スロットル弁９はその開度を変更することで気筒１５内に導入される空気の吸気量を変更するための電子制御式スロットルバルブである。また、スロットルポジションセンサ６はスロットル弁９のスロットル開度Ｔに応じた可変抵抗を内蔵したセンサである。スロットルポジションセンサ６の出力電流値（又は出力電圧値）の情報はスロットル開度Ｔに応じて変動するため、これ基づいてスロットル開度Ｔが把握される。スロットルポジションセンサ６から出力された情報はエンジンＥＣＵ２０に伝達される。
また、エアフローセンサ７は気筒１５内に導入される吸気流量Ｑを検出するセンサである。ここで検出されたスロットル開度Ｔ及び吸気流量Ｑは、後述するエンジンＥＣＵ２０に伝達される。

一方、排気ポート１２に接続された排気通路内には、空燃比センサ４（例えば、酸素濃度センサやLAFS等）が設けられる。この空燃比センサ４はエンジン１０の排気空燃比に対応する情報（例えば、酸素濃度やHC濃度等）を検出するものであり、ここで検出された情報もエンジンＥＣＵ２０に伝達される。なお、空燃比センサ４の取り付け位置はエンジン１０の排気マニホールド内であってもよいし、より下流側の排気通路内であってもよい。排気通路上に触媒装置が介装された車両の場合、正確な排気空燃比を把握するには、その触媒装置よりも上流側に設けることが好ましい。

このエンジン１０には、クランクシャフトの角度θ_CRを検出するクランク角度センサ８が設けられる。クランク角度センサ８で検出されたクランクシャフトの角度θ_CRに関する情報は、後述するエンジンＥＣＵ２０に伝達される。なお、単位時間あたりの角度θ_CRの変化量からエンジン回転数Neを把握することができる。したがって、クランク角度センサ８はエンジン１０のエンジン回転数Neを検出する手段としての機能を持つ。エンジン回転数Neは、クランク角度センサ８で検出されたクランクシャフトの角度θ_CRに基づいてエンジンＥＣＵ２０が演算する構成としてもよいし、クランク角度センサ８の内部で演算する構成としてもよい。

また、エンジン１０の任意の位置には、エンジン冷却水の温度Ｗに応じて抵抗値が変化する特性を持った水温センサ５が設けられる。水温センサ５の出力電流値（又は出力電圧値）の情報は温度Ｗに応じて変動するため、これ基づいて温度Ｗが把握される。水温センサ５から出力された情報はエンジンＥＣＵ２０に伝達される。

［２．制御構成］
エンジンＥＣＵ２０（Engine - Electronic Control Unit，エンジン電子制御装置）は、エンジン１０の図１に示す気筒１５を含む各気筒に対して供給される燃料噴射量や点火タイミングを統括管理する電子制御装置であり、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成される。以下、エンジン１０の排気空燃比に基づいて燃料性状（例えば、重質度）を判定する重質判定制御について説明する。

エンジンＥＣＵ２０には、重質判定制御を実施するための機能を実現するソフトウェア又はハードウェアとして、検出部１，演算部２及び判定部３が設けられる。

［２−１．検出部］
検出部１は、重質判定制御に用いられる各種情報を検出するものであり、ここには排気空燃比検出部１ａ，水温検出部１ｂ及びスロットル開度量検出部１ｃが設けられる。

排気空燃比検出部１ａ（空燃比検出手段）は、空燃比センサ４で検出された情報に基づいて気筒１５から排出された排気の排気空燃比を検出又は演算するとともに、リッチピークＲを検出又は演算するものである。排気空燃比検出部１ａには図示しない一時メモリ（例えば、DRAM，SRAM等）が設けられており、常時最新の排気空燃比を把握するだけでなく、直近の一定時間（例えば、数秒〜数百ミリ秒間）の排気空燃比を記憶している。ここでいうリッチピークＲとは、車両減速時に一時的に排気空燃比がリッチ化した場合の最小排気空燃比（ピークトップの排気空燃比）の値を意味する。スロットル開度Ｔの減少方向への変化が終了した時点を基準として、その前後の所定時間内での排気空燃比のうち最も小さい値がリッチピークＲとなる。

水温検出部１ｂ（水温検出手段）は、水温センサ５から伝達される情報に基づき、エンジン冷却水の温度Ｗ（冷却水温）を検出又は演算するものである。同様に、スロットル開度量検出部１ｃ（開度量検出手段）は、スロットルポジションセンサ６で検出された情報に基づいてスロットル開度Ｔを検出又は演算する。検出部１で検出又は演算された排気空燃比，リッチピークＲ，温度Ｗ及びスロットル開度Ｔは、演算部２に伝達される。

なお、これらの情報をエンジンＥＣＵ２０の外部で検出又は演算する構成としてもよい。例えば、水温センサ５で直接的にエンジン冷却水の温度Ｗを検出する構成としてもよいし、排気空燃比を検出する主体を空燃比センサ４としてもよい。

［２−２．演算部］
演算部２は、重質判定制御に係る演算を実施するものであり、ここには変化量演算部２ａ，変化率演算部２ｂ及びポイント演算部２ｃが設けられる。

変化量演算部２ａ（変化量演算手段）は、スロットル開度Ｔの変化量を演算するものである。ここでは、図２中に示すように、スロットル開度Ｔが変化を開始してからその変化が終了するまでの開度変化をスロットル開度変化量Ｔ_D（以下、単に変化量Ｔ_Dと呼ぶ）として演算する。例えば、図２中の時刻ｔ_A以前や時刻ｔ_B以後のように、スロットル開度Ｔの変化が予め設定された微小範囲内に収まる程度の状態をスロットル開度Ｔの安定状態とすると、変化量Ｔ_Dはある安定状態から脱して次の安定状態に至るまでの間にスロットル開度Ｔが変化した総量に対応する。したがって、スロットル開度Ｔの変化速度が途中で変化するような場合も考えられる。

ここで演算される変化量Ｔ_Dの符号は、スロットル開度Ｔの減少方向への変化量を正とし、スロットル開度Ｔの増大方向への変化量を負とする。なお、変化量演算部２ａがスロットル弁９の閉鎖時におけるスロットル開度Ｔの変化量のみを演算することとしてもよい。
変化率演算部２ｂ（変化率演算手段）は、スロットル開度Ｔの変化率（所定時間あたりの変化量）を演算するものである。ここでは、図２中に示すように、スロットル開度Ｔの経時変化勾配（つまり、グラフの傾き）をスロットル開度変化率Ｔ_V（以下、単に変化率Ｔ_Vと呼ぶ）として演算する。ここで演算される変化率Ｔ_Vの符号は、スロットル開度Ｔの減少時の勾配を正とし、スロットル開度Ｔの増大時の勾配を負とする。

ここでの変化率Ｔ_Vの演算に係る所定時間は、予め設定された時間としてもよいし、エンジン回転数Neに応じて設定される時間としてもよい。例えば、エンジン回転数Neが高いほど所定時間を短く設定することで、所定時間内の吸気回数を同等にすることが考えられる。この場合、変化率Ｔ_Vは、同じ吸気回数での排気空燃比の変化率に相当するものであると捉えることもできる。

図２中の安定状態では変化率Ｔ_Vがほぼ０に近く、時刻ｔ_Aから時刻ｔ_Bまでの間は変化率Ｔ_Vが正の値として演算される。変化率Ｔ_Vは、例えば、ドライバーによってアクセルペダルの踏み戻し操作がなされた場合に正の値となり、その踏み戻し操作が急激であるほどその値が増大する。逆に、アクセルペダルの踏み込み操作がなされた場合には負の値となり、その踏み込み操作が急激であるほどその値が減少する。なお、変化率演算部２ｂがスロットル弁９の閉鎖時におけるスロットル開度Ｔの変化率Ｔ_Vのみを演算するこことしてもよい。

ポイント演算部２ｃ（判定値演算手段）は、後述する判定部３において、燃料が重質燃料であると判定された場合に、燃料性状に対応する判定ポイントＰ（判定値）を演算するものである。判定ポイントＰは、その値が大きいほど燃料性状が重質である可能性が高く、値が小さいほど重質燃料である可能性が低いことを示す指標値である。本実施形態では、一回の判定のみで燃料性状が重質であるか否かを判断するのではなく、判定を複数回繰り返してその都度、判定ポイントＰを増減させ、判定ポイントＰの大きさに基づいて燃料性状を判断することとしている。具体的な判定ポイントＰの加減算の手法については後述する。

なお、ポイント演算部２ｃは、エンジン１０を搭載した車両の電源（イグニッションスイッチ）のオン／オフ状態に関わらず、判定ポイントＰを記憶しておくための不揮発型バックアップメモリ（例えば、ROM，FRAM，フラッシュメモリ等）を有する。これにより、燃料の供給や補給があった場合やエンジン１０の再始動後等であっても、判定ポイントＰの演算値が維持される。

［２−３．判定部］
判定部３（判定手段）は、重質判定制御に係る判定制御を実施するものであり、ここには開始条件判定部３ａ及び燃料性状判定部３ｂが設けられる。
開始条件判定部３ａ（開始条件判定手段）は、重質判定制御の開始条件を判定するものである。本実施形態では、以下の条件１，２がともに成立した場合に、排気空燃比に基づく燃料性状の判定を実施する。
条件１．スロットル弁９の閉鎖時（スロットル開度Ｔの減少時）であること
条件２．変化量Ｔ_D及び変化率Ｔ_Vの値が所定条件を満たすこと

上記の条件１及び条件２は、例えば図３に示すようなマップを用いて同時に判定することが考えられる。この場合、変化量Ｔ_Dの値をｘ座標とし、変化率Ｔ_Vの値をｙ座標した平面座標系上の点が図３中の判定領域内に位置する場合に、重質判定制御の開始条件が成立することとする。判定領域は、図３に示すように、変化量Ｔ_D及び変化率Ｔ_Vがともに正である象限に設定される。また、変化量Ｔ_Dの値が大きいほど小さい値の変化率Ｔ_Vで判定領域に含まれるように、あるいは、変化率Ｔ_Vの値が大きいほど小さい値の変化量Ｔ_Dで判定領域に含まれるように、判定領域と非判定領域との境界線が設定される。

なお、図３に示すようなマップを用いることなく、演算のみで上記の条件１，条件２の成否を判定してもよい。例えば、変化量Ｔ_D及び変化率Ｔ_Vがともに正であり、かつ、それらの乗算値が所定値以上である場合に重質判定制御の開始条件が成立することとする。あるいは、変化量Ｔ_D毎に重質判定制御の開始条件が成立する変化率Ｔ_Vの下限値を記憶させた数値マップを予め用意しておき、この数値マップと実際の変化量Ｔ_D及び変化率Ｔ_Vとを用いて重質判定制御の開始条件を判定することも考えられる。

ここで、重質判定制御の開始条件を設定する意義について説明する。
一般に、標準的な燃料よりも重質成分の含有率の高い低揮発燃料を使用した場合には、加速操作時（例えば、アクセルペダルの踏み込み操作時）に排気空燃比がリーン化する。しかし、このような排気空燃比のリーン化の度合いを正確に検出することは、以下のような理由から困難であることが指摘されている。

理由１．加速操作の直前はエンジン１０が低負荷であって吸気ポート１１の負圧が確保された状態である場合が多いため、吸気ポート１１の内壁に付着した燃料が揮発しやすく、吸気中の揮発済み燃料の割合が高いこと。
理由２．加速時にはスロットル開度Ｔが変化してから実際に吸気が気筒１５内に流入するまでにいわゆる「吸気遅れ」が存在し、この「吸気遅れ」の時間を利用してスロットル開度Ｔの変化に基づく燃料噴射量の補正が実施されるため、気筒１５内の空燃比が適正化されやすく、結果的に排気空燃比の増大幅が小さくなること。

したがって、燃料性状に由来するリーン化傾向を加速操作時の排気空燃比から把握することは難しい。一方、エンジン１０が高負荷であって吸気ポート１１内に付着している燃料量が比較的多い状態で減速操作（例えば、アクセルペダル踏み戻し操作）がなされると、吸気ポート１１内の負圧が上昇して付着燃料が急激に気化するため、これに伴って排気空燃比がリッチ化する。このときのリッチ化の度合いは、スロットル弁９が急激に閉鎖するほど増大する。そこで、本実施形態では、条件１で「スロットル弁９の閉鎖時」を識別し、さらに条件２で変化量Ｔ_Dや変化率Ｔ_Vがある程度大きい状態を識別する。これにより、全ての排気空燃比を参照するのではなく、燃料性状に由来するリッチ化傾向が識別しやすい状態で検出された排気空燃比を参照して、燃料性状を判定する。

燃料性状判定部３ｂ（燃料性状判定手段）は、二種類の機能を持っている。第一の機能は、開始条件判定部３ａで条件１，２が成立した場合に、気筒１５内に供給された燃料が重質燃料であるか否かを仮判定し、その仮判定結果に基づいてポイント演算部２ｃに判定ポイントＰを演算させる機能である。第二の機能は、ポイント演算部２ｃで演算された判定ポイントＰに基づいて、最終的な燃料性状の判断を下す機能である。

まず、第一の機能を説明する。燃料性状判定部３ｂは、水温検出部１ｂで検出又は演算されたエンジン冷却水の温度Ｗから、判定ポイントＰの演算に用いられるリッチピーク判定用しきい値を演算する。本実施形態では、第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}及び第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}の二種類のしきい値が用いられる。第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}及び第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}はともに、水温Ｗが低いほど小さく（リッチ側に）設定され、水温Ｗが高いほど大きい値に（リーン側に）設定される。一方、同一の水温Ｗでは、第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}が第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}よりも小さい値に設定される。

例えば、図４に示すように、水温Ｗに関わらず第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}及び第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}の差が一定値となるようにそれぞれの値を設定してもよい。図示しないラジエータ等の冷却装置によって水温Ｗが所定の上限水温Ｗ_A以下の範囲になるように制御される場合には、第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}及び第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}も上限水温Ｗ_A以下の範囲で設定すればよい。なお、上限水温Ｗ_Aでの第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}及び第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}の値は、ストイキの排気空燃比よりもリッチ側の大きさに設定される。

第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}は、排気空燃比検出部１ａで検出又は演算されたリッチピークＲの大きさが、低揮発燃料を使用した場合のリッチピークＲであるといえるか否かを判断するためのしきい値である。一方、第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}は、リッチピークＲの大きさが標準的な燃料を使用した場合のリッチピークＲであるといえるか否かを判断するためのしきい値である。

また、燃料性状判定部３ｂは排気空燃比検出部１ａで検出又は演算されたリッチピークＲの値と上記のしきい値とを比較し、リッチピークＲの値が第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}よりも小さい場合に燃料が重質燃料である可能性が高いものと仮判定する。一方、リッチピークＲの値が第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}よりも大きい場合には、燃料が標準的な燃料である可能性が高い（重質燃料でない）ものと仮判定する。ここでの仮判定結果は、ポイント演算部２ｃに伝達される。

これを受けてポイント演算部２ｃは、判定ポイントＰを演算する。まず、燃料が重質燃料である可能性が高い場合には、その時点での判定ポイントＰに所定値（例えば１）を加算し、判定ポイントＰを増大させる。判定ポイントＰの初期値は例えばＰ＝０とし、値域は０≦Ｐ≦所定ポイントＰ₀とする。一方、燃料が標準的な燃料である可能性が高い場合には、その時点での判定ポイントＰから所定値（例えば１）を減算し、判定ポイントＰを減少させる。ポイント演算部２ｃは、燃料性状判定部３ｂから仮判定が伝達される度にこのような演算を繰り返し実施する。

ここで、燃料が重質燃料である可能性が高いと判断された回数と、燃料が標準的な燃料である可能性が高いと判断された回数とに着目すれば、前者が後者よりも多くならなければ判定ポイントＰの値が増大し続けることはない。したがって、燃料性状に依存しないリッチピークＲの不規則な変動や外乱，ノイズ等の影響が抑制されることになり、燃料性状の判定精度が向上する。

次に、第二の機能を説明する。燃料性状判定部３ｂは、ポイント演算部２ｃで演算された判定ポイントＰが予め設定された所定ポイントＰ₀以上になったときに、燃料が重質燃料であると判断し、エンジン１０の始動（次回の始動）や始動直後の燃料制御用の各種パラメータ，冷態始動時の加減速増減量等を変更する。例えば、標準的な燃料を使用している場合と比較して加速時の燃料噴射量を増大させることや、始動直後の燃料噴射量を増大させるような制御が実施される。なお、ここでの判断結果をポイント演算部２ｃに伝達し、不揮発型バックアップメモリに記憶させてもよい。

［３．フローチャート］
エンジンＥＣＵ２０で実施される重質判定制御に係るフローチャートを図５に例示する。エンジンＥＣＵ２０の内部において所定の周期で繰り返し実施される。
ステップＡ１０では、クランク角度センサ８でクランクシャフトの角度θ_CRが検出され、エンジン回転数Neが取得される。ここで取得されたエンジン回転数Neは、変化率演算部２ｂに伝達される。また、ステップＡ２０では、水温センサ５で検出された情報がエンジンＥＣＵ２０に伝達され、水温検出部１ｂにおいてエンジン冷却水の水温Ｗが取得される。ここで取得された水温Ｗは、開始条件判定部３ａに伝達される。続くステップＡ３０では、スロットルポジションセンサ６で検出された情報がエンジンＥＣＵ２０に伝達され、スロットル開度量検出部１ｃにおいてスロットル開度Ｔが取得される。

ステップＡ４０では、変化率演算部２ｂにおいてスロットル開度Ｔの変化率Ｔ_Vが演算される。変化率Ｔ_Vは、所定時間内のスロットル開度Ｔの変化量として演算される。また、この演算に係る所定時間は、ステップＡ１０で演算されたエンジン回転数Neに応じて設定されてもよく、あるいは予め設定された時間が設定されてもよい。
また、ステップＡ５０では、変化量演算部２ａにおいてスロットル開度Ｔの変化量Ｔ_Dが演算される。変化量Ｔ_Dは、スロットル開度Ｔが変化し始めて安定状態を脱した時点から再び安定状態に至るまでの開度変化量として演算される。ステップＡ４０及びステップＡ５０で演算された変化率Ｔ_V及び変化量Ｔ_Dは、開始条件判定部３ａに伝達される。

ステップＡ６０では、開始条件判定部３ａにおいて、条件１及び条件２が成立するか否かが判定される。ここでは、図３に示すようなマップを用いて、変化量Ｔ_D，変化率Ｔ_Vで座標を規定された点が判定領域内に位置するか否かが判定される。ここで、判定領域内に位置する場合には条件１及び条件２が成立するためステップＡ７０に進み、位置しない場合にはそのままこのフローを終了する。

ステップＡ７０では、燃料性状判定部３ｂにおいて、水温検出部１ｂで取得された水温Ｗに基づいて第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}及び第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}が設定される。また、続くステップＡ８０では、排気空燃比検出部１ａでリッチピークＲが検出される。そしてステップＡ９０では、燃料性状判定部３ｂにおいて、リッチピークＲが第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}よりも小さいか否かが判定される。ここで、Ｒ＜Ｊ_{FUELRP_AF1}である場合には燃料が重質燃料である可能性が高いものと仮判定され、ステップＡ１００に進む。ステップＡ１００では、ポイント演算部２ｃにおいて、判定ポイントＰがインクリメントされ（ＰにＰ＋１が代入され）、ステップＡ１１０に進む。また、ステップＡ９０でＲ＜Ｊ_{FUELRP_AF1}でない場合には、ステップＡ１００をスキップしてステップＡ１１０に進む。

ステップＡ１１０では、燃料性状判定部３ｂにおいて、リッチピークＲが第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}よりも大きいか否かが判定される。ここでＲ＞Ｊ_{FUELRP_AF2}である場合には燃料が標準的な燃料である可能性が高いものと仮判定され、ステップＡ１２０に進む。ステップＡ１２０では、ポイント演算部２ｃにおいて、判定ポイントＰがデクリメントされ（ＰにＰ−１が代入され）、ステップＡ１３０に進む。また、ステップＡ１１０でＲ＞Ｊ_{FUELRP_AF2}でない場合には、ステップＡ１２０をスキップしてステップＡ１３０に進む。

なお、ステップＡ９０及びステップＡ１１０での判定条件から、Ｊ_{FUELRP_AF1}≦Ｒ≦Ｊ_{FUELRP_AF2}である場合には判定ポイントＰが変化することなく同一値で維持される。したがって、第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}以上、第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}以下の範囲は、判定ポイントＰの加減算が実施されないリッチピークＲの不感帯として機能している。
ステップＡ１３０では、燃料性状判定部３ｂにおいて、判定ポイントＰが所定ポイントＰ₀以上であるか否かが判定される。ここでＰ≧Ｐ₀である場合にはステップＡ１４０に進み、燃料が重質燃料であると判断される。この場合、燃料性状に適合するように燃料制御用の各種パラメータ，燃料噴射量等が変更され、インジェクタ１８から噴射される燃料量や噴射タイミング等が制御される。一方、ステップＡ１３０でＰ＜Ｐ₀である場合にはステップＡ１５０に進み、燃料が重質燃料でない（標準的な燃料である）と判断されて、標準的な燃料に見合った燃料の制御が実施される。

［４．作用］
エンジン１０を搭載した車両でアクセルペダルの踏み戻し操作がなされたときの排気空燃比，エンジン回転数Ne，体積効率Ec及びスロットル開度Ｔの変動を図６に例示する。時刻ｔ₁にアクセルペダルの踏み戻し操作がなされると、スロットル開度Ｔが安定状態を脱して減少方向に変化し始め、変化率演算部２ｂでは変化率Ｔ_Vが演算される。また、時刻ｔ₁以降は、エンジン回転数Ne及び体積効率Ecも徐々に低下する。

時刻ｔ₂にアクセルペダルの踏み戻し操作が終了すると、スロットル開度Ｔが再び安定状態となり、変化量演算部１ａでは変化量Ｔ_Dが演算される。このとき、開始条件判定部３ａでは重質判定制御の開始条件が判定される。ここで変化量Ｔ_D及び変化率Ｔ_Vが条件１，条件２を満足するときには、排気空燃比検出部１ａにおいて時刻ｔ₂の前後のリッチピークＲが検出される。

ここで、燃料が重質燃料である場合には、吸気ポート１１内の負圧が上昇して付着燃料が急激に気化する。そのため、図６中に実線で示すように排気空燃比が大きくリッチ化し、リッチピークＲの値がＲ₁となる。なお、リッチピークＲの値はスロットル弁９が急激に閉鎖するほど増大する。一方、標準的な燃料の場合には、重質燃料に比して吸気ポート１１内の付着燃料量が少ないため、図６中に破線で示すように排気空燃比のリッチ化の度合いが小さい。したがって、リッチピークＲの値はＲ₁よりも大きい（リーン側の）Ｒ₂となる。

燃料性状判定部３ｂでは、エンジン冷却水の水温Ｗに基づいて第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}及び第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}が設定され、これらのしきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}，Ｊ_{FUELRP_AF2}とリッチピークＲの値とが比較される。標準的な燃料の場合にはリッチピークＲの値Ｒ₂が比較的小さいため、判定ポイントＰが少なくとも増大することがない。したがって、燃料が重質燃料でない（標準的な燃料である）と判断される。

一方、燃料が重質燃料である場合にはリッチピークＲの値Ｒ₁が比較的大きいため、判定ポイントＰが少なくとも減少することはない。また、Ｒ₁＞Ｊ_{FUELRP_AF1}であれば燃料が重質燃料である可能性が高いものと仮判定され、判定ポイントＰがインクリメントされる。この仮判定の繰り返しを経て、判定ポイントＰがＰ≧Ｐ₀になって初めて燃料が重質燃料であると判断され、燃料性状に応じた燃料の制御が実施される。

［５．効果］
このように、上述の燃料性状判定装置では、条件１に規定された通り、スロットル弁９の閉鎖時の排気空燃比に基づく判定が実施される。これにより、吸気ポート１１内の負圧を利用して排気空燃比中に含まれる揮発燃料成分の割合を増大させることができ、燃料性状による空燃比変動が明瞭となり、例えば燃料の揮発性や重質度といったような燃料性状を正確に判定することができる。

また、重質燃料の使用時には、その燃料性状に合致した燃料制御を実施することでドラビリを確保することができる。一方、標準的な燃料の使用時には、重質燃料を想定しない制御をすることができ、例えばエンジン１０の始動直後の燃料噴射量を多めにするような必要がない。したがって、燃料消費量を適正化することが可能となり、燃費を改善することができるとともに、排気性能を向上させることができる。例えば、始動時のエンジン１０から排出される排気中に含まれる未燃炭化水素（ＨＣ）の量を低減することができる。

また、上述の燃料性状判定装置では、ポイント演算部２ｃが判定ポイントＰを記憶しておくための不揮発型バックアップメモリを備えている。これにより、例えばエンジン１０を停止して燃料が供給されたような場合であっても、その燃料供給前の判定ポイントＰを保持しておくことができ、給油後の燃料性状の判定に用いることができる。
なお、仮に標準的な燃料を使用していた車両に重質燃料が供給されたとしても、その直後のエンジン１０の始動時には燃料ラインに標準的な燃料が残留しているため、重質燃料に対応する燃料制御が直ちに要求されるわけではない。このような意味では、車両の電源（イグニッションスイッチ）のオン／オフ状態に関わらず判定ポイントＰを記憶しておくことは、エンジン１０に実際に供給される燃料性状に合致した燃料制御を実施することが可能になるという点で合理的である。例えば、燃料タンク内に貯留されている燃料の性状を判定するような手法と比較すると、より正確に燃料性状を判定することができる。

また、上述の燃料性状判定装置では、排気空燃比検出部１ａで検出されたリッチピークＲに基づく判定を実施している。これにより、燃料の揮発の度合いを鮮明に観察することができ、燃料性状を正確に判定することができる。
また、上述の燃料性状判定装置では、条件２に規定された通り、燃料性状に由来するリッチ化傾向が識別しやすい状態で検出された排気空燃比を参照して、燃料性状を判定している。すなわち、スロットル開度の変化量Ｔ_D及び変化率Ｔ_Vに基づいて重質判定制御の開始条件を判定している。これにより、排気空燃比の検出精度を向上させることができ、誤判定を防止することができる。したがって、燃料性状の判定精度のさらなる向上が期待できる。

また、上述の燃料性状判定装置では、一回の判定で燃料性状を決定するのではなく、判定ポイントＰを用いて燃料性状を決定している。これにより、一時的な排気空燃比の変動や誤差等の影響を小さくすることができ、正確に燃料性状を判定することができる。
また、上述の燃料性状判定装置では、判定ポイントＰの加減算に際し、第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}以上、第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}以下の範囲をリッチピークＲの不感帯として機能させている。これにより、燃料性状に依存しないリッチピークＲの不規則な変動や外乱，ノイズ等の影響が抑制することができ、燃料性状の判定精度をさらに向上させることができる。

さらに、上述の燃料性状判定装置では、エンジン冷却水の水温Ｗに応じて第一しきい値Ｊ_{FUELRP_AF1}及び第二しきい値Ｊ_{FUELRP_AF2}を設定している。このように、冷却水温に応じて判定ポイントＰの加減算に係る基準を変更することにより、温度条件を考慮して燃料性状を正確に判定することができる。
［６．変形例等］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。

上述の実施形態では、仮判定の内容に応じて判定ポイントＰに所定値を加算、あるいは減算する構成を例示したが、加算される所定値と減算される所定値とを異なる値に設定することも考えられる。例えば、判定ポイントＰの加算時の所定値を減算時の所定値よりも大きく設定すれば、燃料が重質燃料であると判定されやすくすることができる。この場合、標準的な燃料から重質燃料への燃料性状変更時における燃料制御の切り換えを早めることができ、ドラビリを重視した設定となる。一方、判定ポイントＰの加算時の所定値を減算時の所定値よりも小さく設定すれば、燃料が重質燃料であると判定されにくくする（より慎重に重質燃料であると判断させる）ことができる。この場合、重質燃料から標準的な燃料への燃料性状変更時における燃料制御の切り換えを早めることができ、燃費や排気性能を重視した設定となる。

また、上述の実施形態では、判定ポイントＰが予め設定された所定ポイントＰ₀以上になったときに燃料が重質燃料であると判断するものを説明したが、所定ポイントＰ₀が必ずしも固定値である必要はない。例えば、エンジン１０の運転状態に関わる各種パラメータ（エンジン回転数Neや外気温度，吸気圧，排気圧，排気温度，車両の走行距離等）に応じて所定ポイントＰ₀を適宜設定する構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、二種類のしきい値を用いてリッチピークＲの大きさを判定するものを例示したが、より多数のしきい値を用いてリッチピークＲの大きさを詳細に判定することも考えられる。例えば、リッチピークＲの大きさが大きいほど判定ポイントＰの加算量を増大させれば、燃料が重質燃料であるか否かの判断をより素早く確定させることができる。

また、上述の実施形態では、燃料性状が重質であるか否かを判定するものを例示したが、判定内容をより細分化して、燃料性状を判定するものとすることも考えられる。例えば、燃料性状を標準的なものと重質のものとに二分するのではなく、リッチピークＲの大きさに基づいて燃料の揮発性（低揮発性，中揮発性，高揮発性等といった揮発しやすさの度合い）や蒸発速度，燃料に含まれる重質成分の割合，比率等といった燃料の重質度に相関する指標値を評価する構成としてもよい。この場合、より正確に燃料性状を把握することが可能となり、エンジン１０の制御性を向上させることができる。

なお、上述の実施形態ではガソリンエンジン１０を想定したものを例示したが、本燃料性状判定装置の適用対象はこれに限定されず、ディーゼルエンジンに対して適用することも可能である。また、本燃料性状判定装置での重質判定制御は、温態（エンジン１０の冷態始動時以外の状態）であっても実施可能であり、エンジン冷却水の温度Ｗに応じて実施／非実施を切り換える必要はない。

１ 検出部
１ａ 排気空燃比検出部（空燃比検出手段）
１ｂ 水温検出部（水温検出手段）
１ｃ スロットル開度量検出部（開度量検出手段）
２ 演算部
２ａ 変化量演算部（変化量演算手段）
２ｂ 変化率演算部（変化率演算手段）
２ｃ ポイント演算部（判定値演算手段）
３ 判定部（判定手段）
３ａ 開始条件判定部（開始条件判定手段）
３ｂ 燃料性状判定部（燃料性状判定手段）
４ 空燃比センサ
５ 水温センサ
６ スロットルポジションセンサ
２０ エンジンＥＣＵ

Claims (6)

1. エンジンの排気空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記エンジンのスロットル弁の開度量を検出する開度量検出手段と、
   前記開度量検出手段で検出された前記開度量の減少時に、前記空燃比検出手段で検出された前記排気空燃比に基づき、前記エンジンに供給される燃料の燃料性状を判定する判定手段と、
   を備えたことを特徴とする、燃料性状判定装置。
2. 前記判定手段が、前記開度量の減少に伴って発生する前記排気空燃比のリッチピークの大きさに基づいて、前記燃料性状を判定する
   ことを特徴とする、請求項１記載の燃料性状判定装置。
3. 前記スロットル弁の閉鎖時における前記開度量の変化量を演算する変化量演算手段と、
   前記スロットル弁の閉鎖時における前記開度量の単位時間あたりの変化率を演算する変化率演算手段と、
   前記変化量演算手段で演算された前記変化量と前記変化率演算手段で演算された前記変化率とに基づき、前記燃料性状を判定するための開始条件の成否を判定する開始条件判定手段と、を備え、
   前記判定手段が、前記開始条件判定手段で前記開始条件が成立したときに前記燃料性状を判定する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の燃料性状判定装置。
4. 前記空燃比検出手段で検出された前記排気空燃比に応じて、前記燃料性状に対応する判定値に所定値を加算又は減算する判定値演算手段と、
   前記判定値演算手段で演算された前記判定値に基づいて、前記燃料性状を判定する燃料性状判定手段と、を備えた
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料性状判定装置。
5. 前記判定値演算手段が、前記排気空燃比が第一しきい値未満であるときに、前記判定値に前記所定値を加算し、前記排気空燃比が前記第一しきい値よりも大きい第二しきい値以上であるときに、前記判定値から前記所定値を減算する
   ことを特徴とする、請求項４記載の燃料性状判定装置。
6. 前記エンジンの冷却水温を検出する水温検出手段を備え、
   前記判定値演算手段が、前記水温検出手段で検出された前記冷却水温に応じて、少なくとも前記第一しきい値及び前記第二しきい値の何れか一方の値を変更する
   ことを特徴とする、請求項５記載の燃料性状判定装置。

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