JP2016176447A - 車両の燃費算出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エタノール濃度センサを設けることなく燃費計算の精度を高めることができる車両の燃費算出装置を提供する。
【解決手段】エンジン１の排気管７に取り付けられた酸素センサ１５からのフィードバック出力に基づいて前記混合燃料のエタノール濃度を推測検知する。少なくともスロットル開度ＴＨおよびエンジン回転数Ｎｅを含むパラメータと該パラメータに対応する最適な噴射量との関係を規定する噴射マップＭを、予め定めたエタノール濃度に応じて複数設ける。インジェクタ５の噴射時間と噴射量との関係を規定する噴射時間−噴射量テーブルＴを、予め定めたエタノール濃度に応じて複数設ける。噴射時間−噴射量テーブルＴの個数および対応エタノール濃度を噴射マップＭと対応させる。噴射マップＭの切り替えに対応して噴射時間−噴射量テーブルＴを切り替えて選択し、噴射時間−噴射量テーブルＴから導出される噴射量を用いて車両の燃費を算出する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、車両の燃費計測装置に係り、特に、ガソリンおよびエタノールの混合燃料で走行する車両の燃費計測装置に関する。

従来から、ガソリンおよびアルコール（エタノール）の混合燃料（フレックスフューエル）で走行することができるＦＦＭ車（flex fuel motorcycle）が知られている。通常、混合燃料におけるガソリンとエタノールとの比率、換言すれば、混合燃料のエタノール濃度は、乗員による任意の給油作業によって頻繁に変化する。エタノール濃度は、内燃機関を最適な燃焼状態で運転するための燃料噴射量や点火時期に影響を与えるため、最適な燃焼状態を保つには、エタノール濃度に応じて燃料噴射量や点火時期を変化させることが求められる。

特許文献１には、酸素濃度センサ（Ｏ２センサ）によって燃焼ガスの酸素濃度を検知し、この酸素濃度によって内燃機関の燃焼状態が適切か否かを判断し、フィードバック制御によって燃料噴射量を補正するようにした燃料噴射制御装置が開示されている。この燃料噴射制御装置によれば、混合燃料のエタノール濃度を直接検知するセンサを用いることなく、エタノール濃度に応じた適切な運転が可能となる。

特許４９４２５８３号公報

ところで、近年、所定の距離を走行する間の燃料使用量（燃料噴射量）から実測燃費を算出して乗員に報知する燃費計を装備する車両が増えている。

しかし、燃料噴射装置による噴射量は、通常、インジェクタの開弁時間（噴射時間）に基づいて推測検知されるところ、ガソリンとエタノールとでは、主にその粘度の違いにより単位時間あたりの噴射量が異なってくる。このため、ＦＦＭ車において正確な燃費を算出するためには、エタノール濃度に応じた補正が必要となる。この点、特許文献１に記載された技術では、エタノール濃度と実測燃費との関係については検討されていなかった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、エタノール濃度センサを設けることなく燃費計算の精度を高めることができる車両の燃費算出装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、ガソリンおよびエタノールの混合燃料を燃料噴射装置のインジェクタ（５）によってエンジン（１）に供給して走行することができる車両の燃費算出装置において、前記インジェクタ（５）を制御する制御部（１０）と、前記インジェクタ（５）による燃料噴射量と車両の走行距離とから燃費を算出する燃費算出手段（１８）を備え、前記エンジン（１）の排気管（７）に取り付けられた酸素センサ（１５）からのフィードバック出力に基づいて前記混合燃料のエタノール濃度が推測検知され、少なくともスロットル開度（ＴＨ）およびエンジン回転数（Ｎｅ）を含むパラメータと該パラメータに対応する最適な噴射量との関係を規定する噴射マップ（Ｍ）が、予め定められたエタノール濃度に応じて複数設けられており、前記インジェクタ（５）の噴射時間と噴射量との関係を規定する噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）が、予め定められたエタノール濃度に応じて複数設けられており、前記噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）は、その個数および対応エタノール濃度が前記噴射マップ（Ｍ）と対応するように構成されており、前記制御部（１０）は、前記複数の噴射マップ（Ｍ）のうち前記推測検知されたエタノール濃度に対応するひとつを選択して前記インジェクタ（５）を制御すると共に、前記噴射マップ（Ｍ）の切り替えに対応して前記噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）を切り替えて選択し、前記燃費算出手段（１８）は、前記選択された噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）から導出される噴射量を用いて車両の燃費を算出する点に第１の特徴がある。

また、前記噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）は、予め定められたエタノール濃度毎に、噴射開始からの経過時間に応じた噴射量を規定したデータテーブルである点に第２の特徴がある。

また、前記制御部（１０）は、前記噴射マップ（Ｍ）の切り替えに同期して前記噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）を切り替える点に第３の特徴がある。

さらに、前記燃費算出手段（１８）が車両のメータ装置（５０）に設けられており、
前記メータ装置（５０）の前記燃費計（５７）が、瞬間燃費表示と所定区間の平均燃費表示とを切り替え可能に構成されている点に第４の特徴がある。

第１の特徴によれば、前記インジェクタ（５）を制御する制御部（１０）と、前記インジェクタ（５）による燃料噴射量と車両の走行距離とから燃費を算出する燃費算出手段（１８）を備え、前記エンジン（１）の排気管（７）に取り付けられた酸素センサ（１５）からのフィードバック出力に基づいて前記混合燃料のエタノール濃度が推測検知され、少なくともスロットル開度（ＴＨ）およびエンジン回転数（Ｎｅ）を含むパラメータと該パラメータに対応する最適な噴射量との関係を規定する噴射マップ（Ｍ）が、予め定められたエタノール濃度に応じて複数設けられており、前記インジェクタ（５）の噴射時間と噴射量との関係を規定する噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）が、予め定められたエタノール濃度に応じて複数設けられており、前記噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）は、その個数および対応エタノール濃度が前記噴射マップ（Ｍ）と対応するように構成されており、前記制御部（１０）は、前記複数の噴射マップ（Ｍ）のうち前記推測検知されたエタノール濃度に対応するひとつを選択して前記インジェクタ（５）を制御すると共に、前記噴射マップ（Ｍ）の切り替えに対応して前記噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）を切り替えて選択し、前記燃費算出手段（１８）は、前記選択された噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）から導出される噴射量を用いて車両の燃費を算出するので、インジェクタの噴射時間（開弁時間）に基づいて噴射量を推測検知する方式において、エタノール濃度の変化に応じて噴射時間に対する噴射量が変化する場合でも、エタノール濃度センサを用いることなく精度の高い燃費計算を実行することが可能となる。

また、噴射時間−噴射量テーブルの数を噴射マップの数に対応させたことにより、噴射マップ間の領域が重なる場合であっても噴射時間−噴射量テーブルの切り替え制御を簡単に行うことができる。

第２の特徴によれば、前記噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）は、予め定められたエタノール濃度毎に、噴射開始からの経過時間に応じた噴射量を規定したデータテーブルであるので、例えば、噴射終了前の領域で噴射量の差が大きくなる特性を有する場合でも、噴射時間の経過に伴う噴射量変化を正確に反映して、燃費計算のための噴射量を求めることが可能となる。

第３の特徴によれば、前記噴射マップ（Ｍ）の切り替えに同期して前記噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）を切り替えるので、噴射時間−噴射量テーブルの切り替え制御が容易になり、かつ切り替えの遅延もなくなることで燃費表示の精度をより向上させることができる。

第４の特徴によれば、前記燃費算出手段（１８）が車両のメータ装置（５０）に設けられており、
前記メータ装置（５０）の前記燃費計（５７）が、瞬間燃費表示と所定区間の平均燃費表示とを切り替え可能に構成されているので、車両の商品性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関および内燃機関の制御装置の全体構成図である。 ＥＣＵ１０の内部構成を示したブロック図である。 エンジンの始動時に適用される始動噴射テーブルである。 Ｐｂ／ＮｅマップおよびＮｅ／ＴＨマップである。 吸気温補正係数を求めるための補正係数テーブルである。 エタノールの濃度範囲を示した図である。 始動噴射テーブルおよび始動制御におけるエタノールの濃度範囲を示した図である。 基準燃料噴射量マップである。 基準燃料噴射量マップの切替処理の概念図である。 通常運転時のマップ切替処理の手順を示したフローチャートである。 通常運転時のマップ切替処理において参照されるＫＯ２ＲＥＦ算出領域を示した図である。 通常運転時のマップ切替処理において参照されるＫＯ２ＲＥＦの閾値を示した図である。 メータ装置の平面図である。 エタノール濃度が異なる燃料毎の噴射開始からの経過時間ｔと噴射量Ｑとの関係を示すグラフである。 燃料噴射制御および燃費計表示制御の流れを示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関および内燃機関の制御装置の全体構成図である。内燃機関であるエンジン１は、エタノールとガソリンの混合燃料（フレックスフューエル）で走行することができるＦＦＭ車（flex fuel motorcycle）の動力源である。エンジン１の吸気管２の上流側には、吸入空気を浄化するエアクリーナ３が設けられており、吸気管２の内部に配置されるスロットル弁４によって吸入空気の流入量が調節される。

エンジン１の排気管７の下流側には触媒８が設けられており、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ等の浄化が行なわれる。インジェクタ５は、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０に接続されており、ＥＣＵ１０から発信される噴射制御信号に基づいて、噴射時間に比例する量の混合燃料が吸気管２内に噴射される。

スロットル開度センサ（ＴＨセンサ）１１は、スロットル弁４の開度を計測してＥＣＵ１０に入力する。吸気管絶対圧センサ（ＰＢＡセンサ）１２は、吸気管２の内部における吸気管絶対圧ＰＢＡを計測し、計測した吸気管絶対圧ＰＢＡをＥＣＵ１０に入力する。吸気温センサ（ＴＡセンサ）１６は、吸気管２の内部における吸気温ＴＡを計測し、計測した吸気温ＴＡをＥＣＵ１０に入力する。

水温センサ（ＴＷセンサ）１３は、エンジン１の冷却水温ＴＷを計測し、計測した冷却水温ＴＷをＥＣＵ１０に入力する。クランク角センサ（ＣＲＫセンサ）１４は、エンジン１のクランク位置を示すクランク角ＣＲＫを計測し、計測したクランク角ＣＲＫをＥＣＵ１０に入力する。酸素濃度センサ（Ｏ２センサ）１５は、排気管７内の排気ガスの酸素濃度を計測し、計測した酸素濃度をＥＣＵ１０に入力する。

図２は、ＥＣＵ１０の内部構成を示したブロック図である。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、ＲＯＭ２３、ＥＥＰ−ＲＯＭ(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)２４と連携しており、これらはＥＣＵ１０内の内部バスによって相互に接続されている。ＣＰＵ２１は、Ｉ／Ｏ（Input Output）バスを介してＴＨセンサ１１、ＰＢＡセンサ１２、ＴＡセンサ１６、ＴＷセンサ１３、ＣＲＫセンサ１４、Ｏ２センサ１５に接続されており、各センサにて計測された計測情報が入力される。ＣＰＵ２１は、Ｉ／Ｏバスを介してインジェクタ５に接続されており、噴射制御信号に含まれる噴射時間（開弁時間）に応じてインジェクタ５を開弁することで、高圧の混合燃料を吸気管１２の内部に噴射する。

ＲＡＭ２２は、ＣＰＵ２１において動作する制御プログラムの動作領域等として用いられ、電力供給が停止されると内部に記憶されている情報が消去される記憶デバイスである。ＲＯＭ２３は、ＣＰＵ２１にて動作する制御プログラムのほか、エンジン１を制御するための制御情報であるＰｂ／Ｎｅマップ、Ｎｅ／ＴＨマップ、補正係数テーブル、始動制御情報などが予め記憶されており、電力供給が停止されても内部に記憶されている情報が消去されずに保持される記憶デバイスである。また、ＥＥＰ−ＲＯＭ２４は、ＣＰＵ２１の動作中にＣＰＵ２１により情報の書き込みおよび消去を行い、電力供給が停止されても内部に記憶されている情報が消去されずに保持される記憶デバイスである。

エンジン１は、吸気管２を通じて流入する空気とインジェクタ５から噴射される燃料との比率である空燃比が適切な値となったときに、好適な状態で運転される。ＥＣＵ１０は、様々な条件において最適な状態でエンジン１を運転させるため、適切な噴射燃料量の算出を行ない、算出した噴射燃料量をインジェクタ５に噴射させる。噴射燃料量の算出は、必要となる噴射燃料量の違いから、エンジン１の始動時と通常運転時とで異なる方法によって行われる。

図３は、エンジン１の始動時に適用される始動噴射テーブルである。始動時にインジェクタ５に燃料を噴射させる始動噴射時間（ＴＩＣＲ）は、燃料が１種類であればエンジン１の冷却水の水温（ＴＷ）により一意に定められる値である。本実施形態では、水温（ＴＷ）と始動噴射時間（ＴＩＣＲ）の対応関係を示した図３に示すような始動噴射テーブルを予めＲＯＭ２３に記憶させておき、始動時に当該始動噴射テーブルを参照し、ＴＷセンサ１３が計測する水温（ＴＷ）から始動噴射時間を求め、求めた始動噴射時間の間、インジェクタ５に噴射させる制御を行なう。始動噴射テーブルのＴＷとＴＩＣＲの対応関係は、予め実験結果等に基づいて定められる。

一方、エンジン始動後の通常運転時には、予め実験結果等に基づいて求められたＰｂ／Ｎｅマップ、あるいはＮｅ／ＴＨマップを参照することにより、様々な条件下での吸入空気量を求め、求めた吸入空気量および予め定められる目標空燃比に基づいて、基本燃料噴射時間（ＴＩＭ）が算出される。

図４は、Ｐｂ／ＮｅマップおよびＮｅ／ＴＨマップである。（ａ）に示すＰｂ／Ｎｅマップは、アイドリング等の低負荷運転時に採用されるスピードデンシティ方式と呼ばれる吸入酸素量の推定方式において用いられるマップであり、当該マップにより吸気管絶対圧（ＰＢＡ）と、エンジン回転数（Ｎｅ）に基づく吸入空気量とが求められる。Ｐｂ／Ｎｅマップにおいては、ＰｂとＮｅの間で一定の相関性は成立せず、等空気量線図として吸入空気量が特定される。

（ｂ）に示すＮｅ／ＴＨマップは、高負荷運転時に採用されるスロットルスピード方式と呼ばれる吸入酸素量の推定方式において用いられるマップであり、当該マップによりエンジン回転速度（Ｎｅ）と、スロットル開度（ＴＨ）に基づく吸入空気量とが求められる。Ｎｅ／ＴＨマップもＰｂ／Ｎｅマップと同様に、ＮｅとＴＨの間で一定の相関性は成立せず、等空気量線図として吸入空気量が特定される。

Ｐｂ／ＮｅマップまたはＮｅ／ＴＨマップから得られる吸入空気量に基づいて基本燃料噴射時間（ＴＩＭ）を算出すると、実験状態と実際のエンジン１の運転状態の環境条件の違いによる補正が行われる。

図５は、吸気温を計測するＴＡセンサ１６から得られる吸気温（ＴＡ）に対応する吸気温補正係数（ＫＴＡ）を求めるための補正係数テーブルである。補正係数としては、他に、ＴＨセンサ１１、ＴＷセンサ１３、ＣＲＫセンサ１４、Ｏ２センサ１５から得られる計測値に基づく補正係数が存在する。具体的には、始動後増量補正係数（ＫＡＳＴ）、水温補正係数（ＫＴＷ）、加速補正係数（ＴＡＣＣ）、非同期補正係数（ＯＰＩＮＪ）、点火時期係数等の補正係数がある。これらの補正係数ごとに補正係数テーブルが設けられており、上記基本燃料噴射時間（ＴＩＭ）と、これらの複数の補正係数に基づいて、実際にインジェクタ５に燃料を噴射させる燃料噴射時間（Ｔｏｕｔ）が算出される。

エタノールは、その組成に酸素原子Ｏを含有しているため、単位体積当たりでの燃焼に必要な酸素量はガソリンを燃焼させる場合に比べて少ない。これにより、エタノールとガソリンとの混合燃料を用いる場合、ガソリンのみの場合より理論空燃比が小さくなるので、エンジン１を最適な状態で運転させるには、エタノールとガソリンの混合比率ごとにＰｂ／Ｎｅマップ、Ｎｅ／ＴＨマップ、各種補正係数テーブルを設定する必要がある。

図６は、エタノールの濃度範囲を示した図である。本実施形態では、それぞれの範囲におけるエタノールの基準濃度として、エタノール２２％（Ｅ２２）、エタノール５０％（Ｅ５０）、エタノール７５％（Ｅ７５）、エタノール１００％（Ｅ１００）の４つを予め定めておき、エタノール濃度ごとに、Ｐｂ／Ｎｅマップ、Ｎｅ／ＴＨマップ、各種補正係数テーブルを設けている。

それぞれのマップとテーブルは、図６に示すように、互いに重なり合う範囲を有するように設定されている。なお、基準濃度の設定個数および設定数値は、上記の値に限られず車両の特性等に応じて任意に設定できるが、燃費計算の正確性を十分に高めるには、設定個数を３つ以上とするのが好ましい。

図７は、始動噴射テーブルおよび始動制御におけるエタノールの濃度範囲を示した図である。（ａ）に示すように、水温（ＴＷ）が一定であってもエタノール濃度ごとに最適な噴射時間は異なるため、良好な始動性能を維持するためには、エタノール濃度下限燃料濃度時に過多な燃料噴射を防止しつつ、エタノール濃度上限時には最大噴射を行なえるような噴射時間を設定する必要がある。

本実施形態では、始動噴射時間の場合にも（ｂ）に示すような濃度の範囲を設定し、Ｅ２２、Ｅ５０、Ｅ７５、Ｅ１００を基準濃度として、４つの始動噴射テーブルを予めＲＯＭ２３に記憶させている。また、始動噴射テーブルには、予め定められる定数として、始動噴射時間の増量幅Δｔｉ、何回噴射を行なったら前記増量幅Δｔｉにて噴射時間を増量するかの基準となる回数を示す反復回数Ｎ、始動噴射時間の上限値Ｔｍａｘが対応付けられている。これらの定数の値も予めＲＯＭ２３に記憶させておく。以下、始動噴射テーブルとこれらの定数を含んだ情報を始動噴射情報と呼称する。

図８は、基準燃料噴射量マップである。ＲＯＭ２３には、エタノールの基準濃度ごとに生成したＰｂ／Ｎｅマップ、Ｎｅ／ＴＨマップ、各種補正係数テーブルおよび始動噴射情報を、１組のマップ（以下、基準燃料噴射量マップと示す）として予め記憶させる。すなわち、本実施形態では、全てのエタノール濃度の範囲におけるエンジン制御を４組の基準燃料噴射量マップでカバーする。

例えば、１組の基準燃料噴射量マップで全範囲を制御しようとすると、基準マップからの補正量が大きくなりすぎる可能性があるが、０％から１００％まで連続的に変化し得るエタノール含有量を４種類のエタノールの基準濃度の値で代表させることにより、適切な基準濃度の基準燃料噴射量マップからの補正量が少なくて済み、制御負担が低減されることとなる。以下、基準濃度ごとの基準燃料噴射量マップをそれぞれ、Ｅ２２％マップ、Ｅ５０％マップ、Ｅ７５％マップ、Ｅ１００％マップと示す。

図９は、基準燃料噴射量マップの切替処理の概念図である。図９を参照して、基準燃料噴射量マップの切り替え制御について説明する。ＣＰＵ２１の制御プログラムによる基準燃料噴射量マップの切り替えは、Ｏ２センサ１５が検出する排気ガスの酸素濃度を示した信号（ＶＯ２）からＣＰＵ２１の制御プログラムが算出する要求噴射量倍率ＫＯ２あるいはＫＯ２の平均学習値（ＫＯ２ＲＥＦ）の値を参照することにより行なわれる。

要求噴射量倍率ＫＯ２は、排気ガス中の酸素の濃度が高いときには大きい値を示し、排気ガス中の酸素の濃度が低いときには小さい値を示す。これにより、ＫＯ２あるいはＫＯ２ＲＥＦの値が大きい場合は、インジェクタ５からの燃料噴射量が少ないリーン状態である、すなわち、少ない燃料噴射量でエンジン１を運転させていることからエタノール濃度が高いと判定して、対応濃度の高いマップへ切り替えるように設定されている。一方、ＫＯ２あるいはＫＯ２ＲＥＦの値が小さい場合は、インジェクタ５からの燃料噴射量が多いリッチ状態である、すなわち、多い燃料噴射量でエンジン１を運転させていることからエタノール濃度が低いと判定して、対応濃度の低いマップへ切り替える。

図１０は、通常運転時における基準燃料噴射量マップ切替処理の手順を示したフローチャートである。また、図１１は通常運転時のマップ切替処理において参照されるＫＯ２ＲＥＦ算出領域を示した図であり、図１２は通常運転時のマップ切替処理において参照されるＫＯ２ＲＥＦの閾値を示した図である。

ステップＳａ１では、エンジン回転数（Ｎｅ）をＣＲＫセンサ１４から得られた計測値に基づいて算出し、算出したエンジン回転数（Ｎｅ）とＴＨセンサ１１から得られるスロットル開度（ＴＨ）とが、図１１に示すＫＯ２ＲＥＦ算出領域内に存在するか否かが判定される。

ステップＳａ１で肯定判定される、すなわち、ＫＯ２ＲＥＦ算出領域内であれば、ステップＳａ２に進む。一方、ステップＳａ１で否定判定される、すなわち、ＫＯ２ＲＥＦ算出領域外であれば、基準燃料噴射量マップを切り替えることなく処理を終了する。

ステップＳａ２では、ＴＷセンサ１３およびＴＡセンサ１６によって、冷却水の水温（ＴＷ）および吸気温（ＴＡ）を計測し、エンジン１が暖機済状態、すなわち通常運転状態であるか否かが判定される。ステップＳａ２で肯定判定されると、ステップＳａ３に進み、新たにＯ２センサ１５が計測した酸素濃度から得られるＫＯ２の値に基づいて平均学習を行なってＫＯ２ＲＥＦを算出し、新たなＫＯ２ＲＥＦとして更新を行う。一方、ステップＳａ２で否定判定されると、基準燃料噴射量マップを切り替えることなく処理を終了する。

続くステップＳａ４では、更新したＫＯ２ＲＥＦが現在のエタノールの基準濃度における閾値の範囲内か否かが判定される。基準濃度における閾値とは、図１２に示すように、基準濃度ごとに設定される上限と下限の閾値である。閾値はそれぞれのマップが重なるよう調整して設定される、例えば、Ｅ２２％マップの場合、下限閾値は０で上限閾値は１．１である。Ｅ５０％マップの場合、下限閾値は０．８５で上限閾値は１．０８である。Ｅ７５％マップの場合、下限閾値は０．８５で上限閾値は１．１である。Ｅ１００％マップの場合、０．８０の下限閾値のみである。

例えば、現在の基準濃度がＥ５０％である場合、ＫＯ２ＲＥＦが、０．８５から１．０８の間にある場合には、閾値範囲内と判定され、マップの切り替えは行なわれない。一方、ＫＯ２ＲＥＦが０．８５未満となった場合には、ステップＳａ５においてＥ２２％マップへの切り替えが行なわれる。また、ＫＯ２ＲＥＦが１．０８を超える値である場合は、ステップＳａ５においてＥ７５％マップへの切り替えが行なわれる。

また、Ｅ７５％マップへ切り替えられた後、再度、図１０に示すマップ切替処理が行なわれた場合、Ｅ７５％マップへ切り替えられたことからＯ２センサ１５により計測される酸素濃度が変化し、これに伴ってＫＯ２も変化する。そして、ＫＯ２に基づく平均学習により、例えば、ＫＯ２ＲＥＦが１．０として算出された場合には、Ｅ７５％マップの状態で安定することになる。

上記したような基準燃料噴射量マップ切替処理により、エタノールの基準濃度に応じたマップが選択されるため、通常運転時においてエタノール濃度が変化した場合であっても、エンジン１を最適な状態で運転させることが可能となる。また、Ｏ２センサ１５から検出される酸素濃度に基づいてエタノール濃度の変化を検出する構成にしたことにより、エタノール濃度を直接検知するセンサを設ける必要がなく、低コスト化を図ることが可能となる。

なお、図１０を参照して説明した基準燃料噴射量マップ切替処理では、ＫＯ２ＲＥＦを基準とした処理について記載したが、Ｏ２センサ１５により計測される酸素濃度に基づいて算出されるＫＯ２をＫＯ２ＲＥＦの代わりに適用して図１０の処理を行なうようにしてもよい。

図１３は、ＦＦＭ車に適用されるメータ装置５０の平面図である。メータ装置５０は、車両の操向ハンドル近傍等の見やすい位置に配置される。メータ装置５０の樹脂製のハウジング５１には、液晶パネル５２、複数のインジケータ５８、操作ボタン５９，６０が設けられる。

液晶パネル５２には、燃料残量計５３、棒グラフ状のセグメント表示式タコメータ５４のほか、７セグメント表示式の速度計５５、同じく７セグメント表示式のオドメータ５７および時計５６を備えている。本実施形態では、オドメータ５７の表示を、操作ボタン５９の操作によってトリップメータおよび燃費計に切り換えて表示できるように構成されている。さらに、燃費計５７の表示は、現在の瞬間燃費とトリップメータのリセット時等の所定の起点からの平均燃費とを任意に切り替えて表示できる。

燃費計５７に表示する実測燃費は、所定の距離を走行する間の燃料噴射量に基づいて算出される。この点、燃料噴射量はインジェクタ５の開弁時間（噴射時間）に基づいて推測検知されるところ、ガソリンとエタノールとでは主に粘度の違いによって単位時間あたりの噴射量が異なってくる。このため、乗員がガソリンを給油するかエタノールを給油するかによって混合燃料のエタノール濃度が頻繁に変化するＦＦＭ車において正確な燃費を算出するには、エタノール濃度に応じて噴射時間と噴射量との関係を補正する必要がある。

図１４は、エタノール濃度が異なる燃料毎の噴射開始からの経過時間ｔと噴射量Ｑとの関係を示すグラフである。粘度１．１２のクレンゾルに対して、ガソリンの粘度は０．５６であり、エタノールの粘度は１．４１である。この粘度の差異により、インジェクタ５の開弁時間が同じであっても実際の噴射量が異なってくる。すなわち、所定の噴射時間における噴射量は、混合燃料のエタノール濃度が高くなるほど少なくなり、ガソリン＞Ｅ２２＞Ｅ５０＞Ｅ７５＞Ｅ１００（エタノール１００％）の関係が成立する。

エタノール濃度に起因する噴射量の差異に対しては、噴射時間と噴射量との関係を規定する噴射時間−噴射量テーブルを複数用意しておき、エタノール濃度に応じて切り替えることが考えられる。しかし、噴射時間−噴射量テーブルを切り替えるためにエタノール濃度センサを設けることは、部品点数や生産工数が増大する点で好ましくない。

そこで、本願発明では、エンジン制御のための噴射マップの切り替え制御を利用して、燃費計算のための噴射時間−噴射量テーブルを切り替えることした。具体的には、噴射時間−噴射量テーブルを、噴射マップと同様にＥ２２（エタノール濃度２２％）、Ｅ５０（エタノール濃度５０％）、Ｅ７５（エタノール濃度７５％）、Ｅ１００（エタノール濃度１００％）の４種用意しておき、噴射マップの切り替えタイミングに同期して噴射時間−噴射量テーブルを切り替えることとした。これにより、エタノール濃度センサを増設することなく、エタノール濃度に応じた正確な燃費計算を可能としている。

図１５は、燃料噴射制御および燃費計表示制御の流れを示すブロック図である。前記と同一符号は、同一または同等部分を示す。前記したように、本実施形態では、燃料噴射量の制御のために４種類の噴射マップＭ（Ｅ２２マップ，Ｅ５０マップ，Ｅ７５マップ，Ｅ１００マップ）を備えると共に、メータ装置５０の燃費表示のために４種類の噴射時間−噴射量テーブルＴ（Ｅ２２テーブル，Ｅ５０テーブル，Ｅ７５テーブル，Ｅ１００テーブル）を備えており、両者を同じタイミングで（同期して）切り替えるように構成されている。

ＥＣＵ１０は、Ｏ２センサ１５からのフィードバック出力に基づいて検知されるＥ濃度（エタノール濃度）情報に基づいて、現在のエタノール濃度に応じた１つの噴射マップＭを選択する。この選択された噴射マップＭに、ＣＲＫセンサ１４、ＴＨセンサ１１およびＰＢＡセンサ１２からの出力信号を適用することで基本噴射時間が導出される。

一方、ＥＣＵ１０は、Ｏ２センサ１５からのフィードバック出力に基づくＯ２フィードバック情報（Ｏ２ＦＢ）、ＴＷセンサ１３、ＴＡセンサ１６その他の情報に基づいて補正係数Ｋを導出し、基本噴射時間Ｔａに補正係数Ｋを乗じることで要求噴射時間Ｔｂを算出する（ステップＡ）。そして、この要求噴射時間Ｔｂに、車載バッテリの電圧Ｖｂａｔｔに基づく無効噴射時間補正を加えることで、インジェクタ５の通電時間を算出する（ステップＢ）。

また、ＥＣＵ１０は、Ｏ２センサ１５からのフィードバック出力に基づいて検知されるＥ濃度（エタノール濃度）情報に基づいて、現在のエタノール濃度に応じた１つの噴射時間−噴射量テーブルＴを選択する。この選択された噴射時間−噴射量テーブルＴに要求噴射時間を適用することで、現在のエタノール濃度に対応した単位噴射量を導出することができる。そして、メータ装置５０に含まれる燃費算出手段としてのメータＣＰＵ１８は、車速センサ１９によって検知される所定距離を該所定距離を走行する間に噴射された噴射量で除算することで実測燃費を算出し、メータ装置５０の燃費計であるメータ表示部５７に表示する。

なお、所定タイミングからの燃料消費量および積算距離は、それぞれメータ装置５０内に設けられたＥＥＰ−ＲＯＭに記録されており、瞬間燃費のほか、過去の所定区間における平均燃費等を任意に算出して表示することができる。また、実験によれば、Ｏ２センサ１５からのフィードバック出力に基づくエタノール濃度の検知は給油後３０秒以内に完了し、また、噴射時間−噴射量テーブルの適用により、Ｅ２２〜Ｅ１００の範囲での燃費表示誤差が±１０％以内に収まることが確認されている。

上記したように、本発明に係る車両の燃費算出装置によれば、燃費を算出するための噴射時間−噴射量テーブルをエタノール濃度に応じて複数用意しておき、エタノール濃度に応じたエンジン制御のためにＯ２センサ１５からのフィードバック出力に応じて行われる噴射マップの切り替えに同期して、噴射時間−噴射量テーブルを切り替えるようにしたので、エタノール濃度センサを増設することなく、エタノール濃度に応じて噴射時間−噴射量テーブルを切り替えて、燃費の算出精度を高めることが可能となる。

なお、噴射マップおよび噴射時間−噴射量テーブルの個数や基準エタノール濃度の設定、噴射マップおよび噴射時間−噴射量テーブルの態様、噴射マップの切り替えタイミング、要求噴射量を求めるための補正係数の設定、各種センサの種類や形態、エンジンの形式や気筒数、メータ装置の構造や燃費表示の態様等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、噴射時間−噴射量テーブルの切り替えは、噴射マップの切り替え後に所定条件（スロットル開度が１０％未満になる等）が満たされることで切り替えるようにしてもよい。本発明に係る車両の燃費算出装置は、ガソリンおよびエタノールの混合燃料で走行する各種のＦＦＭ車両に適用することができる。

１…エンジン、１０…ＥＣＵ、１１…スロットル開度センサ（ＴＨ）、１２…吸気管絶対圧センサ（ＰＢＡ）、１３…水温センサ（ＴＷ）、１５…Ｏ２センサ（酸素センサ）、１６…吸気温センサ（ＴＡ）、１８…燃費算出手段（メータＣＰＵ）、１９…車速センサ、５０…メータ装置、５７…燃費計、Ｍ…噴射マップ（Ｅ２２マップ，Ｅ５０マップ，Ｅ７５マップ，Ｅ１００マップ）、Ｔ…噴射時間−噴射量テーブル（Ｅ２２テーブル，Ｅ５０テーブル，Ｅ７５テーブル，Ｅ１００テーブル）

Claims (4)

1. ガソリンおよびエタノールの混合燃料を燃料噴射装置のインジェクタ（５）によってエンジン（１）に供給して走行することができる車両の燃費算出装置において、
   前記インジェクタ（５）を制御する制御部（１０）と、
   前記インジェクタ（５）による燃料噴射量と車両の走行距離とから燃費を算出する燃費算出手段（１８）を備え、
   前記エンジン（１）の排気管（７）に取り付けられた酸素センサ（１５）からのフィードバック出力に基づいて前記混合燃料のエタノール濃度が推測検知され、
   少なくともスロットル開度（ＴＨ）およびエンジン回転数（Ｎｅ）を含むパラメータと該パラメータに対応する最適な噴射量との関係を規定する噴射マップ（Ｍ）が、予め定められたエタノール濃度に応じて複数設けられており、
   前記インジェクタ（５）の噴射時間と噴射量との関係を規定する噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）が、予め定められたエタノール濃度に応じて複数設けられており、
   前記噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）は、その個数および対応エタノール濃度が前記噴射マップ（Ｍ）と対応するように構成されており、
   前記制御部（１０）は、前記複数の噴射マップ（Ｍ）のうち前記推測検知されたエタノール濃度に対応するひとつを選択して前記インジェクタ（５）を制御すると共に、前記噴射マップ（Ｍ）の切り替えに対応して前記噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）を切り替えて選択し、
   前記燃費算出手段（１８）は、前記選択された噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）から導出される噴射量を用いて車両の燃費を算出することを特徴とする車両の燃費算出装置。
2. 前記噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）は、予め定められたエタノール濃度毎に、噴射開始からの経過時間に応じた噴射量を規定したデータテーブルであることを特徴とする請求項１に記載の車両の燃費算出装置。
3. 前記制御部（１０）は、前記噴射マップ（Ｍ）の切り替えに同期して前記噴射時間−噴射量テーブル（Ｔ）を切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の燃費算出装置。
4. 前記燃費算出手段（１８）が車両のメータ装置（５０）に設けられており、
   前記メータ装置（５０）の前記燃費計（５７）が、瞬間燃費表示と所定区間の平均燃費表示とを切り替え可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両の燃費算出装置。