JP2506336B2

JP2506336B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP2506336B2
Application number: JP12531986A
Authority: JP
Inventors: 佳久川村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-05-29
Filing date: 1986-05-29
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPS62282139A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車等内燃機関の空燃比制御装置に関
し、特に、使用燃料の性状（例えば重質レベル）をも加
味して空燃比を制御するようにした装置に関する。

（従来の技術）近時、エンジンにより高い燃料経済性、運転性が要求
される傾向にあり、かかる観点からマイクロコンピュー
タ等を応用して空燃比をより精密に制御することが行わ
れる。

このような制御では燃料の特質も入力情報として重要
な位置を占めることがある。

従来の空燃比制御装置としては、例えば特開昭60−43
138号公報に記載のものがある。この装置では排気管に
設けた酸素センサにより空燃比を検出し、その検出結果
に基づき燃料噴射量を操作して空燃比を目標値となるよ
うにフィードバック制御している。

すなわち、インジェクタに出力される噴射パルス信号
（最終噴射量）Tiを空燃比、吸入空気量、エンジン回転
数および冷却水温等の検出結果に基づいて次式に従っ
て演算する。

Ti＝Ｔρ×CO×α＋TS …… 但し、TP:基本噴射量 CO:各種補正係数 α：空燃比フィードバック補正係数 TS:電圧補正分上記の式において、各種補正係数COは次式に従っ
て演算される。

CO＝１＋KTRM＋KMR＋KTW＋KAS＋KAI＋KACC＋KH …… 但し、KTRM:混合比の補正係数 KMR :混合比の補正係数 KTW :水温増量補正係数 KAS :始動及び始動後増量補正係数 KAI :イドル後増量補正係数 KACC:加速減量補正係数 KH ：高水温増量補正係数また、始動時、加速時、高負荷時には、運転性を向上
させるために各種の補正を加えて空燃比を目標空燃比よ
りリッチにする。

一方、冷間時の始動時や暖機中は酸素センサが冷えて
おり活性化していないので、上記フィードバック制御を
停止して空燃比をリッチ側に設定し、始動性および始動
直後のエンジンの安定性を意図している。

なお、上記各種補正値は機関の供給燃料として全て標
準燃料（例えば、レギュラーガソリン）が使用されると
いう条件を前提として設定される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の空燃比制御装置にあ
っては、機関の使用燃料の性状（例えば、重質化レベ
ル）として標準燃料に対応する一律なものを基準とし、
燃料の性状が常時一定であるという前提に立って、上記
のような各種補正値を演算、設定するという構成となっ
ていたため、供給燃料の性状が変化し、これに伴って燃
料の重質化レベルが変わったような場合でも、供給燃料
の性状変化による空燃比補正は考慮されない。したがっ
て、このような場合には標準燃料を使用することを基準
として演算された空燃比と実際上の空燃比との間にずれ
が生じ、正確な空燃比制御を期し難かった。

例えば、重質ガソリンを使用した場合、通常のレギュ
ラーガソリンに比して揮発性が悪く、燃焼に関与するガ
ソリン成分が希薄となる。

このように、供給燃料に標準燃料のような一律なものを
使用するという前提で各種演算を行うと、制御の精度の
点で若干の不具合が生じる。すなわち、より正確な始動
時の空燃比制御を目指そうとすれば、使用燃料の性状の
差異を考慮に容れることが望ましいが、一般に、燃料性
状を判定するためには、重質センサやアルコールセンサ
又はイオンセンサ等の高価なセンサが必要で、コストア
ップを招くという問題点があった。

（発明の効果）そこで本発明は、エンジンのMBT制御やノック制御な
どのために常備されている圧力センサを燃料性状判定に
も兼用できる技術の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明による内燃機関の空燃比制御装置は上記目的達
成のため、その基本概念図を第１図に示すように、エン
ジンの燃焼圧力を検出する圧力検出手段ａと、エンジン
のクランク角を検出するクランク角検出手段ｂと、エン
ジンの空燃比を設定する空燃比設定手段ｃと、エンジン
の点火時期を設定する点火時期設定手段ｄと、点火時期
設定手段ｄによって設定された点火時期に対応するクラ
ンク角から、同一燃焼行程中における最大燃焼圧力に対
応するクランク角までの角度差に基づいて、エンジンに
供給される燃料の性状を判定する性状判定手段ｅと、性
状判定手段ｅの判定結果に基づいて空燃比設定手段ｃの
出力を補正する補正手段ｆと、補正手段ｆからの信号に
基づいてエンジンの吸入空気量あるいは燃料供給量を操
作する操作手段ｇと、を備えたことを特徴とする。

（作用）点火時期設定手段ｄによって設定された点火時期に対
応するクランク角から、同一燃焼行程中における最大燃
焼圧力に対応するクランク角までの“角度差”は、実際
に使用している燃料の燃焼速度を表し、同燃焼速度は、
燃料の性状によって一定の相関があるから、“角度差”
を正確に検出するだけで、燃料の性状を適切に判別でき
る。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜13図は本発明の第１実施例を示す図であり、燃
料性状検出パラメータとして筒内圧信号から燃焼速度を
検出し、この検出値に基づいて燃料性状を判別する方法
を空燃比制御装置に適用した例を示している。

まず、構成を説明する。第２図において、１はエンジ
ンであり、吸入空気はエアクリーナ２より吸気管３を通
して各気筒に供給され、燃料は噴射信号Siに基づきイン
ジェクタ（操作手段）４により噴射される。気筒内で燃
焼した排気は排気管５を通して触媒コンバータ６に導入
され、触媒コンバータ６内で排気中の有害成分（CO、H
C、NOX）を三元触媒により清浄化して排出されるる吸入空気の流量Qaはエアフローメータ７により検出さ
れ、吸気管３内の絞弁８によって制御される。絞弁８の
開度CVは絞弁開度センサ９により検出される。また、気
筒内の燃焼圧力（以下、筒内圧という）Paは圧力センサ
圧力検出手段10により検出され、圧力センサ10は圧電素
子により構成され点火プラグ11の座金としてモールド成
形されている。圧力センサ10は点火プラグ11を介して圧
電素子に作用する筒内圧Paを検出し、この筒内圧Paに対
応する電圧値を有するアナログ信号を出力する。

エンジン１の回転数Ｎを得るためのクランク角のはク
ランク角センサ（クランク角検出手段）12により検出さ
れ、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度Twは水温
センサ13により検出される。さらに、排気中の酸素濃度
は酸素センサ14により検出され、酸素センサ14は理論空
燃比でその出力VSが急変する特性をもつもの等が用いら
れる。

上記エアフローメータ７、絞弁開度センサ９、クラン
ク角センサ12は運転状態検出手段15を構成しており、運
転状態検出手段15、圧力センサ10、水温センサ13および
酸素センサ14からの出力はコントロールユニット16に入
力される。コントロールユニット16は空燃比設定手段、
点火時期設定手段、性状判定手段及び補正手段としての
機能を有し、CPU21、ROM22、RAM23、NVM（不揮発性メモ
リ）24およびI/Oポート25により構成される。

CPU21はROM22に書き込まれているプログラムに従って
I/Oポート25より必要とする外部データを取り込んだ
り、またRAM23およびNVM24との間でデータの授受を行っ
たりしながら、燃料の性状判別やその結果に基づく空燃
比制御に必要な処理値を演算処理し、必要に応じて処理
したデータをI/Oポート25へ出力する。I/Oポート25には
センサ群７、９、10、13、14からの信号が入力されると
ともに、I/Oポート25からは噴射信号Siが出力される。R
OM22はCPU21における演算プログラムを格納しており、R
AM23およびNVM24は演算に使用するデータをマップ等の
形で記憶している。

次に、作用を説明するが、最初に燃料性状の変化とそ
の影響について、ガソリンを例にとり説明する。

ガソリンは数百種以上の炭化水素（HC）から構成され
ており、炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）の割合や結合様式によ
りパラフィン族、オレフィン族、ナフテン族およびアロ
マティック族の４種族に分類される。一般的な傾向とし
て、ＣやＨの数の多いものほど沸点が高く、原油からの
分留温度（50％留出温度T₅₀で代表する）が高くなる。
また、ガソリンの重質度合はT₅₀で代表され、軽質（揮
発性が高い）なものでT₅₀＝80〜90℃、重質（揮発性が
低い）なものでT₅₀＝110〜120℃であり、市場にはT₅₀＝
95〜100℃位のものが最も多く流通している。したがっ
て、前述の最終噴射量TiはT₅₀＝95〜100℃の燃料（すな
わち、レギュラーガソリン）を使用することを前提に各
種補正を行って決定している。

第３図はガソリンの重質度合が変わったときの燃焼状
態の変化を所定条件下（空燃比、吸入空気量、機関温度
および点火時期が一定時）における筒内圧信号の変化と
して示したものである。なお、図中のPmaXは筒内圧信号
の最大点であり、θρmaXはPmaXを与えるクランク角で
ある。また、図中のｔは点火時期θｉからθρmaXに至
るまでの実際の燃焼機関を示す。

第３図に示すように、軽質ガソリンの場合には、筒内
圧信号の最大値PmaXが大きく燃焼が速く進行するが、燃
料が重質化するに従って、PmaXが小さくθρmaXがより
遅れ側に移行する。これは燃焼の初期段階（着火からθ
ρmaXまで）で燃焼に寄与するガソリン成分が燃料が重
質化するに従って減少していくことに起因する。この初
期の燃焼光を観察すると全体に青色をしており、軽質ガ
ソリンでは青色のみが観察され、θρmaX直後で消えて
（すなわち、燃焼が終了して）いる。ところが、重質ガ
ソリンではθρmaXまで青色の燃焼光が観察されるが、
その光は軽質ガソリンの場合よりも弱く、また、θρma
X直後から赤い燃焼光が観察される。すなわち、重質ガ
ソリンでは速度の速い燃焼（青白い燃焼光）と遅い燃焼
（赤い燃焼光）が混合して燃焼しており、実際の燃焼に
寄与している速度の速い燃焼（青白い燃焼光）は燃料が
重質化になるほど少なくなる。このことは、燃焼に寄与
するガソリン成分が重質化になるほど希薄になることを
意味しており、換言すれば、重質化が進むに従って希薄
空燃比となって燃焼速度が遅く（PmaXが遅れ側に）なる
ことを示している。

また、この現象は機関温度が低ければ低い程重質ガソ
リンの揮発性が悪化し、空燃比がより希薄化して顕著に
なる。

本実施例は燃料性状に上記のような特質があることに
鑑み、特に燃焼速度をパラメータとした因果関係に着目
して後述するようなプログラムによって燃料の性状を適
切に判定するとともに、この判定結果に基づいて始動時
の空燃比制御をより適切に行っている。

第５図はROM22に書き込まれている始動及び始動直後
の空燃比制御のプログラムを示すフローチャートであ
り、本プログラムはエンジン回転に同期して一度実行さ
れる。

まず、P₁で吸入空気量Qaを読み込み、P₂でエンジン回
転数Ｎを読み込む。回転数Ｎはクランク角センサ10から
の基準信号（360°毎の信号）の間隔時間を計測する
か、あるいは位置信号（１°毎の信号）の所定時間内に
おけるパルス数を計測して算出する。次いで、P₃でQaと
Ｎをパラメータとする２次元のテーブルマップから基本
噴射量Ｔρ｛Ｔρ＝func（Qa,N）｝をルックアップす
る。

P₄ではフラグFKASがセットされているか（FKAS＝１
か）否かを判別する。フラグFKASは始動及び始動後増量
補正係数（KAS）がKAS＝０になるとセットされ、コント
ロールユニット15のパワーオン時のイニシャル処理およ
びエンスト時のルーチンでリセット（FKAS＝０）され
る。

FKAS＝０のときは、P₅で始動及び始動後増量補正係数
KAS｛KAS＝func（Tw）｝をそのときの冷却水温Twに応じ
てルックアップする。但し、始動及び始動後増量補正係
数KASは軽質ガソリンを使用した場合に適するように設
定されている。

次いで、P₆で始動中であるか否か（スタータスイッチ
がONであるか否か）を判別し、始動中のときはP₇に進
み、始動中でなく完爆後のときはP₂₁に進む。以下、各
場合に分けて説明する。

（Ｉ）始動中のとき P₇で始動時基本噴射量TST｛TST＝func（Tw）但し、T
w:冷却水温｝をルックアップし、P₈で回転数補正係数KN
ST｛KNST＝func（Ｎ）｝をルックアップする。さらに、
P₉で時間補正係数KTST｛KTST＝func（Tc）但し、Tc:経
過時間｝をルックアップし、P₁₀で燃料性状補正係数KST
D｛KSTD:func（T₅₀但し、T₅₀：燃料性状パラメータ｝を
第６図に示すテーブルマップからルックアップする。KS
TDは燃料性状によって第６図のような特性を有する補正
係数であり、燃料が重質化するに従って補正係数KSTD
（既に説明済の係数については適宜このように略して用
いることとする。以下、同様）は大きくなる。なお、燃
料性状パラメータT₅₀の検出については第７図で後述す
るプログラムで詳述する。

次いで、P₁₁で今回の始動時基本噴射量TSTを次式に
従って演算する。

TST＝TST′×KSTD …… 但し、TST′：P₇でルックアップした値したがって、今回の始動時噴射量T_STは前述した燃料
性状補正係数KSTDに応じてその大きさが適切に補正され
ることとなり、使用燃料の性状に基づいて始動中におけ
る空燃比を好ましい大きさとする。次いで、P₁₂、P₁₃で
始動時の噴射量T₁、T₂をそれぞれ次式、に従って演
算する。

T₁＝Ｔρ×（KTMR＋KTW＋KAS）×1.3＋TS …… 但し、KTMR:混合比割付係数 KTW :水温増量補正係数 TS ：電圧補正分 T₂＝TST×KNST×KTST …… 但し、TST :始動時基本噴射量 KNST:回転数補正係数 KTST:時間補正係数これらT₁、T₂の演算に使用される各補正係数の値は前
述した従来の公知文献に記載のものと同様に、周知であ
るためここでは詳細な説明を省く。

次いで、P₁₄で各噴射量T₁、T₂を比較し、T₁＞T₂のと
きはP₁₅で最終噴射量TiとしてT₂を採用し、T₁≧T₂のと
きはP₁₆でTiとしてT₁を採用した後、P₁₇でこのTiに対応
する燃料噴射パルス幅を有する噴射信号Siをインジェク
タ４に出力する。すなわち、始動性向上のため、始動時
には通常の噴射量より多めにするもので、T₁、T₂のうち
何れか大きい方の値を始動時の最終噴射量Tiとする。こ
のとき、酸素センサ13は冷えており、活性化していない
ので噴射量のフィードバック補正を行われないが、T₂を
採用した場合には始動時基本噴射量TSTが燃料性状補正
に応じて補正されるため、T₂は始動時に適した空燃比を
与えることとなって始動性が極めて向上する。

（II）完爆後のとき P₂₁で冷却水温Twが15℃以上であるか否かを判別し、T
w≧15℃のときはP₂₂に進み、Tw＜15℃のときはP₂₃に進
む。これは、冷却水温Twと始動完爆後の経過時間Tc（前
回のTcの値を用いる）に応じて補正係数KASの減少割合
を変えるためである。P₂₂、P₂₃では経過時間Tcをそれぞ
れ13sec、25secと比較し、その判別結果に応じて次の第
１表で示すステップに進む。

P₂₄では今回の補正係数KASを次式に従って演算し、
P₂₃に進む。

KAS＝KAS′×（１−Tc/15） …… P₂₅では今回の補正係数KASをKAS＝０とし、P₂₇ではフラ
グFKASをセットしてP₂₈に進む。また、P₂₆では今回の補
正係数KASを次式に従って演算し、P₂₈に進む。

KAS＝KAS′×（１−Tc/25） …… すなわち、完爆後はP₂₁〜P₂₇までの各ステップにより始
動水温が15℃以上のときは13秒間、15℃未満のときは25
秒間、補正係数KASが一定割合で０になるまで減少させ
る。なお、上記ステップP₄で既にフラグFKASがセットさ
れていると判別したときは、補正係数KASがKAS＝０であ
るからP₄から直ちにP₂₈にジャンプする。

次いで、P₂₈で前述した始動完爆後の経過時間Tcを演
算する。この時間Tcは、例えば初回の完爆判断時にタイ
マカウンタをリセットしその後の経過時間を計測する等
して算出する。P₂₉では水温増量補正係数KTWをそのとき
の冷却水温Twに応じてルックアップする。

次いで、P₃₀〜P₃₂でアイドル後増量補正係数について
燃料性状補正を行う。すなわち、P₃₀でアイドル後増量
補正係数KAIをルックアップし、P₃₁で燃料性状補正係数
KAID｛KAID＝func（T₅₀）｝をルックアップする。さら
にP₃₂で次式に従って今回の補正係数KAIを演算し燃料
性補正を加える。

KAI＝KAI′×KAID …… 但し、KAI′：P₃₀でルックアップした値なお、この補正係数KAIは絞弁８が閉から開になった
直後に冷却水温Twで決まるKAI₁と完爆後の経過時間Tcで
決まるKAI₂との積により定まり、これがルックアップさ
れる。そして、この補正係数KAIにより暖機途中の発進
の円滑化を図るもので、その大きさは一定の割合で０に
なるまで減量する。

次いで、P₃₃で空燃比のフィードバック制御停止（ク
ランプ）条件が成立しているか否かを判別する。クラン
プ条件は、例えば次のようなとき成立する。

（イ）酸素センサが冷えているとき（ロ）低水温時（ハ）酸素センサ出力（VS）のリッチ信号又はリーン信
号が約10秒以上続いたとき（ニ）始動時、エンジンの高負荷時（ハ）アイドル時（ヘ）減速時クランプ条件が成立しているときはP₃₄で空燃比フィ
ードバック補正係数αの値を１に固定して実質上のフィ
ードバック制御を停止し、P₃₅で次式に従って最終噴
射量Tiを演算した後P₁₇に進む。

Ti＝Ｔρ×CO×α …… 但し、CO＝１＋KTW＋KAS＋KAI 式において、COは各種増量補正係数であり、その内
訳には上式のようなものが含まれるが、この以外にも加
速減量補正係数KACCや高水温増量補正係数KH等が含まれ
る。しかし、本発明との関係が薄いのでここでは省略す
る。

次いで、P₃₆で始動時の噴射量T₂を前述したP₁₃の式
に従って演算する。すなわち、P₃₆は前記のP₇、P₈、
P₉、P₁₀、P₁₁及びP₁₃の各ステップ処理に相当する。

次いで、P₃₇で各噴射量Ti、T₂を比較し、Ti≧T₂のと
きはそのままTiを採用してP₁₇に進み、Ti＜T₂のときはT
iとしてT₂を採用した後P₁₇に進む。Ti＜T₂のときT₂を採
用することにより、完爆直後の低回転時に適した空燃比
を与えることとなって安定した燃焼を実現できる。

一方、クランプ条件が成立していないときはP₃₉で酸
素センサ13の出力VSから現空燃比が目標空燃比（例え
ば、λ＝１）よりリッチであるか否かを判別する。リッ
チであるときはP₄₀で補正係数αの値を補正して空燃比
のリーン補正を行って目標値と一致するようにフィード
バック制御する。また、リーンであるときはP₄₁で同様
に空燃比のリッチ補正を行う。次いで、P₄₂で最終噴射
量Tiを前記式に従って演算し、P₁₇に進む。

このように使用燃料の性状検出情報に基づいて（Ｉ）
始動中および（II）完爆後における燃料噴射量が適切に
補正される。例えば、重質ガソリンを使用した場合には
実際に燃焼に寄与するガソリン分が標準燃料に比べて少
なく混合比は事実上リーンになっている。これに対し、
本装置によれば、使用燃料の重質化レベルを適切に判断
し、その重質度合に応じて目標空燃比からのずれを適切
に補正しているので、上述のように重質ガソリンを使用
した場合には燃焼に寄与するガソリン分が少ないという
状態が補正される。すなわち、このときは燃料噴射量の
総量が増加するように補正される。したがって、事実
上、混合比がリーンとなる状態が回避され、空燃比制御
本来の実効を図ることができる。その結果、始動中にあ
っては、始動時の空燃比がそのときの使用燃料の性状に
対応する適切な値に補正されることになってエンジンの
始動性を向上させることができ、バッテリ上がり等の不
具合が防止される。また、完爆後にあっても燃料の性状
に応じた空燃比となることから暖機性能の向上や運転性
の向上を図ることができる。

第７図は燃料性状パラメータT₅₀を判定するプログラ
ムを示すフローチャートであり、本プログラムは所定時
間毎に一度実行される。

P₅₁〜P₅₄のステップはエンジンが所定の運転状態にあ
るか否かを判別する処理である。まず、P₅₁で冷却水温T
wが所定範囲内にあるか否かを判別し、Tw₁≦Tw≦Tw₂の
ときは機関温度が所定範囲内であると判断してP₅₂に進
む。ここで、TwはTw＝10℃〜40℃になるような範囲に設
定することが望ましい。P₅₂でエンジン回転数Ｎが所定
範囲内にあるか否かを判別し、所定範囲内（N₁≦Ｎ≦
N₂）のときはP₅₃に進んで吸入空気量Qaが所定範囲内に
あるか否かを判別する。エンジン回転数Ｎおよび吸入空
気量Qaは酸素センサ14によるλコントロール（空燃比制
御）域に収まるような範囲に設定される。

Qa₁≦Qa≦Qa₂のときはP₅₄でエンジンが定常状態（急
加速、急減速でない状態）にあるか否かを判別し、定常
状態のときはP₅₅に進む。定常状態であるか否かの判定
は所定時間内におけるエンジン回転数Ｎや吸入空気量Qa
の変化量で判断する。

以上のP₅₁〜P₅₄の各ステップ処理のうち何れか一つで
も条件を満たさない場合は機関が燃料性状判定を行うの
に適した所定の運転状態にないと判断して以降の処理を
中止する（すなわち、リターンする）。

P₅₅ではQaとＮをパラメータとする２次元のテーブル
マップから基本燃焼速度パラメータθcO｛θcO＝func
（Qa,N）｝をルックアップする。この基準燃焼速度パラ
メータθcOは標準燃料を使用した時の燃焼速度を表わし
ており、後述するステップで実際に使用する燃料の燃焼
速度と比較することにより、燃焼速度の差異（例えば、
燃料が重質化すると燃焼速度が遅くなる）が検出され
る。

次いで、P₅₆で温度補正係数k₁｛k₁＝func（Tw）｝を
第８図に示すテーブルマップからルックアップする。温
度補正係数k₁は同一の燃料性状であっても機関温度によ
って変化する燃焼速度を機関温度Twに応じて補正するも
ので、基準温度Tw₀でk₁＝1,Tw＜Tw₀でk₁＜1,Tw＞Tw₀で
ｋ＞１に設定される。

次いで、P₅₇で燃焼ピーク角（筒内圧Paが極大となる
クランク角）θρを検出し、P₅₈に進む。なお、θρの
検出については後述のプログラムで詳述する。

さらに、P₅₈で、点火時期θｉと燃焼ピーク角θρと
から実際の燃焼期間である計測燃焼期間θｃを次式に
従って演算する（第９図参照）。

θｃ＝θρ−θｉ …… 但し、θi :点火時期に対応するクランク角 θρ：筒内圧Paが極大となるクランク角（燃焼ピ
ーク角） θi,θρは第９図（ａ）に示すように所定の基準クラ
ンク角信号Srに〔Ｈ〕レベルのパルスが発生した基準ク
ランク角θrefを基準とし、同図（ｂ）に示すようにこ
のθrefからの経過クランク角でそれぞれ表わされる。

P₅₉では、基準条件下の計測燃焼期間θc₁を温度補正
係数k₁と計測燃焼期間θｃとの積θc₁（θc₁＝k₁×θ
ｃ）により算出する。このθc₁は基準条件下で検出した
実際の燃焼速度パラメータに相当する。次いで、P₆₀で
基準条件下の計測燃焼期間θc₁と基準燃焼速度パラメー
タθc₀との差Δθc₁を次式に従って演算する。

Δθc₁＝θc₁−θc₀ …… すなわち、ここでは基準条件下で標準燃料を使用した
場合の燃焼速度パラメータθc₀と、実際に使用している
燃料の燃焼速度パラメータ（計測燃焼期間）θc₁との差
を検出している。燃焼速度は燃料の性状によって一定の
相関があることから、燃焼速度を正確に検出すれば燃料
の性状を適切に判定することが可能になる。

さらに、P₆₁でΔθc₁の移動平均Δθc_1＊を次式に
従って演算する。

但し、m:定数 P₆₂ではΔθc_1＊の値に基づいて燃料性状パラメータT
₅₀を第10図に示すような特性を有するテーブルマップか
らルックアップし、P₆₃でこのT₅₀の値をNVM（不揮発性
メモリ）24にストアする。

このように、使用燃料の性状による燃焼速度の差異を
標準燃料の燃焼速度と比較することにより、そのときの
使用燃料の燃料性状パラメータを適切に求めることがで
きる。

第11図は燃焼ピーク角θρを検出するプログラムを示
すフローチャートであり、この処理は前記第７図で述べ
たステップのP₆₇に相当する。本プログラムはクランク
角で２°毎に１度実行される。

まず、P₇₁で現在のクランク角（ピストン位置）θが
圧縮上死点TDCに対応しているか否かを判別し、θ＝TDC
のときはP₇₂で筒内圧Paを表すアナログ信号とA/D変換し
筒内圧変換値ADOとして記憶した後P₇₃に進む。一方、θ
≠TDCのときはP₇₂をジャンプしてP₇₃に進む。P₇₃ではク
ランク角θが第12図に示すTDC超過値（TDC＋α°）以上
であるか否か、すなわちエンジン１がTDCを越えてα°
以上回転したか否かを判別する。ここに、α＝２°〜４
°に設定される。これは燃焼による筒内圧Paのピーク
（以下、燃焼ピークという）はTDC以後に現れることか
ら、α°という不感帯を設けてTDCのときの筒内圧Paを
燃焼ピーク値として誤まって採用するのを避けるためで
ある。

θ＜TDC＋α°のとき、すなわちθが上死点前（BTD
C）にあるか又はTDC≦θ＜TDC＋α°のときは今回のル
ーチンを終了する。一方、θ≧TDC＋α°のときはP₇₄以
後の燃焼ピーク角を検出する処理を実行する。まず、P
₇₄でクランク角θが燃焼ピーク角判別制限値θｅを越え
ているか否かを判別する。θｅのは筒内の燃焼が十分に
終了したと想定できるクランク角であり、TDCを越えた
所定値に設定される（第12図参照）。燃焼ピークはTDC
を越えてθｅ迄の間にあると想定され、例えば第12図に
示すF₁、F₂がこれに相当する（曲線Ｘは燃焼状態が異な
るときを表わす）。したがって、燃料ピークを求めるた
めの筒内圧PaのA/D変換処理はθｅ迄とされる。

P₇₄でθ≦θｅのときはP₇₅でθをカウントするθカウ
ンタをインクリメントし、P₇₆でこのときの筒内圧PaをA
/D変換して筒内圧変換チャージャAD₁を求め、これを記
憶する。次いで、P₇₇で筒内圧変換値AD₁とAD₀の差値Δ
Ｐを求めてP₇₈に進む。差値ΔＰは筒内圧Paが増大方向
にあれば正、減少方向にあれば負の値となる。また、燃
焼ピーク時近傍では非常に小さな値となる。P₇₈では差
値ΔＰの絶対値｜ΔP|の基準値ΔP₀と比較する。基準値
ΔP₀は筒内圧Paの変化が略フラットになったか否かを判
別するための値である。｜ΔP|≦ΔP₀のときは筒内圧Pa
の変化が略フラットであると判断しP₇₉でθカウンタの
カウント値を燃焼ピーク角θρとして記憶するととも
に、P₈₀で今回のルーチンの筒内圧変換値AD₁とAD₀とし
てルーチンを終了する。一方、｜ΔP|＞ΔP₀のときはフ
ラットではないと判断してP₈₀に進む。

ここで、｜ΔP|≦ΔP₀の条件を満たすのは筒内圧Paの
最大時、最小値あるいは極大、極小時である。なお、こ
のような状態の判別は本実施例の例に限らず、例えば筒
内圧Paの微分値を用いて行なってもよい。

｜ΔP|≦ΔP₀の条件に対して実際の筒内圧Paの変化の
態様は第13図（ａ）〜（ｃ）の例に集約される。第13図
（ａ）は最も一般的なPaの変化カーブを示している。こ
の例であれば、TDC以後に｜ΔP|≦ΔP₀なる条件を満足
するクランク角θρとなり、容易に燃焼ピーク角を求め
ることができる。第13図（ｂ）、（ｃ）は何れも低負荷
の場合でTDC以後にPaが２ケ所フラットになる状態が起
る。第13図（ｂ）の場合はθρのときの筒内圧Pa₁がTDC
のときの値Pa_TDCよりも小さくなるとともに、その途中
に極小値Pa₂が現れる。しかし、このときはPa₂が現れる
ためPa₂が極大値となってθρの識別が可能である。一
方、第13図（ｃ）の場合は極小値が現れずフラット部分
Pa₃の後ろに燃焼ピーク角θρに対応するPa₂が現れる
（Pa₁＜Pa₃）。これは燃焼圧力が非常に低い場合であ
り、A/D変換方式では実際上θρの検出が困難となる。

因に、Paの微分処理を行なえば判別は可能であるが、
やや精度にかける。しかし、このようにPaがTDC以後一
様に減少するのは極低負荷の場合であり、この場合はθ
ρの検出を停止して、運転状態（エンジン回転数Ｎおよ
び負荷Qa）によって判断する。

このように、θがTDC＋α°〜θｅの範囲内にあれ
ば、上述のA/D変換方式によって燃焼ピーク角θρを正
確に検出することができる。

一方、P₇₄でθ≧θｅのときは筒内の燃焼が十分に終
了していると判断してP₈₁でθρの過去数回分の平均値
を求め、θρのデータとしての信頼性を高めて今回のル
ーチンを終了する。

なお、燃焼ピーク角の検出は筒内圧センサのような圧
電素子を用いたものに限らず、例えば燃焼室内の光をガ
ラス窓を光ファイバーを介して検出し、この検出光を識
別して行うようにしてもよい。

このように、本実施例では燃料性状と燃焼速度との相
関関係に着目し、使用燃料の燃焼速度を正確に検出する
ことにより、その使用燃料の性状を適切に判定してい
る。そして、この判定結果である燃料性状パラメータT
₅₀を始動時の燃料噴射量に適用しているので、従来の問
題点で指摘した燃料性状の差異による始動時の空燃比制
御のずれの不具合を解消することができる。

以上の第１実施例は始動時噴射量T₂を燃料性状補正す
るものであるが、燃料性状補正を始動時噴射量T₁に行う
ようにしてもよく、この態様を次の第２実施例で示す。

第14図は本発明の第２実施例を示す図である。本実施
例の説明にあたり、第１実施例と同一処理を行うステッ
プには同一番号を付してその説明を省略し、異なるステ
ップには○印で囲むステップ番号を付してその内容を説
明する。

第14図のプログラムにおいて、P₅を経るとP₉₁で燃料
性状補正係数KASD｛KASD＝func（T₅₀｝をルックアップ
する。燃料性状補正係数KASDは冷間時の空燃比を適切な
ものとするために始動および始動後増量補正係数KASの
値を燃料性状パラメータT₅₀に応じて補正するもので、T
₅₀が大きい程燃料が重質化して気化し難くなるためにそ
の大きさが１より大きくなる。すなわち、T₅₀が大きく
なる程、燃料噴射量が増量される。なお、補正係数KASD
は軽質ガソリンの場合は小さめに設定してあり、T₂＞T₁
となるように選ぶことが望ましい。

次いで、P₆で始動中であるか否かを判別し、始動中の
ときはP₉₂に進み、始動中でなく完爆後のときはP₉₃に進
む。

P₉₂で次式に従って今回の補正係数KASを演算する。

KAS＝KAS′×KASD …… 但し、KAS′：P₅でルックアップした値 P₉₃では第２実施例のステップP₂₈と同様にして始動完
爆後の経過時間Tcを演算する。

ところで、本実施例では始動時基本噴射量T_STの燃料
性状補正は行わないので、P₁₃での始動時噴射量T₂には
燃料性状補正は入っていない。本実施例のT₂は軽質ガソ
リンを使用した場合に適するように設定されている。

P₂₇を経るとP₉₄で上記式に従って今回の補正係数KA
Sを演算する。次いで、P₂₉を経てP₉₅で水温増量補正係
数KTWを燃料性状に応じて補正する燃料性状補正係数KTW
D｛KTWD＝func（T₅₀）｝をルックアップする。さらに、
P₉₆で次式に従って今回の補正係数KTWを演算する。

KTW＝KTW′×KTWD …… 但し、KTW′：P₂₉でルックアップした値したがって、本実施例でも第１実施例と同様に燃料性
状検出情報に基づいて始動時における燃料噴射量が適切
に補正されるので、エンジンの始動性を向上させること
ができ、バッテリ上がり等の不具合が防止できる。ま
た、完爆後においても第１実施例と同様に燃料の性状に
応じた空燃比制御が可能になることから、運転性の向上
を図ることができる。

なお、上述した各実施例においては燃料性状の判定手
法として、第７〜13図で示したように燃焼速度を検出
し、この検出値により燃料性状パラメータT₅₀を算出す
る態様を示したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば燃焼光を光ファイバセンサで検出して判別
する態様や加速運転条件下での空燃比の応答遅れから判
別する態様あるいは加速運転条件下での発生トルク（ま
たは、図示平均有効圧力）に相関するパラメータの応答
遅れから判別する態様等を採用してもよいことは言うま
でもない。

また、上述した各実施例においては、燃料性状の判定
結果を“始動時”の空燃比制御に適用しているが、これ
は、燃料性状の違いが影響しやすい代表的な運転状態を
示したに過ぎない。実際の燃料性状に適合した空燃比制
御は、始動時のみならず、あらゆる運転状態にも望まし
いことであるから、始動時以外の運転状態への適用を除
外するものではない。

（効果）本発明によれは、エンジンのMBT制御やノック制御の
ための常備センサ（圧力センサ）を燃料性状判定に兼用
でき、重質センサやアルコールセンサ又はイオンセンサ
といった高価なセンサを不要にして、コストダウンを図
ることができるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜13図は本発明の第
１実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図、第
３図はそのガソリンの重質度合が変わったときの燃焼状
態の変化をクランク角信号と筒内圧力信号との関係で示
す図、第４図はその重質度合によりガソリン成分の割合
を示す図、第５図はその始動及び始動直後の空燃比制御
のプログラムを示すフローチャート、第６図はその燃料
性状補正係数KTSDのテーブルマップ、第７図はその燃料
性状判定のプログラムを示すフローチャート、第８図は
その温度補正係数k₁のテーブルマップ、第９図（ａ）は
その基準クランク角信号を示す図、第９図（ｂ）はその
基準クランク角信号との関係で筒内圧の変化を示す図、
第10図はその燃料性状パラメータT₅₀のテーブルマッ
プ、第11図はその燃焼ピーク角を検出するプログラムを
示すフローチャート、第12図はその筒内圧の変化を示す
図、第13図（ａ）〜（ｃ）はその作用を説明するための
それぞれ一般的な筒内圧の変化を示す図、第14図は本発
明の第２実施例を示すその始動及び始動直後の空燃比制
御のプログラムを示すフローチャートである。 10:圧力センサ（圧力検出手段）、12:クランク角センサ
（クランク角検出手段）、15:運転状態検出手段、16:コ
ントロールユニット（空燃比設定手段、点火時期設定手
段、性状検出手段、補正手段）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検
出手段と、ｂ）エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手
段と、ｃ）エンジンの空燃比を設定する空燃比設定手段と、ｄ）エンジンの点火時期を設定する点火時期設定手段
と、ｅ）点火時期設定手段によって設定された点火時期に対
応するクランク角から、同一燃焼行程中における最大燃
焼圧力に対応するクランク角までの角度差に基づいて、
エンジンに供給される燃料の性状を判定する性状判定手
段と、ｆ）性状判定手段の判定結果に基づいて空燃比設定手段
の出力を補正する補正手段と、ｇ）補正手段からの信号に基づいてエンジンの吸入空気
量あるいは燃料供給量を操作する操作手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。