JP2509020Y2 - 混合燃料供給制御装置のフェイルセイフ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、内燃機関の混合燃料供給制御装置のフェイ
ルセイフ装置に関する。

〈従来の技術〉 従来より、常用燃料（ガソリン）中に、アルコール
（主にメタノール）を混入させた混合燃料が使用される
場合があるが、かかる場合は、燃料タンク中に、アルコ
ールセンサを設けて、燃料中のアルコール濃度を検出
し、これに基づいて、アルコール濃度補正係数を設定し
て、機関への燃料供給量を補正している（特願昭63−39
712号）。

また、フェイルセイフのため、アルコールセンサの出
力電圧Ｖに基づいて検出されるアルコール濃度が異常値
を示したときは、この値を用いる代わりに、予め設定し
たフェイルセイフ用の所定濃度（例えば、50％）に切換
えて、それを基に、上述のアルコール濃度補正係数を設
定して、使用するようになっている。

尚、第４図に示すように、アルコールセンサの出力電
圧Ｖの上限値HV,下限値LVを設定しておいて、この範囲
外のときの値を異常値とし、また、所定時間Δｔ内のア
ルコールセンサの出力電圧Ｖの変化量ΔＶが所定量以上
のときの値を異常値とする。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の装置にあっては、ア
ルコールセンサが正常であっても、第５図に示すよう
に、燃料中にベーパ等の気泡が発生して、これにより一
瞬センサの出力電圧Ｖが異常値となった場合において
も、異常判定がなされたままとなり、アルコールセンサ
が正常であるにもかかわらず、予め設定した所定濃度を
使用するので、正確なアルコール濃度を供給量の演算に
使用できなくなるという問題点があった。

また、接触不良等で一時の間、センサが出力不能とな
った場合についても同様の問題点があった。

更に、フェイルセイフ用の所定濃度が実際のアルコー
ル濃度と掛け離れているときに、それを使用すると、空
燃比が大幅にずれてエミッションが悪化するという問題
点があった。

そこで、本考案は、従来の問題点に鑑み、なるべく正
確なアルコール濃度を使用して、混合燃料の供給制御が
できる装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本考案は、第１図に示すように、下記の
（ａ）〜（ｉ）の手段を設ける構成とする。

（ａ）燃料中のアルコール濃度に応じた電圧を出力する
アルコールセンサ （ｂ）アルコールセンサの出力電圧に基づいて燃料中の
アルコール濃度を検出する濃度検出手段 （ｃ）アルコール濃度に応じて機関への燃料供給量を補
正して設定する供給量設定手段 （ｄ）アルコールセンサの出力電圧に基づいてアルコー
ルセンサの異常の有無を判定する異常判定手段 （ｅ）異常有りと判定されたときに、供給量設定手段に
入力するアルコール濃度を、濃度検出手段による検出値
から、予め定めたフェイルセイフ用の所定の濃度を初期
値とする推定値に、切換える第１の切換手段 （ｆ）機関の空燃比のリッチ・リーンを繰り返し判定す
る空燃比センサ （ｇ）第１の切換手段による切換え後、予め定めた所定
の時間の間、空燃比センサからの信号に基づいて、リッ
チ判定時にはアルコール濃度の推定値を漸減させ、リー
ン判定時にはアルコール濃度の推定値を漸増させて、ア
ルコール濃度を推定する濃度推定手段 （ｈ）前記所定の時間経過後に、濃度検出手段による検
出値と濃度推定手段による最終的な推定値との差に基づ
いてアルコールセンサの回復の有無を判定する回復判定
手段 （ｉ）回復有りと判定されたときに供給量設定手段に入
力するアルコール濃度を前記推定値から濃度検出手段に
よる検出値に切換える第２の切換手段 〈作用〉 上記の構成においては、常時は濃度検出手段による検
出値に応じて、燃料の供給量を補正して設定し、 アルコールセンサの異常有りと判定されたときに、所
定の濃度を初期値とする推定値に切換えて、それに応じ
て、供給量を補正して設定する。

このようにして、推定値に切換えた場合、推定値が実
際のアルコール濃度からずれていると、空燃比がリッチ
側又はリーン側に片寄る。

そこで、空燃比センサからの信号に基づいて、空燃比
が理論空燃比となる方向に推定値を増減する。

これにより、アルコール濃度を推定できる。

その後、所定の時間経過後の推定値と、濃度検出手段
による検出値との差に基づいてアルコールセンサが回復
したか否かを判定し、 回復有りと判定されたときに、濃度検出手段による検
出値に切換えて、それに応じて、供給量を補正して設定
する。

〈実施例〉 以下に本考案に係る一実施例を第２図及び第３図に基
づいて説明する。

第２図を参照し、本実施例に係るシステム図を説明す
る。

機関１には、エアクリーナ2,吸気ダクト3,スロットル
チャンバ４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入
される。

スロットルチャンバ４には、図示しないアクセルペダ
ルと連動するスロットル弁６が設けられている。

吸気マニホールド５には、各気筒毎に電磁式燃料噴射
弁７が設けられていて、燃料タンク８内から燃料ポンプ
９により圧送され、図示しないプレッシャレギュレータ
により所定の圧力に調整された燃料を機関１に噴射供給
する。

機関１の各気筒には点火栓10が設けられており、これ
らには、点火コイル11にて発生する高電圧がディストリ
ビュータ12を介して順次印加され、これにより火花点火
して、混合気を着火燃焼させる。

ここで、燃料噴射弁７等の作動は、図示しないマクロ
コンピュータを内蔵したコントロールユニット13からの
信号により制御されるようになっている。

かかる制御のため、コントロールユニット13には、各
種のセンサからの信号が入力される。

前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３に熱線式の
エアフローメータ14が配設されていて、吸入空気流量Ｑ
を検出する。

ディストリビュータ12にクランク角センサ15が内蔵さ
れていて、所定のクランク角位置にて、基準信号と単位
信号とを出力し、これを基に機関回転数Ｎ及び点火時期
等を検出する。

機関１の周囲に巡らせた冷却水中には、水温検出用の
水温センサ17が配設されている。

燃料タンク８内にアルコールセンサ18が設けらてい
て、燃料中のアルコール濃度を検出する。このアルコー
ルセンサ18は燃料中に浸漬された一対の白金電極を有
し、アルコール濃度に応じた電極間の抵抗値の変化によ
り、出力電圧Ｖが変化するものである。

機関１の排気通路19には、排気中の酸素濃度を介して
機関の空燃比を検出する空燃比センサ20が配設されてい
る。

そして、コントロールユニット13においては、吸入空
気流量Ｑと機関回転数Ｎとから、基本供給量Tp（＝Ｋ・
Q/N;Kは定数）を演算し、更に、これにそのときの運転
状態及びアルコール濃度に応じた補正を加えて、供給量
Ti（＝Tp・COEF・Ａ・α＋Ts;COEFは冷却水温等による
各種補正係数,Aはアルコール濃度補正係数，αは空燃比
フィードバック補正係数,Tsは電圧補正分）を演算す
る。

尚、アルコール濃度補正係数Ａは、後述するアルコー
ル濃度の検出・推定ルーチンによって設定されるアルコ
ール濃度Ｃに応じて設定されるようになっている。

ここで、コントロールユニット13で実行される供給量
Tiの演算過程が供給量設定手段に相当する。

そして、供給量Tiに相当するパルス幅の信号を機関１
の回転に同期した所定のタイミングで燃料噴射弁７に出
力し、この燃料噴射弁７を介して機関の吸気系に燃料を
噴射供給する。

次に、第３図のフローチャートを参照し、アルコール
濃度の検出・推定ルーチンを説明する。

ステップ１（図中S1と記す。以下同様。）では、異常
フラグＦが立っているか否かを判定する。

異常フラグＦが立っていないときは、ステップ２に進
み、アルコールセンサ18からの出力電圧Ｖを入力する。

ステップ３では、ステップ２で入力したアルコールセ
ンサ18の出力電圧Ｖが異常値であるか否かを判定する。

即ち、アルコールセンサ18からの出力電圧Ｖが所定範
囲外のときと所定時間当たりの変化量が所定量以上のと
きにアルコールセンサ18に異常有りと判定する。

正常と判定されたときは、ステップ20に進み、ステッ
プ２で入力した出力電圧Ｖに基づいて、アルコール濃度
の検出値Caを検出し、ステップ21で、その検出値Caをア
ルコール濃度Ｃに代入する。

異常と判定されたときは、ステップ４に進み、空燃比
フィードバック補正係数αをそのときの値にクランプ
し、ステップ５で、異常フラグＦを立てる。

ステップ６では、予め設定された推定値の初期値Cp
（例えば50％）をアルコール濃度Ｃに代入する。

ステップ７では、空燃比センサ20からの信号を入力
し、ステップ８で、その信号に基づいて、空燃比のリッ
チ・リーンを判定する。

リッチと判定されたときはステップ９に進んで、アル
コール濃度Ｃを所定量ΔＣだけ小さくして新たな濃度、
つまり推定値（Ｃ−ΔＣ）を演算して、アルコール濃度
Ｃに代入して、ステップ11に進む。

また、リーンと判定されたときはステップ10に進ん
で、アルコール濃度Ｃを所定量ΔＣだけ大きくして新た
な濃度、つまり、推定値（Ｃ＋ΔＣ）を演算して、アル
コール濃度Ｃに代入して、ステップ11に進む。

ステップ11では、所定時間（例えば、10秒）が経過し
たか否かを判定し、未経過のときは、ステップ７に戻っ
て、空燃比センサ20によるアルコール濃度Ｃの推定を繰
り返し、所定時間が経過しているときは、推定終了と見
做して、ステップ12に進んで、空燃比フィードバック補
正係数αのクランプを解除する。

この所定時間経過と判定されたときのアルコール濃度
Ｃが最終的な推定値である。

ステップ13では、タイマを所定値にセットする。

この所定値は、アルコールセンサ18の回復を判定する
ために要する時間で、予め設定されている。

ステップ14では、アルコールセンサ18からの出力電圧
Ｖを入力する。

ステップ15では、この出力電圧Ｖに基づいて、アルコ
ール濃度の検出値Caを検出する。

ステップ16では、ステップ13でセットしたタイマの値
Ｔがゼロになったか否かを判定する。

未だ、ゼロになっていないときは、ステップ17に進ん
で、アルコールセンサ18の出力電圧Ｖに基づいて検出さ
れたアルコール濃度の検出値Caと最終的な推定値である
アルコール濃度Ｃとの差Ｄを演算し、ステップ18で、そ
の差Ｄを予め設定した所定値と比較する。

所定値以下のときは、ステップ19に進んで、タイマＴ
の値を１だけ減算してステップ14に戻る。

一方、所定値超過のときは、アルコールセンサ18がま
だ異常状態であると見做して、引き続き最終的な推定値
であるアルコール濃度Ｃを使用することとして、このま
ま、このルーチンを終了する。

ステップ16の判定で、タイマの値Ｔがゼロになってい
るときは、アルコールセンサ18が回復したと見做して、
ステップ22で、異常フラグＦを降ろして、ステップ21に
進んで、ステップ15で検出した検出値Caをアルコール濃
度Ｃに代入して、このルーチンを終了する。

尚、ステップ１の判定で、異常フラグＦが立っている
ときは、アルコールセンサ18の異常有りの判定がなされ
た後、回復有りの判定がなされなかったものであるか
ら、最終的な推定値であるアルコール濃度Ｃを使用し続
けるべく、このまま、ルーチンを終了する。

このようにして設定されたアルコール濃度Ｃは、アル
コール濃度補正係数Ａの設定に使用され、それは前述の
式により供給量Tiの演算に供される。

ここで、ステップ2,14,15,20が濃度検出手段に相当
し、ステップ３が異常判定手段に相当し、ステップ5,6
が第１の切換手段に相当し、ステップ７〜11が濃度推定
手段に相当し、ステップ14〜19が回復判定手段に相当
し、ステップ22が第２の切換手段に相当する。

以上説明したように、本実施例によると、常時はアル
コールセンサ18により検出された検出値Caを使用する
が、異常有りと判定されると、空燃比センサによる推定
値を使用することができる。

更に、最終的な推定値とアルコールセンサ18により検
出された検出値Caとの差が所定時間、所定値以下のとき
アルコールセンサ18が回復したと見做して、アルコール
センサ18により検出された検出値Caの使用を開始するこ
とができる。

もって、なるべく正確なアルコール濃度を用いて、混
合燃料の供給量Tiの設定が可能となった。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によると、アルコールセ
ンサ異常時に、空燃比センサにより空燃比のリッチ・リ
ーンを判定しつつアルコール濃度を推定して、それを使
用することができる。

また、アルコールセンサが回復すると、これを適正に
判定して、アルコールセンサにより検出された濃度を使
用することができる。

もって、エミッションの悪化を防止でき、空燃比の制
御性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本実施例のシステム図、第３図は本実施例の制御内容を
示すフローチャート、第４図及び第５図は従来の問題点
を示す線図である。 ７…燃料噴射弁、13…コントロールユニット、18…アル
コールセンサ、20…空燃比センサ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料中のアルコール濃度に応じた電圧を出
   力するアルコールセンサと、 アルコールセンサの出力電圧に基づいて燃料中のアルコ
   ール濃度を検出する濃度検出手段と、 アルコール濃度に応じて機関への燃料供給量を補正して
   設定する供給量設定手段と、 アルコールセンサの出力電圧に基づいてアルコールセン
   サの異常の有無を判定する異常判定手段と、 異常有りと判定されたときに、供給量設定手段に入力す
   るアルコール濃度を、濃度検出手段による検出値から、
   予め定めたフェイルセイフ用の所定の濃度を初期値とす
   る推定値に、切換える第１の切換手段と、 機関の空燃比のリッチ・リーンを繰り返し判定する空燃
   比センサと、 第１の切換手段による切換え後、予め定めた所定の時間
   の間、空燃比センサからの信号に基づいて、リッチ判定
   時にはアルコール濃度の推定値を漸減させ、リーン判定
   時にはアルコール濃度の推定値を漸増させて、アルコー
   ル濃度を推定する濃度推定手段と、 前記所定の時間経過後に、濃度検出手段による検出値と
   濃度推定手段による最終的な推定値との差に基づいてア
   ルコールセンサの回復の有無を判定する回復判定手段
   と、 回復有りと判定されたときに供給量設定手段に入力する
   アルコール濃度を前記推定値から濃度検出手段による検
   出値に切換える第２の切換手段と、 を有することを特徴とする混合燃料供給制御装置のフェ
   イルセイフ装置。