JP4424417B2 - 燃料中のアルコール成分量の推定装置 - Google Patents
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Description
もっとも、このようなFFV用のエンジンに供給される混合燃料のガソリン成分とアルコール成分との割合(燃料性状)は常に一定というわけではない。
換言すれば、FFVにおいては、混合燃料における燃料性状を直接検出したり、或いは、推定したりすることが必要なのである。なお、混合燃料の燃料性状を推定する技術の一例としては、以下に示す特許文献1が挙げられる。
例えば、特許文献1の技術では、空燃比補正量と燃料性状分補正量との積である空燃比感度補正総量およびアルコール濃度の相関関係に基づいて、アルコール濃度を推定/更新している。なお、上記の空燃比補正量は、空燃比フィードバック補正係数および空燃比学習補正係数から算出されるようになっている。
一方、特許文献1においては、空燃比学習補正係数を除いて、空燃比フィードバック補正係数および燃料性状分補正量の積からアルコール濃度を推定する技術も開示されている。
他方、燃料タンク内に燃料性状を直接的に検出するセンサを設ける手法も考えられるものの、このようなセンサは高価であり、コストの増大を招いてしまう。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、燃料に含まれるアルコールの成分量を、コストの増大を抑制しながら高い精度で推定することが出来る、燃料中のアルコール成分量の推定装置を提供することを目的とする。
また、請求項3記載の本発明の燃料中のアルコール成分量の推定装置は、請求項1または2記載の内容において、該アルコール成分量推定手段は、該噴射補正値変化率演算手段によって演算された該排気空燃比補正量変化率の絶対値が第1割合を超えた場合に該アルコール成分量の第1回目の推定を実行するとともに、該アルコール成分量の第1回目の推定が実行された後は、該排気空燃比補正量変化率の絶対値が該第1割合よりも小さい第2割合を超える毎に該アルコール成分量の第2回目以降の推定を実行することを特徴としている。
学習固定値に応じて設定した噴射補正基準値に基づいて、適切に排気空燃比補正量の変化率を演算することが出来る。(請求項2)
また、燃料中のアルコール成分量に実質的な変化があるとは認められない状況で、頻繁に推定が行なわれることを防ぎながら、一旦、推定が開始された後は、きめ細かく推定を行なうようにすることが出来る。(請求項3)
また、給油が行なわれることで燃料タンク内の燃料の性状が変化した可能性が高いという場合に、燃料中のアルコール成分量の推定を適切に行なうことが出来る。(請求項4)
また、キャニスタパージの実行によりフィードバック補正値が影響を受ける事態を防ぐことで、アルコール成分量の推定精度をより高めることが出来る。(請求項5)
また、キャニスタパージが実行されていない期間が短い場合(パージカット直後)に、燃料性状の変化がフィードバック補正値に正しく反映されるようにすることで、アルコール成分量の推定精度をより高めることが出来る。(請求項6)
エンジンで噴射される燃料の目標噴射量の補正値である推定時噴射補正値を排気空燃比補正量として設定することで、排気空燃比フィードバック制御において燃料噴射量を調節することが出来る。(請求項7)
また、車両10には、燃料タンク12内で気化した燃料を適切なタイミングで放出できるように、一時的に蓄えるキャニスタ(図示略)が設けられている。
エンジン11の吸気通路(図示略)には、エアフローセンサ16が設けられている。このエアフローセンサ16は、エンジン11の吸気流量λを検出するものであって、検出結果はエンジンECU15によって読み込まれるようになっている。
エンジン11の排気通路(図示略)には、排気空燃比センサ(排気空燃比検出手段)18が設けられている。この排気空燃比センサ18は、エンジン11から排出された排気の空燃比AFexを検出するものであって、検出結果もエンジンECU15によって読み込まれるようになっている。
さらに、車両10には、いずれも図示しない、CPU,メモリ,インターフェースデバイスを有する電子制御ユニットであるエンジンECU15が備えられている。
さらに、このメモリには、アルコール濃度マップ36が保存されている。
基本噴射量設定部21は、アクセルポジションセンサ17により検出されたアクセルペダルの踏み込み量ACCと、クランク角センサ14により検出されたエンジン回転数NEと、エアフローセンサ16によって検出されたエンジン11の吸気流量λとに基づいて、基本噴射量TBを設定するものである。この基本噴射量TBは、エンジン11のインジェクタ(図示略)により噴射される燃料の基本量を示すものである。
ここで、フィードバック補正平均値KIAVEはフィードバック補正値演算部27によって設定された値であり、学習固定値KLRN2は学習禁止部29によって学習値記憶部35に固定値として保存された値である。また、KALCHは後述するアルコール補正値演算部32によって演算された値である。
また、このフィードバック補正値演算部27は、後述するキャニスタパージ設定変更部25によるパージカット時間判定の結果に基づいて、排気空燃比フィードバック制御におけるフィードバックゲインを通常値または特別値に設定するようになっている。
学習禁止部29は、推定条件成立判定部26によりアルコール濃度推定条件が成立したと判定された場合に、学習部28による学習制御の実行を禁止するとともに、禁止直前の学習値KLRN1を固定値KLRN2として学習値記憶部35に保存するものである。
キャニスタパージ設定変更部25は、後述する推定条件成立判定部26により条件(B)が満たされたと判定された場合に、キャニスタパージ実行部24によるキャニスタパージの実行周期(即ち、パージ周期)を、通常周期から特別周期に変更するものである。
さらに、このキャニスタパージ設定変更部25は、キャニスタパージ実行部24によるキャニスタパージの実行が行なわれていない期間(即ち、パージカット時間PCT)を演算するとともに、このパージカット時間PCTが閾値時間PCTTH未満であるか否かの判定するようになっている。なお、この判定をパージカット時間判定といい、この判定結果はフィードバック補正値演算部27に読み込まれるようになっている。
推定条件成立判定部26は、燃料残量センサ13により検出された燃料タンク12内における混合燃料貯蔵量FSと、水温センサ19により検出された冷却水温度WTと、フィードバック補正値演算部27の作動状態と、キャニスタパージ実行部24の作動状態とに応じて、アルコール濃度推定条件(燃料成分量推定条件)が成立したか否かを判定するものである。
条件(A)・・・燃料残量センサ13により検出された燃料タンク12内における混合燃料貯蔵量FSが増加したこと。
条件(B)・・・給油完了後の燃料消費積算量ΣFL(k)が、第1閾値FLTH1以上で且つ第2閾値FLTH2以下であるか〔条件B1〕、或いは、第2閾値FLTH2を超えて且つ濃度推定実行条件フラグがオフに設定されていること〔条件B2〕。
条件(D)・・・フィードバック補正値演算部27により排気空燃比フィードバック制御が実行されていること。
条件(E)・・・キャニスタパージ実行部24によるキャニスタパージが実行されていないこと。
条件(A)は、燃料タンク12内における混合燃料貯蔵量FSが増加したことで、この混合燃料の燃料性状が変化し得るとみなすことが出来ることに鑑みて設定された条件である。
ΣFL(k)=ΣFL(k−1)+FL(k) ・・・(2)
ここで、FL(k)はk回目における制御ルーチンにおける燃料消費量を示し、ΣFL(k−1)はk−1回目までに繰り返された制御ルーチンにおける燃料消費量の積算値である。
したがって、条件(B1)は、給油が完了した後、所定量の混合燃料が消費されたか否かを判定するようになっており、より具体的には、以下の式(3)を満たすか否かによって判定されるようになっている。
なお、第1閾値FLTH1は第2閾値FLTH2よりも小さい値として設定される。
また、条件(B2)は、給油が完了した後、第2閾値FLTH2よりも多量の燃料が消費されているものの、濃度推定実行条件フラグがオフである場合には一度も濃度推定条件が成立していないため、燃料性状に変化があったとしてもその濃度変化を推定できていないという状況を想定して設定されている。
条件(D)は、本実施形態に係る本発明のアルコール成分量の推定装置において、排気空燃比フィードバック制御が実行されていることを前提としていることに鑑みて設定された条件である。なお、排気空燃比フィードバック制御の実行が禁止される場合の具体例としては、エンジン11が高負荷・高回転で運転している場合や、エンジン11が燃料カットモードで運転している場合などが挙げられる。
つまり、キャニスタパージが実行されてしまうと、キャニスタから放出された気化燃料により排気空燃比フィードバック制御に影響が出てしまうということに鑑みて設定されているものである。
KBASE={1+(KLRN2−1)}×KALCH ・・・(4)
ΔK=(KPRST2−KBASE)/KBASE ・・・(5)
アルコール成分補正値演算部32は、以下の式(6)を用いてアルコール成分補正値KALCHの更新値KALCH(n)を演算する、アルコール成分補正値演算制御を実行するものである。
ここで、KALCH(n−1)は、アルコール成分補正値KALCHの前回値であって、アルコール成分補正値記憶部34に保存されている。なお、アルコール成分補正値記憶部34に前回値KALCH(n−1)が保存されていない場合、すなわち、第1回目の更新値KALCH(n)の演算を行なう場合、アルコール成分補正値演算部32は、前回値KALCH(n−1)が1であると擬制するようになっている。
条件(F)・・・推定時噴射補正値KPRST2の変化率ΔKの絶対値|ΔK|が第1割合を超えた場合
条件(G)・・・条件(F)が満たされたことによってアルコール成分補正値演算制御が開始され、その後、推定時噴射補正値KPRST2の変化率ΔKの絶対値|ΔK|が第2割合を超えた場合
ここで、第2割合は第1割合よりも小さい値として設定される。
図2に示すように、アルコール濃度マップ36は、アルコール成分補正値KALCHの増大に応じてアルコール濃度ALCHが増大するという関係が規定されたマップである。なお、このアルコール濃度マップ36は、混合燃料中のアルコール濃度ALCHと理論空燃比とは図3に示す関係があるという事実に基づいて設定されている。
このように、アルコール成分補正値KALCHは、本来、排気空燃比フィードバック制御を行なっている場合にアルコール濃度ALCHの変化に応じて目標噴射量TINJを補正する係数として用いられるものであるが、アルコール濃度マップ36に示すように、混合燃料中のアルコール濃度ALCHを示すものとしても用いることが出来るのである。
まず、図4のステップS11において、推定条件成立判定部26が、給油フラグがオンであるか否かを判定する。なお、この給油フラグは、燃料タンク12における燃料貯蔵量FSが増大した場合、即ち、給油が行なわれた場合にオンとなるフラグである。また、この給油フラグがオンになる場合およびオフになる場合については後述する。また、この給油フラグの初期設定はオフとして設定されている。
ここで、燃料貯蔵量FSが増加している場合(ステップS12のNoルート)、推定条件成立判定部26は給油フラグをオンに設定するとともに、燃料消費量ΣFL(k)をゼロに設定し(ステップS13)、その後、後述するステップS14へ進む。
この場合、学習禁止部29が学習部28による学習制御の実行を禁止しないため、学習部28は学習値KLRN1を随時設定する(ステップS14;学習ステップ)。また、キャニスタパージ実行部24はパージ周期を通常周期に設定し、この通常周期毎にキャニスタパージを実行する(ステップS14)。
一方、推定条件成立判定部26は、給油フラグがオンであると判定した場合(ステップS11のYesルート)、上述した式(2)を用いて燃料消費積算量ΣFL(k)を演算する(ステップS15)。
ここで、推定条件成立判定部26は、燃料消費積算量ΣFL(k)が第2閾値FLTH2以下であると判定した場合(ステップS16のYesルート)、さらに、燃料消費積算量ΣFL(k)が第1閾値FLTH1以上であるか否かを判定する(ステップS17)。
一方、推定条件成立判定部26は、燃料消費積算量ΣFL(k)が第2閾値FLTH2を超えると判定した場合(ステップS16のNoルート)、濃度推定実行条件フラグがオンであるか否かを判定する(ステップS19)。
一方、濃度推定実行条件フラグがオフであった場合(ステップS19のNoルート)、上述のステップS17へ進む。
このサブルーチンにおいては、まず、図7のステップS51において、推定条件成立判定部26は、キャニスタパージ実行部24によりキャニスタパージが実行されていないか否かを判定する。
PCT(k)=PCT(k−1)+TC ・・・(7)
なお、ここで、PCT(k)はk回目の制御ルーチンにおけるパージカット時間を示し、PCT(k−1)はk−1回目の制御ルーチンにおけるパージカット時間を示し、TCは制御サイクル時間を示す。
ここで、パージカット時間PCT(k)が閾値時間PCTTH未満である場合には(ステップS53のYesルート)、パージ実行期間中の燃料性状の変化に速やかに追従するために、フィードバック補正値演算部27はフィードバックゲインを特別値に設定する(ステップS54;フィードバックゲイン特別設定ステップ)。
さらに、推定条件成立判定部26は、フィードバック補正値演算部27により排気空燃比フィードバック制御が行なわれているか否かを判定するとともに(ステップS56)、冷却水温度WTが閾値水温WTTH以上であるか否かを判定する(ステップS57)。
一方、推定条件成立判定部26は、排気空燃比フィードバック制御が行なわれていない場合(ステップS56のNoルート)、或いは、冷却水温度WTが閾値水温WTTH未満であった場合(ステップS57のNoルート)、アルコール成分濃度推定条件が満たされていない、と判定する(ステップS60)。
そして、図7に示すサブルーチンの実行が終了すると、図5のステップS22に復帰し、アルコール成分濃度推定条件が満たされているか否かの判定が行なわれる(ステップS22)。
また、噴射補正値演算部23が、上記の式(1)を用いて、推定時噴射補正値KPRST2を算出する(ステップS25)。
その後、噴射補正値変化率演算部31が、上記の式(4)を用いて噴射補正基準値KBASEを設定するとともに、上記の式(5)を用いて推定時噴射補正値KPRST2の変化率ΔKを演算する(ステップS26およびS27)。
ここで、アルコール成分補正値演算部32がアルコール成分補正値演算制御を未だ開始していない場合には(ステップS28のYesルート)、アルコール成分補正値演算部32は変化判定値ΔTHを第1割合に設定する。
そして、アルコール成分補正値演算部32は、ステップS27において算出された推定時噴射補正値KPRST2の変化率ΔKの絶対値|ΔK|が、ステップS29またはS30において設定された変化判定値ΔTHを超えた場合には(ステップS31のYesルート)、濃度変化フラグをオンに設定し(ステップS32)、且つ、上記の式(6)を用いてアルコール成分補正値KALCHの更新値KALCH(n)を演算する(ステップS33)。
これにより、混合燃料中のアルコール濃度ALCHに実質的な変化がないにも関わらず、アルコール濃度推定が頻繁に開始されることを防ぎながら、一旦、アルコール濃度推定が開始された後は、わずかな濃度変化を見逃さず、推定を行なうようにすることが出来る。
このように、本発明の一実施形態に係る燃料中のアルコール成分量の推定装置によれば、安価に高い精度で燃料に含まれるアルコールの成分量を推定することが出来る。
また、噴射補正値変化率ΔKの絶対値|ΔK|が第1割合を超えた場合に第1回目の推定を行ない、その後は、噴射補正値変化率ΔKの絶対値|ΔK|が第2割合を超える毎に第2回目以降の推定を行なうようになっている。
また、燃料タンク12内の燃料貯蔵量FSが増加した場合を燃料成分推定条件の1つとして設定することで、適切なタイミングで燃料中のアルコール濃度ALCHの推定を行なうことが出来る。給油が行なわれた場合には、燃料タンク12内の燃料の性状が変化した可能性が高いとみなすことが出来るためである。
また、パージ実行期間中の燃料性状の変化に対して、パージカット直後(パージカット時間PCTが閾値時間PCTTH未満である場合)にフィードバックゲインを特別値に設定することによって、燃料性状の変化に速やかに追従できる。
上述の実施形態においては、キャニスタパージ設定変更部25によりパージ周期を特別周期に設定することで、キャニスタパージ実行部25によるキャニスタパージの実行頻度を抑制させる場合を例にとって説明したが、この場合に限定するものではない。
この場合、推定条件成立判定手段26によりアルコール濃度推定条件が成立したと判定されると、キャニスタパージ禁止部が、強制的に、キャニスタパージ実行部24によるキャニスタパージの実行を禁止するように設定すればよい。
11 エンジン
12 燃料タンク
13 燃料残量センサ(燃料貯蔵量検出手段)
18 排気空燃比センサ(排気空燃比検出手段)
21 基本噴射量設定部(基本噴射量設定手段)
23 噴射補正値演算部(通常時噴射補正値設定手段,推定時噴射補正値設定手段)
24 キャニスタパージ実行部(キャニスタパージ実行手段)
26 推定条件成立判定部(推定条件成立判定手段)
27 フィードバック補正値設定部(フィードバック補正値設定手段)
28 学習部(学習手段)
29 学習禁止部(学習禁止手段)
31 噴射補正値変化率演算部(噴射補正値変化率演算手段)
32 アルコール成分補正値演算部(アルコール成分補正値演算手段)
33 アルコール成分量推定部(アルコール濃度推定手段)
36 アルコール成分濃度マップ
ALCH アルコール濃度(アルコール成分量)
FS 燃料貯蔵量
KBASE 噴射補正基準値
KI フィードバック補正値
KIAVE フィードバック補正平均値
KLRN1 学習値
KLRN2 学習固定値
KPRST2 推定時噴射補正値
TINJ 目標噴射量
PCT パージカット期間
PCTTH 閾値時間
ΔK 推定時噴射補正値の変化率
Claims (7)
- エンジンから排出される排気の空燃比を検出する排気空燃比検出手段と、
該排気空燃比検出手段によって検出された排気空燃比に基づいたフィードバック制御によりフィードバック補正値を設定するフィードバック補正値設定手段と、
該フィードバック補正値設定手段により設定された該フィードバック補正値に基づいて排気空燃比の学習値を設定する学習制御を実行する学習手段と、
燃料成分量推定条件が成立したか否かを判定する推定条件成立判定手段と、
該推定条件成立判定手段により該燃料成分量推定条件が成立したと判定された場合に、該学習手段による該学習制御の実行を禁止するとともに該禁止直前の該学習値を固定値として保存する学習禁止手段と、
該推定条件成立判定手段により該燃料成分量推定条件が成立したと判定された場合に、該フィードバック補正値設定手段によって設定された該フィードバック補正値と該学習禁止手段によって固定値として保存された該学習固定値とに基づいて排気空燃比の補正量を演算する空燃比補正量演算手段と、
該空燃比補正量演算手段により設定された該排気空燃比補正量の変化率を演算する噴射補正値変化率演算手段と、
該排気空燃比補正量変化率に基づいて該燃料中のアルコール成分量に応じたアルコール成分補正値を演算するアルコール成分補正値演算手段と、
該アルコール成分補正値演算部によって演算された該アルコール成分補正値に基づいて該燃料中のアルコール成分量を推定するアルコール成分量推定手段とを備える
ことを特徴とする、燃料中のアルコール成分量の推定装置。 - 該噴射補正値変化率演算手段は、
該学習禁止手段によって設定された該学習固定値に応じて噴射補正基準値を設定し且つ設定した該噴射補正基準値に基づいて該排気空燃比補正量の変化率を演算する
ことを特徴とする、請求項1記載の燃料中のアルコール成分量の推定装置。 - 該アルコール成分量推定手段は、
該噴射補正値変化率演算手段によって演算された該排気空燃比補正量変化率の絶対値が第1割合を超えた場合に該アルコール成分量の第1回目の推定を実行するともに、
該アルコール成分量の第1回目の推定が実行された後は、該排気空燃比補正量変化率の絶対値が該第1割合よりも小さい第2割合を超える毎に該アルコール成分量の第2回目以降の推定を実行する
ことを特徴とする、請求項1または2記載のアルコール成分量の推定装置。 - 該エンジンに供給される燃料を貯蔵する燃料タンクと、
該燃料タンク内の燃料貯蔵量を検出する燃料貯蔵量検出手段とを備え、
燃料成分量推定条件には、該燃料貯蔵量検出手段により検出された該燃料貯蔵量が増加したという条件が含まれる
ことを特徴とする、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載のアルコール成分量の推定装置。 - 該燃料タンク内で気化した燃料を蓄えるキャニスタと、
該キャニスタ内の該気化燃料を該エンジン内に放出するキャニスタパージを実行するキャニスタパージ実行手段と、
キャニスタパージ実行手段による該キャニスタパージの実行を禁止するキャニスタパージ禁止手段とを備え、
燃料成分量推定条件には、該キャニスタパージ禁止手段により該キャニスタパージの実行が禁止されているという条件が含まれる
ことを特徴とする、請求項4項に記載のアルコール成分量の推定装置。 - 該燃料タンク内で気化した燃料を蓄えるキャニスタと、
該キャニスタ内の該気化燃料を該エンジン内に放出するキャニスタパージを実行するキャニスタパージ実行手段とを備え、
該フィードバック補正値設定手段は、該キャニスタパージ実行手段により該キャニスタパージが実行されていない期間が閾値よりも短い場合に該フィードバック制御のゲインとして通常値とは異なる特別値を用いて該フィードバック補正値を設定する
ことを特徴とする、請求項4項に記載のアルコール成分量の推定装置。 - 該空燃比補正量演算手段は、
該排気空燃比補正量として、該エンジンで噴射される燃料の目標噴射量の補正値である推定時噴射補正値を設定する
ことを特徴とする、請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の燃料中のアルコール成分量の推定装置。
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