JP4501298B2

JP4501298B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4501298B2
Application number: JP2001082903A
Authority: JP
Inventors: 公二郎岡田; 隆堂ヶ原
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2021-03-22
Also published as: JP2002276428A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リーン限界制御モードを有する内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば特開平１０−４７１２２号公報には、内燃機関において、機関の始動時から所定の期間だけ燃焼安定度に応じて空燃比をリーン化することで、機関の運転性を悪化させることなくリーン化によるＨＣ低減等のエミッション向上効果を最大限に引き出そうとする技術が開示されている。
【０００３】
この技術では、燃焼安定度に応じて空燃比をリーン化するため燃焼安定度が悪化しない範囲の限界までリーン化されることになり、低揮発性の燃料であっても良好なリーン制御を行なうことができるものとなっている。
なお、上記のように、燃焼安定度に応じて空燃比をリーン化する制御をリーン限界制御と呼ぶが、このようなリーン限界制御には、リーンバーンエンジンにおいて走行中に空燃比をリーン化する制御も含まれる。このようなリーン限界制御では、ＨＣ或いはＮＯｘ低減等のエミッション向上効果の他、燃費向上効果も期待される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来の技術では、単に燃焼安定度に応じて空燃比補正量を変更するものとなっているため、同じ燃焼安定度であれば低揮発性燃料でも高揮発性燃料でも同じように空燃比がリーン化されてしまうことになる。
しかしながら、低揮発燃料を用いた場合には、燃焼安定度が空燃比をリーン化できる領域に高まってきたからといって、即座に空燃比をリーン化すると一時的に燃焼が悪化しやすいため燃焼変動の増大や失火につながるとともに、さらには制御ハンチングを招き制御安定性が低下することになり、ＨＣ低減効果や燃費向上効果に悪影響を及ぼすという課題がある。
【０００５】
空燃比の変更速度をより遅くすることも考えられるが、この場合は、高揮発性燃料を用いた場合にリーン限界空燃比に到達するのが遅くなりＨＣ低減効果や燃費向上効果が低下してしまうという課題が発生する。
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、燃料の揮発性を考慮して内燃機関のリーン限界制御を行なうようにして、制御安定性を確保しながら効果的に空燃比のリーン化を行なえるようにした、内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、リーン限界制御モードを有する内燃機関において、燃焼安定度検出手段が上記内燃機関の燃焼安定度を検出し、燃料性状検出手段が上記内燃機関に供給される燃料の揮発性を検出すると、空燃比制御手段が、上記内燃機関の上記リーン限界制御中において、上記燃焼安定度検出手段により検出される燃焼安定度が所定基準よりも高い時には上記空燃比をリーン化させる。空燃比制御手段では、この時に、上記燃料性状検出手段が検出した燃料の揮発性の低さに応じて、燃料の揮発性が低いほど、リーン限界制御時の空燃比のリーン化は緩やかに行ない空燃比のリッチ化は速やかに行なう。
【０００７】
上記の内燃機関のリーン限界制御は、内燃機関の始動後所定期間内に行なうことが好ましい。この場合、内燃機関の始動後においても、低揮発性燃料を用いてもリーン化時の燃焼安定性及び制御安定性が向上し安定したエミッション向上効果が得られ、高揮発性燃料に対しては応答性良くリーン化が実行され十分なエミッション向上効果が得られる。
【０００８】
また、上記空燃比制御手段は、燃焼安定度が上記所定基準、若しくは上記所定基準よりも低い第２所定基準より低いときには、上記空燃比をリッチ化させると共に、上記燃料性状検出手段が検出した燃料の揮発性の低さに応じて上記リッチ化の変更速度を速くすることが好ましい。これによって、燃焼が一時的に悪化した場合に低揮発燃料でも安定燃焼に即座に復帰させることができる。
【０００９】
上記燃料性状検出手段は、ナビゲーション装置が検出した給油場所情報に基づいて燃料の揮発性を検出することが好ましい（請求項２）。
上記燃料性状検出手段は、ナビゲーション装置が検出した給油場所情報と内燃機関に発生したノッキング情報とに基づいて燃料の揮発性を検出することが好ましい。これによって、より正確に燃料の揮発性を把握することができ、エミッション向上効果をより一層高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明すると、図１〜図３は本発明の一実施形態としての内燃機関の空燃比制御装置について示すもので、これらの図に基づいて説明する。
まず、本実施形態にかかる内燃機関（以下、エンジンという）を説明すると、図１に示すように、本エンジンは、筒内噴射型火花点火式の直列複数気筒ガソリンエンジンとして構成されており、燃焼室８内への燃料供給を自由なタイミングで実施できるため、吸気行程を中心とした燃料噴射による予混合燃焼のほか、圧縮行程を中心とした燃料噴射によって逆タンブル流を利用して層状燃焼を行なうことができ、次のような運転モード（燃料噴射モード）のいずれかを選択して運転を制御されるようになっている。また、本エンジンは、自動車に搭載されている。
【００１１】
予混合燃焼の運転モードとしては、Ｏ₂センサの検出情報に基づくフィードバック制御により空燃比を理論空燃比近傍に保持するストイキオ運転モード，空燃比を理論空燃比よりもリッチにするエンリッチ運転モード，空燃比を理論空燃比よりもリーンにするリーン運転モード（吸気リーン運転モード）が設けられ、これらは主として吸気行程で燃料噴射が行なわれる。層状燃焼の運転モードとしては、空燃比を理論空燃比よりも大幅にリーンにする超リーン運転モード（圧縮リーン運転モード）が設けられ、主として圧縮行程で燃料噴射が行なわれる。
【００１２】
具体的に、本エンジンは、図１に示すように、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３からなる機関本体（エンジン本体）１と、エンジン本体１に接続された吸気マニホールド１０を有する吸気系と、エンジン本体１に接続された排気マニホールド１２及び排気管１４からなる排気通路を有する排気系と、エンジン本体１の作動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０とをそなえている。
【００１３】
シリンダヘッド２には、各気筒毎に点火プラグ４とともに電磁式の燃料噴射弁６が燃焼室８内に直接燃料噴射しうるように設けられており、燃料噴射弁６には燃料タンクを擁する燃料供給装置（いずれも図示せず）が接続されている。そして、シリンダヘッド２の各気筒上部に略直立方向に形成された吸気ポート１０Ａには、吸気マニホールド１０の各下流端が接続され、シリンダヘッド２の各気筒上部に側方へ湾曲形成された排気ポート１２Ａには、排気マニホールド１２の各上流端が接続されている。
【００１４】
また、吸気マニホールド１０の上流端には、スロットル弁１１を有するスロットルボディが接続され、スロットル弁１１にはスロットル開度θthを検出するスロットルセンサ１１ａが付設されている。さらに、排気マニホールド１２には空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンを検出するＯ₂センサ１５が設けられ、クランクシャフト１３Ａにはクランク角を検出するクランク角センサ１３が設けられ、シリンダブロック３のウォータジャケット３ａにはエンジンの冷却水温度を検出する水温センサ１７が設けられ、シリンダブロック３には振動検出によりノッキングを検出するノックセンサ１８が設けられている。これらのセンサ１１ａ，１５，１３，１７，１８はＥＣＵ４０に接続され各検出信号をＥＣＵ４０に送信するようになっている。
【００１５】
また、リーン運転（特に、圧縮リーン運転）を行なうと排気が酸素過剰となり、三元触媒では排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を十分に浄化できないため、排気管１４には、本発明にかかる排気浄化装置の要部である排気浄化触媒装置（以下、触媒装置という）３０が設けられている。この触媒装置３０は、図１に示すように、上流側に吸蔵型ＮＯｘ触媒３０ａを、下流側に三元触媒３０ｂをそなえている。また、この触媒装置３０よりも上流側には、エンジン本体１に近接して小型の近接三元触媒２０が設けられている。
【００１６】
したがって、燃焼室８から排出された排気は、排気マニホールド１２から排気管１４に進むと、近接三元触媒２０を経て触媒装置３０に進み、吸蔵型ＮＯｘ触媒３０ａでＮＯｘを浄化され、三元触媒３０ｂを経て図示しないマフラーで消音され外部に排出される。特に、エンジンの冷態時には、吸蔵型ＮＯｘ触媒３０ａや三元触媒３０ｂは活性温度に達しないが、この時には、近接三元触媒２０が速やかに昇温して排気を浄化するようになっている。
【００１７】
また、本車両には、本車両の給油口（図示略）には給油口の開閉を検出する（例えば給油口の開口時にオン信号を出力する）給油口スイッチ５０が設けられ、給油口スイッチ５０の検出情報がＥＣＵ４０に送られるようになっており、給油口スイッチ５０のオン・オフ信号により給油口の開閉状態を把握することで給油中であるか否かを判定できるようになっている。
【００１８】
さらに、本車両にはナビゲーションシステム６０が搭載されており、自車両位置を推定できるようになっている。特に、このナビゲーションシステム６０の情報はＥＣＵ４０に送られ、本車両の給油時にその給油所を特定することができるようになっている。さらに、特定できた給油所での給油量を把握するために、燃料計７０で検出された燃料タンク（図示略）内の燃料レベル情報がＥＣＵ４０に送られるようになっている。
【００１９】
ＥＣＵ４０は、入出力装置，記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ），タイマカウンタ等をそなえており、このＥＣＵ４０により、スロットルセンサ１１ａ，Ｏ₂センサ１５，クランク角センサ１３，水温センサ１７，ノックセンサ１８，給油口スイッチ５０，ナビゲーションシステム６０，燃料計（燃料レベルゲージ或いはレベルセンサ等）７０等の各検出情報に基づいて燃料噴射弁６，点火プラグ４の制御とともに、本内燃機関の排気浄化装置にかかる制御が行なわれるようになっている。
【００２０】
つまり、ＥＣＵ４０では、エンジン回転数Ｎｅと平均有効圧（即ち、エンジン負荷に対応する目標筒内圧）Ｐｅとに基づいて、前述の運転モードを選択する運転モード選択手段４１と、選択した運転モードとエンジン回転数Ｎｅと平均有効圧Ｐｅ等に基づいて目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）を設定して空燃比を制御する空燃比制御手段４２と、さらに、この目標Ａ／Ｆやその他の情報（例えば吸入空気流量やノックセンサ１８からの情報等）に基づいて、燃料噴射量，燃料噴射時期，点火時期がいずれもエンジン運転状態に応じて最適になるように、燃料噴射弁６，点火プラグ４の作動を制御する燃料噴射制御手段４３，点火制御手段４４をそなえている。
【００２１】
なお、エンジン回転数Ｎｅはクランク角センサ１３の検出情報から算出され、目標平均有効圧Ｐｅは、このエンジン回転数Ｎｅとスロットルセンサ１１ａの検出情報に基づいたスロットル開度θthとに基づいて算出される。運転モード選択手段４１では、エンジン回転数Ｎｅと平均有効圧Ｐｅとがともに小さい場合は、超リーン運転モード（圧縮行程噴射のリーン運転モード）が選択され、エンジン回転数Ｎｅ又は平均有効圧Ｐｅが大きくなると吸気行程噴射による運転モードに切り換わり、エンジン回転数Ｎｅ又は平均有効圧Ｐｅの増大に応じてリーン運転モード，ストイキオ運転モード，エンリッチ運転モードの順に切り換わる。
【００２２】
また、空燃比制御手段４２では、エンジンの冷態始動時には、暖気のために所定期間（例えば、予め設定された時間内）だけ燃料噴射量を増量して空燃比を例えばストイキよりもリッチ化する暖気制御機能をそなえており、この暖気制御時には、まず所定量の燃料増量を行なって、その後エンジンの燃焼安定性を監視しながら燃焼安定性が損なわれない範囲で燃料の暖気用増量分を減少させていき、暖気用の燃料増量を終了するようにしている。
【００２３】
このように、暖気用の燃料増量後に、この増量開始時よりも可能な限り燃料増量分を減少させて空燃比をリーン方向にもっていく制御をここではリーン限界制御と称することとし、この時のエンジンの運転モードをリーン限界制御モードという。
さらに、運転モード選択手段４１では、エンジンの暖気後の通常運転時に、エンジンへの要求負荷（目標平均有効圧Ｐｅ）が小さくエンジン回転数が低ければ、リーン運転モード更には超リーン運転モードを選択するが、このようなリーン運転時にも、空燃比制御手段４２では、エンジンの燃焼安定性を監視しながら燃焼安定性が損なわれない範囲で燃料噴射量を減少させていき、可能な限り空燃比をリーンにして燃料消費の抑制を図るようにしている。
【００２４】
このように、リーン運転モード又は超リーン運転モード時に、可能な限り燃料噴射量を減少させて空燃比をリーン方向にもっていく制御についてもリーン限界制御と称することとし、この時のエンジンの運転モードをリーン限界制御モードという。
空燃比制御手段４２では、このようなリーン限界制御時に、上記のようにエンジンの燃焼安定性を監視しながら徐々にリーン化を行ない、リーン化した結果、エンジンの燃焼安定性が損なわれたら空燃比を微小量だけリッチ側に戻すように制御して、エンジンの燃焼安定性が極力損なわれないようにして、可能な限り空燃比をリーン化する。
【００２５】
さらに具体的には、空燃比制御手段４２は、リーン限界制御中において、燃焼安定度が所定基準領域内にあれば空燃比をそのままに維持し、燃焼安定度が所定基準領域よりも高い時には空燃比をリーン化させ、もしもこのリーン化によって燃焼安定度が所定基準領域よりも低くなれば空燃比をリッチ化させる。
ここで、燃焼安定度の所定基準領域には幅を持たせて、所定基準領域の上限値よりも燃焼安定度が高いときにはリーン化させ、所定基準領域の下限値よりも燃焼安定度が低いときにはリッチ化させるようにしているが、上限値と下限値ととを等しい値、即ち、燃焼安定度の所定基準領域を幅を持たせない所定基準値として、所定基準値よりも燃焼安定度が高いときにはリーン化させ、所定基準値よりも燃焼安定度が低いときにはリッチ化させるようにしてもよい。
【００２６】
特に、本空燃比制御手段４２では、このリーン化時に、燃料の揮発性の低さに応じてリーン化の変更速度を遅くするようになっている。このリーン化の変更速度を遅くすることは、具体的には、１制御サイクルでの空燃比のリーン化の程度（ゲイン）を低くすること（空燃比の増加補正量又は増加補正係数）を小さくすることである。
【００２７】
このようにするのは、燃料の揮発性が低いほど噴射した燃料が霧化し難いため、噴射した燃料のうちの未燃分が多くなり易く、燃焼悪化につながり易い。また、揮発性が低いほど十分に揮発しない燃料が存在する分、実際上の空燃比はリーンとなって、これも燃焼悪化の原因となる。特に、リーン限界制御のような空燃比のリーン化に対しては、揮発性の低さからくる燃料の霧化しにくさの影響が大きく現れる。すなわち、リーン化が速過ぎると実際に燃焼に供される燃料の大幅な不足を招き、エンジンの燃焼安定性が損なわれ易くなるためである。
【００２８】
また、揮発性が低い燃料を用いた場合に、このようなリーン化によって招いたエンジンの燃焼不安定を速やかに解消するには、空燃比を速やかにリッチ側に戻すことが有効であるため、ここでは、揮発性が低い燃料を用いた場合には、リッチ側に戻す程度を大きく設定している。
さらに具体的に説明すれば、この装置では、後述するように、燃料の揮発性度合に応じた係数（燃料性状補正係数）を求めて、この係数によってリーン化時の空燃比基準変更量を補正してリーン化の変更速度を調整するようにしている。
【００２９】
燃料性状補正係数は、燃料の揮発性が高いほど大きな値に、また、燃料の揮発性が低いほど小さな値に設定され、この設定された燃料性状補正係数をリーン化のための空燃比基準増加補正量（空燃比基準変更量）ΔＡＦに乗算したものを空燃比増加補正量（空燃比変更ゲイン）とする。したがって、燃料の揮発性が高いほど空燃比増加補正量は大きくされてリーン化が速やかに行なわれ、逆に、燃料の揮発性が低いほど空燃比増加補正量は小さくされてリーン化がゆっくりと行なわれるようになっている。
【００３０】
また、このリーン化によりエンジンの燃焼安定性が損なわれた場合のリッチ側に戻す程度（空燃比減少補正量）は、設定された燃料性状補正係数によってリーン化のための空燃比基準増加補正量（空燃比基準変更量）ΔＡＦを除算したものを空燃比減少補正量（空燃比変更ゲイン）とする。したがって、燃料の揮発性が高いほど空燃比減少補正量は小さくされてリッチ側への戻りは抑えられ、逆に、燃料の揮発性が低いほど空燃比減少補正量は大きくされてリッチ側への戻りが速められるようになっている。
【００３１】
なお、空燃比補正量により空燃比（目標空燃比）が補正されると、これに応じて燃料噴射弁６からの燃料噴射量が補正される。
このような空燃比のリーン限界制御を実施するため、本装置には、エンジンの燃焼安定度を検出する燃焼安定度検出手段（燃焼安定度算出手段）４５と、エンジンに供給される燃料の揮発性を検出する燃料性状検出手段４６とがそなえられている。
【００３２】
このうち、燃焼安定度検出手段４５は、エンジンの回転角加速度の変動に基づいて燃焼安定度を検出（又は算出）する。エンジンの回転角加速度の変動は、クランク角センサ１３から検出しうるクランク軸の回転変動により従来技術（例えば特開平１０−４７１２２号公報）を用いて算出することができる。
クランク軸の直近の数回転の回転角速度ωcrの平均値ＡＶωcrを算出し、この現在の回転角速度平均値ＡＶωcr（ｎ）と、所定期間（例えばクランク軸１回転分）前のかかる回転角速度平均値ＡＶωcr（ｎ−１）との差Ｄを次式（１）より算出し、この差Ｄに適宜の補正（例えば補正係数Ｃを掛ける）を施すなどして、次式（２）に示すように、差Ｄに基づいて燃焼安定度ＢＳを算出することができる。
【００３３】
Ｄ＝｜ＡＶωcr（ｎ）−ＡＶωcr（ｎ−１）｜・・・（１）
ＢＳ＝Ｃ＊Ｄ・・・（２）
燃料性状検出手段４６は、給油口スイッチ５０を通じて得られる車両が給油中であるか否かの情報（給油情報）と、ナビゲーションシステム６０を通じて得られる給油中の給油所を特定する情報とから車両に給油された燃料の種類を特定して特定された燃料種類に応じた揮発性情報を得て、こうして得られた揮発性情報に、燃料計７０を通じて得られる給油量情報を加味して、本車両の燃料タンク内に貯留されている燃料全体の揮発性（平均揮発性）を推定する。
【００３４】
ここでは、揮発性情報としては、基準となる燃料（標準的な揮発性を有する燃料）を基準（１．０）として揮発性の度合を数値で表した「燃料性状補正係数」を用いており、各燃料の種類に応じた燃料性状補正係数を予めメモリに記憶しておき、給油した燃料の種類の情報とこの記憶データとから、給油した燃料の燃料性状補正係数（揮発性の度合）を把握するようにしている。
【００３５】
ここで、燃料性状検出手段４６についてさらに詳述する。燃料性状検出手段４６には、車両が給油中であるか否かを判定する機能（給油判定手段）４７がそなえられている。この給油判定手段４７は、車両が停止中であり、且つ、給油口スイッチ５０がオンになっていると車両が給油中であると判定する。なお、車両が停止中であるか否かは、図示しない車速センサで検出された車速から判定することができる。
【００３６】
燃料性状検出手段４６では、この給油判定手段４７により車両が給油中であると判定されたら、燃料計７０で得られる燃料タンク内の燃料レベル情報から燃料残量の増加量、即ち、給油量ＶＳＮを算出するとともに、ナビゲーションシステム６０の情報から給油している給油所を特定し、この特定した給油所における燃料の燃料性状補正係数（揮発性の度合）ＰＳＮを推定した上で、これらの給油量ＶＳＮ及び燃料の燃料性状補正係数ＰＳＮと、この給油前の燃料タンク内の残存燃料量ＶＳ（ｎ−１）と及びこの残存燃料の燃料性状補正係数ＰＳ（ｎ−１）とから、給油後の燃料タンク内の燃料全体の燃料性状補正係数（平均燃料性状補正係数）ＰＳ（ｎ）を算出する。
【００３７】
ここでは、揮発性度合の異なる複数の燃料を混合した場合の揮発性度合は、揮発性の度合は、混合した燃料の量に応じて重み付けした加重平均に相当するものとして次式（３）を用いて求めている。
【００３８】
【数１】

上式のうちの給油量ＶＳＮは、燃料計７０で得られる燃料タンク内の燃料増加量として求めることができ、新たに給油した燃料の揮発性（燃料性状）ＰＳＮについては、一般に、国（州）や地域や給油所単位でこの揮発性を特定できることから、各給油所における燃料の揮発性（燃料性状補正係数）を予め記憶しておくことで、給油している給油所が特定されれば新たに給油した燃料の揮発性を推定することができるのである。
【００３９】
なお、給油している給油所を特定できない場合や給油所を特定できても該給油所における燃料の揮発性（燃料性状補正係数）が予め記憶されていない場合には、ナビゲーションシステム６０の情報から給油している地域を特定して、地域に応じて燃料の揮発性を特定して使用すればよい。さらに、給油している地域における燃料の揮発性が予め記憶されていない場合には、ナビゲーションシステム６０の情報から給油している国（州）を特定して、国（州）に応じて燃料の揮発性を特定して使用すればよい。
【００４０】
ところで、燃料の揮発性は温度に大きく依存し、温度が高くなるほど揮発性は高まり、温度が低くなるほど揮発性は低下する。そこで、この装置では、燃料温度に応じたパラメータとしてエンジンの冷却水温ＷＴを用い、水温センサ１７で検出された冷却水温ＷＴに応じた温度補正係数Ｃ_Tによって次式のように現在の燃料性状補正係数ＰＳ（ｎ）を補正し、補正後燃料性状補正係数ＰＳ（ｎ）_Cを得るようにしている。
ＰＳ（ｎ）_C＝Ｃ_T＊ＰＳ（ｎ）・・・（４）
また、燃料の揮発性はハイオク又はレギュラといった燃料種別にも依存するので、燃料種別の判定が必要になるが、ノッキングとオクタン価との間には相関があることから、新たに燃料を給油してから、燃焼中に発生するノッキングをノックセンサ１８により検出して、新しく給油した燃料のオクタン価ＯＣＮを求め、このオクタン価から新しく給油した燃料の種別を判断することができる。
【００４１】
つまり、新しく給油した燃料のオクタン価ＯＣＮは、給油時残っていた燃料のオクタン価ＯＣ（ｎ−１）と現在の燃料（新旧の燃料が混ざったもの）のオクタン価ＯＣ（ｎ）とから次式（５）により算出できる。また、式（５）中の各オクタン価ＯＣ（ｎ−１），ＯＣ（ｎ）は、予め記憶したデータをもとにノック補正値から求めることができる。
【００４２】
【数２】

このように、新しく給油した燃料のオクタン価ＯＣＮが求められれば、ハイオク又はレギュラといった燃料種別を判定することができ、上記の給油所，地域，国（州）の情報と、この燃料種別の判定結果とから、給油した燃料の揮発性を推定することができる。
【００４３】
本発明の一実施形態としての内燃機関の空燃比制御装置は、上述のように構成されているので、リーン限界制御時には、例えば図２のフローチャートに示すような処理を所定の周期で行ないながらリーン限界制御を行なう。また、これとは別に、燃料の給油があった時点で、及びその給油直後にハイオク又はレギュラといった燃料種別を判定できた段階で、例えば図３のフローチャートに示すようにして燃料性状補正係数（揮発性）を算出する。
【００４４】
まず、燃料性状補正係数（揮発性）の算出を説明すると、図３に示すように、燃料の給油が完了したか否かを給油判定手段４７によって判定し（ステップＡ１０）、燃料の給油が完了したらナビゲーションシステム６０の情報から給油している場所［給油所又は地域又は国（州）］を特定して（ステップＡ２０）、さらに、燃料種別を特定する（ステップＡ３０）。
【００４５】
この時点では、ハイオク又はレギュラといった燃料種別は、その車両に予め指定されたもの（ハイオク指定車ならハイオク、そうでないならレギュラ）を採用するか、又は、過去の燃料種別の判定結果に基づいて、燃料種別を指定する。この場合、直近の判定結果ほど重視するようにして燃料種別を指定する。また、燃料の給油完了後に、ノックセンサ１８によりノッキングを検出し新しく給油した燃料のオクタン価ＯＣＮを求めハイオク又はレギュラといった燃料種別を判定することができたら、この時点で、この燃料種別判定に基づいて、図３に示すフローを実行する。
【００４６】
このようにして、給油場所，燃料種別を判定できたら、給油場所と予め記憶された給油場所及び燃料種別と燃料性状特性との対応関係に基づいて、給油した燃料の揮発性を示す燃料性状補正係数を推定する（ステップＡ４０）。
一方、リーン限界制御は、図２のフローチャートに示すように、まず、リーン限界制御中か否かを判定し（ステップＳ１０）、リーン限界制御中なら燃料性状補正係数（揮発性）を読み取り（ステップＳ２０）、この燃料性状補正係数に温度補正を施して（ステップＳ３０）、次に燃焼安定度が所定の限界領域にあるか、或いは所定の限界領域よりも高い（安定性が良）か低い（安定性が悪）かを判定する（ステップＳ４０）。
【００４７】
燃焼安定度が所定の限界領域よりも高い（安定性が良）場合は、ステップＳ３０で求めた補正後燃料性状補正係数に応じて目標空燃比をリーン化し（ステップＳ５０）、燃焼安定度が所定の限界領域よりも低い（安定性が悪）場合は、ステップＳ３０で求めた補正後燃料性状補正係数に応じて目標空燃比をリッチ化し（ステップＳ６０）、燃焼安定度が所定の限界領域にある場合は、目標空燃比を前回のままに保持する。
【００４８】
これによって、燃料の揮発性が低いほど、リーン限界制御時の空燃比のリーン化が緩やかに行なわれ、このリーン化によって招いたエンジンの燃焼不安定を速やかに解消するための空燃比のリッチ化は速やかに行なわれることになる。燃料の揮発性が低いほど燃料の霧化しにくさの影響から燃焼安定性を確保し難いが、このような制御によって燃焼安定を確保しながらリーン限界制御を実施することができる。
【００４９】
一方、燃料の揮発性が高いほど、リーン限界制御時の空燃比のリーン化が速やかに行なわれ、燃料に揮発性が高い場合には、リーン化によって燃焼が不安定になりにくいのでエンジンの燃焼不安定を解消するための空燃比のリッチ化は緩やかに行なわれることになる。燃料の揮発性が高いほど燃料は霧化し易いため燃焼安定を確保し易く、このような制御によって燃焼安定を確保しながら速やかに空燃比を限界までリーンにすることができ、ＨＣ低減等のエミッション向上効果の向上や、燃費向上の効果を促進することができる。
【００５０】
また、燃料の揮発性の推定に燃料温度（ここでは、冷却水温をパラメータとする）を用いているので、冷態始動時などエンジン各部の壁面温度が低く燃料がより蒸発しにくい場合にも対応して、適切な制御が行なわれる利点もある。
なお、図４は本装置にかかるエンジンの始動時の燃料暖気増量時のリーン限界制御（空燃比制御）の一例を示すタイムチャートであり、エンジン始動後アイドリング期間を経て発進する過程の車速，エンジン回転数，空燃比（Ａ／Ｆ），暖気増量係数（空燃比に反比例するもの）を示している。実線ａ，ｂはともに本装置にかかる制御（燃料の揮発性を考慮したリーン限界制御）を加えた暖気制御を示し、このうち、実線ａは燃料の揮発性が比較的高い場合の例を示し、破線ｂは燃料の揮発性が実線ａの場合よりも低い場合の例を示す。エンジン回転数は各場合で共通である。
【００５１】
図示するように、燃料の揮発性を考慮したリーン限界制御によって、揮発性が比較的高い場合には、暖気増量係数が速やかに低下され、空燃比が速やかにリーン化され、これよりも燃料の揮発性が低い場合には、暖気増量係数速度が緩められ、空燃比が緩やかにリーン化されることがわかる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明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。
【００５２】
例えば、上記実施形態は、筒内噴射エンジンであるが本発明は吸気ポート噴射エンジンなど他のエンジンであっても適用できる。
また、上記では、リーン限界制御時の空燃比のリーン化の速さとリッチ化の速さとの両方を燃料の揮発性に応じて変更するようにしたが、リーン化の速さのみを燃料の揮発性に応じて変更するようにしてもよい。
【００５３】
また、上記の燃料性状補正係数を、燃料噴射時期によって別設定としてもよい。これは、筒内噴射エンジンの場合は吸気行程噴射と圧縮行程噴射との間で、吸気ポート噴射エンジンの場合は排気行程噴射と吸気行程噴射との間で、エンジン各部の壁面に付着する燃料量が異なり、蒸発する燃料量も影響を受けるためであり、このような点を考慮すればより適切に制御を行なうことができる。
【００５４】
また、上記の燃料性状補正係数を、定常運転時と加速運転時で別設定としてもよい。これは、加速運転時など燃料噴射量が変化する過渡時には、エンジン各部の壁面に付着した燃料が蒸発する量も変化していくので、影響が大きい。一方、定常運転時には常に同じ量の燃料が噴射され、エンジン各部の壁面に付着した燃料が蒸発する量も同じなので影響が小さいためであり、このような点を考慮すればより適切に制御を行なうことができる。
【００５５】
このほか、燃料性状補正係数の設定は様々な態様が考えられる。
また、給油中であるかどうかの判定は、車両が停止中であり（車速センサで判定）かつ給油口が開いている（給油ロスイッチで判定）ということから判定するようにしたが、車両が停止中であり且つ燃料計７０で得られる燃料タンク内の燃料レベル情報が燃料増加を示すことからこのような判定を行なってもよい。
【００５６】
また、カレンダ機能を有していれば、季節の違いを判断して夏ガソリンと冬ガソリンとによる燃料揮発係数の違いも判断しこれを制御に反映させてもよい。
また、燃焼安定度の検出には、エンジンの回転角加速度の変動以外に、エンジンの回転角速度の変動、さらには、エンジンの燃焼室内筒内圧の変動（筒内圧は筒内圧センサ等で検出できる）、或いは、点火プラグ近傍のイオン電流の変動等に基づいて検出してもよい。
【００５７】
さらに、従来技術の始動時のエンジン回転数等により燃料性状を判定する方法と組み合わせて使用してもよい。
また、本実施形態では、燃料の揮発性を給油箇所を検出してこの給油箇所と予め記憶された給油箇所と燃料性状との関係とから推定しているが、燃料タンク内の燃料の揮発性を直接検出できれば、この検出結果を用いて制御を行なっても良い。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の内燃機関の空燃比制御装置によれば、内燃機関のリーン限界制御中において、燃焼安定度が所定基準よりも高い時は空燃比をリーン化させると共に、燃料性状検出手段が検出した燃料の揮発性の低さに応じて、燃料の揮発性が低いほど、リーン限界制御時の空燃比のリーン化は緩やかに行ない空燃比のリッチ化は速やかに行なうことにより、低揮発性燃料を用いてもリーン化時の制御安定性が向上し安定したエミッション向上効果が得られるうえ、高揮発性燃料に対しては応答性良くリーン化が実行され十分なエミッション向上効果が得られる。
【００５９】
上記燃料性状検出手段が、ナビゲーション装置が検出した給油場所情報に基づいて燃料の揮発性を検出するように構成すれば（請求項２）、燃料の揮発性を的確に検出することができ、より適切なリーン化制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の模式的な構成図である。
【図２】本発明の一実施形態としての内燃機関の空燃比制御装置による空燃比制御を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態としての内燃機関の空燃比制御装置による空燃比制御にかかる燃料の揮発特性の算出を示すフローチャートである。
【図４】
本発明の一実施形態としての内燃機関の空燃比制御装置による空燃比制御を説
明するタイムチャートである。
【符号の説明】
４０電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４１運転モード選択手段
４２空燃比制御手段
４３燃料噴射制御手段
４４点火制御手段
４５燃焼安定度検出手段（燃焼安定度算出手段）
４６燃料性状検出手段
４７給油判定手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine having a lean limit control mode.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-47122, in an internal combustion engine, the air-fuel ratio is made lean according to the combustion stability for a predetermined period from the start of the engine without deteriorating the operability of the engine. A technique for maximizing an emission improvement effect such as HC reduction by leaning is disclosed.
[0003]
In this technique, the air-fuel ratio is made lean according to the combustion stability, so the leanness is made to the limit where the combustion stability does not deteriorate, and good lean control is performed even with a low-volatile fuel. It has become something that can be.
Note that, as described above, the control for leaning the air-fuel ratio in accordance with the combustion stability is called lean limit control. For such lean limit control, the lean air-fuel ratio is made lean during running in the lean burn engine. Control is also included. In such lean limit control, in addition to an emission improvement effect such as HC or NOx reduction, a fuel consumption improvement effect is also expected.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described conventional technology, the air-fuel ratio correction amount is simply changed according to the combustion stability. Therefore, in the same combustion stability, the same applies to the low-volatile fuel and the high-volatile fuel. The air-fuel ratio will be leaned.
However, when low volatile fuel is used, the combustion stability has increased to a region where the air-fuel ratio can be made lean. As a result, there is a problem that control hunting is caused and control stability is lowered, which adversely affects HC reduction effect and fuel efficiency improvement effect.
[0005]
Although it is conceivable that the speed of changing the air-fuel ratio is made slower, in this case, when a highly volatile fuel is used, it becomes slower to reach the lean limit air-fuel ratio, and the HC reduction effect and the fuel efficiency improvement effect are reduced. The problem that it ends up occurs.
The present invention was devised in view of the above-mentioned problems, and performs lean limit control of an internal combustion engine in consideration of fuel volatility, effectively reducing the air-fuel ratio while ensuring control stability. It is an object of the present invention to provide an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that can perform the above-described operation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, in the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, in the internal combustion engine having the lean limit control mode, the combustion stability detecting means detects the combustion stability of the internal combustion engine, and the fuel property is detected. When the means detects the volatility of the fuel supplied to the internal combustion engine, the combustion stability detected by the combustion stability detection means during the lean limit control of the internal combustion engine is determined by the air-fuel ratio control means as a predetermined reference. If it is higher, the air-fuel ratio is made lean. At this time, the air-fuel ratio control means responds to the low volatility of the fuel detected by the fuel property detection means. The lower the fuel volatility, the more slowly the air-fuel ratio is leaned during lean limit control, and the air-fuel ratio is enriched more quickly. .
[0007]
The lean limit control of the internal combustion engine is preferably performed within a predetermined period after the internal combustion engine is started. In this case, even after starting the internal combustion engine, even when using low-volatile fuel, the combustion stability and control stability at the time of leaning are improved, and a stable emission improvement effect is obtained. Leaning is executed with good responsiveness, and a sufficient emission improvement effect is obtained.
[0008]
The air-fuel ratio control means enriches the air-fuel ratio when the combustion stability is lower than the predetermined reference or a second predetermined reference lower than the predetermined reference, and the fuel detected by the fuel property detection means It is preferable to increase the speed of the enrichment change according to the low volatility of the material. As a result, when combustion is temporarily deteriorated, even low-volatile fuel can be immediately returned to stable combustion.
[0009]
Preferably, the fuel property detecting means detects the volatility of the fuel based on the fueling location information detected by the navigation device.
Preferably, the fuel property detecting means detects the volatility of the fuel based on the fueling location information detected by the navigation device and the knocking information generated in the internal combustion engine. Thereby, the volatility of the fuel can be grasped more accurately, and the emission improvement effect can be further enhanced.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 to 3 show an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine as an embodiment of the present invention, and will be described based on these drawings.
First, an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the engine is configured as an in-cylinder injection type spark ignition type in-line multiple cylinder gasoline engine. Since the fuel can be supplied into the chamber 8 at any timing, stratified combustion is performed using the reverse tumble flow by the fuel injection centered on the compression stroke in addition to the premix combustion by the fuel injection centered on the intake stroke. The operation can be controlled by selecting one of the following operation modes (fuel injection mode). Moreover, this engine is mounted on a car.
[0011]
As an operation mode of premixed combustion, O ₂ A stoichiometric operation mode in which the air-fuel ratio is maintained near the stoichiometric air-fuel ratio by feedback control based on sensor detection information, an enrichment operation mode in which the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and a lean air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio An operation mode (intake lean operation mode) is provided, and fuel injection is performed mainly in the intake stroke. As an operation mode of stratified combustion, an ultra-lean operation mode (compression lean operation mode) in which the air-fuel ratio is significantly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is provided, and fuel injection is performed mainly in the compression stroke.
[0012]
Specifically, as shown in FIG. 1, the engine includes an engine body (engine body) 1 including a cylinder head 2 and a cylinder block 3, an intake system having an intake manifold 10 connected to the engine body 1, an engine An exhaust system having an exhaust passage composed of an exhaust manifold 12 and an exhaust pipe 14 connected to the main body 1 and an electronic control unit (ECU) 40 for controlling the operation of the engine main body 1 are provided.
[0013]
The cylinder head 2 is provided with an electromagnetic fuel injection valve 6 together with an ignition plug 4 for each cylinder so that fuel can be directly injected into the combustion chamber 8. The fuel injection valve 6 has a fuel tank. A supply device (both not shown) is connected. Each downstream end of the intake manifold 10 is connected to an intake port 10A formed in a substantially upright direction at each cylinder upper portion of the cylinder head 2, and an exhaust gas that is curved to the side at each cylinder upper portion of the cylinder head 2 is formed. Each upstream end of the exhaust manifold 12 is connected to the port 12A.
[0014]
A throttle body having a throttle valve 11 is connected to the upstream end of the intake manifold 10, and a throttle sensor 11 a for detecting the throttle opening θth is attached to the throttle valve 11. Further, the exhaust manifold 12 detects whether the air-fuel ratio is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. ₂ A sensor 15 is provided, the crankshaft 13A is provided with a crank angle sensor 13 for detecting a crank angle, and a water jacket 3a of the cylinder block 3 is provided with a water temperature sensor 17 for detecting the coolant temperature of the engine. 3 is provided with a knock sensor 18 for detecting knocking by vibration detection. These

sensors

11 a, 15, 13, 17, and 18 are connected to the ECU 40 and transmit detection signals to the ECU 40.
[0015]
Further, when the lean operation (particularly, the compression lean operation) is performed, the exhaust gas becomes excessive in oxygen, and the three-way catalyst cannot sufficiently purify NOx (nitrogen oxide) in the exhaust gas. An exhaust purification catalyst device (hereinafter referred to as catalyst device) 30 which is a main part of the exhaust purification device is provided. As shown in FIG. 1, the catalyst device 30 includes an occlusion-type NOx catalyst 30a on the upstream side and a three-way catalyst 30b on the downstream side. Further, on the upstream side of the catalyst device 30, a small proximity three-way catalyst 20 is provided in the vicinity of the engine body 1.
[0016]
Therefore, when the exhaust discharged from the combustion chamber 8 proceeds from the exhaust manifold 12 to the exhaust pipe 14, it proceeds to the catalyst device 30 via the close three-way catalyst 20, and the NOx is purified by the storage-type NOx catalyst 30a, and the three-way catalyst After 30b, the sound is silenced by a muffler (not shown) and discharged to the outside. In particular, when the engine is cold, the occlusion-type NOx catalyst 30a and the three-way catalyst 30b do not reach the activation temperature, but at this time, the proximity three-way catalyst 20 quickly raises the temperature and purifies the exhaust gas. .
[0017]
Further, the vehicle is provided with a fuel supply port switch 50 that detects opening / closing of the fuel supply port (for example, outputting an ON signal when the fuel supply port is opened) at a fuel supply port (not shown) of the vehicle. This information is sent to the ECU 40, and it is possible to determine whether or not refueling is in progress by grasping the open / closed state of the refueling port based on the on / off signal of the refueling port switch 50.
[0018]
Further, the navigation system 60 is mounted on the vehicle so that the position of the host vehicle can be estimated. In particular, the information of the navigation system 60 is sent to the ECU 40 so that the filling station can be specified when the vehicle is refueled. Further, fuel level information in a fuel tank (not shown) detected by the fuel gauge 70 is sent to the ECU 40 in order to grasp the amount of fuel supplied at the specified gas station.
[0019]
The ECU 40 includes an input / output device, a storage device (ROM, RAM, nonvolatile RAM, etc.), a central processing unit (CPU), a timer counter, and the like. The ECU 40 controls the throttle sensors 11a, O. ₂ The fuel injection valve 6, based on the detection information of the sensor 15, the crank angle sensor 13, the water temperature sensor 17, the knock sensor 18, the fuel filler switch 50, the navigation system 60, the fuel gauge (fuel level gauge or level sensor) 70, etc. Along with the control of the spark plug 4, the control relating to the exhaust gas purification device of the internal combustion engine is performed.
[0020]
That is, in the ECU 40, based on the engine speed Ne and the average effective pressure (that is, the target in-cylinder pressure corresponding to the engine load) Pe, the operation mode selection means 41 that selects the above-described operation mode, and the selected operation mode Air-fuel ratio control means 42 for controlling the air-fuel ratio by setting a target air-fuel ratio (target A / F) based on the engine speed Ne, the average effective pressure Pe, and the like, and further, this target A / F and other information ( For example, based on the intake air flow rate and information from the knock sensor 18), the fuel injection valve 6 and the spark plug 4 are set so that the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the ignition timing are all optimal in accordance with the engine operating state. There are provided a fuel injection control means 43 and an ignition control means 44 for controlling the operation of.
[0021]
The engine speed Ne is calculated from the detection information of the crank angle sensor 13, and the target average effective pressure Pe is calculated based on the engine speed Ne and the throttle opening degree θth based on the detection information of the throttle sensor 11a. The In the operation mode selection means 41, when both the engine speed Ne and the average effective pressure Pe are small, the super lean operation mode (the lean operation mode of the compression stroke injection) is selected, and the engine speed Ne or the average effective pressure Pe is set. When it becomes larger, the operation mode is switched to the intake stroke injection mode, and the lean operation mode, stoichiometric operation mode, and enrichment operation mode are switched in this order in accordance with the increase in the engine speed Ne or the average effective pressure Pe.
[0022]
In addition, the air-fuel ratio control means 42 increases the fuel injection amount for a predetermined period (for example, within a preset time) for warming up when the engine is cold-started, thereby making the air-fuel ratio richer than, for example, stoichiometry. A warm-up control function is provided, and during this warm-up control, the fuel is increased by a predetermined amount, and then the increase in fuel for the warm-up is reduced within a range that does not impair the combustion stability while monitoring the combustion stability of the engine. The fuel increase for warm-up is finished.
[0023]
Thus, after increasing the fuel for warm-up, the control for reducing the fuel increase amount as much as possible from the start of the increase and bringing the air-fuel ratio in the lean direction is referred to herein as the lean limit control. The engine operation mode is referred to as a lean limit control mode.
Further, the operation mode selection means 41 selects the lean operation mode or the super-lean operation mode if the required load on the engine (target average effective pressure Pe) is small and the engine speed is low during normal operation after the engine is warmed up. However, even during such lean operation, the air-fuel ratio control means 42 monitors the combustion stability of the engine and decreases the fuel injection amount within a range where the combustion stability is not impaired. To reduce fuel consumption.
[0024]
Thus, in the lean operation mode or the super lean operation mode, the control for reducing the fuel injection amount as much as possible to bring the air-fuel ratio into the lean direction is also referred to as lean limit control, and the engine operation mode at this time Is called lean limit control mode.
In such lean limit control, the air-fuel ratio control means 42 gradually performs leaning while monitoring the combustion stability of the engine as described above. The air-fuel ratio is made as lean as possible by controlling the fuel ratio to return to the rich side by a minute amount so that the combustion stability of the engine is not lost as much as possible.
[0025]
More specifically, during the lean limit control, the air-fuel ratio control means 42 maintains the air-fuel ratio as it is if the combustion stability is within a predetermined reference region, and is empty when the combustion stability is higher than the predetermined reference region. The fuel ratio is made lean, and if the leaning makes the combustion stability lower than the predetermined reference region, the air / fuel ratio is made rich.
Here, the predetermined reference region of the combustion stability has a width, and when the combustion stability is higher than the upper limit value of the predetermined reference region, the lean is made, and when the combustion stability is lower than the lower limit value of the predetermined reference region. Although the enrichment is performed, the upper limit value and the lower limit value are equal to each other, that is, the combustion stability is higher than the predetermined reference value, with the predetermined reference region of the combustion stability being a predetermined reference value having no width. It may be made lean sometimes and enriched when the combustion stability is lower than a predetermined reference value.
[0026]
In particular, the air-fuel ratio control means 42 slows down the change rate of leaning according to the low volatility of the fuel at the time of leaning. Slowing down the leaning change rate specifically reduces the degree of air-fuel ratio leaning (gain) in one control cycle (air-fuel ratio increase correction amount or increase correction coefficient). It is to be.
[0027]
This is because, as the volatility of the fuel is lower, the injected fuel is less likely to atomize, so that the unburned portion of the injected fuel is likely to increase, and combustion is likely to deteriorate. In addition, as the volatility is low, there is a fuel that does not volatilize sufficiently, so the actual air-fuel ratio becomes lean, which also causes combustion deterioration. In particular, the influence of the difficulty in atomizing the fuel that comes from low volatility appears to the lean air-fuel ratio such as lean limit control. In other words, if the leaning is too fast, the fuel that is actually used for combustion is greatly insufficient, and the combustion stability of the engine tends to be impaired.
[0028]
In addition, when using a fuel with low volatility, it is effective to quickly return the air-fuel ratio to the rich side in order to quickly eliminate the combustion instability of the engine caused by leaning. Here, when a fuel with low volatility is used, the degree to which the fuel is returned to the rich side is set large.
More specifically, in this apparatus, as will be described later, a coefficient (fuel property correction coefficient) corresponding to the degree of volatility of the fuel is obtained, and the air-fuel ratio reference change amount at the time of leaning is corrected by this coefficient. And the change rate of leaning is adjusted.
[0029]
The fuel property correction coefficient is set to a larger value as the fuel volatility is higher, and is set to a smaller value as the fuel volatility is lower. The set fuel property correction coefficient is increased by the air-fuel ratio reference for leaning. The product of the correction amount (air-fuel ratio reference change amount) ΔAF is used as the air-fuel ratio increase correction amount (air-fuel ratio change gain). Therefore, the higher the fuel volatility, the larger the air-fuel ratio correction amount is increased and the leaning is performed quickly. Conversely, the lower the fuel volatility is, the smaller the air-fuel ratio increase correction amount is, and the leaning is slowly performed. It is supposed to be done.
[0030]
In addition, the degree of return to the rich side when the combustion stability of the engine is impaired by the leaning (air-fuel ratio decrease correction amount) is the air-fuel ratio reference increase correction amount for leaning according to the set fuel property correction coefficient. (Air-fuel ratio reference change amount) ΔAF is divided into an air-fuel ratio decrease correction amount (air-fuel ratio change gain). Therefore, the higher the fuel volatility, the smaller the air-fuel ratio decrease correction amount is reduced and the return to the rich side is suppressed. Conversely, the lower the fuel volatility is, the more the air-fuel ratio decrease correction amount is increased and the rich side is increased. The return is speeded up.
[0031]
When the air-fuel ratio (target air-fuel ratio) is corrected by the air-fuel ratio correction amount, the fuel injection amount from the fuel injection valve 6 is corrected accordingly.
In order to carry out such lean limit control of the air-fuel ratio, this apparatus includes a combustion stability detecting means (combustion stability calculating means) 45 for detecting the combustion stability of the engine, and volatilization of the fuel supplied to the engine. A fuel property detecting means 46 for detecting the property is provided.
[0032]
Among these, the combustion stability detecting means 45 detects (or calculates) the combustion stability based on the fluctuation of the rotational angular acceleration of the engine. The fluctuation of the rotational angular acceleration of the engine can be calculated using the conventional technique (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-47122) based on the fluctuation of the crankshaft that can be detected from the crank angle sensor 13.
An average value AVωcr of the rotation angular velocity ωcr of the most recent rotation of the crankshaft is calculated, and the current rotation angular velocity average value AVωcr (n) and the rotation angular velocity average value AVωcr before a predetermined period (for example, one rotation of the crankshaft). The difference D from (n-1) is calculated from the following equation (1), and the difference D is subjected to appropriate correction (for example, multiplied by the correction coefficient C), as shown in the following equation (2): Based on the difference D, the combustion stability BS can be calculated.
[0033]
D = | AVωcr (n) −AVωcr (n−1) | (1)
BS = C * D (2)
The fuel property detection means 46 detects whether the vehicle obtained through the fuel filler switch 50 is being refueled (fuel supply information) and information identifying the refueling station being refueled obtained through the navigation system 60. Volatile information corresponding to the specified fuel type is obtained by specifying the type of fuel supplied, and the vehicle information is obtained by adding the fuel amount information obtained through the fuel gauge 70 to the volatile information thus obtained. The volatility (average volatility) of the entire fuel stored in the fuel tank is estimated.
[0034]
Here, as the volatility information, a “fuel property correction coefficient” is used, which expresses the degree of volatility as a numerical value with the reference fuel (standard volatile fuel) as the reference (1.0). The fuel property correction coefficient corresponding to each fuel type is stored in advance in the memory, and the fuel property correction coefficient (degree of volatility) of the fuel supplied is determined from the information on the type of fuel supplied and the stored data. I try to figure it out.
[0035]
Here, the fuel property detection means 46 will be further described in detail. The fuel property detection means 46 is provided with a function (fuel supply determination means) 47 for determining whether or not the vehicle is refueling. The fuel supply determination means 47 determines that the vehicle is in fueling when the vehicle is stopped and the fuel supply port switch 50 is turned on. Whether or not the vehicle is stopped can be determined from the vehicle speed detected by a vehicle speed sensor (not shown).
[0036]
In the fuel property detection means 46, if it is determined that the vehicle is being refueled by the refueling determination means 47, the fuel remaining amount increase amount, that is, the refueling amount VSN from the fuel level information in the fuel tank obtained by the fuel gauge 70. Is calculated from the information of the navigation system 60, the fuel property correction coefficient (degree of volatility) PSN of the fuel at the specified gas station is estimated, and the amount of fuel supplied is estimated. From the VSN and the fuel property correction coefficient PSN of the fuel, the remaining fuel amount VS (n−1) in the fuel tank before refueling, and the fuel property correction coefficient PS (n−1) of the remaining fuel, A fuel property correction coefficient (average fuel property correction coefficient) PS (n) of the entire fuel in the fuel tank is calculated.
[0037]
Here, the degree of volatility when a plurality of fuels having different degrees of volatility are mixed is expressed by the following equation (3) assuming that the degree of volatility corresponds to a weighted average weighted according to the amount of the mixed fuel. It is determined by using.
[0038]
[Expression 1]

The refueling amount VSN in the above equation can be obtained as the fuel increase amount in the fuel tank obtained by the fuel gauge 70. The volatile (fuel property) PSN of the newly refueled fuel is generally determined by the country (state ), And the volatility can be specified by region or gas station, so if the gas station (fuel property correction factor) is stored in advance by storing the fuel volatility at each gas station, The volatility of the newly refueled fuel can be estimated.
[0039]
In addition, when the gas station where the fuel is being supplied cannot be specified or when the fuel volatility (fuel property correction coefficient) is not stored in advance even though the gas station can be specified, the information of the navigation system 60 is used. What is necessary is just to specify the area | region which supplies oil, and to specify and use the volatility of a fuel according to an area. Furthermore, when the volatility of the fuel in the area where the fuel is supplied is not stored in advance, the country (state) where the fuel is supplied is specified from the information of the navigation system 60, and the fuel is determined according to the country (state). What is necessary is just to specify and use volatility.
[0040]
By the way, the volatility of the fuel greatly depends on the temperature. The higher the temperature, the higher the volatility, and the lower the temperature, the lower the volatility. Therefore, in this apparatus, the engine coolant temperature WT is used as a parameter corresponding to the fuel temperature, and the temperature correction coefficient C corresponding to the coolant temperature WT detected by the water temperature sensor 17 is used. _T To correct the current fuel property correction coefficient PS (n) as in the following equation, and the corrected fuel property correction coefficient PS (n) _C Like to get.
PS (n) _C = C _T * PS (n) (4)
In addition, the volatility of the fuel depends on the fuel type such as high-octane or regular, so it is necessary to determine the fuel type, but since there is a correlation between knocking and octane number, a new fuel supply is required. Therefore, knocking that occurs during combustion is detected by the knock sensor 18, the octane number OCN of the newly refueled fuel is obtained, and the type of the newly refueled fuel can be determined from this octane number.
[0041]
That is, the octane number OCN of the newly refueled fuel is calculated from the following formula (5) from the octane number OC (n-1) of the fuel remaining at the time of refueling and the octane number OC (n) of the current fuel (a mixture of old and new fuels). ). Moreover, each octane number OC (n-1) and OC (n) in Formula (5) can be calculated | required from a knock correction value based on the data memorize | stored beforehand.
[0042]
[Expression 2]

Thus, if the octane number OCN of the newly refueled fuel is obtained, it is possible to determine the fuel type such as high-octane or regular, information on the above-mentioned gas stations, regions, countries (states), and determination results of this fuel type From the above, the volatility of the fuel supplied can be estimated.
[0043]
Since the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine as one embodiment of the present invention is configured as described above, at the time of lean limit control, for example, while performing the processing shown in the flowchart of FIG. Perform limit control. In addition to this, at the time when fuel is supplied and at the stage where the fuel type such as high-octane or regular can be determined immediately after the fuel supply, for example, as shown in the flowchart of FIG. Gender).
[0044]
First, the calculation of the fuel property correction coefficient (volatility) will be described. As shown in FIG. 3, it is determined by the fuel supply determination means 47 whether or not the fuel supply is completed (step A10), and the fuel supply is completed. Then, the place [fuel station or region or country (state)] where the fuel is supplied is specified from the information of the navigation system 60 (step A20), and further, the fuel type is specified (step A30).
[0045]
At this point in time, the fuel type such as high-octane or regular is the one specified in advance for the vehicle (high-octane if the vehicle is designated high-occupied, regular otherwise), or based on the determination result of the past fuel type, Specify the fuel type. In this case, the fuel type is designated so that the most recent determination result is more important. Further, after completion of fuel supply, if knocking is detected by the knock sensor 18 and the octane number OCN of the newly supplied fuel can be obtained to determine the fuel type such as high-octane or regular, based on this fuel type determination at this time Then, the flow shown in FIG. 3 is executed.
[0046]
If the fueling location and fuel type can be determined in this way, the fuel property correction indicating the volatility of the fuel supplied based on the correspondence relationship between the fueling location and the pre-stored fueling location and fuel type and fuel property characteristics. A coefficient is estimated (step A40).
On the other hand, as shown in the flowchart of FIG. 2, in the lean limit control, first, it is determined whether or not the lean limit control is being performed (step S10). If the lean limit control is being performed, the fuel property correction coefficient (volatility) is read (step S10). S20), temperature correction is performed on the fuel property correction coefficient (step S30), and then the combustion stability is in a predetermined limit region, or higher than the predetermined limit region (stability is good) or low ( It is determined whether the stability is bad (step S40).
[0047]
If the combustion stability is higher than a predetermined limit region (stability is good), the target air-fuel ratio is made lean according to the corrected fuel property correction coefficient obtained in step S30 (step S50), and the combustion stability is predetermined. Is lower (stability is poor), the target air-fuel ratio is enriched according to the corrected fuel property correction coefficient obtained in step S30 (step S60), and the combustion stability is in the predetermined limit region. In this case, the target air-fuel ratio is maintained as it was last time.
[0048]
As a result, the lower the fuel volatility, the more slowly the air-fuel ratio is leaned at the time of lean limit control, and the air-fuel ratio is enriched to quickly eliminate combustion instability caused by this leaning. Will be done promptly. The lower the fuel volatility, the harder it is to secure the combustion stability due to the effect of the difficulty of atomizing the fuel. However, the lean limit control can be performed while ensuring the combustion stability by such control.
[0049]
On the other hand, the higher the fuel volatility, the faster the air-fuel ratio leans during lean limit control, and the higher the volatility of the fuel, the less likely the combustion becomes unstable due to leaning. The enrichment of the air-fuel ratio for eliminating instability will be performed gradually. The higher the fuel volatility, the easier it is to atomize the fuel, making it easier to ensure combustion stability. With such control, the air-fuel ratio can be made lean to the limit while ensuring combustion stability, and emissions such as HC reduction can be achieved. The improvement effect and the fuel efficiency improvement effect can be promoted.
[0050]
In addition, since fuel temperature (here, cooling water temperature is used as a parameter) is used to estimate the volatility of the fuel, it can be used even when the engine wall surface temperature is low and the fuel is more difficult to evaporate, such as during cold start. Thus, there is an advantage that appropriate control is performed.
FIG. 4 is a time chart showing an example of lean limit control (air-fuel ratio control) at the time of fuel warming increase at the start of the engine according to the present device, vehicle speed in the process of starting through an idling period after engine start, engine The rotational speed, the air-fuel ratio (A / F), and the warm air increase coefficient (inversely proportional to the air-fuel ratio) are shown. Both solid lines a and b show warm-up control with the control (lean limit control taking fuel volatility into account) applied to this apparatus, and solid line a shows an example in which the fuel volatility is relatively high. The broken line b shows an example in which the volatility of the fuel is lower than that of the solid line a. The engine speed is common in each case.
[0051]
As shown in the figure, when the volatility is relatively high by the lean limit control in consideration of the volatility of the fuel, the warm-air increase coefficient is quickly reduced, the air-fuel ratio is rapidly leaned, and the fuel It can be seen that when the volatility is low, the warm air increase coefficient speed is relaxed and the air-fuel ratio is gradually leaned.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0052]
For example, although the above embodiment is an in-cylinder injection engine, the present invention can be applied to other engines such as an intake port injection engine.
In the above, both the leaning speed and the riching speed of the air-fuel ratio at the time of lean limit control are changed according to the volatility of the fuel, but only the leaning speed is changed. You may make it change according to sex.
[0053]
Further, the fuel property correction coefficient may be set separately depending on the fuel injection timing. This is the amount of fuel adhering to the wall of each part of the engine between the intake stroke injection and the compression stroke injection in the case of the cylinder injection engine and between the exhaust stroke injection and the intake stroke injection in the case of the intake port injection engine. This is because the amount of evaporated fuel is also affected, and if this point is taken into consideration, the control can be performed more appropriately.
[0054]
The fuel property correction coefficient may be set separately for steady operation and acceleration operation. This has a great influence because the amount of fuel adhering to the wall of each part of the engine also changes during a transition in which the fuel injection amount changes, such as during acceleration operation. On the other hand, the same amount of fuel is always injected during steady operation, and the amount of fuel evaporated on the wall of each part of the engine is the same, so the effect is small. Considering these points, more appropriate control is performed. be able to.
[0055]
In addition, various modes can be considered for setting the fuel property correction coefficient.
Further, whether or not refueling is in progress is determined based on the fact that the vehicle is stopped (determined by the vehicle speed sensor) and the refueling port is open (determined by the refueling switch). Such determination may be made because the fuel level information in the fuel tank that is being stopped and obtained by the fuel gauge 70 indicates an increase in fuel.
[0056]
If the calendar function is provided, the difference in season may be determined to determine the difference in fuel volatility between summer gasoline and winter gasoline, and this may be reflected in the control.
In addition to detecting fluctuations in engine rotation angular acceleration, the combustion stability is detected by fluctuations in engine rotation angular velocity, and in-cylinder pressure in the combustion chamber of the engine (in-cylinder pressure can be detected by an in-cylinder pressure sensor or the like). Or you may detect based on the fluctuation | variation etc. of the ionic current near a spark plug.
[0057]
Furthermore, it may be used in combination with a method for determining fuel properties based on the engine speed at the start of the prior art.
Further, in the present embodiment, the volatility of the fuel is estimated from the fueling location and the relationship between the fueling location and the previously stored fueling location and the fuel property, but the volatility of the fuel in the fuel tank If this can be detected directly, control may be performed using this detection result.
[0058]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the lean air-fuel ratio is set when the combustion stability is higher than a predetermined reference during the lean limit control of the internal combustion engine. According to the low volatility of the fuel detected by the fuel property detecting means. The lower the fuel volatility, the more slowly the air-fuel ratio is leaned during lean limit control, and the air-fuel ratio is enriched more quickly. As a result, even when using low-volatile fuel, the control stability at the time of leaning is improved and stable emission improvement effect is obtained, and leaning is executed with high response to high-volatile fuel with sufficient emission. Improvement effect is obtained.
[0059]
If the fuel property detecting means is configured to detect the volatility of the fuel based on the fueling location information detected by the navigation device (Claim 2), the volatility of the fuel can be accurately detected. Appropriate lean control can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing air-fuel ratio control by an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine as one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing calculation of fuel volatilization characteristics related to air-fuel ratio control by an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine as one embodiment of the present invention.
[Fig. 4]
An air-fuel ratio control by an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine as one embodiment of the present invention will
It is a time chart to clarify.
[Explanation of symbols]
40 Electronic Control Unit (ECU)
41 Operation mode selection means
42 Air-fuel ratio control means
43 Fuel injection control means
44 Ignition control means
45 Combustion stability detection means (combustion stability calculation means)
46 Fuel property detection means
47 Refueling judgment means

Claims

Combustion stability detection means for detecting the combustion stability of the internal combustion engine;
Fuel property detection means for detecting volatility of fuel supplied to the internal combustion engine;
During lean limit control of the internal combustion engine, when the combustion stability detected by the combustion stability detecting means is higher than a predetermined standard, the air-fuel ratio is made lean and the fuel volatilization detected by the fuel property detecting means is made. The air-fuel ratio control means is provided to make the air-fuel ratio lean at the time of lean limit control more gradually and the air-fuel ratio to be enriched more quickly as the fuel volatility is lower. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine.

2. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel property detection means detects the volatility of the fuel based on the fueling location information detected by the navigation device.