JP4692213B2 - 内燃機関の燃料消費量検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関において消費された燃料量を検知する装置に関し、特に、インジェクタの噴孔に堆積したデポジットやパージ処理等の影響を考慮して正確に内燃機関において消費された燃料量を検知する装置に関する。

一般に自動車用の内燃機関については、内燃機関の回転数や冷却水温等の情報が運転席の計器盤上に表示されるようになっている。さらに、最近は、ある期間の平均的な燃費あるいは常時変化する瞬間的な燃費を計測して、表示する燃費計が実用に供されている。

この種の燃費計は、燃料噴射式の内燃機関の場合は、燃料噴射弁へ出力される噴射パルス信号の積算によって燃料消費量を求め、かつ車速等から求めた走行距離との関係で燃費（燃料消費率）を算出するようになっている。

特開平４−２３３４１４号公報（特許文献１）は、ＣＰＵの処理負担が小さく、記憶容量の増加を招かない車両用燃費計を開示する。この車両用燃費計は、機関への噴射パルス信号を検出する噴射パルス検出手段と、車速を表わす信号に基づいて車両の走行距離を演算する走行距離演算手段と、噴射パルス検出手段の出力信号を補正して有効噴射パルス信号を求めるとともに、有効噴射パルス信号を積算して積算噴射量を算出する噴射量算出手段と、積算噴射量および車両の走行距離に基づいて燃料消費率を演算する燃費演算手段と、燃料消費率を表示する表示手段とを備える。

この車両用燃費計によると、車両の速度を表わす信号に基づいて車両の走行距離が演算される。また、噴射パルス検出手段の出力信号が補正されて有効噴射パルス信号が求められるとともに、有効噴射パルス信号を積算して積算噴射量が算出され、車両の走行距離を積算噴射量で除して燃料消費率が算出される。したがって、燃費の算出に際して噴射回数を用いないので、プログラムが簡略化し、ＣＰＵの処理負担が小さくなるとともに、記憶容量の増加を招かずに済む。

特開平６−２７８５０５号公報（特許文献２）は、燃料噴射弁の静的流量特性および動的流量特性のばらつきによる測定精度の低下を防止し、燃費を高精度に計測する自動車用内燃機関の燃費計を開示する。この自動車用内燃機関の燃費計は、燃料噴射弁へ出力される噴射パルス信号のパルス幅を検出する噴射パルス検出手段と、このパルス幅から電圧に対応する無効期間を減じて燃料噴射量に相当する有効噴射パルス幅を算出する有効噴射パルス算出手段と、この有効噴射パルス幅を積算するとともに、所定の定数を乗じて適宜な期間内の総噴射量を算出する燃料量算出手段と、車速に基づき、期間内での走行距離を算出する距離算出手段と、総噴射量と走行距離とから燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、この燃料消費率を表示する表示手段と、空燃比を理論空燃比に制御している条件下で実行され、かつ吸入空気量と有効噴射パルス幅との複数点における相関関係から無効期間を補正する第１の補正手段と、実際の燃料給油量と算出した総噴射量とを比較し、燃料量算出手段における定数を補正する第２の補正手段と、を備える。

この自動車用内燃機関の燃費計によると、有効噴射パルス算出手段における無効期間は、基本的には電圧に対応して設定され、これを噴射パルス信号のパルス幅から減じることで、実際の燃料噴射量に相当する有効噴射パルス幅が求められる。この無効期間は、燃料噴射弁の動的流量に影響する。燃料量算出手段では、適宜な期間内で有効噴射パルス幅を積算し、かつこれに所定の定数を乗じることにより、総噴射量つまり消費した燃料量が求められる。上記の定数は、燃料噴射弁の静的流量に影響を与える。走行距離は、距離算出手段により車速に基づいて算出されるので、この走行距離と消費した燃料量との関係から燃料消費率算出手段により燃料消費率が求められ、かつ表示手段に表示される。一方、理論空燃比に制御している条件下では、吸入空気量と燃料噴射量とが比例関係にあるはずであるから、第１の補正手段では、複数点において吸入空気量と有効噴射パルス幅との相関関係を求め、正しい比例関係となるように上記無効期間が補正される。また、第２の補正手段では、実際の燃料給油量と算出した総噴射量との比較に基づき、燃料量算出手段における定数が補正される。すなわち、燃料噴射弁の動的流量および静的流量の双方の特性が修正され、それだけ誤差が減少する。

実開昭６３−１８１９２４号公報（特許文献３）は、燃料流量計を廃止してコストダウンを図る内燃機関の燃料消費量計測装置を開示する。この内燃機関の燃料消費量計測装置は、吸入空気量を検出する手段と、空燃比を検出する手段と、両検出手段の検出値に基づいて燃料消費量を演算する手段とを備える。

この内燃機関の燃料消費量計測装置によると、機関の排気ガスから検出される空燃比は実際に燃焼した吸入空気量と供給燃料重量との比であり、演算手段でこの空燃比に検出された単位時間あたりの吸入空気量を乗ずることにより、単位時間あたりの燃料消費量を求めることができる。このように間接的に燃料消費量を測定することにより、従来用いられてきた燃料流量計を廃止することができる。
特開平４−２３３４１４号公報 特開平６−２７８５０５号公報 実開昭６３−１８１９２４号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された燃費計では、噴射パルス信号に基づいて燃料消費量を算出するので、たとえば、以下に示す問題がある。１つめの問題は、燃料噴射弁の噴孔にデポジットが堆積している場合、燃料噴射弁のパルス幅が大きくなり、見かけ上、より多くの燃料が消費されたように検知され、計算される燃費が悪くなる。２つめの問題は、燃料蒸発ガス（パージガス）が吸気管に導入（パージ処理）された場合、燃料噴射弁のパルス幅が小さくなり、見かけ上、より少ない燃料が消費されたように検知され、計算される燃費が良くなる。

特許文献３に開示された装置は、単に燃料流量計を廃止するために、吸入空気量と空燃比とから燃料消費量を計測することに言及したものにすぎず、インジェクタの状態やパージ処理の影響を排除して正確な燃料消費量を算出するものではない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の実際の状態を考慮して燃料消費量を検知することができる、内燃機関の燃料消費量検知装置を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の燃料消費量検知装置は、内燃機関に導入される空気量を検知するための手段と、内燃機関における目標空燃比と検知された空気量とに基づいて、基本噴射量を算出するための手段と、内燃機関の運転状態に応じて、基本噴射量を補正噴射量に補正するための補正手段と、補正噴射量を予め定められた期間において積算することにより、期間の燃料消費量を算出するための算出手段とを含む。

第１の発明によると、インジェクタの燃料噴射時間を積算するのではなく、目標空燃比と実際に内燃機関に吸入された質量流量とに基づいて基本噴射量を算出して、この基本噴射量を内燃機関の運転状態に応じて補正する。このとき、見かけ上の噴射量が変更されて（見かけ上少なくなる）、正確に噴射量が算出されないパージ処理については、基本噴射量の補正に反映させない。また、見かけ上の噴射量が変更されて（見かけ上多くなる）、正確に噴射量が算出されないデポジット等による学習補正については基本噴射量の補正に反映させない。このため、燃料消費量の誤差が発生しない。その結果、内燃機関の実際の状態を考慮して燃料消費量を検知することができる、内燃機関の燃料消費量検知装置を提供することができる。

第２の発明に係る内燃機関の燃料消費量検知装置においては、第１の発明の構成に加えて、補正手段は、内燃機関がパージ処理を実行中であるという運転状態に応じて、基本噴射量を補正噴射量に補正するための手段を含む。

第２の発明によると、パージ処理が行なわれた場合でも、そのパージ処理分を反映させないで実際の噴射量を算出するようにして、見かけ上燃料消費量が少なくなるような誤差を含まない正確な燃料消費量を算出することができる。

第３の発明に係る内燃機関の燃料消費量検知装置においては、第１の発明の構成に加えて、補正手段は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタの噴孔に堆積したデポジットの状態に応じて、補正噴射量に補正するための手段を含む。

第３の発明によると、デポジットが堆積している場合でも、そのデポジットによる噴射通電時間が長くなったことを反映させないで実際の噴射量を算出するようにして、見かけ上燃料消費量が多くなるような誤差を含まない正確な燃料消費量を算出することができる。

第４の発明に係る内燃機関の燃料消費量検知装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、算出された燃料消費量を用いて、燃料消費率を算出するための手段をさらに含む。

第４の発明によると、内燃機関の状態を考慮して燃料消費量を正確に算出できるので、燃料消費率（燃費）を正確に算出することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係る燃料消費量検知装置を実現するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）を含む車両のエンジンシステムについて説明する。
なお、図１に示すエンジンシステムにおいては、直噴システムであったり、気流制御バルブシステムを有していたり、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムを採用していたりするが、本発明がこのようなシステムを有するエンジンに限定して適用されるものではない。図１に示すエンジンシステムは、あくまでも本発明の一形態としてのエンジンシステムに過ぎない。本発明は、ＥＦＩ（Electronic Fuel injection）を有するエンジンシステムであれば、広く適用できることを確認的に記載する。

図１に示すように、このエンジンシステムにおいては、エアクリーナ２００を介した空気が、エンジンの燃焼室に導入される。その際、吸入空気量がエアフローメータ２０２により検知されて、エンジンＥＣＵ１０００に吸入空気量を表わす信号が入力される。また、スロットルバルブ３００の開度により、吸入空気量が変化する。このスロットルバルブ３００の開度は、エンジンＥＣＵ１０００からの信号に基づいて作動したスロットルモータ３０４により変化される。スロットルバルブ３００の開度は、スロットルポジションセンサ３０２により検知されて、エンジンＥＣＵ１０００にスロットルバルブ３００の開度を表わす信号が入力される。

燃料は、フューエルタンク４００に貯蔵され、フューエルポンプ４０２により高圧フューエルポンプ８００を介して高圧フューエルインジェクタ８０４から燃焼室に噴射される。インテークマニホールドから導入された空気と、フューエルタンク４００から高圧フューエルインジェクタ８０４を介して燃焼室に噴射された燃料との混合気が、エンジンＥＣＵ１０００から制御信号が入力されるイグナイタ一体式イグニッションコイル８０８を用いて着火されて燃焼する。

混合気が燃焼した後の排気ガスは、イグゾーストマニホールドを通り、三元触媒コンバータ９００および三元触媒コンバータ９０２を通って、大気に排出される。

このエンジンシステムは、図１に示すように、三元触媒コンバータ９００の下流側からＥＧＲパイプ５００を通ってＥＧＲバルブ５０２によりその流量が制御されるＥＧＲ装置を有する。このＥＧＲ装置は、排気ガス再循環装置とも呼ばれ、エンジンから排出される排気ガスの一部を吸気系へ再循環させ、新しい混合気と混ぜて燃焼温度を下げることにより、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制したり、ポンピングロスを抑制して燃費向上を図るものである。

このエンジンシステムには、燃料噴射制御システムが導入され、エアフローメータ２０２およびバキュームセンサ３０６ならびにエアフローメータ２０２のみのいずれかによって吸入空気量を検出し、燃料噴射量が制御される。エンジンＥＣＵ１０００は、各センサからの信号により、最適な燃焼状態となるように、エンジン回転数およびエンジン負荷に応じた燃料噴射量および燃料噴射時期の制御を行なう。

また、このエンジンシステムにおいては、エンジン回転数と吸入空気量（エアフローメータ２０２およびバキュームセンサ３０６ならびにエアフローメータ２０２のみのいずれかにより検出）により燃料噴射量が決定される。また、始動後の空燃比は、酸素センサ７１０，７１２からの信号によりフィードバック制御される。すなわち、燃料噴射制御は、エンジンの状態に応じて演算した基本噴射時間に、各センサの信号に補正を加え、燃料噴射時期制御および噴射量制御が実行される。

また、このエンジンシステムには、点火時期制御システムが導入されている。エンジンＥＣＵ１００は、各センサからの信号により最適な点火時期を算出し、イグナイタ一体式イグニッションコイル８０８に点火信号を出力する。点火時期は、初期セット点火時期または基本進角度および補正進角度により決定される。また、このエンジンシステムには、ノックセンサ７０４によりノッキングが検知されると、ノッキングが発生しなくなるまで一定角度ずつ点火時期を遅角させて、ノッキングが発生しなくなると一定角度ずつ進角させるノックコントロールシステムが導入されている。

エンジンの点火時期の算出は、エンジン回転数信号、カムポジションセンサからの信号、吸気流量の信号、スロットルバルブ開度信号、エンジン冷却水温信号などに基づいて、エンジンＥＣＵ１０００が運転状態に応じて算出して、イグナイタ一体型イグニッションコイル８０８へ点火信号を出力する。すなわち、点火時期制御は、エンジンの状態に応じて演算した基本点火時期に、各センサの信号による補正を加え、適正な点火時期を算出する。

また、このエンジンシステムには、スロットル制御システムが導入されている。このスロットル制御システムは、エンジンの状態に応じて演算したスロットルバルブ３００の開度に、各センサの信号による補正を加えて、適正な開度になるように制御される。すなわち、エンジンの燃焼状態に応じた適切なスロットルバルブ３００の開度になるように、エンジンＥＣＵ１０００がスロットルバルブ３００の開度をスロットルモータ３０４を用いて制御する。

また、このエンジンシステムは、アイドル回転数制御システムが導入されている。このアイドル回転数制御システムは、エンジン冷却水温に応じたファーストアイドル回転数、エンジン暖気後のアイドル回転数を制御する。アイドル回転数制御は、エアフローメータ２０２およびバキュームセンサ３０６からの信号に基づいて吸入空気量を算出し、エンジンＥＣＵ１０００が最適なスロットルバルブ３００の開度およびインジェクタ開弁時間を算出し、アイドル回転数を目標回転数に近づける。

また、図１には記載していないが、スロットルモータによるアイドル回転数制御の他に、アイドルスピードコントロールバルブによる制御方法もある。このアイドルスピードコントロールバルブは、スロットルバルブのバイパス通路に流れる空気量を調整して、アイドル回転数を制御する。

また、このエンジンシステムには、キャニスタパージ制御システムが導入されている。このキャニスタパージ制御システムは、フューエルタンク４００から発生する燃料蒸発ガスをインテークポートに吸引して燃焼させる。キャニスタパージ量は、エンジンＥＣＵ１０００が、キャニスタパージ用ＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）４０６の開閉を制御することにより、運転状態に応じて制御される。このとき、エンジンＥＣＵ１０００は、キャニスタパージ用ＶＳＶ４０６にデューティ信号を出力して、キャニスタパージ用ＶＳＶ４０６の開度が制御される。

また、このエンジンシステムには、気流制御バルブシステムが導入されている。この気流制御バルブシステムは、エンジンの冷却水温およびエンジンの状態に応じて、２つある独立インテークポートの１つを閉じることで燃焼室内の気流を最適に制御し、燃焼の安定化および性能向上を図る。気流制御バルブ６００は、独立吸気ポートの片側に設けられており、エンジンＥＣＵ１０００からの信号により開閉制御される。一方のポートを閉じることにより、もう片方のポートを通過する吸気の流速が速くなり、燃焼室内の横方向の乱流を強化する。これにより、低水温時には燃料の霧化が促進され、燃焼の安定化が図れる。また、低回転高負荷域においても体積効率および燃焼効率が向上し、高性能化を図ることができる。エンジンＥＣＵ１０００は、エンジン回転数、エンジン冷却水温、負荷信号などに基づいて、気流制御バルブ６００の開度を決定し、気流制御バルブ用ＶＳＶ６０２を介してアクチュエータのダイヤフラム室にかかる負圧を切換えることにより、気流制御バルブ６００を開閉する。

また、このエンジンシステムには、燃費を向上させるために減速中に燃料の供給を停止する制御、いわゆるフューエルカット制御システムが導入されている。このフューエルカット制御は、走行性能や乗心地を損なわない範囲でエンジンに対する燃料の供給を可及的に少なくして燃費を向上させる制御である。一般には、エンジンがアイドリング状態にある減速中にエンジン回転数が予め定められた範囲に入いることにより、燃料の供給を停止している。具体的には、走行中にスロットルバルブが閉じられてエンジン回転数がフューエルカット回転数以上であると燃料の供給を停止する。またエンジン回転数が低下してその範囲の下限を規定している復帰回転数に達すると燃料の供給を再開する。なお、この復帰回転数はエンジンストールを生じさせず、またエンジンの安定した回転を維持する回転数に設定されている。

また、このエンジンシステムには、三元触媒コンバータ９００の過熱による劣化や溶損を防止するためのＯＴ（Over Temperature）増量制御システムが導入されている。この制御は、たとえば、運転者が急な加速を行なった時には、高回転、高負荷時のエンジンの運転状態における三元触媒コンバータ９００の劣化を防止するために、空燃比を理論空燃比からリッチ側に移行させて、三元触媒コンバータ９００の温度を所定値以下に制御する。すなわち、燃料を増量するように制御して燃料による冷却により触媒温度を低下させる。なお、増量された燃料は、気化潜熱により排気から熱量を奪い排気温度を低下せしめる。この結果、排気温度が低下して、三元触媒コンバータ９００の過熱を抑制し、溶損等を防止できるものである。

なお、このエンジンシステムは、エンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射型エンジンである。このような筒内噴射型エンジンでは、出力が必要な場合には吸気行程において燃料をシリンダ内に直接噴射（吸気行程噴射）するとともに、低回転低負荷の運転状態では圧縮行程において燃料を噴射（圧縮行程噴射）するように、燃料噴射時期を制御している。通常、吸気行程噴射は、吸入空気と燃料とが均一に混合し、ストイキな空燃比での燃焼（均一燃焼）となる。また、圧縮行程噴射は、燃料の多い混合気が点火プラグの周囲に偏在し、その周りを燃料が少ない混合気が取り囲むように分布して、非常に希薄な空燃比での燃焼（層状燃焼）となる。

また、このエンジンシステムには、燃料噴射量を補正する以下の制御システムが導入されている。１）アイドル運転補正、２）ＯＴ（Over Temperature）増量補正、３）冷間増量補正、４）フューエルカット（以下、Ｆ／Ｃと記載する場合がある）復帰減量補正、５）過渡補正、６）酸素センサフィードバック（以下、Ｆ／Ｂと記載する場合がある）補正、７）ＥＧＲ補正、８）空燃比学習補正、９）パージ補正等である。

図２に、このエンジンシステムを制御するエンジンＥＣＵ１０００、各種センサおよび各種アクチュエータを含む制御ブロック図を示す。

エンジンＥＣＵ１０００には、各種センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータ１０１０と、ＥＦＩ（Electronic Fuel Injection）＿ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２０と、ＥＣＴ（Electronically Controlled Automatic Transmission）＿ＣＰＵ１０３０と、これらのＣＰＵに電力を供給する定電圧電源１０４０と、ボデー多重通信２０００と通信するための通信ＩＣ（Integrated Circuit）１０５０とを含む。

次に、エンジンＥＣＵ１０００に各種信号を入力するセンサについて説明する。
アクセルポジションセンサ１０２は、アクセルペダル１００に配置され、アクセルペダル踏込み量を検知する。アクセルペダル踏込み量に対して直線的に出力電圧が得られるリニアタイプのアクセルポジションセンサなどが用いられる。

エアフローメータ２０２は、吸気温センサ内蔵のホットワイヤ式エアフローメータなどであって、吸入空気量を計測する。エンジンＥＣＵ１０００は、予め記憶されたエアフローメータ２０２の出力電圧と流量との関係から、エンジンへの吸入空気量を算出する。

スロットルポジションセンサ３０２は、たとえばスロットルボディに配置され、スロットバルブ３００の開度を検出する。たとえば、ホール素子を用いた電子式のポジションセンサが採用されることにより正確な制御と恒久的な信頼性を確保することができる。

バキュームセンサ３０６は、吸気管内の圧力を検出する圧力センサである。燃圧センサ７００は、各気筒における燃焼室内における燃焼時の圧力を検知する。

クランクポジションセンサ７０２は、クランク角度を検出するセンサであって、検出精度の高い電磁ピックアップ式センサなどが用いられる。クランクシャフトが回転することにより、クランクシャフトに取付けられたクランクシャフトタイミングロータ突起部とクランクポジションセンサのエアギャップが変化するためクランクポジションセンサのコイル部を通過する磁束が増減し、コイル部に起電力が発生する。この発生電圧は、タイミングロータ突起部がクランクポジションセンサに近づくときと離れるときとでは逆向きになるため、交流電圧として現われ、これにより、クランク位置およびクランク角速度を検出することができる。

水温センサ７０６は、エンジン冷却水の水温を検出する。カムポジションセンサ７０８は、シリンダヘッド後端に取付けられており、インテークカムシャフトに固定された、カムシャフトタイミングロータの突起をカムポジションセンサ７０８が検知することにより、気筒判別および実カムシャフト角度を検出することができる。カムポジションセンサ７０８も、前述のクランクポジションセンサ７０２と同様、検出精度の高い電磁ピックアップ式センサが用いられる。

ノックセンサ７０４は、エンジンにおけるノッキングの状態を検出する。酸素センサ７１０は、上流側の触媒コンバータのエンジン側における排気ガスの酸素濃度を検出し、酸素センサ７１２は、上流側の触媒コンバータ７１０と下流側の三元触媒コンバータ９０２との間における排気ガスの酸素濃度を検知する。

次に、エンジンＥＣＵ１０００から制御信号が出力されるアクチュエータについて説明する。

ＥＧＲ用ステッピングモータ５０２Ａは、ＥＧＲ装置のＥＧＲバルブ５０２の開度を調整するモータであって、エンジンＥＣＵ１０００から制御信号が出力される。気流制御バルブ用ＶＳＶ６０２には、エンジンの運転状態に応じて気流制御バルブ６００を開閉するバルブであって、エンジンＥＣＵ１０００から出力された制御信号に基づいてこの気流制御バルブ用ＶＳＶ６０２を介してアクチュエータのダイヤフラム室にかかる負圧を切換えることにより気流制御バルブ６００が開閉する。

キャニスタパージ用ＶＳＶ４０６は、キャニスタパージ量を増減させるために、エンジンＥＣＵ１０００からの制御信号によりその開度が制御される。

ＶＶＴ（Variable Valve Timing）用ＯＣＶ（Oil Control Valve）８０２は、最適なバルブタイミングにインテークカムシャフトの位相を制御するためのオイルコントロールバルブである。ＶＶＴ用ＯＣＶ８０２からの油圧をＶＶＴコントローラの進角室および遅角室に作用させることにより、ベーン部を回転させ、インテークカムシャフトの位相を連続的に可変させる。このＶＶＴ用ＯＣＶ８０２は、エンジンＥＣＵ１０００からのデューティ信号によりスプール弁の位置が制御されることにより、ＶＶＴコントローラの進角室および遅角室へのオイル供給を調整することができる。

高圧フューエルポンプ８００は、燃料を加圧するためのポンプであって、シリンダヘッドカバーに取付けられる。インテークカムシャフトに設けられたカムによって駆動される。エンジンＥＣＵ１０００が運転状態に応じた高圧燃料圧力になるように可変制御する。電磁弁の制御により必要な燃料のみを吐出するシステムである。これにより、駆動トルクの低減および低騒音化を実現している。

この高圧フューエルポンプ８００は、フューエルタンク４００からの低圧燃料の吸入通路を開閉する電磁弁、カムシャフトによって駆動される燃料を加圧するポンププランジャ、フューエルデリバリパイプへの通路を機械的に開閉するチェックバルブで構成される。ポンププランジャが上下することより燃料を吸入し加圧する。高圧フューエルインジェクタ８０４は、高圧スリットノズルフューエルインジェクタであって、スリットノズルの作用により高微粒化され扇状に大きく広がりつつ燃焼室に噴射される。

なお、高圧フューエルインジェクタ８０４を高速および精細に動作させるため、ＥＤＵ（Electronic Driver Unit）８０６が設けられる。ＥＤＵ８０６は、エンジンＥＣＵ１０００からの噴射要求信号を高電圧かつ高電流のインジェクタ信号に変換し、高圧フューエルインジェクタ８０４を制御する。

なお、ＥＧＲ装置におけるＥＧＲバルブ５０２は、ステッピングモータによりポペットバルブが駆動されるものである。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。たとえば、ステッピングモータのような電気式アクチュエータではなく、ソレノイドバルブとダイヤフラムを有する空気アクチュエータとにより構成される空気制御式のＥＧＲバルブであってもよい。

さらに、エンジンＥＣＵ１０００は、ボデー多重通信２０００を介して燃費表示部３０００に接続されており、後述するように算出された燃料消費量に基づいて計算した燃費を燃費表示部３０００に表示する。この燃費表示部３０００には、瞬時燃費、期間燃費（たとえば燃料補給から燃料補給まで）等を表示することができる。

図３を参照して、本実施の形態に係る燃料消費量検知装置を実現するエンジンＥＣＵ１０００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、所定のサイクルタイム間隔で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ１０００は、エンジンがスタート（始動）したか否かを判断する。エンジンがスタートすると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、エアフローメータ２０２から入力された信号に基づいて吸入空気量ＱＡ（体積流量）を検知する。Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、予め記憶されたＶ（体積）−Ｇ（質量）マップに基づいて、吸入空気量ＱＡ（体積流量）を吸入空気量ＧＡ（質量流量）に換算する。

Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、エンジン回転数ＮＥを検知する。Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、エンジン回転数ＮＥに基づいて、エンジン一行程あたりの吸入空気量ＧＡ（１）を算出する。Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、吸入空気量ＧＡ（１）をエンジン冷却水温や負荷率に基づいて補正した、エンジン一行程あたりの吸入空気量ＧＡ（２）を算出する。

Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、目標空燃比を算出する。Ｓ１７０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、一行程あたりの基本噴射量ＱＦ（０）（体積）を算出する。このとき、エンジン一行程あたりの吸入空気量ＧＡ（２）と目標空燃比とから、一行程あたりの基本噴射量ＱＦ（０）が算出される。なお、フューエルカット中は一行程あたりの基本噴射量ＱＦ（０）は０として算出される。

Ｓ１８０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、一行程あたりの基本噴射量ＱＦ（０）を、必要に応じて、
１）アイドル運転補正、
２）ＯＴ（Over Temperature）増量補正、
３）冷間増量補正、
４）フューエルカット復帰減量補正、
５）過渡補正、
７）ＥＧＲ補正、
を反映させて、補正噴射量ＱＦ（１）を算出する。

このときに、９）パージ補正、６）酸素センサフィードバック補正および８）空燃比学習補正は、補正噴射量ＱＦ（１）に反映させない。これは、９）パージ補正については、パージ処理の実行によりインジェクタへの通電時間が短くなるので燃費を良く計算してしまう。この点で、パージ補正は、正確な燃費計算の阻害要因となる。また、６）酸素センサフィードバック補正および８）空燃比学習補正については、このような補正は、たとえばインジェクタの噴孔にデポジットが堆積したときにインジェクタへの通電時間が長くなるので燃費を悪く計算してしまう。この点で、酸素センサフィードバック補正および空燃比学習補正は、正確な燃費計算の阻害要因となる。

Ｓ１９０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、エンジンスタートからの補正噴射量ＱＦ（１）の積算値ΣＱＦ（１）を算出する。Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ１０００は、エンジンスタートからの走行距離の積算値Σ走行距離を算出する。

Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、燃費をΣ走行距離／ΣＱＦ（１）により算出する。Ｓ２２０にて、エンジンＥＣＵ１０００は、エンジンがストップしたか否かを判断する。エンジンがストップすると（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでないと（Ｓ２２０にてＮＯ）、処理はＳ１１０へ戻される。

なお、このプログラムでは、エンジンスタートからの燃費を算出しているが、瞬時の燃費であっても、任意の期間の燃費であってもよい。また、燃費ではなく、積算値ΣＱＦ（１）に基づいて残燃料量を算出したり、残燃料量に基づいて航続可能距離を算出したりするようにしてもよい。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る燃料消費量検知装置であるエンジンＥＣＵ１０００の動作について説明する。なお、以下の動作の説明においては、燃料消費量検知装置がエンジンＥＣＵ１０００で実行されるプログラムにより実現されるものとして説明する。

運転者がエンジンを始動させると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジンへの吸入空気量ＱＡ（体積流量）が検知される（Ｓ１１０）。検知された体積流量は質量流量であるＧＡ（０）に換算される（Ｓ１２０）。エンジン回転数ＮＥが検知され（Ｓ１３０）、エンジン回転数ＮＥに基づいて、エンジン一行程あたりの吸入空気量ＧＡ（１）が算出される（Ｓ１４０）。このエンジン一行程あたりの吸入空気量ＧＡ（１）は、エンジン冷却水温やエンジン負荷率に基づいて、ＧＡ（２）に補正される（Ｓ１５０）。

目標空燃比が算出され（Ｓ１６０）、エンジン一行程あたりの吸入空気量ＧＡ（１）と目標空燃比とに基づいて、エンジン一行程あたりの基本噴射量ＱＦ（０）（体積）が算出される（Ｓ１７０）。

このエンジン一行程あたりの基本噴射量ＱＦ（０）に対して、現在のエンジンで実行されている処理に対応する補正（たとえば、ＥＧＲ処理が実行されているのであればＥＧＲ補正、パージ処理が実行されているのであればパージ補正）が行なわれ、エンジン一行程あたりの補正噴射量ＱＦ（１）が算出される（Ｓ１８０）。このときに、正確な燃費計算の阻害要因となる、パージ補正、酸素センサフィードバック補正および空燃比学習補正は、補正噴射量ＱＦ（１）に反映させていない。

このエンジン一行程あたりの補正噴射量ＱＦ（１）が積算されて、エンジンスタート時からの燃料消費量ΣＱＦ（１）が算出される（Ｓ１９０）。また、エンジンスタート時からの走行距離が算出される（Ｓ２００）。これらのΣＱＦ（１）と走行距離とに基づいて、燃費が算出される（Ｓ２１０）。

このような処理がエンジンがストップするまで（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、繰り返し行なわれる。なお、算出された燃費は燃費表示部３０００に表示される。

以上のようにして、本実施の形態に係る燃料消費量検知装置（エンジンＥＣＵにより実行されるプログラムにより実現される）によると、車両の燃費計算に用いられる燃料消費量を、インジェクタからの実際の噴射量（噴射時間）に基づかないで、目標空燃比を実現する理論計算に基づいて算出するとともに、パージ補正、酸素センサフィードバック補正および空燃比学習補正は、補正噴射量ＱＦ（１）に反映させないで算出するようにした。このため、エンジンの運転状態（制御状態）によりインジェクタへの通電時間が変更される要因を反映させないようにして、実際の燃料消費量を正確に算出することができるようになった。

なお、図３に示すフローチャートにおいて、Ｓ１８０にて算出した補正噴射量ＱＦ（１）をインジェクタの噴射時間τに換算して、この噴射時間τを積算したΣτにインジェクタの単位時間あたりの噴射量を積算してΣＱＦ（１）を算出するようにしてもよい。

さらに、インジェクタの単位時間あたりの噴射量をバッテリの電圧で補正するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る燃料消費量検知装置が適用される車両のエンジンシステム図である。 本発明の実施の形態に係る燃料消費量検知装置が適用される車両の制御ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る燃料消費量検知装置を実現するエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ アクセルペダル、１０２ アクセルポジションセンサ、２００ エアクリーナ、２０２ エアフローメータ、３００ スロットルバルブ、３０２ スロットルポジションセンサ、３０４ スロットルモータ、３０６ バキュームセンサ、４００ フューエルタンク、４０２ フューエルポンプ、４０４ チャコールキャニスタ、４０６ キャニスタバージ用ＶＳＶ、５００ ＥＧＲパイプ、５０２ ＥＧＲバルブ、５０２Ａ ＥＧＲ用ステッピングモータ、６００ 気流制御バルブ、６０２ 気流制御バルブ用ＶＳＶ、７００ 燃圧センサ、７０２ クランクポジションセンサ、７０４ ノックセンサ、７０６ エンジン水温センサ、７０８ カムポジションセンサ、７１０，７１２ 酸素センサ、８００ 高圧フューエルポンプ、８０２ ＶＶＴ用ＯＣＶ、８０４ 高圧フューエルインジェクタ、８０６ ＥＤＵ、８０８ イグナイタ一体式イグニッションコイル、９００，９０２ 三元触媒コンバータ、１０００ エンジンＥＣＵ、１０１０ Ａ／Ｄコンバータ、１０２０ ＥＦＩ＿ＥＣＵ、１０３０ ＥＣＴ＿ＣＰＵ、１０４０ 定電圧電源、１０５０ 通信ＩＣ、２０００ ボデー多重通信、３０００ 燃費表示部。

Claims (5)

1. 内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関の基本噴射量を補正するための複数の補正手段と、
   前記内燃機関の燃料消費量を算出するための算出手段とを含み、
   前記算出手段は、前記複数の補正手段のうち、インジェクタの状態およびパージ処理の少なくとも１つに影響する一部の補正手段による補正を反映せず、前記複数の補正手段のうちの残りの補正手段による補正を反映した噴射量に基づいて、前記燃料消費量を算出する、内燃機関の燃料消費量検知装置。
2. 前記一部の補正手段は、前記内燃機関がパージ処理を実行中であるという運転状態に応じて、前記基本噴射量を補正するための第１の補正手段を含み、
   前記算出手段は、前記第１の補正手段による補正を反映していない噴射量に基づいて、前記燃料消費量を算出する、請求項１に記載の内燃機関の燃料消費量検知装置。
3. 前記内燃機関の排気中の酸素濃度を検出するための手段をさらに含み、
   前記一部の補正手段は、
   検出された前記酸素濃度に基づいて、前記基本噴射量を補正するための第２の補正手段を含み、
   前記算出手段は、前記第２の補正手段による補正を反映していない噴射量に基づいて、前記燃料消費量を算出する、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料消費量検知装置。
4. 前記内燃機関の空燃比を学習するための手段をさらに含み、
   前記一部の補正手段は、
   学習された前記空燃比に基づいて、前記基本噴射量を補正するための第３の補正手段をさらに含み、
   前記算出手段は、前記第３の補正手段による補正を反映していない噴射量に基づいて、前記燃料消費量を算出する、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の燃料消費量検知装置。
5. 前記内燃機関の燃料消費量検知装置は、前記算出された燃料消費量を用いて、燃料消費率を算出するための手段をさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の燃料消費量検知装置。

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