JP4818382B2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

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Description

この発明は、性状が異なる燃料、特にアルコールの混合率が異なる燃料を使用する内燃機関の燃料噴射装置に関するものである。
従来、燃料性状に変化があったことが検知された場合に、噴射量補正に関する制限状態を解除するか又はその許容範囲を拡大し、噴射量を一時的に変化させるとともに、排気通路において検出した空燃比挙動に基づいて燃料性状を推定する内燃機関の燃料噴射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この従来の内燃機関の燃料噴射装置によれば、燃料性状が大幅に変化した場合でも最適な量の燃料を噴射供給でき、エミッションの悪化を抑制できる。また、燃料噴射量を変化させたことによる排気ガスの空燃比挙動に基づいて、特別なセンサを付加することなく高精度に燃料性状を推定できる。
また、燃料内の濃度推定を運転状態に基づいて禁止している時でも、空燃比による燃料補正量が所定範囲外にある場合には燃料内の濃度推定を許可する内燃機関の燃料噴射装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
この別の従来の内燃機関の燃料噴射装置によれば、空燃比による燃料補正量が所定の範囲外にある場合には、燃料内の濃度推定が許可されるので、推定された濃度推定値を用いることで、補正量不足によって運転性能やエミッション性能が悪化することを防止できる。
特開２００３−１２０３６３号公報 特開２００４−２８５９７２号公報
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。上記の従来の内燃機関の燃料噴射装置では、燃料性状の変化を検知できずに燃料性状が変化した場合、噴射量補正に関する制限解除等や燃料性状の推定が行われず、適正な制御がなされないことになる。
また、特許文献１にも示されているように、噴射量補正に関する制限は、インジェクタ等の燃料噴射系部品の経年劣化等を考慮したもので燃料噴射量が異常な変化をしないように制限するものである。そして、一般には噴射量補正に当該制限にかかるほど大幅な変化が生じた場合、燃料噴射系の異常と判定することが行われているため、燃料性状変化による噴射量補正の変化に対し適正な制御がなされないと、燃料噴射系異常と誤判定することも考えられる。
例えば、燃料性状変化の検知を燃料タンクの残量変化に基づいて給油があったことで行う場合、少量の給油がなされた時には燃料タンクのレベルセンサの精度によっては変化を検出できず給油を検知できないので、その結果、燃料性状変化の検知も行われないことが考えられる。この時、タンク内燃料が多量であれば、少量の給油では燃料性状への影響は少ないと考えられるが、タンク内燃料が少量なら燃料性状は大きく変化することがあるため、燃料性状変化時の制御が適正になされないと、エミッションの悪化、燃焼不良を招くとともに、燃料噴射系異常と誤判定する恐れがある。また、燃料系の各部品の公差並びに劣化等に対応する補正分を学習するものでは、燃料性状変化による噴射量補正を学習値に反映してしまうため誤学習の懸念がある。
フューエルフィラーリッドの開閉に基づいて給油を検知する場合については、フューエルフィラーリッドの開閉を検知するセンサは一般的に簡易な構成が予想されるため、故障をすぐに検出することが困難と考えられる。故障が検出されれば代替制御等による対策も考えられるが、故障を検出するまでは上記同様、燃料性状変化の検知が行われない状態となる。このことは、燃料タンクのレベルセンサ故障時も同様である。
一方、上記の別の従来の内燃機関の燃料噴射装置では、空燃比による燃料補正量が所定範囲外にある場合には燃料内の濃度推定を許可するため、燃料性状変化以外の要因による空燃比変化があった場合にもその空燃比変化による燃料補正量に応じて濃度推定を行うため、濃度を誤推定する。
また、特許文献１で述べたように、噴射量補正が当該制限にかかった場合に燃料噴射系異常と判定するものにおいては、特許文献２では、燃料噴射系の異常に基づく空燃比変化が生じた場合でも、濃度推定及び燃料補正が行われるため、燃料噴射系の異常判定が行われなくなる。
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、燃料切替が検出されていないにも拘らず燃料補正値が所定範囲を超えた場合、その変化が燃料性状の変化によるものと判定した時にも補正値に基づき燃料性状補正値を算出することで、燃料性状の推定もれを防止するとともに、燃料噴射系異常の判定を適切に行う内燃機関の燃料噴射装置を得ることを目的とする。
本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置は、内燃機関が消費する燃料のみが燃料タンクから燃料ポンプにより燃料噴射弁に圧送されるよう構成された燃料配管と、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、前記空燃比センサの検出信号に基づき実空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記実空燃比が前記目標空燃比に一致するように燃料噴射量を補正する補正値を算出する燃料補正値算出手段と、燃料が切り替わったことを検出する燃料切替検出手段と、前記燃料切替検出手段により燃料切替が検出された時に、燃料性状が変化する可能性のある期間を、切り替わった燃料が前記燃料噴射弁へ移送されるまでの遅れに対応した燃料消費量で決定される性状変化期間として設定するとともに、燃料性状に対応して燃料噴射量を補正する燃料性状補正値を前記性状変化期間における前記補正値を使用して算出する燃料性状推定手段と、燃料性状の変化により前記補正値が変化する可能性のある状態を示す性状変化判定条件を判断するとともに、前記性状変化判定条件が成立している場合に前記性状変化期間が設定されていないにも拘らず前記補正値が所定範囲を超えた時に、前記補正値の変化が燃料性状の変化によるものであると判定する性状変化判定手段とを備え、前記燃料性状推定手段は、前記性状変化判定手段が燃料性状変化を判定した時にも性状変化期間を設定するとともに、このときの性状変化期間は、デリバリパイプ内での燃料混合遅れに対応した燃料消費量で決定されるものである。
本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置によれば、燃料切替が検出された時に、性状変化期間を設定し、性状変化期間における補正値に基づき燃料性状補正値を算出するとともに、性状変化期間が設定されていないにも拘らず補正値が所定範囲を超えた場合に、燃料性状変化を判定した時にも性状変化期間を設定するので、燃料切替が検出されない時でも燃料性状の推定を行えるとともに、燃料性状の推定実施を性状変化期間のみで行うため燃料系異常の判定を適切に行うことができる。
この発明の実施の形態１に係る内燃機関の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料噴射装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料噴射装置のコントロールユニットが０．０１秒周期で実行する処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料噴射装置のコントロールユニットがＳＧＴ信号に同期して実行する処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料噴射装置の燃料切替検出手段の処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料噴射装置の性状変化判定手段の処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料噴射装置の燃料性状推定手段の処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料噴射装置の燃料性状推定手段のＳＧＴ信号同期処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料噴射装置の燃料噴射量算出手段の処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料噴射装置の燃料のアルコール濃度挙動を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る内燃機関の燃料噴射装置の性状変化判定手段の処理を示すフローチャートである。
以下、本発明の内燃機関の燃料噴射装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料噴射装置について図１から図１０までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１において、吸気管１０には、後述する内燃機関本体への吸入空気を浄化するエアクリーナ１１と、内燃機関本体への吸入空気量を計量するエアフローセンサ１２と、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１３と、サージタンク１４とが設けられている。
また、内燃機関本体に供給されるアルコール混合燃料を蓄える燃料タンク２０は、燃料レベルセンサ２１を備え、燃料ポンプ２２によって所定圧力で必要量のみ吐出される。吐出された燃料は、リターンレス構成である燃料配管２３、デリバリパイプ２４を経て燃料噴射弁２５に供給され、内燃機関本体の各気筒に噴射される。なお、内燃機関本体の各気筒に設けられた燃料噴射弁２５は、内燃機関本体の運転状態に見合った燃料を供給する。
また、内燃機関本体３０には、図示しないタイミングベルト等の機械的伝達手段を介してクランク軸３６と連結されており、クランク軸３６が２回転する間に１回転するカム軸３１と、カム軸３１に取り付けられた信号板３２と、信号板３２の突起を検出することによりカム信号を発生するセンサ３３とが設けられている。このカム信号とＳＧＴ信号の組み合わせから気筒位置を得る。点火コイル３４により駆動される点火プラグ３５は、点火コイル３４から供給される高電圧により火花を発生して、燃焼室内の混合気を燃焼させる。
さらに、クランク軸３６と、クランク軸３６に取り付けられた信号板３７と、信号板３７の突起を検出することによりクランク角信号であるＳＧＴを発生するクランク角センサ３８とが設けられている。このＳＧＴ信号は、噴射燃料量等の演算タイミングの基準であり、またこのＳＧＴ信号の周期から内燃機関本体３０の回転速度を得ることができる。
また、燃焼室内で燃焼した排気ガスを排出する排気管４０には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ４１と、排気ガスを浄化する三元触媒４２とが設けられている。
また、コントロールユニット５０は、燃料レベルセンサ２１、空燃比センサ４１、燃料噴射弁２５などが接続され、ＣＰＵ、メモリ等を含む。イグニッションＳＷ６０は、リレーを介して図示しないバッテリから供給される電源をＯＮ／ＯＦＦするものである。但し、コントロールユニット５０へは、電源ＯＦＦ時の処理を行うため、イグニッションＳＷ６０のＯＦＦ後も数１０秒程度の所定時間は電源が供給される。
図２は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料噴射装置の構成を示すブロック図である。
図２において、コントロールユニット５０には、給油された時に燃料性状変化の可能性があるとして燃料の切り替え判定を行い、給油は燃料レベルセンサ２１の出力変化により検出する燃料切替検出手段５１と、補正値が所定範囲を超えた場合に、その時の燃料タンク内燃料量が少量である時に、燃料性状変化を判定する性状変化判定手段５２と、燃料切替検出手段５１による燃料切替判定時に、燃料性状が変化する可能性のある期間を性状変化期間として設定し、その間において後述する燃料補正値算出手段で算出された補正値に基づいて燃料噴射量に対する補正値である燃料性状補正値を算出する燃料性状推定手段５３とが設けられている。なお、燃料切替判定が無く性状変化期間が設定されていないにも拘らず補正値が所定範囲を超えた場合に、性状変化判定手段５２により燃料性状変化と判定した時にも性状変化期間を設定する。これらの処理内容の詳細については後述する。
また、内燃機関が安定している条件下における補正値の平均値を、燃料系各部品の公差並びに劣化に対する補正量に相当する学習値として算出し、保持する学習値算出手段５４と、後述する燃料補正値算出手段で算出された補正値と学習値算出手段５４で算出された学習値を合わせたものが異常判定値を超えた場合に燃料系の異常を判定する燃料系異常判定手段５５とが設けられている。異常判定値は、各部品の公差並びに劣化、環境条件の変化による補正値の変化を考慮して決定すればよい。例えば、±３０％とした時には、補正値が３０％を超えるか又は−３０％を下回った時に異常を判定することとなる。これらはいずれも公知であり、本実施の形態においても公知の手段で問題ないため詳細は省略する。
さらに、内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比を設定し、例えば通常運転域では理論空燃比、高負荷時には過濃空燃比に目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段５６と、空燃比センサ４１の検出信号から実際の空燃比を検出する空燃比検出手段５７と、実空燃比が設定された目標空燃比になるよう、燃料噴射量の補正値を算出する燃料補正値算出手段５８とが設けられている。補正値の範囲としては、異常判定等で使用する範囲は含む必要があるので、補正なしの時を０として±３０％の値を取るものとするが、これに限定されるものではない。
また、算出した基本燃料噴射量に対し、先に算出した補正値及び燃料性状補正値の補正を行い、燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段５９が設けられている。この燃料噴射量算出手段５９は、得られた燃料噴射量に基づき燃料噴射弁２５を駆動して内燃機関本体３０に燃料を供給する。基本燃料噴射量の算出方法としては、内燃機関本体３０の回転速度及び吸入空気量から求めた噴射量に対し、目標空燃比設定手段５６で算出した目標空燃比になるよう補正を行い、更に始動直後、低水温時等の増量補正等を行うものである。これらはいずれも公知であり、本実施の形態においても公知の手段で問題なく、燃料補正値算出手段５８で算出された補正値及び燃料性状推定手段５３で算出された燃料性状補正値による補正方法も従来の各種補正と同様の方法で反映させればよいため、詳細は省略する。
つぎに、この実施の形態１に係る内燃機関の燃料噴射装置の動作について図面を参照しながら説明する。
図３は０．０１秒の一定周期で実行する手段を、図４はＳＧＴ信号に同期して実行する手段をそれぞれ示す。また、図５は燃料切替検出手段５１が０．０１秒の一定周期で実行する処理を、図６は性状変化判定手段５２が０．０１秒の一定周期で実行する処理を、図７は燃料性状推定手段５３が０．０１秒の一定周期で実行する処理を、図８は燃料性状推定手段５３がＳＧＴ信号に同期して実行する処理を、図９は燃料噴射量算出手段５９がＳＧＴ信号に同期して実行する処理をそれぞれ示す。なお、以下において符号Ｓは各処理ステップを意味する。
図３のステップＳ１０１において、コントロールユニット５０のＣＰＵは、図５に示す燃料切替検出手段５１の処理を実行する。
次に、ステップＳ１０２において、図６に示す性状変化判定手段５２の処理を実行する。
次に、ステップＳ１０３において、図７に示す燃料性状推定手段５３の処理を実行する。
次に、ステップＳ１０４において、性状変化期間設定中の場合には、０．０１秒周期処理は終了する。
次に、ステップＳ１０５において、性状変化判定条件成立中の場合には、０．０１秒周期処理は終了する。
いずれも不成立の場合は、ステップＳ１０６において、公知の学習値算出手段５４を実行する。
次に、ステップＳ１０７において、公知の燃料系異常判定手段５５を実行して０．０１秒周期処理を終了する。
図４のステップＳ２０１において、目標空燃比設定手段５６、ステップＳ２０２において、空燃比検出手段５７、ステップＳ２０３において、燃料補正値算出手段５８のそれぞれ公知である処理を実行し、補正値を算出する。
得られた補正値を基に、ステップＳ２０４において、図８に示す燃料性状推定手段５３の処理、ステップＳ２０５において、図９に示す燃料噴射量算出手段５９の処理をそれぞれ実行してＳＧＴ信号同期処理を終了する。
まず、図５のステップＳ３０１において、燃料切替検出手段５１は、イグニッションＳＷ（ＩｇＳＷ）６０がＯＮからＯＦＦに変化したかを判定する。ＯＮからＯＦＦに変化した場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ３０２へ進み、ＯＮからＯＦＦに変化しない場合（ＮＯ）は、ステップＳ３０３へ進む。
次に、ステップＳ３０２において、前回のステップＳ３０７で更新した燃料レベル前回値を、通電が無くても値の保持が可能なバックアップ領域にＯＦＦ時燃料レベルとして記憶する。その後、ステップＳ３０７へ進む。
ステップＳ３０３において、イグニッションＳＷ（ＩｇＳＷ）６０がＯＦＦからＯＮに変化したかを判定する。ＯＦＦからＯＮに変化した場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ３０４へ進み、ＯＦＦからＯＮに変化しない場合（ＮＯ）は、つまり、イグニッションＳＷ６０に変化が無い場合は直接ステップＳ３０７へ移行する。
次に、ステップＳ３０４において、燃料レベルセンサ２１により検出したこの時の燃料レベルと、記憶しているＯＦＦ時燃料レベルとの差を燃料レベル変化として算出する。
次に、ステップＳ３０５において、燃料レベル変化があるかを判定する。燃料レベルに変化がある場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ３０６へ進み、燃料レベルに変化がない場合（ＮＯ）には、ステップＳ３０７へ進む。
次に、ステップＳ３０６において、燃料切替を判定する。その後、ステップＳ３０７へ進む。
そして、ステップＳ３０７において、燃料レベル前回値を更新して処理を終了する。燃料レベル前回値は、上述のとおりステップＳ３０２で使用するもので、ステップＳ３０２ではイグニッションＳＷ６０がＯＦＦとなっているため、イグニッションＳＷ６０がＯＮ中である値を保持しておくものである。
本実施の形態１では、給油時は通常イグニッションＳＷ６０をＯＦＦとするため上記の処理としているが、イグニッションＳＷ６０がＯＮ状態で内燃機関運転中における給油判定を行ってもよい。この場合、停車直後の燃料レベルを基準として燃料レベル変化を判定すればよい。
まず、図６のステップＳ４０１において、性状変化判定手段５２は、燃料レベルが少量かを判定する。少量の判断基準としては、以下のように考えることができる。燃料切替検出手段５１において、燃料切替判定を行える最小給油量が３Ｌの場合、燃料タンク２０内のアルコール濃度が０％、給油燃料のアルコール濃度が１００％とすると、燃料タンク２０内燃料が９Ｌ、給油量が３Ｌの時には、アルコール濃度が０％から２５％に変化するので、補正値としては約１５％変化することとなる。ここで、燃料タンク２０内燃料量が９Ｌよりも多ければ補正値は１５％以上変化せず、一方、給油量が３Ｌを超えれば、燃料切替検出手段５１において燃料切替判定が行われるため当判定は不要となる。よって、この場合、燃料タンク２０内燃料が１２Ｌ以下の場合に少量と判定すれば、性状変化期間が設定されない場合のアルコール濃度変化による補正値変化を１５％以下とすることができる。
燃料タンク２０内燃料が少量の場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ４０２へ進み、少量でない場合（ＮＯ）は、ステップＳ４０６へ進む。
次に、ステップＳ４０２において、燃料切替判定が行えない少量の給油がされている可能性があるため、補正値が燃料性状変化により変化する可能性のある状態であるとして性状変化判定条件を成立させる。
次に、ステップＳ４０３において、性状変化期間が設定されているか判定する。すでに性状変化期間が設定されている場合（ＹＥＳ）は、当手段での性状変化判定は不要なため、何もせず処理を終了する。性状変化期間が設定されていない場合（ＮＯ）は、ステップＳ４０４へ進む。
ステップＳ４０４において、性状変化期間が設定されていない場合、補正値（ｃ＿ｆｂ）が所定範囲（ｋ＿ｅｒｒ）内かを判定する。所定範囲（ｋ＿ｅｒｒ）の値としては、通常、燃料系の各部品の公差及び劣化分は学習値に保持されているため、短期間の変動では判定しない値で、かつ性状変化期間が設定を行わなくても通常の制御に影響しない範囲に設定すればよく、１５％としている。補正値（ｃ＿ｆｂ）が所定範囲（ｋ＿ｅｒｒ）内の場合（ＹＥＳ）は、何もせず処理を終了する。所定範囲を超えている場合（ＮＯ）には、ステップＳ４０５へ進む。
ステップＳ４０５において、補正値変化が燃料性状変化によるものであるため、燃料性状変化を判定して処理を終了する。
一方、ステップＳ４０６において、ステップＳ４０１で、燃料レベルが少量でない場合は、性状変化判定条件を不成立として処理を終了する。
まず、図７のステップＳ５０１において、燃料性状推定手段５３は、燃料切替の判定があるかを判定する。燃料切替の判定がある場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ５０２へ進み、燃料切替の判定がない場合（ＮＯ）は、ステップＳ５０４へ進む。
次に、ステップＳ５０２において、性状変化期間を終了させる燃料消費量を設定する。
次に、ステップＳ５０３において、燃料切替の判定を解除する。その後、ステップＳ５０７へ進む。
ステップＳ５０４において、燃料切替の判定が無い場合は、燃料性状変化の判定があるかを判定する。燃料性状変化の判定がある場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ５０５へ進み、燃料性状変化の判定がない場合（ＮＯ）は、ステップＳ５０９へ進む。つまり、燃料性状変化の判定も無い場合は、性状変化期間の設定は行わないので、ステップ５０９に移行する。
次に、ステップＳ５０５において、性状変化期間を終了させる燃料消費量を設定する。
次に、ステップＳ５０６において、燃料性状変化判定を解除する。その後、ステップＳ５０７へ進む。
ここで、ステップＳ５０２またはステップＳ５０５で設定する性状変化期間を終了させる期間終了燃料消費量（ｋ＿ｅｎｄ）について、燃料消費量を基準として給油時における燃料のアルコール濃度挙動を示した図１０を用いて説明する。
図１０において、αは給油前におけるアルコール濃度、βは給油後におけるアルコール濃度である。Ａ点は給油時で、燃料切替検出手段５１が給油を検出した時は、この点で燃料切替判定が行われる。Ｂ点は、燃料切替判定が無く燃料レベルが少量の場合に、アルコール濃度変化に応じて変化する補正値変化により性状変化判定手段５２が燃料性状変化の判定を行う点である。Ｃ点は、噴射燃料のアルコール濃度が、給油後燃料タンク２０内濃度βと等しくなる点で、性状変化期間を終了させる点である。
燃料タンク２０内では、給油時の流動等によりタンク内燃料と給油燃料はほぼ均一に混合すると考えられるので、燃料タンク２０内濃度はＡ点で速やかにβになるが、内燃機関本体３０に供給される噴射燃料のアルコール濃度は、燃料系をリターンレス構成としているため、図１０に示すような遅れがありＣ点でβになる。Ａ〜Ｃ間に対応する遅れＤ及びＥは、いずれも燃料消費量を基準に決まる。遅れＤは、燃料タンク２０〜デリバリパイプ２４間の燃料移送遅れに相当し、燃料タンク２０〜デリバリパイプ２４間の燃料配管２３の容積に相当する燃料消費量に対応する。
遅れＥは、デリバリパイプ２４内での燃料混合遅れで、デリバリパイプ２４内に残っている濃度αの給油前燃料と、給油後に供給される濃度βの燃料が、デリバリパイプ２４内で混合するときに生じる遅れであり、デリバリパイプ２４の容積の影響が大きい。
アルコール濃度βの燃料は、給油後の燃料消費量に対し先の遅れＤ分を伴いデリバリパイプ２４に供給され、混合もほぼ燃料消費量に応じた挙動となる。よって、内燃機関本体３０に供給される噴射燃料のアルコール濃度は、図１０の太線に示すような燃料消費量に応じた挙動となる。
このことより、性状変化期間を終了させる燃料消費量として、燃料切替判定時は、Ａ〜Ｃに相当する、遅れＤおよびＥを加えた燃料消費量Ｆを、燃料性状変化判定時は、Ｂ〜Ｃに相当する、遅れＥから補正値変化判定分の消費量を除いた燃料消費量Ｇを、上記の期間終了燃料消費量（ｋ＿ｅｎｄ）に設定すればよい。更に、濃度変化には、ばらつきが生じることが予想され、特にＢ点は濃度α、βの関係により前後するため、燃料消費量Ｆ、Ｇの設定には余裕代を加えるとよい。
図７において、燃料切替判定時もしくは燃料性状変化判定時には、ステップ５０７で、性状変化期間を設定し、ステップ５０８で、性状変化期間終了を判定する際に使用する燃料消費量をクリアしておく。
ステップ５０９において、性状変化期間終了を判定するために、燃料消費量が期間終了燃料消費量（ｋ＿ｅｎｄ）を超えたかを判定する。超えた場合（ＹＥＳ）は、ステップ５１０へ進み、超えていない場合（ＮＯ）は、性状変化期間を継続するので、何もせず処理を終了する。
ステップ５１０において、性状変化期間を終了するので、性状変化期間を解除し、処理を終了する。
一方、燃料性状推定手段５３のうち、ＳＧＴ信号同期処理である図８において、ステップＳ６０１において、燃料性状推定手段５３は、性状変化期間が設定されているかを判定する。性状変化期間が設定されている場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ６０２へ進み、性状変化期間が設定されていない場合（ＮＯ）は、燃料性状の推定は行わないため、何もせず処理を終了する。
次に、ステップＳ６０２において、性状変化期間設定時は、燃料性状の推定等を行うため、補正値に基づき燃料性状補正値の演算を行う。
この燃料性状補正値に使用する補正値の算出方法としては、変動によるばらつきを抑制するため公知の学習値演算等に用いられているものを使用すればよく、所定ＳＧＴ信号数間の補正値の平均値に基づき求めればよい。但し、燃料性状による補正値の変化は比較的大きいため、ＳＧＴ信号３２回間の平均値と、従来の学習で使用する期間よりは短めに設定するのがよい。そして、得られた平均値を演算前の燃料性状補正値に反映して、燃料性状補正値を更新する。
エタノールを含まない燃料（ガソリン１００％）時の燃料性状補正値を１．０とすると、エタノールの理論空燃比は約９からエタノール１００％時の燃料性状補正値は約１．６となるので、燃料性状補正値は、濃度に応じてこれらの間の値となる。また、アルコール濃度が必要な場合は、燃料性状補正値から上記関係に基づき算出することができる。
次に、ステップＳ６０３において、燃料性状補正値の変化分に応じて補正値を修正する。燃料性状補正値には補正値を反映しているため、燃料性状補正値を算出しつつ補正値を保持しておくと補正が２重に掛かることになるので、それを防止する。
そして、ステップＳ６０４において、性状変化期間の終了を判定する時に使用する燃料消費量を算出して処理を終了する。この燃料消費量は、当該処理周期間の燃料噴射量を積算したものである。
図９のステップＳ７０１において、燃料噴射量算出手段５９は、基本燃料噴射量の演算を行う。この基本燃料噴射量の演算は、前述のとおり公知のものでよい。
次に、ステップＳ７０２、Ｓ７０３において、算出された基本燃料噴射量に対し補正値および燃料性状補正値による補正を行う。
そしえｔ、ステップＳ７０４において、公知の過渡補正等を行った最終的な燃料噴射量に基づき燃料噴射弁２５を駆動して処理を終了する。
以上のように、実施の形態１によれば、燃料切替が検出された時に、性状変化期間を設定し、性状変化期間における補正値に基づき燃料性状補正値を算出するとともに、性状変化期間が設定されていないにも拘らず補正値が所定範囲を超えた場合に、燃料性状変化を判定した時にも性状変化期間を設定するので、燃料切替が検出されない時でも燃料性状の推定を行えるとともに、燃料性状の推定実施を性状変化期間のみで行うため燃料系異常の判定を適切に行うことができる。
また、補正値が燃料性状変化により変化する可能性のある時は学習値の算出や燃料系の異常判定を行わないので、燃料性状の推定が完了するまでの補正値変化による誤学習や燃料系異常の誤判定を防止できる。
さらに、燃料切替を燃料タンク２０内の燃料レベル変化による給油で検出するものでは、補正値が所定範囲を超えた場合において、その時の燃料タンク２０内燃料が少量である時に燃料性状変化を判定するので、燃料タンク２０の燃料レベルセンサ２１の精度によっては変化を検出できず燃料切替の検出が行われない場合でも、性状変化期間の設定を行うことができる。
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る内燃機関の燃料噴射装置について図１１を参照しながら説明する。
上記の実施の形態１では、性状変化判定手段５２は、補正値が所定範囲を超えた場合に燃料性状変化の判定条件として、その時の燃料タンク２０内燃料量が少量である時としたが、燃料系がリターンレス構成の場合には、その時の始動後燃料消費量が予め設定した燃料消費量の範囲内である時を燃料性状変化の判定条件に含めてもよい。
上記の実施の形態１で説明した図１０において、Ｂ点は、給油後のＡ点から少なくとも遅れＤ分は離れており、また、Ｃ点では濃度変化が終了するため、Ｂ点は遅れＥの範囲に存在することとなる。このことより、始動後の燃料消費量が、遅れＤに相当する燃料消費量Ｈから、Ａ〜Ｃに相当する燃料消費量Ｆの範囲にあるときのみ、燃料性状変化の判定を行えばよい。
この実施の形態２の構成は、図２に示した実施の形態１と同様のものであり、各手段における変更として、燃料切替検出手段５１、性状変化判定手段５２、および燃料性状推定手段５３に対し、処理を追加する。これらのうち、始動後燃料消費量が必要となることの変更として、燃料切替検出手段５１では、始動時であるイグニッションＳＷ（ＩｇＳＷ）６０がＯＦＦからＯＮに変化したとき、図５におけるステップＳ３０４とステップＳ３０５の間に、始動後燃料消費量をクリアする処理を追加する。また、燃料性状推定手段５３のＳＧＴ信号同期処理では、常に始動後燃料消費量の算出を行うため、図８におけるステップＳ６０１の前で、ステップＳ６０４と同様の方法で始動後燃料消費量の算出を行う。
本実施の形態２では、上記の実施の形態１と同様、給油時は通常イグニッションＳＷ６０をＯＦＦとするとして、燃料切替検出手段５１において上記の処理としているが、イグニッションＳＷ６０がＯＮ状態で内燃機関運転中における給油にも対応する場合は、停車直後にも燃料消費量をクリアすればよい。
性状変化判定手段５２の０．０１秒周期処理については、図１１を用いて説明する。ステップＳ８０１は、ステップＳ４０１と同様、燃料レベルが少量かを判定する。
燃料タンク２０内燃料が少量の場合（ＹＥＳ）、燃料切替判定が行えない少量の給油がされている可能性があるため、ステップＳ８０２で、更に、始動後燃料消費量が予め設定した燃料消費量の範囲であるかを判定する。設定範囲は、先に説明したとおり、図１０における燃料消費量Ｈ以上かつ燃料消費量Ｆ以下の範囲となる。但し、濃度変化の挙動にはばらつきが予想されるため、いくらか余裕をもって設定するとよい。
始動後燃料消費量が上記範囲であれば、ステップＳ８０３で、ステップＳ４０２と同様、補正値が燃料性状変化により変化する可能性のある状態であるとして性状変化判定条件を成立させる。ステップＳ８０３からステップＳ８０６までは、ステップＳ４０２からステップＳ４０５と同様の処理である。
一方、ステップＳ８０１、Ｓ８０２で、燃料レベルが少量でない場合（ＮＯ）、または始動後燃料消費量が上記範囲でない場合（ＮＯ）は、ステップＳ８０７で、性状変化判定条件を不成立として処理を終了する。
以上のように、実施の形態２によれば、性状変化判定手段５２は、補正値が所定範囲を超えた場合において、その時の始動後燃料消費量が予め設定した燃料消費量の範囲内にある時に燃料性状変化を判定するので、性状変化期間をより精度よく設定することができる。
実施の形態１及び２では、性状変化判定手段５２の所定条件を切り替えていないが、何らかの条件によって切り替えるとよい。例えば、燃料切替検出手段５１が正常時と故障時とで条件を切り替えてもよい。燃料切替検出手段５１が故障していれば、燃料切替の判定が行われないことは予めわかるため、性状変化判定手段５２の所定条件を成立しやすい方向に切り替えるとよい。
また、実施の形態１及び２では、燃料切替検出に燃料タンク２０内の燃料レベルを用いているが、これに限定するものではなく、給油口の開閉、燃料タンク２０の内圧の急変、燃料温度の急変等でもよい。また、燃料性状を直接検出するセンサを用いてもよく、この場合、燃料性状を精度よく検出できるセンサであれば実施の形態１及び２を適用するまでもないが、相対的な変化のみを検出するセンサでは直接、燃料性状補正値を検出することができないため、燃料切替検出のみセンサで行い、燃料性状補正値の算出に実施の形態１及び２を適用するとよい。また、アルコール混合燃料を使用する内燃機関としたが、燃料性状により補正値が変化するものであれば他の燃料を使用するものでもよい。
１０ 吸気管、１１ エアクリーナ、１２ エアフローセンサ、１３ スロットルバルブ、１４ サージタンク、２０ 燃料タンク、２１ 燃料レベルセンサ、２２ 燃料ポンプ、２３ 燃料配管、２４ デリバリパイプ、２５ 燃料噴射弁、３０ 内燃機関本体、３１ カム軸、３２ 信号板、３３ センサ、３４ 点火コイル、３５ 点火プラグ、３６ クランク軸、３７ 信号板、３８ クランク角センサ、４０ 排気管、４１ 空燃比センサ、４２ 三元触媒、５０ コントロールユニット、５１ 燃料切替検出手段、５２ 性状変化判定手段、５３ 燃料性状推定手段、５４ 学習値算出手段、５５ 燃料系異常判定手段、５６ 目標空燃比設定手段、５７ 空燃比検出手段、５８ 燃料補正値算出手段、５９ 燃料噴射量算出手段。

Claims (8)

  1. 内燃機関が消費する燃料のみが燃料タンクから燃料ポンプにより燃料噴射弁に圧送されるよう構成された燃料配管と、
    排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、
    内燃機関の運転状態に応じて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、
    前記空燃比センサの検出信号に基づき実空燃比を検出する空燃比検出手段と、
    前記実空燃比が前記目標空燃比に一致するように燃料噴射量を補正する補正値を算出する燃料補正値算出手段と、
    燃料が切り替わったことを検出する燃料切替検出手段と、
    前記燃料切替検出手段により燃料切替が検出された時に、燃料性状が変化する可能性のある期間を、切り替わった燃料が前記燃料噴射弁へ移送されるまでの遅れに対応した燃料消費量で決定される性状変化期間として設定するとともに、燃料性状に対応して燃料噴射量を補正する燃料性状補正値を前記性状変化期間における前記補正値を使用して算出する燃料性状推定手段と、
    燃料性状の変化により前記補正値が変化する可能性のある状態を示す性状変化判定条件を判断するとともに、前記性状変化判定条件が成立している場合に前記性状変化期間が設定されていないにも拘らず前記補正値が所定範囲を超えた時に、前記補正値の変化が燃料性状の変化によるものであると判定する性状変化判定手段とを備え、
    前記燃料性状推定手段は、前記性状変化判定手段が燃料性状変化を判定した時にも性状変化期間を設定するとともに、このときの性状変化期間は、デリバリパイプ内での燃料混合遅れに対応した燃料消費量で決定される
    ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
  2. 前記補正値に基づいて燃料系の学習値を算出して保持するとともに、前記性状変化判定条件が成立している時は学習値の算出を行わない学習値算出手段をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置。
  3. 前記補正値が予め設定した異常判定値を超えた場合に燃料系の異常を判定するとともに、前記性状変化判定条件が成立している時は燃料系の異常判定を行わない燃料系異常判定手段をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射装置。
  4. 前記性状変化期間では、少なくとも前記学習値算出手段または前記燃料系異常判定手段のいずれか一方の作動を禁止する
    ことを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の燃料噴射装置。
  5. 前記燃料切替検出手段は、給油が行われた時に燃料の切り替わりを検出する
    ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
  6. 前記燃料切替検出手段は、給油が行われたことを燃料タンク内の燃料レベル変化により検出し、
    前記性状変化判定手段は、燃料タンク内燃料が少量である時に前記性状変化判定条件が成立していると判断する
    ことを特徴とする請求項５記載の内燃機関の燃料噴射装置。
  7. 前記性状変化判定手段は、始動後燃料消費量が予め設定した燃料消費量の範囲内にある時に前記性状変化判定条件が成立していると判断する
    ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
  8. 前記燃料性状は、燃料に含まれるアルコール濃度である
    ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
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