JPH0240057A - エンジンの燃料判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はエンジンの燃料判別装置、特にエンジンの吸気
量に基づいて得られる基本燃料噴射パルス幅をフィード
バック補正するエンジンにおける燃料判別装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 一般に、燃料の変更、例えばレギュラー・ガソリンとプ
レミアム（ハイオク）・ガソリンとの交換のように、オ
クタン化に変化が生ずる場合等には、エンジン制御もそ
の交換に従って変更する必要がある。オクタン価の変化
の場合を例にとると、オクタン価の違いによってエンジ
ンの点火時期の制御を変更する必要があり、オクタン価
が高い場合には点火時期をより進角側に制御することが
可能であり、熱効率を高くすることかできる。一方、オ
クタン価が低い場合にはノッキングの発生を防ぐために
点火時間をより遅角側に制御する。

ところで、上記制御を実現するためには、まず燃料のオ
クタン価を知る必要があるが、従来は以下の２つのオク
タン価を知る方法しか知られていなかった。

１）燃料センサを設けてオクタン価を測定する。

２）ノッキング発生時の点火時期（ノック限界進角）か
ら燃料のオクタン価を判断する。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記１）の方法では、燃料センサが高価であ
ること、またシステムが複雑となること等によりコスト
が高くなってしまう。

方、２）の方法では、特開昭６０−２３０５６４号に開
示されたノッキング検出手段による点火時期の制御に見
られるように、燃料の交換後にノッキング発生運転を行
って実際にノッキングを起こした後に初めて制御が行わ
れるため、燃焼室への負担が増大してしまう。

そこで、エンジンの吸気量に基づいて得られる基本燃料
噴射パルス幅をフィードバック補正するエンジン、特に
特開昭５９−１９４０５７号に開示されたようなアイド
ル時にもフィードバック制御が行われるエンジンにおい
て、上記１）。

２）に示した方法を使用せずに燃料を判別する方法を検
討した。

本発明は、前記従来の欠点を除去し、ノッキングを発生
させずに簡単な構成で精度良くオクタン価を検出するエ
ンジンの燃料判別装置を提供する。

［課題を解決するための手段］ この課題を解決するための手段として、本発明の燃料判
別装置は、第１図に示すように、エンジンの吸気量Ｑ、
に基づいて得られる基本燃料噴射パルス幅を空燃比フィ
ールドバック補正する燃料噴射量制御手段１０と、前記
フィールドバック補正の係数にの基づいて、燃料のオク
タン価を検出するオクタン価検出手段２０とを備える。

［作用コ かかる構成において、燃料噴射量制御手段１０は、吸気
量Ｑ８とエンジン回転数Ｎ０とからの基本燃料噴射量に
０２センサよりの０□濃度による空燃比フィードバック
補正を補正係数にで行い、燃料噴射パルスＴを出力する
。オクタン価検出手段２ｏは、前記燃料噴射量制御手段
１０からの前記補正係数Ｋに基づいて、燃料のオクタン
価を検出して出力する。

［実施例コ 以下添付図面に従って、本発明の詳細な説明する。

まず、第２図〜第４図に基づいて、本発明の詳細な説明
する。

燃料噴射パルス幅の制御を考えると、基本燃料噴射パル
ス幅Ｔｐは、 ただし、Ｋｏ・・・所定係数 Ｑ、・・・エアフロメータによる空気流量Ｎ、・・・エ
ンジン回転数 から求まる。

０２センサによる排ガスからのフィードバック補正を行
う場合の燃料噴射パルス幅Ｔは、Ｔ＝Ｔｐ　Ｘ　（１’
＋ＣＦＢ）　　・・・（２）ただし、ＣＦＢ・・・フィ
ードバック補正量となる。

式（２）に式（１）を代入すると、 となり、 ＫＯＸ　　（１＋ＣＦＢ）＝Ｋ　　　・　’＜４）とお
いて、このＫをフィードバック制御中の係数とする。

この係数Ｋをオクタン価の異なる燃料について調べたと
ころ、係数にとオクタン価には一定の関係があり、オク
タン価の高い燃料での係数にの平均値は、オクタン価の
低い燃料での係数にの平均値よりも小さいことが判明し
た。このことから、使用中の燃料のオクタン価を係数に
より求め得ることが分った。ところで、係数にとオクタ
ン価との一意的な関係を解明しない限り、オクタン価の
判定ミス等の発生原因となる恐れがあるため、更にこの
関係を検討した。

さて、係数にの変化の要因を燃料の物性面から考えると
、 ただし、ａ・・・単位の変更等の定数 ｂ　ＩＩＩＪ・・・インジェクタの特性ρ・・・燃料の
比重 （Δ／Ｆ）ｔｈ・・・理論空然比 と表わせる。

（５）式でインジェクタの特性す、。、の変化がないと
して定数とすると、ａＸｂ＋ｎ＋は定数となるので、フ
ィードバック係数にの値と（ρ×（Ａ／ｒ”）ｔｈ　）
とが反比例することになる。

さて、第２図は横軸を燃料の比重ρ、縦軸を理論空燃比
（Ａ／Ｆ）ｔｈとしてその関係をプロットした図である
。この図より、比重ρと理論空燃比（Ａ／Ｆ）ｔｈとの
関係は、はぼ直線上に並ぶことが分かる。

第３図は上記第２図より横軸を比重ρ×理論空燃比（Ａ
／Ｆ）。、縦軸を比重ρとしてその関係をプロットした
図である。この図においても、その関係はほぼ直線上に
並ぶ。

第４図は、横軸を比重ρ、縦軸をオクタン価としてその
関係をプロットした図である。この図においても、その
関係はほぼ直線上に並ぶ。

第３図に従って、ρｘ　（Ａ／ｐ）ｔｈから比重ρを算
出することができ、第４図に従って、比重ρからオクタ
ン価を求めることが出来る。このように、フィードバッ
ク係数にと燃料のオクタン価には一意的関係があるので
、フィードバック係数にの値から現在の燃料のオクタン
価を求めることが出来る。本例では、比重ρの算出をし
たが、実際にはフィードバック係数Ｋから直接オクタン
価を求めることが可能であるし、あるいはそのマツプを
作ってもよい。このようにして、燃料のオクタン価に対
応した正確なエンジン制御ができる。

特に、オクタン価の高い燃料から低い燃料への交換時に
、ノッキング制御がノッキングの発生運転をすることな
く迅速に出来るようになる。

ところで上記では、燃料噴射パルス幅のフィードバック
制御に関連する数値、例えばインジェクタの流量特性値
１）ｌｎＪやエアフロメータの特性等が一定であると考
えた。しかし、実際には経年変化等による特性の変化も
考えられ、フィードバック係数にの変化にこれらの変化
が影響を与えてしまうので、更に正確なオクタン価の検
出をするためには、この影響を除くことが必要である。

本実施例では、特に顕著な変化が起ると考えられる上記
インジェクタの流量特性値ｂ　ｌｎＪとエアフロメータ
の特性変化を補正する。

くインジェクタ流量特性値１）ｌｎＪの補正〉まずイン
ジェクタ流量特性値ｂｌｎＪの補正について説明する。

ｔ）ＩｎＪはインジェクタパルス幅Ｔとそのパルスによ
る燃料流量ＱＦとの関係を特定する値であり、インジェ
クタ上流に燃料の流量センサを設け、定期的にインジェ
クタパルス幅Ｔに対する燃料流量ＱＦを測定することで
、流量特性値ｂ　ＩｎＪを補正しておく。

インジェクタパルス幅Ｔと燃料流１ｑＦとの関係は前述
のインジェクタ流量特性値１）ＩｎＪを使用すると以下
の様になる。

従って、流量センサを設け、パルス幅Ｔと流量Ｑ、とを
計測すれば、第５Ａ図に示すように劣化後による特性も
直線であり、ｂ＋ｎＪが求まる。

このｋ）ＩｎＪを定期的に求めて補正することにより、
インジェクタの流量特性の変化によるフィードバック係
数にへの影響を除くことができる。

くエアフロメータ出力値の補正〉 次に、エアフロメータ出力値の補正について説明する。

エアフロメータの出力値Ｖと空気流量Ｑ、どの関係にお
いて、劣化により特に変化するのはポテンションメータ
の抵抗値の変化である。

又、劣化によらなくても、製造時のばらつきにより可変
抵抗の設定がずれることが良く起こる。

そこで、出力値Ｖと空気流量Ｑ、との関係を補正するこ
とにより空気流量Ｑ、の測定を安定させ、フィードバッ
ク係数Ｋにエアフロメータの劣化等が影響しないように
する。

空気流量Ｑとエアフロメータの出力Ｖとの関係は第５Ｂ
図のようである。ベーンタイプのエアフロメータの場合
、流量はベーンの開度で決定され、その関係は、 Ｑ＝Ｃ′（１−ｃｏｓθ） ただし、Ｃ′＝定数、θ：ベーン開度 である。

ここで、エアフロメータの劣化としては、ポテンション
メータの抵抗値の変化による出力値の上昇あるいは低下
が主と考えると、劣化後の出力特性もほぼ直線的となる
。従って任意の２つのベーン開度θにおける出力を得れ
ば、新たなエアフロメータの出力特性が得られる。

本実施例では、全閉時と全開時とにおけるエアフロメー
タの出力■１と■２との測定から、空気流量Ｑ、とエア
フロメータの出力値Ｖとの関係を第５Ｂ図に破線で示し
たように較正する。

第６図は本発明を適用したエンジンの実施例を示す図で
ある。ここでは、ロークリエンジンを例に示した。■は
吸入空気量を測定するエアフロメータ、２は燃料を噴射
するインジェクタ、３は点火プラグ、４は排気ガス中の
０□濃度を測定する０２センサ、５は燃料流量を測定す
る流量センサ、６はエアフロメータ１を強制的に全開と
するソレノイド、７はエンジン回転数を測定する回転数
メータ、８はマイクロプロセッサにより所定の処理手順
で本エンジンの燃料噴射及び点火時期等を総合的に制御
するエンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）であ
る。

本エンジンでは、エアフロメータ１により測定した吸入
空気量Ｑ８と回転数メータ７により測定したエンジン回
転数Ｎ０より基本燃料噴射パルス幅Ｔ、を求め、更に０
２センサ４よりの０□濃度によりフィードバック量ＣＦ
Ｂのフィードバックを行って、インジェクタ２の燃料噴
射を制御する。

そして、フィードバック制御時のフィードバック係数Ｋ
により燃料のオクタン値を判定し、燃料に適した点火時
期の制御を行って、特にノッキングの発生運転をするこ
となく未然に防ぐよう動作する。

更に、フィードバック係数Ｋに対して特に影響を与える
と思われる、エアフロメータ１及びインジェクタ２の特
性の変化を補償して、オクタン価判定のミスを無くすた
め、エンジン始動時にソレノイド６によりエアフロメー
タ１を全開にして、エアフロメータ１の出力値を補正す
ると共に、流量センサ５で燃料流量を測定してインジェ
クタ２の劣化等の補正を行う。

尚、上記補正はエンジン始動時毎に行う必要はなく、所
定期間経過毎に行えばよい。又、燃料の交換直後はバル
ブ内に交換前の燃料が残留しているので、オクタン価の
判定はエンジン始動直後でなく、所定時間経過後（例え
ば３０分後あるいは所定燃料噴射後）にするように制御
した方がよい。

第７Ａ図、第７Ｂ図に本実施例のＥＣＵの本発明に係る
制御プログラムのフローチャートを示す。

第７Ａ図は、エンジン始動時に行うエアフロメータ及び
インジェクタの補正値測定のフローチャートである。ま
ずステップＳ７１ではイグニッションがＯＮか否かをチ
エツクする。イグニッションがＯＮになると、ステップ
Ｓ７２に進んで全開のエアフロメータの出力を読み込む
。

次いで、ステップＳ７３でソレノイド６をＯＮとしてエ
アフロメータを全開とし、ステップＳ７４で全開時の出
力を読み込む。ステップＳ７５でソレノイド６をＯＦＦ
とし、エアフロメータの強制全開を解除し、ステップＳ
７６でエアフロメータの出力値と空気流量との新しい関
係を求める。

次に、ステップＳ７７でアイドル運転時の燃料噴射パル
ス幅とその時の流量センサからの燃料流量を読み込み、
ステップＳ７８でインジェクタの最新の特性値を求める
。ステップＳ７９では上記ステップＳ６．Ｓ７．Ｓ８で
求めたエアフロメータとインジェクタとの補正値を記憶
して、始動時の補正値測定を終了する。

第７Ｂ図はオクタン価算出プログラムのフローチャート
である。このプログラムは燃料供給通路内に残っている
燃料タンク給油前の燃料の残留な考えると、エンジン始
動直後よりも所定時間（３０分位）以後に走らした方が
よく、オクタン価算出前は、レギュラー用点火時期制御
を行うとよい。又、点火時期制御をレギュラーかハイオ
クかの判定によるでけでなく、実際の燃料のオクタン価
に対応して行うことを考えて、エンジン始動直後を含め
て周期的にこのプログラムを走らせてもよい。

まず、ステップＳ８１でフィードバック領域にあるか否
かが判定され、フィードバック領域の場合にステップＳ
８２に進んで、０２センサを読みとってフィードバック
係数Ｋを決定する。

フィードバック回数には前述（４）式に示すようにフィ
ードバック値ＣＦＢを基に決定される。

ステップＳ８３では、フィードバック係数Ｋから前記（
５）式を基に、第７Ａ図のフローで補正されたインジェ
クタの特性値を使って比重ρを求め、ステップＳ８４で
第４図に示した関係から現在使用中の燃料のオクタン価
を求める。

ステップＳ８５で求められたオクタン価に対応した点火
時期制御マツプを選択して、リターンする。以後のエン
ジン制御は、使用中の燃料のオクタン価に対応して行わ
れるため、ノッキングの発生しない適正な制御ができる
。

以上説明したように、本実施例のエンジンにおいては、
燃料の変更による例えばオクタン価の変化をノッキング
発生運転なせずにフィードバック係数より検知して、オ
クタン価に対応した制御を行うことによって、ノッキン
グ発生を未然に防ぎ、燃料に合った適正な制御を行うこ
とができる。更に、フィードバック係数の変化に含まれ
るオクタン価以外の他の要素である、エアフロメータや
インジェクタの特性変化等を除くことにより、より正確
なオクタン価の検出を可能とした。

［発明の効果コ 本発明により、ノッキングを発生させずに簡単な構成で
精度良くオクタン価を検出するエンジンの燃料判別装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエンジンの燃料判別装置の構成を示す
ブロック図、 第２図は燃料の比重と理論空燃比との関係を示す図、 第３図は燃料の比重と理論空燃比の積と、燃料の比重と
の関係を示す図、 第４図は燃料の比重とオクタン価との関係を示す図、 第５Ａ図はインジェクタの特性変化の補正を示す図、 第５Ｂ図はエアフロメータ出力値の補正を説明する図、 第６図は本実施例のエンジンの構成を示す図、第７Ａ図
、第７Ｂ図は本実施例のＥＣＵの制御手順を示すフロー
チャートである。 図中、１・・・エアフロメータ、２・・・インジェクタ
、３・・・点火プラグ、４・・・０２センサ、５・・・
燃料流量メータ、６・・・ソレノイド、７・・・回転数
センサ、８・・・ＥＣＵ、１０・・・燃料噴射量制御手
段、２０・・・オクタン価検出手段である。 （０゜９１゛クク／６）θ 和へも、Ａ目 （５メ／６メ） ｑ↓（１／Ｖ） （ｅｎ／Ｓｎ）△

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンの吸気量に基づいて得られる基本燃料噴射パル
   ス幅を空燃比フィードバック補正する燃料噴射量制御手
   段と、 前記フィードバック補正の係数に基づいて、燃料のオク
   タン価を検出するオクタン価検出手段とを備えることを
   特徴とするエンジンの燃料判別装置。