JPH03242439A - 燃料ブレンド率検出方法 - 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） 本発明は内燃機関に供給される混合燃料のブレンド率を
検出することのできる燃料ブレンド率検出方法に関する
。

（従来の技術） 最近低公害燃料としてメタノールが注目されており、メ
タノールエンジンの開発も進んでいる。

しかし、全自動車の使用燃料を即座にガソリンからメタ
ノールに切換えることはほぼ不可能であり、切換時期に
おいては少なくとも一時的に、メタノール燃料とガソリ
ン燃料が混在する状況が予想される。

そのような事態に対処すべく、ガソリン燃料、メタノー
ル燃料のどちらでも使用可能な、即ち、使用燃料に自由
度がある車両（以下単にＦＦＶと記す）の導入が提案さ
れている。

ところで、このようなＦＦＶではエンジンの制御を的確
に行う上で、常に、燃料のガソリンとメタノールの混合
比であるブレンド率を検出しておき、機関の各種制御を
実行することとなる。この場合に用いるブレンド率検出
手段としては燃料供給系に直接対設され直接ブレンド率
を検出できるセンサがあり、これが研究開発され、使用
されている。

更に、エンジン排気の酸素濃度情報、即ち空燃比情報を
出力する０２センサを用いてブレンド率を検出する方法
もある。

（発明が解決しようとする課題） 処で、従来の光電変換素子を用いたブレンド率センサは
光学系の経時汚損対策や、始動直後の不活性状態での使
用ができない点で問題となっている。

他方、０２センサを用いた方広ではこの０２センサによ
るフィードバンク学習値よりブレンド率を求めるという
ものである。しかし、このフィードバック学習値はある
程度安定した走行状態にならなければ実行できないので
、リアルタイムにブレンド率を求めることができないと
いう問題がある。

本発明の目的はブレンド率センサおよび０２センサの出
力によるブレンド率が求められない時に、エンジン停止
時のメモリブレンド率を制御ブレンド率として採用でき
る燃料ブレンド率検出方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために１本発明はエンジンに供給
される燃料中のガソリンとアルコールのブレンド率情報
を出力するブレンド率センサと、上記エンジンの排気中
の空燃比情報を出力できる０２センサと、上記ブレンド
率センサのブレンド率情報あるいは上記空燃比情報に基
づき算出された制御ブレンド率を出力する制御手段とを
用い、上記制御手段が上記制御ブレンド率の算出と共に
。

上記エンジンの停止時にその時の制御ブレンド率をメモ
リブレンド率としてバックアップメモリに取り込み、上
記エンジンの再始動時に所定時限の間上記メモリブレン
ド率を制御ブレンド率として出力することを特徴とする
。

（作　　用） 通常時にブレンド率センサおよび０２センサの出力に基
づき制御ブレンド率を算出し、エンジンの停止時にその
時の制御ブレンド率をメモリブレンド率としてバックア
ップメモリに取り込み、エンジンの再始動時に所定時限
の間メモリブレンド率を制御ブレンド率として算出する
ことができるようになる。

（実　施　例） 以下、本発明としての燃料ブレンド率検出方法を説明す
る。

この方法では、第１図に示すように、エンジンに供給さ
れる燃料中のガソリンとメタノールのブレンド率信号Ｖ
おを出力するブレンド率センサ１と、エンジンの排気中
の空燃比信号Ｖ。を出力できる０２センサ２と、ブレン
ド率センサのブレンド率信号Ｖ、と０２センサ２の空燃
比信号ｖ０に基づき制御ブレンド率Ｂを算出する制御手
段３とが用いられる。

この発明方法では、まず、ブレンド率センサ１が燃料供
給系の燃料のブレンド車信号Ｖｏｕアを制御手段３に出
力し、０２センサ２が排気中の空燃比信号ｖＯをリッチ
とリーンの判定電圧（排ガスの空燃比がストイキオにあ
ると見做せる値）Ｖｓを中心に経時的に増減させて制御
手段３に出力するものである（第５図（ｂ）参照）。

制御手段３はそのブレンド率演算部４がエンジンの駆動
する通常時に、所定の算出処理によりブレンド率信号Ｖ
っＵ７に基づくブレンド率Ｂ　Ｆｅｉを算出する。

更に、所定の時限に達すると空燃比信号Ｖｏに基づきブ
レンド率補正係数に６を算出し、そのブレンド率補正係
数に８に基づきブレンド率Ｂｏ、を算出している。そし
て、ブレンド率Ｂｏ２の求まっている時はその値を制御
ブレンド率Ｂとし、求まっていない時はブレンド率Ｂ　
ＦＣＳを制御ブレンド率Ｂとする。

そして、エンジンの停止時にはその時の制御ブレンド４
！Ｂをメモリブレンド率ＢＭ！Ｍとしてバックアップメ
モリ５に取り込み、エンジンの再始動時には所定時限の
間、メモリブレンド率Ｂｓｅ□を制御ブレンド率Ｂとし
て取り出し出力する。

このため、エンジンの冷態始動時等には、０２センサ２
およびブレンド率センサ１が不活性状態にあると、制御
ブレンド率Ｂとしてメモリブレンド率ＢＮ！Ｍを採用し
て出力し、所定時限を脱したら、ブレンド率Ｂｏ、ある
いはブレンド率Ｂ　ＦＣ５を採用でき、リアルタイムに
信頼性のある制御ブレンド率Ｂを求めることができる。

次に、本発明である燃料ブレンド率検出方法を採用した
ＦＦＶ車両のエンジン制御装置を第４図にと共に説明す
る。

ここで、エンジン１０の燃焼室１１は吸気路１２と排気
路１３とに適時に連通される。吸気路１２はエアクリー
ナ１４、第１吸気管１５、拡張管１６、第２吸気管１７
により形成され、排気路１３は第１排気管１８、触媒１
９．第２排気管２０、マフラー２１とにより形成さてい
る。

エアクリーナ１４内には通過空気量情報を出力するエア
フローセンサ２２、大気圧情報を出力する大気圧センサ
２３．エア温度情報を出力する大気温度センサ２４が配
設され、これらはエンジンコントロールユニット（以後
単にコントローラと記す）２５に接続されている。

拡張管１６内にはスロットル弁２６が取り付けられ、開
弁にはスロットルポジションセンサ２７が対設され、し
かも、このスロットル弁２６はそのアイドル位置をアイ
ドルスピードコントロールモータ（ＩＳＣモータ）２８
を介してコントローラ２５により制御されるように構成
されている。

第２吸気管１７の一部にはウォータジャケットが対設さ
れており、そこには水温センサ２９が取り付けられてい
る。

第１排気管１８の途中には排気中の空燃比情報を出力す
る０２センサ３０が取り付けられている。

更に、吸気路１２の端部には燃料噴射弁３１が取付けら
れている。この燃料噴射弁３１は枝管３２を介して燃料
管３３に接続されている。この燃料管３３は燃料ポンプ
３４と燃料タンク３Ｓとを結び、その途中にはブレンド
率センサ４３と燃料圧調整用の燃圧レギュレータ３６が
取付けられている。

なお、ブレンド率センサ４３はアンプ４４を介してコン
トローラ２５に接続さている。

第４図中、符号３７はクランク各情報を出力するクラン
ク角センサ、符号３８は第Ｉ気筒の上死点情報を出力す
る上死点センサ、符号４５はエンジンオン信号を出力す
るキースイッチをそれぞれ示している。

コントローラ２５は制御回路３９と記憶回路４０と入出
力回路４１及び駆動回路４２とを備える。

ここで制御回路３９は各センサ類より各入力信号を受け
、これらを第５図等に示した制御プログラムに沿って処
理して制御信号を駆動回路４２を介して出力する。

記憶回路４０は第６図乃至第９図に示したメイン。

ブレンド率演算処理、キーオン時およびキーオフ時のブ
レンド率設定処理の各制御プログラムや、ブレンド率演
算マツプ（第２図参照）を記憶処理され、しかも、制御
中で用いるブレンド率補正係数に、や、ブレンド率Ｂそ
の他の値を取り込むエリアを備え、特にバッテリ電圧を
常時受けて、キーオフ時にもデータを保持できる不揮発
性のバックアップメモリ４０１を備える。

入出力回路４１は上述した各センサの出力信号を適宜取
り込むように作動すると共に、各種制御信号を図示しな
い駆動回路を介して、あるいは燃料噴射弁３１を所定時
に開弁させる弁駆動信号を弁駆動回路４２を介して出力
する。

他方、アンプ４４もマイクロコンピュータからなり、検
出光を出力すると共にブレンド率センサ内でブレンド率
情報を含む屈折光が光電変換されることにより得られた
光電流信号を受け、この信号に基づきブレンド率信号■
。Ｕアを出力する構成を採る。

ここで、コントローラ２５の作動を第６図乃至第９図の
制御プログラムと共に説明する。

図示しないエンジンのキースイッチがオンされることに
よりコントローラ及び各センサが駆動を開始する。

まず、コントローラ２５は第７′ｒｉ！ｉに示すキーオ
ン時ブレンド率設定ルーチンを行う。ここではブレンド
率不明フラグオンがバックアップメモリ４０１に記憶さ
れているか否かの判断をし、不明ではステップｂ２に進
み、制御ブレンド率Ｂを予め設定されている仮想ブレン
ド率Ｂｘとしてリターンする。

なお、この値は実ブレンド率がゼロ、即ち最もノックし
易い値（Ｍ　＝　１００％）であってエンジンに支障を
来さないブレンド率として設定されている。

ブレンド率不明フラグオンでないとしてステップｂ３に
進むと、制御ブレンド率Ｂがバックアップメモリ４０１
に記憶されているか否か判断し、記憶されてないとステ
ップｂ２に進み、記憶されていると、ステップｂ４に達
し、ここで、制御ブレンド率Ｂをメモリブレンド率Ｂ、
、、として算出し、メモリブレンド率使用タイマをスタ
ートさせ、リターンする。

メインのステップａ２に戻ると各設定値、測定値等を初
期値に保ちステップａ３のブレンド率の演算ルーチンに
入る。

第８図のブレンド率演算ルーチンでは、まずアンプから
のブレンド率信号Ｖ。ｕ７に基づきブレンド率Ｂ　ＦＣ
Ｓがメインルーチンで算出されているか否か判定し、該
知でないとメモリブレンド率使用タイマ７８Ｍが最大値
ＴＭＡＸを超えたか否か、即ち、メモリブレンド率ＢＭ
。を使用する時間が経過か否か判定する。そして、経過
前はメモリブレンド率Ｂ。

、８を制御ブレンド率Ｂとし、リターンし、経過の後は
ステップｃ４に進む。

ここでは、０２センサ３０の活性判断を下記判定要件に
沿って行う。即ち、１、エンジン停止時にあると不活性
と見做す。２、エンスト時と始動後１５秒経過した後に
センサ出力が所定値（例えば０．６Ｖ）を横切ったら活
性と見做す。３、フィードバック制御中にセンサ出力が
所定値（例えば０．６Ｖ）を横切らない状態が連続して
所定時間（例えば２０秒）以上継続したら不活性と見做
す。

ここで、０２センサ３０が活性化されない間はステップ
ｃ５に進み、他方、活性化されるとステップｂ６に達し
、０２センサ３０の出力が反転しているか否かの判断に
はいる。この場合、前回のセンサ出力をＶ、−０、今回
のセンサ出力を■２、リッチ、リーンの判定電圧をｖ８
□とし、これら値は順次更新されて所定エリアにストア
される。そして、（Ｖ　、−ｘ　　Ｖ　Ｒ−）と（ｖＮ
−ｖ、１．、）の符号が比較され、異なっていると反転
、即ち、活性化したものと見做すこととなる。

ステップｃ６で０２センサ３０が反転しないうちはステ
ップｃ５に、反転すると（例えば第５図（ｂ）の判定電
圧Ｖｓ（＝０．５Ｖ）を横切る時点）ステップｃ７に達
する。

０２センサ３０が不活性としてステップｃ５に達すると
、ここでは、ブレンド率センサ４３の活性判断を行う。

そして、ブレンド率センサ活性フラグオンではブレンド
率センサのブレンド率ＢＦｃＳを制御ブレンド率Ｂとし
て出力し、リターンする。

他方、ブレンド率センサが不活性ではステップｃ３によ
りメモリブレンド率ＢＭ、を制御ブレンド率Ｂとし、リ
ターンする。

０２センサ３０が活性化したものと見做されてステップ
ｃ７に達すると、ｏ２センサ３０のよりの空燃比出力ｖ
０を周知の比例積分回路で比例積分してその比例積分値
であるフィードバック補正係数Ｋ。

のピーク値Ｐ、、（例えば第５図（Ｃ）の各極大極小値
ｐｘｔＰ、、Ｐ３・・・）を所定エリアにストアする。

そして、前回のピーク値Ｐ。１と今回のピーク値Ｐ０の
平均値をピーク平均値に２゜イ（＝　（Ｐ、−１＋　Ｐ
、）　／２）として算出する。更に、ピーク値Ｐ。を前
回のピーク値ＰＩＴ−ｘとしてメモリにストアする。

ここで、燃料のブレンド率Ｂがガソリン１００％よりメ
タノール８５％に変化した（第５図（ａ）参照）とする
。

この場合、ガソリンよりメタノールの理論空燃比が小さ
いＣＰ８料不足である）ことより、この時センサ出力■
、１がリーンに傾き続ける（第５図（ｂ）参照）。する
と、このセンサ出力Ｖ。を比例積分して得られるフィー
ドバック補正係数に０は連続してリッチ側において増減
を続けるようになる。

この後ステップｃｌｏに進むと、ブレンド率補正係数に
、を所定エリアより呼び込み、この値にピーク平均値Ｋ
Ｐｅ□を乗算して、Ｋ６の更新（Ｋ、◆−に、Ｘス□□
）を行う。

更に、コントローラはブレンド率マツプ（第２図参照）
を用い、第１図に示矢するようにこれを逆読みし、更新
されたブレンド率補正係数に、よりブレンド率Ｂｏ２を
算出し、ステップｃ１２に進む。

ステップｃ１２ではブレンド率Ｂｏ２が既知であるか否
か判定し、既知ではステップｃ１３に進み、ブレンド率
ＢＯ□を制御ブレンド率Ｂとして出力し、不明ではステ
ップｃ５に進み、ブレンド率Ｂ　ｐｃｓあるいはメモリ
ブレンド率Ｂ、１．を選択してリターンすることと成る
。

ステップｃ１でブレンド率Ｂ、、、既知としてステップ
ｃ１４に進むと、ブレンド率センサ活性フラグオン処理
をし、続いて、ブレンド率の急変の判定を行う。この場
合、前回の制御ブレンド率と今回の制御ブレンド率の差
が規定幅を超えていると急変の判定をすることとなる。

急変しない間はステップｃ２に進み、急変すると、ステ
ップｃ１６側に進み、燃料噴射弁（インジェクタ）３１
とブレンド率センサ４３間の容量に基づくブレンド率セ
ンサのブレンド率Ｂ　ｐｅｔと実ブレンド率のずれ（第
３図参照）を補正する処理に進む。

ステップｃ１６ではブレンド率センサ４３からのブレン
ド率Ｂ、。を所定のメモリにストアする。更に、ｎ回前
のブレンド率Ｂ　（ｔ−ｎ）をメモリよりロードし、更
に、前回のブレンド率Ｂ　（ｔ−１）をメモリよりロー
ドする。

更に、ステップｃ１９では所定のフィルタ定数Ｋ。

むだ時間ｎ、前回ブレンド率Ｂ（ｔ−１）及びｎ回前の
ブレンド率Ｂ（ｔ−ｎ）をロードし、これら値に基づき
下式を算出し、今回のフィルタブレンド率Ｂ　ＦＩＬア
を算出する。

ＢＦＩＬＴ＝Ｋ”ＢＦＣ＄（ｔ−１）＋（１−Ｋ）ＸＢ
ＦＣ５（ｔ　　ｎ）この後、前回ブレンド率Ｂ（ｔ−１
）を今回のメモリブレンド率ＢＦＩＬＴにより更新し、
リターンする。

ブレンド率演算ルーチンが終わづてメインルーチンのス
テップａ４に戻ると、ここでは、エンジン回転数Ｎ、を
取り込み、これがエンジン作動判定回転数Ｎ−７゜１を
上回っているか否か判定する。

エンジン回転時にステップａ５に達すると、メモリブレ
ンド率使用タイマ作動させ、ステップａ６に進む。ここ
では制御ブレンド率Ｂやブレンド率補正係数に、を適宜
取り込み、燃料噴射量制御処理、ブレンド率信号■。ｕ
ｙよりブレンド率Ｂ　ＦＣＩを算出する、その他の各制
御を行い、ステップａ７に進む。

ステップａ６で例えば、燃料噴射量である燃料噴射弁所
動時間Ｔ　＋　ｎ　Ｉの算出では、まず、吸入空気置場
たりの基本駆動時間Ｔ、　（＝Ａ／Ｎ（ｎ）　ＸＫお）
を算出する。ここでのブレンド率補正係数に、は所定吸
入空気量Ａ／Ｎ（ｎ）当たりの基本駆動時間Ｔ、（基本
燃料量）をガソリン相当量として換算するのに用いられ
る。更に、燃料噴射弁所動時間Ｔ　ｌ　ｌ’＋　１を基
本駆動時間Ｔ８とフィードバック補正係数に、及び大気
温度補正係数Ｋｔ、大気圧補正係数Ｋｂ、水温補正係数
Ｋｗｔ、加速補正係数Ｋａｃ等の各補正値を用いて算出
する（Ｔ、、、＝Ｔ、ＸＫ、、ＸＫｔＸＫｂＸＫｗｔＸ
Ｋａｃ）こととなる。

ステップａ７に達すると、ここではキーオフか否かを判
断して、キーオフでない間はステップａ２に戻り、キー
オフではキーオフ時ブレンド率記憶ルーチを実行する。

第９図に示すように、ここでは制御ブレンド率Ｂが既知
か否かを判定する。既知であれば使用していたその制御
ブレンド率゛Ｂをメモリブレンド率ＢＭ！Ｍとしてバッ
クアップメモリ４０１に取り込み、既知でない時はステ
ップｄ３に進み、ブレンド率不明フラグオンをバックア
ップメモリに記憶し、リターンする。

メインのステップａ９に戻ると、ここではキーオフ時点
での各種処理がなされて終了する。

ステップａ４よりエンジン停止としてステップａ１０に
達すると、ここではスタータスイッチのオンを待ち、オ
フの間はステップａｌｌに達する。ここでは、メモリブ
レンド率使用タイマをストップに保持し、エンジン停止
に伴う所定の処理を行いステップａ７に進むこととなる
。

他方、スタータがオンするとステップａ１３に進む。ス
テップａ１３ではメモリブレンド率使用タイマを作動処
理し、始動に伴う各種処理を行いステップａ７に進むこ
ととなる。

このように、第４図のエンジン制御装置で実施されてい
る燃料ブレンド率検出方法によれば、０２センサ２のブ
レンド率Ｂｏ、が求まっている時はこれを制御ブレンド
率Ｂとし、ブレンド率Ｂｏ２か既知でないときは、ブレ
ンド率センサのブレンド率Ｂ　ＦＣＳを制御ブレンド率
Ｂとし、このブレンド率Ｂ　ＦＣＳも既知でないときは
仮想ブレンド率としてのメモリブレンド率Ｂ８１．を制
御ブレンド率Ｂとし、あるいはメモリブレンド率使用タ
イマＴＩＩＭのカウント中はメモリブレンド率Ｂ８□、
を制御ブレンド率Ｂとして出力できる。しかも、ブレン
ド率の急変時にはブレンド率センサ４３と燃料噴射弁３
１との間のブレンド率のずれを補正できるフィルタ処理
したフィルタブレンド率Ｂ　ＦＩＬ７を制御ブレンド率
として出力でき、運転全域でリアルタイムに信頼性の高
いブレンド率を出力できる。

（発明の効果） 以上のように、本発明方法では１通常時にブレンド率セ
ンサおよび０２センサの出力に基づき制御ブレンド率を
算出し、エンジンの停止時にその時使用の制御ブレンド
率をメモリブレンド率としてバックアップメモリに取り
込み、エンジンの再始動時に所定時限の間メモリブレン
ド率を制御ブレンド率として採用でき、信頼性の高い制
御ブレンド率をリアルタイムに求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を説明するブロック図、第２図は本
発明方法中で使用するブレンド率算出マツプ、第３図は
燃料噴射弁とブレンド率センサとの間のブレンド率のず
れを説明する図、第４図は本発明方法を採用したエンジ
ン制御装置の概略構成図、第５図（ａ）、　（ｂ）　、
　（ｃ）　、　（ｄ）　、　（ｅ）は第４図のエンジン
制御装置内の各特性値の経時変化を示す波形図、第６図
乃至第９図は第４図の装置で用いる燃料ブレンド率検出
方法を表す制御プログラムのフローチャートを示してい
る。 １．４３・・・ブレンド率センサ、２，３０・・・０２
センサ、３・・・制御手段、４０・・・記憶手段、４０
１・・・バックアップメモリ、１０・・・エンジン、１
８・・・排気路、２５・・・コントローラ、Ｖｏ・・・
空燃比信号、Ｋ１・・ブレンド率補正係数、ＶＯｕＴ・
・・ブレンド率信号、ＢＯ２・・・０２センサのブレン
ド率、Ｂ　ｒｃｓ・・・ブレンド率センサのブレンド率
＋　８Ｍ２Ｍ１１・・・メモリブレンド率。 処　５　■ （反） （ｄ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンに供給される燃料中のガソリンとアルコールの
   ブレンド率情報を出力するブレンド率センサと、上記エ
   ンジンの排気中の空燃比情報を出力できるＯ＿２センサ
   と、上記ブレンド率センサのブレンド率情報あるいは上
   記空燃比情報に基づき算出された制御ブレンド率を出力
   する制御手段とを用い、上記制御手段が上記制御ブレン
   ド率の算出と共に、上記エンジンの停止時にその時の制
   御ブレンド率をメモリブレンド率としてバックアップメ
   モリに取り込み、上記エンジンの再始動時に所定時限の
   間上記メモリブレンド率を制御ブレンド率として出力す
   ることを特徴とするブレンド率検出方法。