JPH04175432A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - 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〉 本発明は内燃機関の燃料供給制御装置に関し、詳しくは
、燃料の重軽質度合いに応じた燃料供給制御の補正に関
する。

〈従来の技術〉 内燃機関の燃料供給制御装置としては、従来、以下に示
すようなものが広く知られている。

即ち、吸入空気量に関与する状態量として吸入空気流量
Ｑや吸気圧力ＰＢを検出し、これらと機関回転数Ｎとに
基づいて基本燃料供給量Ｔｐを演算する。また、冷却水
温度Ｔｗ等Ｃ千基づいて設定された各種補正係数Ｃ０Ｆ
Ｆ、排気中の酸素濃度の検出を介して求められる吸入混
合気の空燃比に基づいて設定される空燃比フィードバッ
ク補正係数ＬＡＭＢＤＡ、バッテリ電圧による補正分子
ｓ等により前記基本燃料供給量Ｔｐを補正して最終的な
燃料供給量Ｔｉ＝Ｔｐ−ＣＯＥＦ　４ＡＭＢＤＡ＋Ｔｓ
を演算する。

そして、前記燃料供給量Ｔｉに相当するパルス巾の駆動
パルス信号を電磁撚、料噴射弁に所定タイミングで出力
することによって、機関の要求量に見合った燃料か供給
されるようにしである。

ところか、前記燃料供給量Ｔｉは定常運転時における機
関要求に対応するものであり、過渡運転されると、壁流
の運転条件に応じた平衡状態か崩れ、例えば壁流が増大
する方向の加速時には空燃比がリーン化して、加速性能
を悪化させることになってしまう。即ち、定常運転時に
は、供給された燃料のうち吸気通路壁面に付着して壁流
となってシリンダ内に直接供給されない燃料と、壁流の
中から蒸発してシリンダ内に吸入される燃料とがバラン
スし、運転条件に応じた略一定の壁流量を保ってシリン
ダ内に対する吸入燃料量が一定するが、高負荷時には前
記壁流量がより多い状態で平衡状態となるため、例えば
加速運転されると、供給した燃料がこの壁流量の補填に
消費されてシリンダへの吸入燃料量か減少し、過渡後の
定常運転時に対応する壁流量になったところで再びバラ
ンスを回復することになる。

そこで、前述のように吸入空気流量Ｑや吸気圧力ＰＢに
基づいて演算した基本燃料供給量Ｔｐ、又は、スロット
ル弁開度Ｔ　Ｖ　Ｏと機関回転速度Ｎとから演算した基
本燃料供給量Ｔｐの変化量に基づいて過渡補正量を設定
し、この過渡補正量を用いて最終的な燃料供給量Ｔｉを
演算することにより、加速時のみならず減速時を含む過
渡運転時の空燃比制御精度、出力応答性を向上させるよ
うにしたものが提案されている（特開平１−１２５５３
２号公報等参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、電子制御燃料噴射式内燃機関等において使用
される燃料としてのガソリンは、近年、無鉛ハイオクガ
ソリンの一般化や大気汚染防止法の施行等の理由によっ
て重質化か進んできているか、このようなガソリンの重
軽質度合いと機関制御特性とがマツチングしていないと
、所望の空燃比に制御できなかったり、所望点火時期で
点火させることかできなくなり、運転性や排気性状を悪
化させることになってしまう。

例えば、始動時の空燃比は、ガソリンが重質化すると揮
発性の低下等によって吸気通路壁面への付着量が増大す
るためにリーン化し、逆に、軽質化すると付着量が減少
してリッチ化する。更に、パーシャル域の点火時期制御
においては、ガソリンが重質化すると充填効率（気化潜
熱）が増加するために、点火時期を遅らせる必要があり
、逆に軽質化したときには点火時期をより進角させる必
要がある。

また、排気中の酸素濃度に基づいて燃料供給量をフィー
ドバック制御する空燃比フィードバック補正制御を実施
する場合、ガソリンの重軽質度合いが変化すると、酸素
濃度と排気存寄成分（ＣＯ２ＨＣ，Ｎｏ、）濃度とのバ
ランスが変化して空燃比制御点が変化し、所望の目標空
燃比に精度良くフィードバック制御できなくなり、運転
性や排気性状に差がでてしまうという問題もあった。

ガソリンとしては、種々の品質のものかあり、ガソリン
性状を決める重軽質度合いにも多くのバラツキかある。

従って、使用するガソリンの重軽質度合いを判定して、
燃料供給等の機関制御に反映させることにより、ガソリ
ンの重軽質度合いにバラツキかあっても機関吸入混合気
の空燃比か所望値になるように補正し、前記重軽質度合
いのバラツキによる運転性や排気性状の悪化を防止した
内燃機関の燃料供給制御装置が提案されている。

しかしながら、使用するガソリンの重軽質度合いを判定
するのに、静電容量の変化に基づき燃料の重軽質度合い
を検出する重軽質センサを、例えば燃料噴射弁上流側の
燃料供給配管又は燃料タンク内に設け、燃料中に浸漬さ
れる一対の電極間の充放電を、電極間電圧に基づいて繰
り返し制御し、前記一対の電極間の静電容量変化に応じ
た前記充放電電流を所定周波数のパルス信号に変換して
出力し、燃料の重軽質度合いを前記パルス信号の周波数
として取り出すようにしているか、当該センサを設ける
ためにコストアップの要因となる。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気バ
ルブの燃料付着による温度変化に基づいて検出した使用
する燃料の重軽質度合いの変化を燃料供給制御に反映さ
せて、燃料の重軽質度合いの変化による運転性や排気性
状の悪化を防止てきる制御装置を提供することを目的と
する。

〈課題を解決するための手段〉 このため本発明では、第１図に示すように、機関運転状
態を検出する機関運転状態検出手段と、機関の吸入空気
量に見合った基本燃料供給量を演算する基本燃料供給量
演算手段と、前記演算された基本燃料供給量に基づいて
機関への燃料供給を制御する燃料供給制御手段と、を含
んで構成された内燃機関の燃料供給制御装置において、
吸気バルブの弁頭部の温度を測定する吸気バルブ温度測
定手段と、所定運転状態において前記測定された吸気バ
ルブの燃料付着による温度変化に基づいて燃料の重軽質
度合いを検出する重軽質度合い検出手段と、該重軽質度
合い検出手段により検出された燃料の重軽質度合いに基
づいて前記基本燃料供給量演算手段で演算された基本燃
料供給量を補正する基本燃料供給量補正手段と、を設げ
る構成とした。

〈作用〉 かかる構成では、吸気バルブ温度測定手段が吸気バルブ
の弁頭部の温度を測定するか、該吸気バルブの弁頭部の
温度は燃料の重軽質度合い及び機関の冷却水温度によっ
て異なるものである。

そして、重軽質度合い検出手段か所定運転状態において
吸気バルブの弁頭部の温度変化に基づいて燃料の重軽質
度合いを検出し、基本燃料供給量補正手段により吸入空
気量に見合った基本燃料供給量を燃料の重軽質度合いの
検出値に基づいて変化するように補正し、該補正量に基
づいて機関への燃料供給が制御される。もって燃料の重
軽質度合いか変化しても機関への燃料供給量が適正化さ
れる。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。　　　゛一実施例を示
す第２図において、内燃機関ｌには、エアクリ、−す２
から吸気ダクト３．スロットル弁４及び吸気マニホール
ド５を介して空気が吸入される。前記吸気マニホールド
５のブランチ部には、各気筒毎に燃料噴射弁６か設けら
れている。

前記燃料噴射弁６は、ソレノイドに通電されて開弁し、
通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、後
述するコントロールユニット１２からの駆動パルス信号
により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプから圧
送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に調整
された燃料を、噴射供給する。

機関１の各燃焼室には点火栓７が設けられていて、吸気
バルブ２１の開弁により該燃焼室に流入した混合気に火
花点火して、該混合気を着火燃焼させる。

そして、機関１からは、図示しない排気バルブ。

排気マニホールド８．排気ダクト９．三元触媒１゜及び
マフラー１１を介して排気が排出される。

コントロールユニット１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ。

ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイス等を含
んで構成されるマイクロコンピュータを供え、各種のセ
ンサからの検出信号を受け、後述の如く演算処理をして
、燃料噴射弁６の作動及び点火栓７による点火時期を制
御する。

前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３中に熱線式等
のエアフローメータ１３が設けられていて、機関１の吸
入空気流量Ｑに応じた信号を出方する。

また、クランク角センサ１４が設けられていて、例えば
４気筒の場合、クランク角１８０’毎の基準信号ＲＥＦ
と、クランク角１°又は２°毎の単位角度信号ＰＯ８と
を出力する。ここで、前記基準信号ＲＥＦの周期、或い
は、所定時間内における前記単位角度信号ＰＯ８の発生
数を計測することによって、機関回転速度Ｎを検出可能
である。

また、機関１のウォータジャケットの冷却水温度Ｔｗを
検出する水温センサＩ５等が設けられている。

更に、排気マニホールド８の集合部には空燃比検出手段
としての酸素センサ１６か設けられ、排気中の酸素濃度
を介して機関ｌに吸入される混合気の空燃比を検出する
。前記酸素センサ１６は、理論空燃比付近を境に排気中
の酸素濃度か急変することを利用して、実際の空燃比の
理論空燃比に対するリッチ・リーンを検出する公知のも
のである。

また、スロットル弁の開度ＴＶＯを検出するポテンショ
メータ式のスロットル弁開度センサ１７か設けられてい
る。

更に本発明に係る構成として、第３図に示すように、吸
気バルブ２１の弁頭部２２にニッケル・コバルト、マン
ガンの酸化物を主成分とした半導体感温素子２３が埋め
込まれ、吸気バルブ２１の弁頭部２２の温度Ｔを測定す
る。ここで、該半導体感温素子２３は第４図に示すよう
に、温度Ｔが上昇すると抵抗値Ｒが減少する抵抗特性を
有しており、第５図に示すように測定用回路２４に組み
込んで、測定用定抵抗２５の両端の電圧を出力Ｖ。ｕＴ
として取り出すことにより略温度に比例した出力Ｖ。、
Ｔとして取り出すことができる。

即ち、半導体感温素子２３及び測定用回路２４等により
吸気バルブ温度測定手段が構成される。

二二において、コントロールユニット１２に内蔵された
マイクロコンピュータは、第６図〜第７図のフローチャ
ートにそれぞれ示すＲＯＭ上のプログラムに従って演算
処理を行い、燃料の重軽質度合いに対応する燃料供給制
御を行う。

尚、本実施例において、基本燃料供給量演算手段、燃料
供給制御手段、基本燃料供給量補正手段としての機能は
、前記第６図〜第７図のフローチャートに示すようにソ
フトウェア的に備えられている。

第６図のフローチャートに示すプログラムは、燃料供給
量設定制御ルーチンを示すものであり、まず、ステップ
ｌ（図中ではＳｌと記しである。

以下同様）では、エアフローメータ１３て検出された吸
入空気流量Ｑと、クランク角センサ１４からの出力信号
に基づき算出した機関回転速度Ｎとに基づき、機関１の
吸入空気量に見合った基本燃料噴射量（基本燃料供給量
）Ｔｐを以下の式に従って演算する。

Ｔｐ＝に−Ｑ／Ｎ 上記演算式において、Ｋは燃料噴射弁６の噴射特性等に
基づいて設定される定数であり、この定数Ｋを乗算する
ことで、基本燃料噴射量７ｐか燃料噴射弁６の噴射時間
として算出されるようにしである。

ステップ２では、加速時の空燃比リーン化を補正するた
めの加速時壁流補正係数ｋｆｕｅｌを、例えばスロット
ル弁４の開度変化や冷却水温度Ｔｗに基づいて設定する
。尚、このステップ２で設定される加速時壁流補正係数
ｋｆｕｅｌは、標準重軽質度合いの燃料に対応する値で
あるため、次のステップ３で実際の重軽質度合いに基づ
いて補正する。

ステップ３では、第７図に示す補正係数設定ルーチンに
より重軽質度合いの検出値に基づいて求めた加速増量に
係る補正係数ｋｆを、ステップ２で設定された加速時壁
流補正係数ｋｆｕｅｌに乗算して補正し、加速時壁流補
正係数ｋｆｕｅ　１を燃料の重軽質度合いに応じた値と
している。前記補正係数ｋｆは、第７図のフローチャー
ト中に示すように、燃料の重質であるときはと大きな値
に設定されて、壁流付着量か多く加速時に空燃比かリー
ン化する重質燃料のときほとより増大補正されて、空燃
比のリーン化か回避できるようにしである。

また、ステップ４ては、減速運転時の空燃比リッチ化を
補正するための標準重軽質度合い（軽質）の燃料に対応
する減速時壁流補正係数ＫＤＣを、前記加速時壁流補正
係数ｋｆｕｅｌと同様に、例えばスロットル弁４の開度
変化や冷却水温度Ｔｗに基づいて設定するか、この場合
も、燃料の重軽質度合いか変化すると適合しなくなるの
で、次のステップ５でやはり重軽質度合いの検出に基づ
く補正を施す。

ステップ５ては、第７図に示す補正係数設定ルーチンに
より重軽質度合いの検出値に基ついて求めた減速減量に
係る補正係数ｋｆの逆数１／ｋｆを減速時壁流補正係数
ＫＤＣに乗算する。前記補正係数ｋｆは、前述のように
、燃料の重質であるときほと大きな値か設定されるよう
になっているから、その逆数は、燃料か重質であるとき
ほと小さな値となり、重質燃料であって壁面への付着量
が多いときほと減速時壁流補正係数ＫＤＣが増大されて
減量補正量か増大するようになっている。

また、ステップ６ては、機関温度を代表する冷却水温度
Ｔｗに基つく水温増量補正係数ＫＴｗを設定するか、こ
こても、燃料の重軽質度合いによる揮発性の違い等を原
因として、燃料の重軽質度合いが変化すると所望の補正
を施せなくなるので、次のステップ７て燃料の重軽質度
合いの検出値に基づく補正を施す。

ステップ７では、第７図に示す補正係数設定ルーチンに
より重軽質度合いの検出値に基づいて求めた水温増量に
係る補正係数ｋＴＷｈＯｓを、前記水温増量補正係数Ｋ
Ｔｗに乗算して補正設定する。

前記補正係数ｋＴｗｈｏｓは、前記ｋｆと同様に重質燃
料であるときほど大きな値が設定されるようにしてあり
、これにより揮発し難い重質燃料のときには、より増大
補正されて空燃比のリーン化を回避し得るようにしであ
る。

そして、ステップ８ては、前記加速時壁流補正係数ｋｆ
ｕｅ１．減速時壁流補正係数ＫＤＣ，水温増量補正係数
ＫＴｗを含めて各種補正係数Ｃ０ＥＦ　（＝Ｉ＋ｋｆｕ
ｅｌ＋ＫＴｗ−ＫＤｃ・−−：＋を演算する。

次のステップ９では、別ルーチンで設定される空燃比フ
ィードバック補正係数αを読込む。尚、前記空燃比フィ
ードバーツタ補正係数αは、酸素センサ１６によって検
出される実際の空燃比を目標空燃比に近づけるための係
数である。

次のステップ１０ては、前記基本燃料噴射量Ｔｐ１各種
補正係数Ｃ０ＦＦ、空燃比フィードバック補正係数α、
更に、燃料噴射弁６の電源電圧変化による盲動噴射時間
の変化を補正するための補正分子ｓ等を用いて、最終的
な燃料噴射量Ｔｉを以下の式に従って演算する。

Ｔｉ＝Ｔｐ　−Ｃ０ＥＦ・α＋Ｔｓ ここで、燃料の噴射供給開始タイミングになると、上記
のようにして設定された燃料噴射量Ｔｉの最新値か読み
出され、この燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス巾の駆動
パルス信号を燃料噴射弁６に出力することて、燃料噴射
弁６による燃料供給量が＃Ｊａされるようになっている
。

次に第７図のフローチャートに示す補正係数設定ルーチ
ンについて説明する。当該ルーチンは、重軽質度合いを
判定し、補正係数を設定するルーチンを示すものであり
、まず、ステップ２１ては、エアフローメータ１３て検
出された吸入空気流量Ｑ、クランク角センサ１４からの
出力信号に基づき算出した機関回転速度Ｎ、半導体感温
素子２３により検出される吸気バルブ２１の弁頭部２２
の温度Ｔ　ＩＮ、水温センサ１５により検出される冷却
水温度Ｔｗ、スロットル弁開度センサ１７により検出さ
れるスロットル弁開度ＴＶＯ等を入力する。

ステップ２２ては、前記ステップ２１で入力した吸気バ
ルブ２１の弁頭部２２の温度Ｔ　ＩＮをＡ／Ｄ変換し、
デジタル信号とする。

ここで、燃料噴射弁６より噴射された燃料は吸気バルブ
２１の弁頭部２２にも付着することになるが、吸気バル
ブ２１へ付着した燃料は軽質の方が早く気化するため、
吸気バルブ２１の弁頭部２２の温度Ｔ　ＩＮの上昇も早
く、例えば第８図（ｂｌに示すように、該温度Ｔ　Ｉ　
Ｎは燃料の重軽質度合いにより異なることとなる。また
第８図（Ｃ１に示すように、水温Ｔｗか高い程吸気バル
ブ２１へ付着した燃料が早く気化するため、水温Ｔｗに
よっても異なることとなる。

ステップ２３ては、第８図（ａ）に示す吸気バルブ２１
の開直前から吸気バルブ２１の開直後までの期間の吸気
バルブ２１の弁頭部２２の温度Ｔ　ＩＮを積分し、積分
値をＳ　Ｔ　ｌ　ｍとする。

ステップ２４ては、燃料性状を判定すべき運転状態か否
かを判断する。即ち、吸気バルブの弁頭部の温度Ｔ　Ｉ
　Ｎの変化は第８図に示す以外にも考えられるが、機関
が定常状態にある場合は燃料性状の違いによる変化だけ
であると考えられるので、機関運転状態が定常運転状態
か否かを判断する。ここで、機関回転数Ｎ、スロット弁
開度ＴＶＯ，機関負荷を代表する基本燃料噴射■Ｔｐよ
り機関運転状態を判断する。即ち、機関回転数ＮがＮＬ
≦Ｎ≦ＮＨなる所定回転数で、スロット弁開度ＴＶ０か
当該変化率ΔＴＶＯかΔＴ　Ｖ　Ｏ＜　Ｄ　Ｔ　Ｖ　Ｏ
なる略−窓開度てあって、また機関に係る負荷を代表す
る基本燃料噴射量かＴｐＬ≦Ｔｐ≦ＴｐＨなる所定噴射
量であるときに、機関は定常運転状態、即ち燃料性状を
判定すべき運転状態であると判断し、ステップ２５に進
む。

ここで、前述のように燃料の重軽質度合いに応じて燃料
の気化する時間ｔが異なるか、当該時間ｔは冷却水温Ｔ
ｗが高いほど短くなる。従って、ステップ２５では、Ｒ
ＯＭに重軽質度合いをパラメータとして冷却水温Ｔｗの
マツプとして記憶されている燃料性状の判別を行うため
の目標温度積分値Ｍ１を検索する。

ステップ２６では、前記ステップ２３で演算した積分値
Ｓア、。と前記ステップ２５で検索した目標温度積分値
Ｍｌとの比較を行う。

そして、積分値Ｓ　Ｔ　ｉイかエリア■に有り軽質であ
ると判定されると、ステップ２７に進み、基準燃料であ
る軽質燃料性状であるとして補正係数ｋｆをｋｆ＝１と
する。

ステップ２６てエリア■に有ると判定されると、ステッ
プ２８に進み、中質燃料性状であるとして補正係数ｋｆ
を中質燃料に係る係数ＫＩＮＪ　ｌか水温増量、加速増
量、減速減量、始動増量等ごとに記憶されているマツプ
より検索し、ｋ　ｆ　＝Ｋ［ＮＪ　１とする。

ステップ２６てエリア■に有ると判定されると、ステッ
プ２９に進み、重質燃料性状であるとして補正係数ｋｆ
を重質燃料に係る係数ＫＩＮＪ２か水温増量、加速増量
、減速減量、始動増量等ごとに記憶されているマツプよ
り検索し、ｋ　ｆ　＝ＫＩＮＪ２とする。

即ち本実施例においては、補正係数設定ルーチンのステ
ップ２７．２８または２９て検索された係数か前述の燃
料供給量設定制御ルーチンにおいて用いられることとな
り、もって、基本燃料噴射量Ｔｐか燃料の重軽質度合い
に基づいて変化するように補正係数ｋｆにより補正され
、該補正された基本燃料供給量Ｔｐに基づいて機関への
燃料供給か制御される。もって燃料の重軽質度合いか変
化しても機関への燃料供給量か適正化されるので、重軽
質度合いのバラツキかあっても運転性及び排気性状を良
好に保つことか可能となる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、燃料の重軽質度
合いにバラツキかあっても、吸気バルブ温度測定手段に
より測定される吸気バルブの燃料付着による温度変化に
基づいて該重軽質度合いを検出することかでき、該検出
に基づいて燃料補正を行うことができるので、運転性や
排気性状の悪化を防止することが可能となる。また、燃
料中に浸漬させる重軽質センサを設ける必要かないので
、コスト低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム図、第３図は吸気バルブの
部分拡大図、第４図は半導体感温素子の出力特性図、第
５図は温度測定用回路を示す概略回路図、第６図、第７
図は同上実施例における制御内容を示すフローチャート
、第８図は吸気バルブの温度特性図である。 １・・・機関　　６・・・燃料噴射弁　　１２・・・コ
ントロールユニット　　１３・・・エアフローメータ１
４・・・クランク角センサ　　１６・・・酸素センサ２
１・・・吸気バルブ　　２３・・・半導体感温素子２４
・・・測定用回路 特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　富士雄 第１図 第３図　　　　　　　第４図 第５図 ＯＵＴ 第２図 第８図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、 機関の吸入空気量に見合った基本燃料供給量を演算する
   基本燃料供給量演算手段と、 前記演算された基本燃料供給量に基づいて機関への燃料
   供給を制御する燃料供給制御手段と、を含んで構成され
   た内燃機関の燃料供給制御装置において、 吸気バルブの弁頭部の温度を測定する吸気バルブ温度測
   定手段と、 所定運転状態において前記測定された吸気バルブの燃料
   付着による温度変化に基づいて燃料の重軽質度合いを検
   出する重軽質度合い検出手段と、該重軽質度合い検出手
   段により検出された燃料の重軽質度合いに基づいて前記
   基本燃料供給量演算手段で演算された基本燃料供給量を
   補正する基本燃料供給量補正手段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置
   。