JPH04191441A - エンジンのフィードバック制御装置 - 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、燃料の揮発性に応じてエンジンの燃焼状態を
目標値にフィードバック制御するようにしたエンジンの
フィードバック制御装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、エンジンの燃料特にガソリンにおいては、揮発性
の低い燃料が販売されるようになり、燃料性状の異なる
燃料をエンジンに供給して燃焼させ、た場合に、各種制
御特性をこの燃料性状の変動に対応して補正する必要が
ある。

すなわち、揮発性の低い重質燃料が供給された場合には
、それまでの通常燃料に対応して設定していた各種制御
特性では、特にエンジン温度が低い冷間時走行において
燃料の気化、霧化が低下して走行性不良が生起する。こ
れに対して、燃料の揮発性に基づく燃料性状の検出判定
を行えば、この燃料性状の検出に基づいて上記冷間運転
時の燃料増量を所定量増加するように補正することなど
で走行性を改善することか可能となる。

そこで、従来より、上記燃料の揮発性などの燃料性状を
検出判定するのに、例えば、特開昭６２−２８８３３５
号公報に見られるように、重質燃料と通常燃料とではシ
リンダ内の燃焼における燃焼速度すなわち圧力上昇が異
なることに基づき、圧力センサによって検出した筒内圧
力に基づいて燃料性状を検出判定するようにした技術が
公知である。

一方、エンジンにおいては、エンジン回転数、空燃比等
を点火時期、スロットルバイパスエア量、燃料噴射量等
の制御によって運転状態に対応した所定値に収束するよ
うにフィードバック制御して、運転性、燃費性、エミッ
ション性などを改善する技術が採用されている。また、
上記フィードバック制御において、各種センサの信号異
常、ノイズなどによって、この信号に基づく制御量が通
常の運転状態および燃料性状では発生しないような値に
移行して、誤制御状態となるのを防止することから、上
記制御量の変動範囲を規制する制御も行われている。

（発明が解決しようとする課題） しかして、上記のようにエンジンの燃焼制御を目標値に
収束するようにフィードバック制御する際に、前述のよ
うに制御量の変動範囲を制限しているものでは、揮発性
の低い燃料が供給された場合にその影響によって前記目
標値へ収束させるためのフィードバック制御量が大きく
変動することになるが、変動範囲の制限によって制御量
を大きく補正できず、揮発性の変化に対応した最適制御
量でのフィードバック制御が実行できずに、燃焼状態が
目標値に収束しなくなる問題を有する。

すなわち、例えば、アイドル時のエンジン回転数を点火
時期の調整によって所定回転数にフィードバック制御し
ようとした場合に、揮発性の低い重質燃料が供給される
と、エンジン始動後の回転数変動などから重質燃料を検
出判定して燃料増量などの揮発性変動補正を行っても、
上記燃料性状判定に伴う増量補正が実質的に有効に作用
するまでの時間的遅れがあり、その間にエンジン回転数
が大きく低下し、しかも、点火時期のフィードバック制
御量の補正量は制御範囲の規制で大きく設定できず、そ
のままエンジン回転数が低下してエンジン停止を招く恐
れがある。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、燃料の揮発性の検出
に対応してフィードバック制御を適切に行えるように修
正して目標値への収束性を高めてエンジン停止などの不
具合が発生するのを停止して揮発性変動補正か有効に作
用するようにしたエンジンのフィードバック制御装置を
提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明のエンジンのフィードバ
ック制御装置は、点火時期の調整等によってエンジンの
燃焼状態を調整する燃焼制御手段を、上記燃焼状態が目
標値に収束するよう所定の制御範囲内でフィードバック
制御するについて、燃料の揮発性に関連する信号を検出
する燃料性状検出手段を設け、該燃料性状検出手段の信
号を受け、揮発性が悪いときは良いときに対して前記フ
ィードバック制御の制御範囲を、燃焼状態を向上する方
向への移行を許容するべく変更する修正手段を備えて構
成したものである。

例えば、アイドル回転数が目標回転数に収束するように
前記燃焼制御手段のフィードバック制御を行うと共に、
前記修正手段は燃料の揮発性が悪いときは良いときに対
してフィードバック制御の制御範囲を、エンジントルク
を向上する方向への移行を許容するべく変更するもので
ある。

一方、前記燃焼制御手段としては、点火時期制御、また
は、スロットル弁をバイパスするバイパス、：Ｌ７量の
変更による吸気量調整でエンジンの燃焼状態を制御する
ものにも適用可能である。

また、修正手段によってフィードバック制御の制御範囲
を変更した後、実際のフィードバック制御値が揮発性が
向上した方向に所定値以上変動したら上記制御範囲を通
常状態に戻すように制御するのが好適である。

（作用および効果） 上記のようなフィードバック制御装置では、通常燃料に
対応して設定した基本的な制御量にょって、エンジンの
燃焼状態が目標値に収束するように調整する燃焼制御手
段を、所定の制御範囲内に制限しつつフィードバック制
御して、センサ異常、ノイズなどの影響による誤制御の
発生を防止しつつ燃焼状態を目標値に収束させている。

また、上記フィードバック制御において、揮発性の悪い
燃料が供給された際には、燃料性状検出手段によって揮
発性の低下を検出すると、フィードバック制御における
制御範囲を修正手段によって拡大もしくは移行するよう
に変更して制御量を燃料の揮発性の変化に対応した値に
即座に変更可能とし、目標値への収束性を高めてエンジ
ン停止などの不具合の発生を防止し、燃料性状の検出に
基づいて揮発性に対応した適確な制御を実施することが
できるものである。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図は一実施例のフィードバック制御装置を備えたエ
ンジンの全体構成図である。

エンジン本体１のピストン２上方に容積可変に形成され
た燃焼室３には、吸気ポート４および排気ポート５か連
通開口し、その開口部分が吸気弁６および排気弁７によ
って所定のタイミングで開閉作動される。

上記吸気ポート４に接続された吸気通路８には、上流側
から吸入空気量を検出するエアフローセンサ１１、スロ
ットル弁１２が介装され、サージタンク１３の下流部分
が各気筒に分岐形成され、ここに燃料を噴射供給するイ
ンジェクタ１４が配設されている。

また、上記吸気通路８に対し、そのスロットル弁１２を
バイパスしてその上下の吸気通路８に接続したバイパス
エア通路１５が形成され、このバイパスエア通路１５に
はその間度調整によってバイパスエア量を調整する制御
弁１６が介装されている。さらに、前記燃焼室３に臨ん
で点火プラグ１７が配設され、この点火プラグ１７にイ
グニションコイル１８とディストリビュータ１９を介し
て放電電圧が通電され点火時期が調整される。

そして、上記イグニションコイル１８にはコントローラ
２０から点火信号が出力され、この点火時期の調整によ
ってエンジンの燃焼状態を調整する燃焼制御手段Ｅが構
成され、アイドル時にはコントローラ２０からエンジン
回転数を目標回転数に収束するよう所定の制御範囲内で
点火時期のフィードバック制御を行う制御信号が出力さ
れる。

また、上記バイパスエア通路１５の制御弁１６にはコン
トローラ２０から制御信号が出力されて、アイドル時お
よびその他の領域での吸入空気量の制御が行われる。さ
らに、インジェクタ１４の燃料噴射制御がコントローラ
２０からの制御信号によって運転状態に応じて行われる
。

上記コントローラ２０には運転状態を検出するために、
ディストリビュータ１９からのエンジン回転数を検出す
る回転信号、水温センサ２２からエンジン水温信号、ス
ロットル弁１２の全閉状態で作動するアイドルスイッチ
２３からの信号、変速機のＮレンジを検出するレンジセ
ンサ２４からの信号、エアフローセンサ１１からの吸気
量信号等がそれぞれ入力される。

さらに、上記コントローラ２０は、エンジン始動時のエ
ンジン回転数の変動から燃料の揮発性に関連する信号を
検出判定する燃料性状検出手段の機能を有すると共に、
上記燃料性状検出手段によって揮発性の低い燃料が供給
されたのが検出されると、揮発性が良いときに対して前
記フィードバック制御の制御範囲を、燃焼状態を向上す
る方向への移行を許容するべく変更する修正手段の機能
を備えている。さらに、上記修正手段によってフィード
バック制御の制御範囲を変更した後、実際のフィードバ
ック制御値が揮発性が向上する方向に所定値以上変動し
たら上記制御範囲を通常状態に戻す制御も行う。

また、前記コントローラ２０による燃料噴射制御におい
て、エンジン始動時に上記燃料性状検出手段によって使
用燃料が重質燃料であると検出されると、冷間時の燃料
供給量の増量（暖機増量）を増大し、エンジン水温の上
昇と共に低減する補正制御を行うように構成されている
。

具体的には、前記燃料性状の判定は、冷間始動後のエン
ジン回転数の変動で検出するものであるが、そのタイム
チャートを第２図に基ついて説明する。エンジンを始動
するべく、ａ点でスタータモータを起動してクランキン
グを開始すると、エンジン回転数は（Ａ）のように上昇
し始め燃料に点火して完爆状態となるとさらに上昇し、
始動後は一旦低下してからエンジン水温、スロットル開
度などに対応したエンジン回転数（目標値Ｎｏ）に移行
する。

そして、ｂ点からの低下状態におけるエンジン回転数が
所定の回転数ＮｃからＮｄに低下した時間ｔを計測し、
この時間ｔが重質燃料では通常燃料に比べて燃料の揮発
性が低く空燃比がリーンなのに応じて低下時間が短く　
（低下速度が速く）、上記計１１時間ｔが設定値ｔｏ以
下の場合に重質燃料の供給であると判定するものである
。これにより、エンジン回転数がＮｄに低下したｄ点で
燃料性状の判定が行われることになる。

上記燃料性状の検出判定に対し、（Ｂ）の点火時期の制
御は、ａ点のクランキング開始からｂ点の始動完了まで
は予め設定された始動用点火時期で点火を行い、始動完
了のｂ点からアイドル回転数が目標回転数となるように
フィードバック制御を開始し、目標回転数との偏差に応
じた点火時期すなわち目標値より低いときには進角し高
いときには遅角するように点火制御するものであるが、
ｄ点で燃料性状が揮発性の悪い重質燃料であると検出判
定されると、揮発性が低いことから空燃比がリーンで燃
焼状態が低下してエンジン回転数も低下するのに対して
、フィードバック制御によって大きく点火時期を進角す
るものである。

その際、上記フィードバック制御の制御値すなわち点火
時期の制御範囲は上下限ガード値Ｇｍａｘ。

Ｇｔｒｌｎによって規制され、ａ点からｄ点までの通常
時には狭い制御範囲であり、通常燃料の場合にはこの範
囲内を越えることはない。一方、重質燃料の場合には回
転数の低下が大きく重質判定まではフィードバック制御
量は上限ガード値Ｇｍａｘで規制されており、ｄ点の重
質判定と共に制御範囲が拡大されて大きな上限ガード値
ｃｍａｘ＋ｐに修正されて、フィードバック制御量は制
限が解除されて上記のように大きく点火進角を行うもの
である。

また、上記のように重質判定に伴って制御範囲すなわち
ガード値ＧＩＩｌａｘを修正した後、エンジン温度の上
昇などによって重質燃料であっても揮発性が上昇すると
、燃焼状態か改善されてエンジン回転数か高くなるのに
応じて前記フィードバック制御の制御値も徐々に小さな
値となる。そして、フィードバック制御値（点火時期）
がリセット値まで低下したｅ点から、前記制御範囲すな
わち上限ガード値ＧＩＯａＸを通常範囲に向けて徐々に
低下させる制御を行う。

一方、この始動時の燃料供給量は（Ｃ）に示すように、
ａ点のクランキング開始からｂ点の始動完了までは、エ
ンジン水温に応じて設定された始動用燃料を供給し、始
動完了のｂ点から徐々に低減して暖機増量燃料に移行す
るものであるが、ｄ点で燃料性状が重質燃料であると検
出判定されると、水温に応じた暖機増量燃料をさらに増
量して暖機の進行に応じて徐々に低減するものである。

なお、冷間始動時に燃料性状を判定するのは、燃料の揮
発性の差異が顕著となるのが温度が低い領域であり、温
度が高い領域では加熱によって気化が促進されて揮発性
の差に基づく変動が少なくて検出が困難となるからであ
る。

前記コントローラ２０の処理を第３図および第４図のフ
ローチャートに沿って説明する。この第３図は燃料性状
判定ルーチンであり、制御スタート後、ステップＳ１で
エンジン水温が５０℃以下の冷間時か否かを判定する。

冷間時に燃料性状を検出することから、ステップＳ２で
エンジン始動役所定時間以内か否かを判定する。エンジ
ン始動直後であると、ステップＳ３でＮレンジか否かを
判定して、燃料性状検出条件が満たされたか否かを判定
する。　　　　　　′ そして、上記ステップＳ１ないしＳ３の判定がＹＥＳで
、無負荷状態の冷間始動時には、ステップＳ４で始動後
に始動判定回転数Ｎｏ十α（第２図参照）を越えたか否
かを判定する。この始動判定回転数Ｎｏ＋αは目標回転
数ＮＯより所定値ａ高い回転数であり、エンジン始動時
にはバイパスエア量の増量でエンジン回転数か上昇する
ように設定され、揮発性の低い燃料ではこの始動判定回
転数ＮＯ＋αまで上昇しないものである。

次にステップＳ５で、エンジン回転数が前記ＮＣからＮ
ｄに低下するまでの時間の測定値ｔか、設定値ｔｏ以下
の重質燃料か否かの判定を行う。

また、この判定がＮＯの時には、ステップＳ６でエンジ
ン回転数がさらに低い下限回転数Ｎ３　　（第２図参照
）以下に低下したか否かを判定する。この下限回転数Ｎ
３は、通常燃料での始動後の回転低下では生じない回転
数で、エンジン回転数の低下がゆっくりでも、この回転
数まで低下するのは揮発性の低い燃料の場合である。

上記ステップＳ５の判定がＹＥＳでエンジン回転数の低
下が速いとき、またはステップＳ６の判定がＹＥＳで下
限回転数Ｎ３以下に低下して重質燃料が供給されている
と判定された場合には、ステップＳ７で重質判定フラグ
Ｈを１にセットする。

一方、ステップＳ４もしくはＳ６の判定がＮＯで通常燃
料の場合、および燃料性状検出条件か満たされなかった
場合には、ステップＳ７で重質判定フラグＨを０にクリ
アする。

なお、上記重質判定フラグＨのセットに応じて、図示し
ない燃料制御ルーチンで重質燃料増量の補正を行うもの
である。

第４図は点火時期のフィードバック制御における制御範
囲の設定ルーチンであり、制御スタート後、ステップＳ
ｌｌでフィードバックゾーイすなわちスロットル弁１２
が全開でエンジン回転数が所定値以下のアイドルゾーン
か否かを判定する。そして、フィードバックゾーンにあ
る場合には、ステップＳ１２で前回の重質判定フラグＨ
（ｉ−１）がＯであったか否かを判定する。

そして、前回は重質燃料と判定されていない場合には、
ステップＳ１３で今回の重質判定フラグＨが１にセット
されているか否かを判定する。このステップＳ１３の判
定がＹＥＳで今回初めて重質判定が行われた場合には、
ステップＳＬ４に進んてフィードバック制御の上限ガー
ド値Ｇ　ｗａｘを大きな値に設定して、制御範囲を拡大
する。

続いてステップＳ１５て復帰用に点火時期フィードバッ
ク補正量カリセット値以下に低下するのを待つ。この判
定がＹＥＳとなって点火時期フィードバック補正量がリ
セット値以下になると、ステップ８１Ｂで上限ガード値
Ｇｍａｘ十りを徐々に通常値に低減設定するものである
。

上記のような作用により、燃料の揮発性の検出判定に基
づき、揮発性の悪い重質燃料の供給を検出すると点火時
期のフィードバック制御の制御範囲を拡大して燃焼状態
を向上してエンジン回転数の低下によるエンジン停止を
阻止することができる。

なお、上記実施例において、始動時の回転低下度合に応
じて点火時期フィードバック制御の上限ガード値Ｇ　ｗ
ａｘの増加量を設定し、この点火時期の補正量によって
燃料の揮発性を検出判定するようにしても良く、この場
合にはエンジン回転数の回転落ちが少なく燃料性状の判
定が行える。

また、前記アイドル回転数のフィードバック制御すなわ
ち燃焼状態の制御を、バイパスエア通路１５の制御弁１
６の作動によるバイパスエア量の調整によって行うよう
にしてもよく、その際、重質燃料の検出と共に上記制御
弁１６の上限ガード値を拡大してバイパスエア量を増量
補正するようにしても良い。さらに、空燃比すなわち燃
料供給量のフィードバック制御を行うようにし、重質燃
料の検出時には制御範囲の上限値（つまり、リッチ側の
ガード値）を拡大するようにしても良い。

また、制御範囲の復帰は、前例同様に制御値がガード値
より所定値以上小さくなった時点で行えば良いものであ
る。

なお、上記フィードバック制御の制御範囲は、揮発性の
悪い燃料を検出した際には、上限ガード値のみを大きく
して制御範囲を拡大するほか、上下の通常ガード値をず
らして、燃焼状態（エンジン回転数等）を向上する方向
への移行を許容するようにすれば良いものである。

一方、上記実施例においては燃料の揮発性の低下の判定
を、第３図のステップＳ４ないしＳ６の要件によって行
っているか、エンジン始動時の各種制御の設定によって
は、ステップＳ４の条件は外しても良く、また、ステッ
プＳ５と８６の判定はいずれか一方のみによって行って
も良い。

さらに、燃料性状の判定は、重質燃料では燃焼速度か異
なり、燃焼圧力の上昇変化が異なることから筒内圧力を
検出してその変化特性から燃料性状を判定するようにし
てもよい。さらに、重質燃料では同一量の燃料の供給に
対して実際に燃焼室に供給される燃料量が少なく空燃比
がリーンとなることから、空燃比センサのリーン検出信
号か所定値以上に長い場合に重質燃料の供給であると判
定するようにしてもよい。さらに、他の公知の燃料性状
判定が採用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるフィードバック制御
装置を備えたエンジンの概略構成図、第２図は燃料性状
判定時の制御特性を示す説明図、 第３図および第４図はコントローラの処理を説明するた
めの要部フローチャート図である。 １・・・・・・エンジン本体、８・・・・・・吸気通路
、１２・・・・・スロットル弁、１５・・・・・ノ１イ
パスエア通路、１６・　・・制御弁、１７・・・・・・
点火プラグ、２０・・・・・・コントローラ、Ｅ・・・
・・・□燃焼制御手段。 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの燃焼状態を調整する燃焼制御手段を、
   上記燃焼状態が目標値に収束するよう所定の制御範囲内
   でフィードバック制御するエンジンのフィードバック制
   御装置において、燃料の揮発性に関連する信号を検出す
   る燃料性状検出手段を設け、該燃料性状検出手段の信号
   を受け、揮発性が悪いときは良いときに対して前記フィ
   ードバック制御の制御範囲を、燃焼状態を向上する方向
   への移行を許容するべく変更する修正手段を備えたこと
   を特徴とするエンジンのフィードバック制御装置。
2. （２）アイドル回転数が目標回転数に収束するように前
   記燃焼制御手段のフィードバック制御を行うと共に、前
   記修正手段は燃料の揮発性が悪いときは良いときに対し
   てフィードバック制御の制御範囲を、エンジントルクを
   向上する方向への移行を許容するべく変更することを特
   徴とする請求項１記載のエンジンのフィードバック制御
   装置。
3. （３）前記燃焼制御手段が、スロットル弁をバイパスす
   るバイパスエア量の変更による吸気量調整でエンジンの
   燃焼状態を制御することを特徴とする請求項１記載のエ
   ンジンのフィードバック制御装置。
4. （４）請求項１において、修正手段によってフィードバ
   ック制御の制御範囲を変更した後、実際のフィードバッ
   ク制御値が揮発性が向上した方向に所定値以上変動した
   ら上記制御範囲を通常状態に戻すことを特徴とするエン
   ジンのフィードバック制御装置。