JPH04294266A - 燃料性状測定装置および内燃機関の制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃料性状測定装置お
よび内燃機関の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの空燃比をフィードバック制御
するものがあり、これはエンジンの負荷と回転数等に基
づいて基本的な燃料噴射量を定めると共に、排気系に設
けた空燃比センサからの実空燃比と目標空燃比の差異を
基に、燃料噴射装置の燃料噴射量を比例積分制御するこ
とで、目標空燃比（理論空燃比）の混合気を得るように
なっている。

【０００３】また、エンジンの点火時期は、同じくエン
ジンの負荷と回転数等に基づいて予め定めた適正な点火
時期に制御されると共に、ノッキングセンサを設け、ス
ロットル全開時にノッキング信号を検出すると、点火時
期を遅角補正するようになっている（特開平１ー１３８
３４５号、特開昭６３ー４１６３５号、実開昭６２ー５
９７４２号公報等参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような制御にあっ
て、エンジンに用いる燃料の性状が標準のものと異なる
と、燃料の応答、混合気の生成に影響して適正な制御を
得にくくなる。

【０００５】即ち、標準の燃料（軽質燃料）に比べ、揮
発性の低い重質燃料だと、燃料の吸気ポート壁等の付着
や吸気ポート壁等に沿う壁流分が多くなり、シリンダへ
の吸入が遅れてしまう。また、重質燃料だと、気化しに
くい分、シリンダ内の混合気の着火、燃焼が遅れやすい
。

【０００６】このため、空燃比のフィードバック制御や
点火時期制御を行っていても、軽質燃料と同じ制御では
、空燃比の追従良い制御は得られず、また点火時期が合
わないのである。

【０００７】一方、燃料の性状を検出できれば、これに
応じて空燃比や点火時期の適正制御が可能になり、この
場合燃料の比重、誘電率等から燃料性状を検出するもの
があるが、こうした従来のものは燃料の重軽質までは正
確に検出できない。

【０００８】このため、燃料の重軽質に応じた制御は難
しく、したがって重質燃料の場合に、運転性能や排気エ
ミッションの悪化を招くという問題がある。

【０００９】この発明は、このような問題点を解決する
ことを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の燃料性状測定装
置は、図１に示すように燃料噴射装置１００の燃料噴射
量を空燃比センサ１０１からのフィードバック空燃比に
基づいて目標空燃比に比例積分制御する制御手段１０２
に具備されると共に、その制御状態から燃料性状を測定
する装置であって、機関冷却水温を検出する手段１０３
と、高低２つの水温点における前記比例積分制御の制御
周期を測定する手段１０４と、この制御周期の差から燃
料性状を演算する手段１０５とからなる。

【００１１】また本発明の内燃機関の制御装置は、図２
に示すように上記燃料性状測定装置の測定値に応じて、
機関の運転条件に基づく燃料噴射装置１００の燃料噴射
量、点火装置１１０の点火時期を補正する補正制御手段
１１１を設ける。

【００１２】

【作用】軽質燃料、重質燃料とも、冷却水温が高いとき
と低いときとで、目標空燃比への比例積分制御の制御周
期が変化するが、その水温による制御周期の差は、軽質
燃料では小さいのに対し、重質燃料では大きくなる。

【００１３】したがって、高低２つの水温点における比
例積分制御の制御周期の差を測ることで、燃料性状つま
り燃料の重質度を正確に求められる。

【００１４】また、これにより求めた重質度に応じて燃
料噴射量、点火時期を補正することで、燃料噴射量制御
、点火時期制御を的確に行える。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１６】図３に示すように、吸入空気はエアクリー
ナ２から吸気管３を通り、燃料は各気筒に設けたインジ
ェクタ（燃料噴射装置）４から、エンジン１の各吸気ポ
ートに向けて噴射される。

【００１７】シリンダ内に吸入された混合気は、点火信
号を受けるパワートランジスタ１４、点火プラグ１５等
からなる点火装置にて点火が行われる。

【００１８】着火燃焼したガスは排気管５を通して触媒
コンバータ６に導入され、ここで燃焼ガス中の有害成分
（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）が三元触媒により清浄化されて
排出される。

【００１９】吸入空気の流量Ｑａはホットワイヤ式のエ
アフローメータ７により検出され、アクセルペダルと連
動するスロットルバルブ８によってその流量が制御され
る。

【００２０】スロットルバルブ８の開度ＴＶＯはスロッ
トル開度センサ９により検出され、エンジン１の回転数
Ｎｅはクランク角センサ１０により検出される。クラン
ク角センサ１０からは回転数信号の他に点火時期制御用
に基準位置信号、単位角度信号が出力される。

【００２１】ウォータジャケットの冷却水温Ｔｗは水温
センサ１１により検出され、排気中の空燃比（酸素濃度
）は空燃比センサ１２により検出される。

【００２２】運転条件検出手段としてのエアフローメー
タ７、スロットル開度センサ９、クランク角センサ１０
、水温センサ１１、および空燃比センサ１２からの検出
信号は、コントロールユニット２０に入力される。

【００２３】比例積分制御手段、制御周期測定手段、燃
料性状演算手段、および補正制御手段としてのコントロ
ールユニット２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ
装置等からなるマイクロコンピュータにて構成され、前
記各信号に基づきインジェクタ４の燃料噴射量制御、点
火装置の点火時期制御、燃料重質度の測定を行う。

【００２４】次に、コントロールユニット２０の制御内
容を説明する。

【００２５】まず、燃料噴射量制御を説明すると、イン
ジェクタ４からの燃料噴射量（噴射パルス幅）Ｔｅは、
次式（１）、（２）のようにエンジンの吸入空気流量Ｑ
ａとエンジンの回転数Ｎｅとに基づいて基本的な噴射量
Ｔｐ（ベース空燃比）が算出され、この基本噴射量Ｔｐ
に各種補正係数Ｃｏｅｆ、空燃比のフィードバック補正
係数αを乗算して求められる。これは１シリンダ１サイ
クル毎に行われる。

【００２６】 　　　　Ｔｐ＝Ｋ（定数）×Ｑａ／Ｎｅ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　‥‥（１）　　　　Ｔｅ＝
Ｔｐ×Ｃｏｅｆ×α　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　‥‥（２）ただし、Ｃｏｅｆは、運
転域の空燃比補正係数、水温増量補正係数、始動および
始動後増量補正係数等の和で、それぞれ所定のテーブル
から読み込まれる。

【００２７】空燃比のフィードバック補正係数αは、所
定のフィードバック制御域に混合気を目標空燃比に制御
するためのもので、空燃比センサ１２からフィードバッ
クされる実空燃比と目標空燃比の差異を基に、比例積分
制御による比例分、積分分が決定される。

【００２８】この場合、フィードバック補正係数αは、
図４のように実空燃比が目標空燃比を上まわると所定比
例分が減算され、この後目標空燃比を下まわるまで１制
御毎に所定積分分が減算される。また、実空燃比が目標
空燃比を下まわると所定比例分が加算され、この後目標
空燃比を上まわるまで１制御毎に所定積分分が加算され
る。

【００２９】このように燃料噴射量Ｔｅが演算され、そ
の噴射パルス信号がインジェクタ４に出力されることで
、インジェクタ４からの燃料噴射量が制御される。

【００３０】一方、点火時期制御は、エンジンの回転数
Ｎｅと基本噴射量Ｔｐを基に点火時期（進角値）を定め
たマップから基本進角値が読み出され、これを冷却水温
Ｔｗ等により補正して点火時期ＡＤＶが求められ、その
点火時期ＡＤＶに点火信号が点火装置に出力されること
で制御される。

【００３１】そして、前述の空燃比の比例積分制御の制
御周期から、次のように燃料の重質度を測定する。

【００３２】この燃料重質度の測定は，図５のようにま
ずステップ１０１にて運転条件を読み込み、ステップ１
０２にて学習条件（測定条件）を満たしているときに、
ステップ１０３以降にて実行する。

【００３３】学習条件は、空燃比のフィードバック制御
中にあり、定常運転時（エンジンの負荷および回転数が
一定の範囲）にあり、エンジンの冷却水温Ｔｗが４０℃
または８０℃にあるときにＯＫとなる。

【００３４】冷却水温が４０℃のときに、学習条件がＯ
Ｋになると、ステップ１０４にてそのときの空燃比制御
における比例積分制御の制御周期ｆ４０を測定し、記憶
する。

【００３５】また、冷却水温Ｔｗが８０℃のときに、学
習条件がＯＫになると、ステップ１０５にてそのときの
空燃比制御における比例積分制御の制御周期ｆ８０を測
定し、記憶する。

【００３６】そして、制御周期ｆ４０、ｆ８０を測定す
ると、ステップ１０６にてその制御周期の差Δｆ８０−
４０を算出する。

【００３７】ここで、図６にある一定の運転条件におけ
る軽質燃料、重質燃料それぞれの水温Ｔｗに対する比例
積分制御の制御状態（周波数）を示すと、軽質燃料は高
水温時と低水温時の制御周期の差が小さいのに対して、
重質燃料は低水温時ほど燃料の応答が悪くなるため、高
水温時と低水温時の制御周期の差が大きくなる。即ち、
燃料が重質なほど制御周期の差Δｆ８０−４０は大きな
値をとる。

【００３８】そして、ステップ１０７にてその制御周期
の差Δｆ８０−４０を基に燃料重質度、この場合燃料重
質度の１指標である５０％留出温度〔Ｔ５０〕を算出す
る。 これは、制御周期の差Δｆ８０−４０を基に、図７のよ
うに定めたテーブルから算出する。なお、Ｔ５０は燃料
の５０％が留出するときの温度を表す。

【００３９】このように空燃比のフィードバック制御状
態から燃料重質度を測定できるのであり、冷却水温の高
低２つの水温点のおけるその比例積分制御の制御周期を
測定し、その制御周期の差から燃料重質度を算出するの
で、燃料重質度の正確な測定値を求めることができる。

【００４０】そして、燃料重質度の正確な測定値が求ま
ると、図５のステップ１０８にて燃料噴射量、点火時期
の補正制御を行う。

【００４１】この場合、燃料噴射量は、前（２）式中の
Ｃｏｅｆに燃料重質度に基づく補正項を加え、燃料重質
度に応じて噴射量Ｔｅを増量補正する。また、加速時に
は燃料増量を増加制御する。また、点火時期は、燃料が
重質なほど点火時期ＡＤＶを進角補正する。

【００４２】このように燃料重質度の正確な測定値に基
づいて、燃料噴射量、点火時期を補正制御することで、
適正な噴射量制御、空燃比制御、点火時期制御を得るこ
とができる。

【００４３】即ち、重質燃料の場合、燃料の応答遅れ等
を生じるが、燃料増量により空燃比の追従良い制御が得
られ、また高い加速応答が確保される。また、点火時期
の進角により混合気の着火、燃焼が早められ、良好な燃
焼状態が確保される。したがって、運転性能、排気性能
を向上できる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、機関冷却
水温の高低２つの水温点における目標空燃比への比例積
分制御の制御周期を測定し、この制御周期の差から燃料
性状を演算するので、燃料の重質度を正確に測定するこ
とができる。

【００４５】また、その測定値に応じて、燃料噴射装置
の燃料噴射量、点火装置の点火時期を補正することで、
重質燃料にあっても適正な噴射量制御、空燃比制御、点
火時期制御を得ることができ、良好な運転性能、排気性
能を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図である。

【図２】本発明の構成図である。

【図３】制御系を示す構成図である。

【図４】比例積分制御の制御特性図である。

【図５】燃料重質度の測定のフローチャートである。

【図６】水温と比例積分制御周波数の関係を示す特性図
である。

【図７】５０％留出温度のデータテーブルを示す特性図
である。

【符号の説明】

１　　エンジン ４　　インジェクタ ７　　エアフローメータ ９　　スロットル開度センサ １０　　クランク角センサ １１　　水温センサ １２　　空燃比センサ １５　　点火プラグ ２０　　コントロールユニット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　燃料噴射装置の燃料噴射量を空燃比セ
   ンサからのフィードバック空燃比に基づいて目標空燃比
   に比例積分制御する制御手段に具備されると共に、その
   制御状態から燃料性状を測定する装置であって、機関冷
   却水温を検出する手段と、高低２つの水温点における前
   記比例積分制御の制御周期を測定する手段と、この制御
   周期の差から燃料性状を演算する手段とからなる燃料性
   状測定装置。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載の燃料性状測定装置の
   測定値に応じて、燃料噴射装置の燃料噴射量、点火装置
   の点火時期を補正する補正制御手段を設けた内燃機関の
   制御装置。