JPH0510163A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルコール混合燃料を使用する機関におい
て、冷却水温度に拘わらずアルコールセンサ異常時にア
ルコール濃度を高精度に推定し始動性を向上させる。 【構成】 アルコールセンサが異常と判定されたときで
かつ冷却水の低温時及び高温時には初期アルコール濃度
をＭ０に設定し、中間温度時には初期アルコール濃度を
Ｍ５０に設定する。そして、低温時及び高温時にはクラ
ンキング時間が長くなるに従ってＭ０を段階的に高濃度
に変化させてアルコール濃度を推定し、中間温度時には
クランキング時間に拘わらずアルコール濃度をＭ５０に
保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メタノール等の燃料と
ガソリン等の他の燃料とを混合した混合燃料を使用する
内燃機関において、燃料噴射制御若しくは点火時期制御
を行う制御装置に関し、特に混合燃料の組成を検出する
センサの作動不良時の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば燃料噴射弁により機関に燃料を供
給する内燃機関の燃料供給装置の従来例として、以下の
ようなものがある。すなわち、燃料通路にアルコールセ
ンサを設け、機関運転状態から演算された燃料噴射量を
検出されたアルコール濃度に応じて補正することにより
各々のアルコール濃度において最適な空燃比で燃料を機
関に供給するようにしている。また、検出されたアルコ
ール濃度に基づいて点火時期を設定し点火栓を作動させ
る。

【０００３】そして、始動時に、アルコールセンサに異
常が発生したと判定されたときには、アルコール濃度を
最大濃度と最小濃度との中間値（例えばＭ５０相当）に
クランプし、この中間値に基づいて燃料噴射量を或いは
点火時期を算出するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃料供給装置においては、アルコールセンサ
の作動不良時（異常時）には実アルコール濃度に拘わら
ずアルコー濃度を中間値にクランプし中間値に基づいて
燃料噴射量を設定するようにしているので、始動時特に
低温始動時及び高温始動時には最適な混合気を供給でき
ず、特に実アルコール濃度と中間値との差が大きいとき
には以下の不具合がある。

【０００５】具体的には、実アルコール濃度が例えばＭ
８５のときには混合気が希薄すぎて始動できず、逆に実
アルコール濃度が例えばＭ２０のときには混合気が過濃
すぎて点火栓の燃料かぶり等を引起こすという不具合が
あり、例え始動できても運転性及び排気性状を著しく悪
化させるという不具合がある。本発明は、このような実
状に鑑みてなされたもので、センサの異常発生時にも始
動性を向上できるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、アルコールを
含む燃料を混合した混合燃料を機関に供給するものであ
って、前記混合燃料の組成を検出する燃料組成検出手段
Ａと、機関の冷却水温を検出する冷却水温度検出手段Ｂ
と、前記燃料組成検出手段Ａの作動不良の有無を判定す
る作動不良判定手段Ｃと、クランキング時に、燃料組成
検出手段Ａが作動不良と判定されたときに、検出された
冷却水温度が低温時及び高温時には燃料組成中のアルコ
ール濃度が最小値になるように初期燃料組成を設定し、
検出された冷却水温度が中間温度時には燃料組成中のア
ルコール濃度が最大値と最小値との略中間値になるよう
に初期燃料組成を設定する初期燃料組成設定手段Ｄと、
低温時若しくは高温時に設定された初期燃料組成を始動
が完了するまで所定変化代ずつクランキング時間が長く
なるに従って順次増加変更させる燃料組成変更手段Ｅ
と、変更された燃料組成若しくは中間温度時に設定され
た初期燃料組成に基づいて機関の制御対象Ｆの制御量を
設定する制御量設定手段Ｇと、設定された制御量に基づ
いて制御対象Ｆを駆動制御する駆動制御手段Ｈと、を備
えるようにした。

【０００７】

【作用】このようにして、クランキング時に燃料組成検
出手段に作動不良が発生したときに、冷却水の低温時時
及び高温時と中間温度時とで異なる初期燃料組成を設定
する。そして、低温時及び高温時においてはクランキン
グ初期からクランキング時間が長くなるに従って初期燃
料組成を所定変化代ずつ始動が完了するまで増加変更さ
せて制御対象を駆動制御する。また中間温度時には初期
燃料組成を変化させることなく一定に保持して制御対象
を駆動制御する。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を図２及び図１４
に基づいて説明する。図２において、マイクロコンピュ
ータ１にはエアフローメータ２からの吸入空気流量信号
とクランク角センサ３からのレファレンス信号（機関回
転速度に対応する）及びポジション信号と、機関４の排
気通路５に介装され排気中の酸素濃度から空燃比を検出
する酸素センサ６からの酸素濃度信号と、冷却水温度検
出手段としての水温センサ７からの冷却水温度信号と、
燃料供給通路８に介装される燃料組成検出手段としての
アルコールセンサ９からの濃度検出信号と、クランキン
グ時にオンとなるスタータスイッチ１０からのオン・オ
フ信号と、が入力されている。

【０００９】前記マイクロコンピュータ１は、Ｉ／Ｏ１
Ａと、ＣＰＵ１Ｂと、ＲＯＭ１Ｃと、ＲＡＭ１Ｄと、を
備えて構成されており、前記各種センサ等からの信号に
基づいて制御量としての燃料噴射量を演算し、機関の吸
気系に装着された制御対象としての燃料噴射弁１１に噴
射パルス信号を出力するようになっている。ここでは、
マイクロコンピュータ１は作動不良判定手段と初期燃料
組成設定手段と燃料組成変更手段と制御量設定手段とを
構成する。

【００１０】次に、作用を図３〜図７のフローチャート
に従って説明する。図３のＳ１では、アルコールセンサ
９が異常（作動不良）か否かを判定し、ＹＥＳのときに
はＳ２に進みＮＯのときにはＳ１３に進む。この判定
は、アルコールセンサ９の出力電圧が許容範囲から外れ
た時或いはその出力電圧の変化率が所定値以上のときに
異常と判定する。

【００１１】Ｓ２では、初期アルコール濃度設定用ＦＬ
ＡＧ２＝１か否かを判定し、ＹＥＳのときには後述の初
期アルコール濃度の設定が終了したと判断しＳ１５に進
みＮＯのときにはＳ３に進む。Ｓ３では、スタータスイ
ッチ１０がオンか否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ４
に進みＮＯのときにはＳ１０に進む。

【００１２】Ｓ４では、水温センサ７により検出された
冷却水温度ＴＷを読込む。Ｓ５では、読込まれた冷却水
温度ＴＷが第１設定値以上か否かを判定し、ＹＥＳのと
きにはＳ６に進みＮＯのときにはＳ７に進む。Ｓ６で
は、検出された冷却水温度ＴＷが第２所定値以上か否か
を判定し、ＹＥＳのときにはＳ８に進みＮＯのときには
Ｓ９に進む。ここで、第２所定値は前記第１所定値より
も高温に設定されている。

【００１３】したがって、冷却水温度が第１所定値未満
の低温時にはＳ７に進み、冷却水温度が第２所定値以上
の高温時にはＳ８に進み、冷却水温度が第１所定値以上
でかつ第２所定値未満の中間温度時にはＳ９に進むので
ある。Ｓ７では、低温用の初期アルコール濃度を最小ア
ルコール濃度であるＭ０に設定する。ここで、Ｍ０とは
アルコール濃度が０の状態をいう。

【００１４】Ｓ８では、高温用の初期アルコール濃度を
最小アルコール濃度であるＭ０に設定する。Ｓ９では、
中間温用の初期アルコール濃度設を中間濃度であるＭ５
０に設定する。ここで、上記の如く初期アルコール濃度
を設定する理由は、低温時において要求される最適始動
噴射量は図８に示すようにアルコール濃度が高くなるよ
うに従って増大するため、初期アルコール濃度を最小ア
ルコール濃度であるＭ０に設定するようにしたのであ
る。また、中間温度時には要求される最適始動噴射量は
図９に示すようにアルコール濃度に拘わらず略一定にな
るため、初期アルコール濃度を中間アルコール濃度であ
るＭ＝５０に設定するようにしたのである。また、高温
時には要求される最適始動噴射量は図１０に示すように
アルコール濃度が高くなるに従って増大するため、初期
アルコール濃度を最小アルコール濃度であるＭ０に設定
するようにしたのである。

【００１５】また、前記Ｓ３にて始動が完了したと判定
されたときには、Ｓ１０において空燃比フィードバック
制御によるアルコール濃度推定が終了したか否かを判定
し、ＹＥＳのときにはＳ１２に進みＮＯのときにＳ１１
に進む。Ｓ１１では、空燃比フィードバック制御による
アルコール濃度推定を、後述の図５〜図７のフローチャ
ートに従って、実行する。

【００１６】Ｓ１２では、空燃比フィードバック制御に
より推定された推定値をアルコール濃度として設定す
る。一方、前記Ｓ１にてアルコールセンサ９が正常と判
定されたときには、Ｓ１３においてアルコールセンサ９
の検出値を読込み、Ｓ１４でアルコールセンサ９の検出
値に基づいてアルコール濃度を演算した後、図４のＳ１
５に進む。

【００１７】図４のＳ１５では、初期アルコール濃度の
設定が終了したことを示すためにＦＬＡＧ２を１に設定
する。Ｓ１６では、スタータスイッチ１０がオンか否か
を判定し、ＹＥＳのときにはクランキング中と判断しＳ
１７に進みＮＯのときにはＳ２５に進む。Ｓ１７では、
後述の移行時間及びアルコール濃度変化代の設定を示す
ＦＬＡＧ１が零か否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ１
８に進みＮＯのときにはＳ２０に進む。

【００１８】Ｓ１８では、検出された冷却水温度に基づ
いて、アルコール濃度値を強制的に変化させるための移
行時間ＴＳと、アルコール濃度変化代ＭＳと、を設定す
る。ここで、低温時における移行時間ＴＳは、図１１に
示すように、クランキング開始時から略一定間隔に設定
され、またアルコール濃度変化代ＭＳは前記移行時間Ｔ
Ｓの経過毎に略一定値ずつアルコール濃度が高くなるよ
うに設定されている。また、中間温度時には、図１２に
示すように、クランキング時間に拘わらずアルコール濃
度が初期アルコール濃度Ｍ５０に保持されるように移行
時間とアルコール濃度変化代とは零に設定されている。
また、高温時における移行時間ＴＳは図１３に示すよう
にクランキング開始時から略一定間隔に設定され、また
アルコール濃度変化代はアルコール濃度がＭ０からＭ２
０になるまでは細かく変化させるべく小さな値ＭＳ１に
設定されその後はＭＳ１より大きくなるようにＭＳ２，
ＭＳ３に設定されている。

【００１９】Ｓ１９では、タイマのカウント値（クラン
キング時間）Ｔを零にセットすると共に、移行時間及び
アルコール濃度変化代が設定されたことをＦＬＡＧ１＝
１として設定する。一方、Ｓ１７にてＦＬＡＧ１＝１と
判定されたときには、Ｓ２０において、クランキング時
間Ｔが前記移行時間ＴＳを超えたか否かを判定し、ＹＥ
ＳのときにはＳ２１に進みＮＯのときにはＳ２２に進
む。

【００２０】Ｓ２１では、前記ルーチンで設定されたア
ルコール濃度Ｍに、Ｓ１８にて設定されたアルコール濃
度変化代ＭＳを、加えて、新たなアルコール濃度Ｍを設
定し、またタイマのカウント値Ｔを零にセットする。こ
れにより、低温時及び高温時には、アルコール濃度は始
動が完了するまで移行時間経過毎に段階的に高濃度側に
変化し、また中間温度時にはアルコール濃度はＭ５０に
常に保持される。

【００２１】Ｓ２２では、前記ルーチンでセットされた
カウント値Ｔに１を加算して新たなカウント値Ｔを設定
する。Ｓ２３では、Ｓ７〜Ｓ９にて設定された初期アル
コール濃度、Ｓ２１にて設定されたアルコール濃度若し
くは後述のＳ２７にてクランプされたアルコール濃度を
読み込む。

【００２２】Ｓ２４では、読込まれたアルコール濃度に
基づいて、始動時噴射量を演算する。具体的には、読込
まれたアルコール濃度と検出された冷却水温度とに基づ
いて始動時基本噴射量をマップから検索し、その始動時
基本噴射量に回転補正係数と時間補正係数とを乗じて始
動時噴射量を求める。ここで、回転補正係数はクランキ
ング中の機関回転速度が所定値以下のときに１に設定さ
れ所定値以上のときに機関回転速度の上昇に伴って徐々
に零になるように減少させて設定されている。また、時
間補正係数は、クランキング中（スタータモータ作動
中）もしくはクランキング開始から所定時間経過するま
では一定値に保持され、その後経過時間に伴って徐々に
零になるように減少させて設定されている。

【００２３】そして、演算された始動時噴射量と、通常
運転時の燃料演算式によって始動時によって始動時に得
られた燃料噴射量を始動時増加させた値と、を比較し、
それらの大なる方を始動時噴射量をして選択する。ここ
で、始動時噴射量は、図１４に示すように、異なるアル
コール濃度に対する始動時噴射量が重複する範囲（図１
４の斜線示）を除く範囲にて、各アルコール濃度に対応
させて設定して使用し、アルコール濃度の推定精度を向
上させる。

【００２４】この理由を説明すると、各アルコール濃度
に対する要求始動時噴射量と始動時間とは図１４の実線
示の如く二次曲線的に変化し、例えばＭ０に対する要求
始動時噴射量とＭ２０に対する要求始動時噴射量とは図
１４の斜線示の範囲にて重複する。また、Ｍ２０とＭ４
０との要求始動時噴射量も同様に図１４の斜線示の範囲
にて重複する。

【００２５】したがって、重複する範囲においては、い
ずれのアルコール濃度に対する始動時噴射量か判別でき
ないので、アルコール濃度の推定精度が低下する。この
ため、図１４に示すように、アルコール濃度が重複する
範囲を除く範囲において、各アルコール濃度に対する始
動時噴射量を設定すれば（図１４の斜線部分の噴射量が
図１１のＴＳに相当する）、アルコール濃度を所定変化
代ずつ段階的に変化させてもアルコール濃度を正確に判
別できアルコール濃度の推定精度を向上できるのであ
る。

【００２６】一方、Ｓ１６において始動が完了したと判
定されたときには、Ｓ２５においてＦＬＡＧ１を零にセ
ットした後、Ｓ２６に進む。Ｓ２６ではエンジンが自立
運転されたか否かを判定し、ＴＥＳのときにはＳ２７に
進みＮＯのときにはＳ２７を通過することなくＳ２８に
進む。この判定は、例えば機関回転速度が所定値以上か
否かで判断する。

【００２７】そして、自立運転が開始されたと判断され
たときに、Ｓ２７において、現在読込まれたアルコール
濃度Ｍを、現在使用されている混合燃料のアルコール濃
度の近似値と推定し、この推定値をＲＡＭに記憶させ
る。そして、この推定値を、前記空燃比フィードバック
制御によるアルコール濃度推定が終了するまで、推定ア
ルコール濃度として使用する。

【００２８】Ｓ２８では、ＦＬＡＧ２を零にセットした
後、Ｓ２３に進む。そして、Ｓ２４にて求められた始動
時噴射量に対応するパルス信号を燃料噴射弁１１に出力
し、燃料を機関に噴射供給する。次に、空燃比フィード
バック制御によるアルコール濃度の推定ルーチンを図５
〜図７のフローチャートに従って説明する。

【００２９】図５のＳ３１では、アルコールセンサ９が
異常か否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ３２に進みＮ
Ｏのときにはルーチンを終了させる。Ｓ３２では、アル
コールセンサの推定が終了したか否かを判定し、ＹＥＳ
のときにはルーチンを終了させＮＯのときにはＳ３３に
進む。Ｓ３３では、アルコール濃度（アルコール補正係
数ＡＬＣ）がクランプされたか否かを判定し、ＹＥＳの
ときにはＳ３５に進みＮＯのときにはＳ３４に進む。

【００３０】Ｓ３４では、アルコール濃度（アルコール
補正係数ＡＬＣ）を固定値（Ｍ５０相当）にクランプし
た後、Ｓ３５に進む。Ｓ３５では、アルコール濃度の推
定条件が成立（酸素センサ６の出力が反転したとき）し
たか否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ３６に進みＮＯ
のときにはＳ３９に進む。

【００３１】Ｓ３６では、後述の図７のフローチャート
に示めすルーチンによりアルコール濃度の推定を行う。
Ｓ３７では、アルコール濃度の推定が推定したため空燃
比フィードバック制御を開始させるために空燃比フィー
ドバック補正係数αを１にイニシャライズした後、Ｓ３
８に進む。

【００３２】Ｓ３８では、空燃比のフィードバック制御
を開始させた後、ルーチンを終了させる。推定条件が成
立しないときには、Ｓ３９で後述の図６のフローチャー
トに示すルーチンによりアルコールセンサ９のＮＧ用空
燃比フィードバック制御を開始させた後、ルーチンを終
了させる。

【００３３】次に、アルコールセンサ９のＮＧ用空燃比
フィードバック制御を図６のフローチャートに従って説
明する。Ｓ４１では、後述のリーンフラッグ或いはリッ
チフラッグが立てられた（オン）か否かを判定し、ＹＥ
ＳのときにはＳ４９に進みＮＯのときにはＳ４２に進
む。

【００３４】Ｓ４２では、空燃比フィードバック補正係
数αのクランプ時間の判定初回か否かを判定し、ＹＥＳ
のときにはＳ４３に進みＮＯのときにはＳ４５に進む。
Ｓ４３では、空燃比フィードバック補正係数αを１にク
ランプした後、Ｓ４４に進む。Ｓ４４では、タイマを所
定のクランプ時間（例えば５秒）にセットした後、ルー
チンを終了させる。

【００３５】Ｓ４５では、前記タイマのカウント時間
（クランプ時間）が零になったか否かを判定し、ＹＥＳ
のときにはＳ４６に進みＮＯのときにはルーチンを終了
させる。Ｓ４６では、酸素センサ６の検出値に基づいて
実際の空燃比が理論空燃比よりリッチ側でクランプされ
たか否かを判定し、ＹＥＳのときにはＳ４７に進みＮＯ
のときにはＳ４８に進む。

【００３６】実際の空燃比がリッチ側でクランプされた
ときにはＳ４７でリーンフラッグをオンさせ、逆に実際
の空燃比がリーン側でクランプされたときにはＳ４８で
リッチフラッグをオンさせる。Ｓ４９では、前記フラッ
グに基づいて実際の空燃比がリッチ側でクランプされた
か否かを判定し、ＹＥＳのとき（リーンフラッグオンの
とき）にはＳ５０に進みＮＯのとき（リッチフラッグオ
ンのとき）にはＳ５１に進む。

【００３７】Ｓ５０では、実際の空燃比をリーン化すべ
く前記Ｓ４３にてクランプされた空燃比フィードバック
補正係数αを所定を所定量減少させる。Ｓ５１では、実
際の空燃比をリッチ化すべく前記空燃比フィードバック
補正係数αを所定量増加させる。かかる制御は、実際の
空燃比のクランプ方向が反転するまで換言すれば前記Ｓ
３５における推定条件が成立するまで行われる。

【００３８】次にアルコール濃度の推定を図７のフロー
チャートに従って説明する。Ｓ６１では、前記空燃比フ
ィードバック補正係数αの１からの変化代Δα（前記Ｓ
５０若しくはＳ５１において実際の空燃比のクランプ方
向が反転するまでの変化分）を演算する。Ｓ６２では、
前回のアルコール補正係数ＡＬＣ_OLD と前記変化分Δα
とから新たなアルコール補正係数ＡＬＣ_NEW を次式によ
り演算する。

【００３９】 ＡＬＣ_NEW ＝ＡＬＣ_OLD ±ＡＬＣ_OLD ×Δα Ｓ６３では新たなアルコール補正係数ＡＬＣ_NEW （アル
コール濃度の推定値）をＲＡＭに記憶させる。以上説明
したように、クランキング時にアルコールセンサ９の異
常と判定されかつ冷却水が低いとき及び高いときには、
初期アルコール濃度をＭ０に設定し始動が完了するまで
クランキング時間が長くなるに従ってそのアルコール濃
度を段階的に高濃度側に変化させてアルコール濃度の推
定を行うようにしたので、低温時及び高温時の最適始動
噴射量特性（図８及び図１０参照）に対応させてアルコ
ール濃度を変化できる。このため、アルコール濃度の推
定を冷却水温度に拘わらず最適値に高精度で設定できる
ので、アルコールセンサ９の異常時においても良好な始
動性を確保でき、もって運転性及び排気性状を向上でき
る。また、冷却水が中間温度のときには初期アルコール
濃度をＭ５０に設定すると共に、クランキング時間に拘
わらず初期アルコール濃度を一定に保持するようにした
ので、中間温度時の最適始動噴射量特性（図９参照）に
対応させてアルコール濃度を設定できるため、中間温度
時においても良好な始動性を確保でき、もって運転性及
び排気性状を向上できる。

【００４０】尚、本実施例は燃料噴射制御について説明
したが、本発明は点火時期制御にも適用でき、また両制
御を併用する場合にも適用できる。また、低温時及び高
温時の初期アルコール濃度を例えばＭ８５に設定し、そ
のアルコール濃度を段階的に低濃度側に変化させてもよ
い。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、冷却水
の低温時及び高温時には初期燃料組成をアルコール濃度
が最小値になるように設定し中間温度時には初期燃料組
成を中間値に設定し、低温時及び高温時にはクランキン
グ時間が長くなるに従って初期燃料組成を所定変化代ず
つ増加変更させ中間温度時には初期燃料組成に保持して
制御対象を制御するようにしたので、冷却水温度に拘わ
らず良好な始動性を確保できると共に燃料組成を高精度
に推定でき、もって運転性及び排気性状を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のクレーム対応図。

【図２】 本発明の一実施例を示す構成図。

【図３】 同上のフローチャート。

【図４】 図３に継続するフローチャート。

【図５】 同上の空燃比フィードバック制御によるアル
コール濃度推定ルーチンを示すフローチャート。

【図６】 同上の他のフローチャート。

【図７】 同上のさらに他のフローチャート。

【図８】 同上の低温時における特性図。

【図９】 同上の中間温度時における特性図。

【図10】 同上の高温時における特性図。

【図11】 同上の低温時における設定値を説明する図。

【図12】 同上の中間温度時における設定値を説明する
図。

【図13】 同上の高温時における設定値を説明する図。

【図14】 同上の作用を説明するための図。

【符号の説明】

１ マイクロコンピュータ ７ 水温センサ ９ アルコールセンサ 10 スタータスイッチ 11 燃料噴射弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】アルコールを含む燃料を混合した混合燃料
   を機関に供給するものであって、前記混合燃料の組成を
   検出する燃料組成検出手段と、機関の冷却水温を検出す
   る冷却水温度検出手段と、前記燃料組成検出手段の作動
   不良の有無を判定する作動不良判定手段と、クランキン
   グ時に、燃料組成検出手段が作動不良と判定されたとき
   に、検出された冷却水温度が低温時及び高温時には燃料
   組成中のアルコール濃度が最小値になるように初期燃料
   組成を設定し、検出された冷却水温度が中間温度時には
   燃料組成中のアルコール濃度が最大値と最小値との略中
   間値になるように初期燃料組成を設定する初期燃料組成
   設定手段と、低温時若しくは高温時に設定された初期燃
   料組成を始動が完了するまで所定変化代ずつクランキン
   グ時間が長くなるに従って順次増加変更させる燃料組成
   変更手段と、変更された燃料組成若しくは中間温度時に
   設定された初期燃料組成に基づいて機関の制御対象の制
   御量を設定する制御量設定手段と、設定された制御量に
   基づいて制御対象を駆動制御する駆動制御手段と、を備
   えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。