JPH066218Y2 - 内燃機関におけるアルコールセンサ診断装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、アルコール内燃機関に関し、特に、アルコー
ル濃度を検出するアルコールセンサ出力の異常を診断す
る装置に関する。

〈従来の技術〉 近年、ガソリンの代替燃料としてガソリンにメタノール
やエタノール等のアルコールを混合したアルコール混合
燃料を使用できるように、燃料中のアルコール濃度を検
出するアルコールセンサを設け、このアルコールセンサ
の検出値に基づいて燃料供給量を制御するように構成さ
れた内燃機関（以下、アルコール内燃機関と称する）が
提案されている（特開昭５６−９８５４０号公報等参
照）。

このものでは、前記アルコールセンサの検出値に基づい
て燃料供給量を制御すると共に、酸素センサを設けて排
気中の酸素濃度から空燃比を検出して、所定の運転時は
空燃比を目標空燃比に近づけるように燃料供給量をフィ
ードバック補正する制御を行っている。

このような従来のアルコール内燃機関にあっては、上述
のように、アルコール濃度に応じて燃料供給量を制御し
ているので、前記アルコールセンサの出力が金属イオン
等によって経時変化して異常を来す、第６図に示すよう
に、燃料供給量Ｔ_iが急激に低下して、空燃比が大きく
リーン化してずれ、運転性、エミッション等に悪影響を
及ぼし、最悪の場合には、エンジンストールやエンジン
の焼き付等を生じる問題点がある。

従って、従来では、アルコールセンサの出力電圧を基準
にしてアルコールセンサの異常出力を検出する手段等の
アルコールセンサ診断装置を設け、異常と診断されたな
らば、適宜のフェール制御を実行して、機関を安定して
持続運転できるようにしている。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来のアルコールセンサ故障診断装置で
は、アルコールセンサの故障診断をより確実に精度良く
実行できず、従来の問題点を充分に解決することができ
なかった。

そこで、本考案は以上のような従来の問題点に鑑み、ア
ルコールセンサの診断をより確実に実行できる装置を提
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、本考案の内燃機関におけるアルコールセンサ
診断装置は、第１図に示すように、燃料中のアルコール
濃度を検出するアルコールセンサを備え、該アルコール
センサによって検出される燃料中のアルコール濃度に応
じて燃料供給量を制御するように構成された内燃機関に
おいて、機関回転中のアルコールセンサの最新の実出力
値と過去の演算出力値とを該過去の演算出力値に対して
重み付けされるように加重平均演算する演算手段と、こ
の加重平均値とアルコールセンサの実出力値とを比較す
る手段と、該比較結果に基づいてアルコールセンサ出力
の異常の有無を判定する異常判定手段と、を設けた構成
とする。

〈作用〉 エンジン回転中のアルコールセンサの最新の実出力値と
過去の演算出力値とを該過去の演算出力値に対して重み
付けされるように加重平均演算し、演算された加重平均
値とアルコールセンサの実出力値とを比較し、例えばそ
の差が規定値を越えた時に、アルコールセンサの異常出
力と判定する。

前記差が規定値以下であれば、アルコールセンサの正常
出力と判定する。

かかる構成によれば、アルコールセンサの診断精度を向
上でき、ひいてはアルコールセンサの故障後のフェール
セーフを確実に実行することが可能となるので、空燃比
のずれ、運転性、エミッション等の悪化を防止でき、エ
ンジンストールやエンジンの焼き付等を防止することが
できる。

そして、かかる構成では、過去の演算出力値に対して重
み付けされる加重平均値を使用するようにしたから、例
えば、混合燃料中のガソリンが揮発した場合等におい
て、アルコールセンサ出力が経時的に変化した場合に
も、適正な平均値が得られ、アルコールセンサの異常の
判定が正確、確実に行われ、アルコールセンサの診断精
度がより向上される。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、機関１の吸気通路２には、吸入空気流
量Ｑを検出するエアフローメータ３とアクセルペダルと
連動して吸入空気流量Ｑを制御する絞り弁４とが設けら
れ、吸気通路２下流のマニホールド部には気筒毎に電磁
式の燃料噴射弁５が設けられる。この燃料噴射弁５は、
マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット
６からの噴射パルス信号によって開弁駆動し、所定圧力
に制御された燃料を噴射供給する。更に、排気通路７内
の排気酸素濃度を検出することによって吸入混合気の空
燃比を検出する酸素センサ８が設けられる。図示しない
ディストリビュータには、クランク角センサ９が内蔵さ
れており、該クランク角センサ９から機関回転と同期し
て出力されるクランク単位角度信号を一定時間カウント
して、又は、クランク基準角度信号の周期を計測して機
関回転数が検出される。又、燃料タンク１１には、静電
容量等に基づいて燃料中のアルコール濃度を検出するア
ルコールセンサ１０が設けられている。

又、機関冷却水温度を検出する水温センサ１２が設けら
れている。

上記コントロールユニット６には、ＣＰＵ，ＲＯＭ，Ｒ
ＡＭ及び入出力信号処理回路（Ｉ／Ｏ）等を備えてなる
マイクロコンピュータが内蔵され、前記入出力信号処理
回路（Ｉ／Ｏ）には、クランク角センサ９からの信号，
エアフローメータ３からの吸入空気量信号、酸素センサ
８からの空燃比信号、アルコールセンサ１０からのアル
コール濃度信号、水温センサ１２からの機関冷却水温度
信号等が入力される。これらの入力信号に対して入出力
信号処理回路（Ｉ／Ｏ）からの出力信号としては、燃料
噴射弁５を駆動するためのパルス信号が該燃料噴射弁５
に出力される。

ここで、コントロールユニット６による燃料噴射量制御
を第３図〜第５図のフローチャートに従って説明する。

尚、コントロールユニット６は、エンジン回転中のアル
コールセンサの最新の実出力値と過去の演算出力値とを
該過去の演算出力値に対して重み付けされるように加重
平均演算する演算手段と、この加重平均値とアルコール
センサの実出力値とを比較する手段と、該比較結果に基
づいてアルコールセンサ出力の異常の有無を判定する異
常判定手段と、を兼ねるものである。

第３図のフローチャートは、燃料噴射量演算ルーチンを
示しており、ステップ（以下、図と同様にＳと略す）１
では、各センサによって検出された機関回転数Ｎや吸入
空気流量Ｑ等の機関運転状態を示す各種パラメータを読
み込む。

Ｓ２では、エアフローメータによって検出された吸入空
気流量Ｑとクランク角センサによって検出された機関回
転数Ｎとに基づいて単位回転当たりの吸入空気流量に相
当する基本燃料噴射量Ｔ_ｐ（←Ｋ×Ｑ／Ｎ：Ｋは定数）
を演算する。

Ｓ３では、水温センサによって検出される冷却水温Ｔ_ｗ
等の機関運転状態に対応させて各種補正係数COEFを設定
する。

Ｓ４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を読み込む。この空燃比フィードバック補
正係数αは酸素センサによって検出される実際の空燃比
を、目標空燃比である理論空燃比に近づけるように燃料
噴射量を補正するためのものである。

Ｓ５では、アルコールセンサにより検出された燃料中の
アルコール濃度に基づいてアルコール濃度補正係数ＡＬ
Ｃを設定する。

Ｓ６では、バッテリの電圧値に基づいて電圧補正分Ｔ_ｓ
を設定する。

次のＳ７では、次式に従って最終的な燃料噴射量Ｔ_ｉを
演算する。

Ｔ_ｉ＝Ｔ_ｐ×各種補正係数×α×ＡＬＣ×＋Ｔ_ｓ そして、Ｓ９では、Ｓ７で演算された燃料噴射量Ｔ_ｉを
出力用レジスタにセットし、予め設定された燃料噴射タ
イミングになると、前記燃料噴射量Ｔ_ｉのパルス幅を持
つ駆動信号が燃料噴射弁５に与えられて、燃料噴射が実
行される。

次に、アルコールセンサ診断ルーチンを第４図のフロー
チャートに基づいて説明する。

Ｓ１１では、エンジンが始動されたか否か、即ち、エン
ジンの回転の有無を判定し、回転中であればＳ１２に進
んで始動後の時間を判定する。始動後の時間が規定値を
越えたならば、Ｓ１３に進み、規定値以下であればリタ
ーンする。

Ｓ１３では、エンジン回転中のアルコールセンサの最新
の実出力値Ｖと過去の演算出力値Ｖ_AVRGOとを該過去の
演算出力値Ｖ_AVRGOに対して重み付けされるように加重
平均演算する。

即ち、次の演算を行う。

ここで、γは加重平均レートで比較的大きな値に設定さ
れる。

Ｓ１４ではＳ１３で演算された加重平均値Ｖ_AVRGとアル
コールセンサの実出力値Ｖとを比較して、その差の絶対
値が規定のＶ_NGを越えた時に、アルコールセンサの異常
出力と判定し、Ｓ１５に進んで、所定のフェールセーフ
制御を実行する。この場合、Ｖ_AVRG−Ｖ＞Ｖ_NGであれ
ば、断線等出力減少時であり、Ｖ_AVRG−Ｖ＜−Ｖ_NGであ
れば、ショート等出力異常時である。Ｓ１４で差が規定
のＶ_NG以下であれば、アルコールセンサの正常出力と判
定してリターンする。

尚、上記フローチャートのＳ１１とＳ１２は、エンジン
始動後所定時間は給油等によりアルコールセンサ出力変
動があるので、この時にアルコールセンサ異常判定を行
わないようにするためのステップである。

かかる構成によれば、エンジン回転中のアルコールセン
サの最新の実出力値Ｖと過去の演算出力値Ｖ_AVRGOとを
該過去の演算出力値Ｖ_AVRGOに対して重み付けされるよ
うに加重平均演算し、この加重平均値とアルコールセン
サ出力値との比較結果に基づいて、アルコールセンサの
異常の有無を判定するようにした結果、アルコールセン
サの診断精度を向上でき、ひいてはアルコールセンサの
故障後のフェールセーフを確実に実行することが可能と
なるので、空燃比のずれ、運転性、エミッション等の悪
化を防止でき、エンジンストールやエンジンの焼き付等
を防止することができる。

そして、特に、かかる構成では、過去の演算出力値Ｖ
_AVRGOに対して重み付けされる加重平均値を使用するよ
うにしたから、例えば、混合燃料中のガソリンが揮発し
た場合等において、アルコールセンサ出力が経時的に変
化した場合にも、適正な平均値が得られ、アルコールセ
ンサの異常の判定を正確、確実に行うことができ、アル
コールセンサの診断精度をより向上できる。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によれば、燃料中のアルコ
ール濃度を検出するアルコールセンサによって検出され
る燃料中のアルコール濃度に応じて燃料供給量を制御す
るように構成された内燃機関において、機関回転中のア
ルコールセンサの最新の実出力値と過去の演算出力値と
を該過去の演算出力値に対して重み付けされるように加
重平均演算し、この加重平均値とアルコールセンサの実
出力値との比較結果に基づいてアルコールセンサ出力の
異常の有無を判定するようにしたから、アルコールセン
サの診断精度を向上でき、もってアルコールセンサの故
障後のフェールセーフを確実に実行することが可能とな
り、機関を安定して持続運転することが可能となる。特
に、過去の演算出力値に対して重み付けされる加重平均
値を使用するようにしたから、アルコールセンサの異常
の判定をより正確、確実に行うことができる実用的効果
大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わる内燃機関におけるアルコールセ
ンサ診断装置の構成図、第２図は同上装置の一実施例を
示すシステム図、第３図は同上実施例における燃料噴射
量演算ルーチンを示すフローチャート、第４図はアルコ
ールセンサの診断ルーチンを示すフローチャート、第５
図は同上のアルコールセンサの診断作用を説明するグラ
フ、第６図は従来の問題点を説明するためのグラフであ
る。 １…機関、２…吸気通路、３…エアフローメータ、５…
燃料噴射弁、６…コントロールユニット、８…酸素セン
サ、９…クランク角センサ、１０…アルコールセンサ、
１１…燃料タンク、１２…水温センサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料中のアルコール濃度を検出するアルコ
   ールセンサを備え、該アルコールセンサによって検出さ
   れる燃料中のアルコール濃度に応じて燃料供給量を制御
   するように構成された内燃機関において、機関回転中の
   アルコールセンサの最新の実出力値と過去の演算出力値
   とを該過去の演算出力値に対して重み付けされるように
   加重平均演算する演算手段と、この加重平均値とアルコ
   ールセンサの実出力値とを比較する手段と、該比較結果
   に基づいてアルコールセンサ出力の異常の有無を判定す
   る異常判定手段と、を設けたことを特徴とする内燃機関
   におけるアルコールセンサ診断装置。