JPH07238860A

JPH07238860A - 内燃機関の燃料性状検出装置及び燃料供給制御装置

Info

Publication number: JPH07238860A
Application number: JP2821894A
Authority: JP
Inventors: Akira Uchikawa; 晶内川; Kenichi Yamaura; 賢一山浦
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】コストアップを抑えつつ燃料の重軽質度合いを
検出し、該燃料の重軽質度合いに基づいて始動時におけ
る燃料供給量を補正して排気性状の良化を図る。【構成】所定のアイドル運転条件の場合には燃料の重軽
質度合いの検出を行うとして（Ｓ11）、酸素センサ16よ
り空燃比を検出し（Ｓ12）、空燃比Ａ／Ｆが所定値以下
の場合には、付着量が減少してリッチ化しているとして
燃料が軽質であると判定し（Ｓ14）、逆の場合には重質
であるは判定する（Ｓ15）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関に供給される燃
料の重軽質度合いを検出する燃料性状検出装置及び検出
した燃料性状に基づいて燃料供給を制御する制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関に燃料を供給する装置として
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等に基づいて設定された各種補正係数ＣＯＥ
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Ｔｓ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・LAMBDA＋Ｔｓを演算する。

【０００３】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燃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
燃料が供給されるようにしてある。

【０００４】

【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が進んできて
いるが、このようなガソリンの重軽質度合いと機関制御
特性とがマッ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ができ
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。

【０００５】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。ここで、始動時等にお
いては前述の空燃比フィードバック制御は行われず、エ
ンジン水温によって決められる補正係数により燃料噴射
量が決定されるが、当該補正係数は気化し難い重質ガソ
リンを使用した場合にも運転性が悪化しないように、設
定されている。このため、より軽質の、即ち気化し易い
ガソリンが供給された場合には、オーバーリッチになり
がちで、エミッションの悪化をもたらす惧れがある。

【０００６】また、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
素濃度と排気有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯ_X) 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。

【０００７】ガソリンとしては、種々の品質のものがあ
り、ガソリン性状を決める重軽質度合いにも多くのバラ
ツキがある。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があっても機
関吸入混合気の空燃比が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
化を防止する内燃機関の燃料供給制御装置が提案されて
いる。

【０００８】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が、当該セ
ンサを設けるためにコストアップの要因となる。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、燃料の性状により始動直後における空燃比に差が
生じることに着目して、内燃機関に供給される燃料の性
状を検出できる内燃機関の燃料性状検出装置及び該燃料
性状検出装置の検出結果をふまえて燃料供給を制御する
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の請求
項１に係る手段として、内燃機関の燃料性状検出装置
を、機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段
と、機関始動後の所定アイドル運転状態を検出するアイ
ドル運転状態検出手段と、該アイドル運転状態検出手段
で所定アイドル運転状態が検出されているときに前記空
燃比検出手段の検出結果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、を含んで構成し
た。

【００１１】また、本発明の請求項２に係る手段とし
て、前記所定アイドル運転状態を機関温度が所定温度以
上であって機関がアイドル運転状態である場合とした。
また、本発明の請求項３に係る手段として、前記空燃比
検出手段により検出された空燃比が所定値以下である場
合に燃料が軽質であると判断し、該検出された空燃比が
所定値より大きい場合に燃料が重質であると判断する構
成とした。

【００１２】また、本発明の請求項４に係る手段とし
て、内燃機関の燃料供給装置を、前記手段のいずれか１
つに記載された手段に係る内燃機関の燃料性状検出装置
により検出された燃料の重軽質度合いに基づいて燃料供
給量の補正を行う構成とした。また、本発明の請求項５
に係る手段として、内燃機関の燃料供給装置が暖機中の
燃料供給量の補正を行う構成とした。

【００１３】また、本発明の請求項６に係る手段とし
て、内燃機関の燃料供給装置が機関始動時の燃料供給量
の補正を行う構成とした。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明の作用としては、アイドル
運転状態検出手段で所定アイドル運転状態が検出されて
いるときに、前記空燃比検出手段の検出結果に基づい
て、重軽質度合い検出手段が燃料の重軽質度合いを検出
する。従って、重軽質センサ等を用いること無く、燃料
の重軽質度合いを検出することが可能となる。

【００１５】請求項２記載の発明の作用としては、内燃
機関の燃料性状検出装置において前記所定アイドル運転
状態を機関温度が所定温度以上のアイドル運転状態とし
たので、機関冷機時が除外され、燃料性状の検出精度が
向上する。請求項３記載の発明の作用としては、内燃機
関の燃料性状検出装置が前記空燃比検出手段により検出
された空燃比が所定値以下である場合に燃料が軽質であ
ると判断し、該検出された空燃比が所定値より大きい場
合に燃料が重質であると判断するので、燃料性状を確実
に検出できる。

【００１６】請求項４記載の発明の作用としては、内燃
機関の燃料供給装置が燃料の重軽質度合いに基づいて燃
料供給量の補正を行うので、機関吸入混合気の空燃比が
所望値となる。請求項５記載の発明の作用としては、内
燃機関の燃料供給装置が、前記燃料性状検出装置により
検出された燃料の重軽質度合いに基づいて暖機中の燃料
供給量の補正を行うので、特に暖機中における機関吸入
混合気の空燃比を所望値とすることが可能となる。

【００１７】請求項６記載の発明の作用としては、内燃
機関の燃料供給装置が、前記燃料性状検出装置により検
出された燃料の重軽質度合いに基づいて機関始動時の燃
料供給量の補正を行うので、特に始動時における機関吸
入混合気の空燃比を所望値とすることが可能となる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図１において、内燃機関１には、エアクリーナ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が設けら
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。

【００１９】機関１の各燃焼室には点火栓７が設けられ
ていて、これにより火花点火して、混合気を着火燃焼さ
せる。そして、機関１からは、排気マニホールド８，排
気ダクト９，三元触媒10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，ＲＯ
Ｍ．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。

【００２０】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に応じた信号を出力する。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ＰＯＳ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ＰＯＳ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。

【００２１】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15等が設けられてい
る。また、排気マニホールド８の集合部に空燃比検出手
段としての酸素センサ16が設けられている。前記酸素セ
ンサ16は、大気中の酸素濃度（基準酸素濃度）に対する
排気中の酸素濃度の比に応じた起電力を発生する酸素濃
淡電池であり、特開昭６４−８３１５１号公報に開示さ
れるように、理論空燃比を境に起電力が徐々に変化する
特性を有するものである。

【００２２】即ち、本実施例の酸素センサ16は、ジルコ
ニアを主成分とする有底筒状のセラミック管の内外表面
に電極を形成し、前記セラミック管の内表面側の大気と
外表面側の機関排気との間の酸素濃度比に応じて発生す
る起電力を前記電極によって取り出すものであり、か
つ、前記外表面側に形成させる白金触媒層を約1000℃以
上の高温度で焼成することで、ストイキ的な出力特性で
はなく、理論空燃比を境界として緩やかに起電力が変化
する特性（図６参照）を有するものとしてある。

【００２３】更に、前記スロットル弁４には、該スロッ
トル弁４の全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチ17が
付設され、また、コントロールユニット12には機関の始
動を検出する手段として機能するスタートスイッチ18の
ＯＮ・ＯＦＦ信号が入力されるようになっている。ま
た、図示しないトランスミッションのニュートラル位置
でＯＮとなるニュートラルスイッチ19、車速ＶＳＰ検出
用の車速センサ20からの信号もコントロールユニット12
に入力される。

【００２４】ここにおいて、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、図２〜図５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を検出すると共
に、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、重軽質度合い検出手段とし
ての機能は、前記図３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と共に、燃料供給制御装
置としての機能も、前記図４及び図５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。

【００２５】図２のフローチャートに示すプログラム
は、燃料の重軽質度合いの検出を行うか否かの判定を行
う判定条件検出ルーチンを示すものであり、まずステッ
プ１（図中ではＳ１と記す。以下同様）では、スタート
スイッチ18がＯＮからＯＦＦに切換えられたか否かを判
断し、機関１がスタートされたと判断された場合のみス
テップ２に進む。

【００２６】ステップ２では、機関１が暖機状態である
か否かを、水温センサ15により検出された冷却水温度Ｔ
ｗが所定冷却水温度Ｔｗ₀（例えば20℃）以上か否かに
より判断し、暖機状態であると判断された場合のみステ
ップ３に進む。ステップ３では、アイドル運転条件か否
かを判定する。ここで、アイドル運転条件とは、アイド
ルスイッチ17がＯＮでニュートラルスイッチ19がＯＮ、
又はアイドルスイッチ12がＯＮで車速センサ20により検
出される車速ＶＳＰが所定値（例えば８km／h ）以下で
あることをいう。そして、アイドル運転条件であると判
断された場合には、ステップ４に進み、判定条件が確立
しているとして判定フラグＦを１とする。

【００２７】一方、ステップ１、２または３でＮＯと判
断された場合には、判定条件が確立していないので燃料
の重軽質度合いの検出を行うことはできないとして、ス
テップ５に進み、判定フラグＦを０とする。即ち、当該
ルーチンにより判断されるアイドル運転条件が請求項１
に係る所定アイドル運転状態であり、もって当該ルーチ
ンはアイドル運転状態検出手段の機能を奏している。

【００２８】また、ステップ２において機関温度が所定
温度以上であるか否かを判断しており、もって当該ルー
チンは請求項２に係る構成も有するものである。図３の
フローチャートに示すプログラムは、重軽質度合い検出
ルーチンを示すものであり、まずステップ11では、判定
フラグＦを判定し、Ｆ＝１の場合のみ、重軽質度合いの
検出を行う判定条件が確立しているとして、以下のステ
ップに進み、Ｆ＝０の場合はそのままリターンする。

【００２９】ステップ12では、酸素センサ16の起電力を
読込み、空燃比を検出する。ここで、前記酸素センサ16
は理論空燃比を境に起電力が徐々に変化する特性を有す
るものである。さらに、燃料が重質の場合と燃料が軽質
の場合とで、図７に示すように、所定アイドル運転状態
における空燃比に明らかに差が生じることとなる。

【００３０】従って、ステップ13では、酸素センサ16の
起電力に基づいて検出した空燃比Ａ／Ｆが所定値Ａ／Ｆ
₀以下であるか否かを判断する。そして、Ａ／Ｆ≦Ａ／
Ｆ₀であると判断された場合には、燃料が軽質であるた
め付着量が減少してリッチ化しているとして、ステップ
14に進み、燃料が軽質であると判定し、ガソリン性状指
数ＧＳをＧＳ＜１なる所定の値に設定する。

【００３１】一方、ステップ13においてＡ／Ｆ＞Ａ／Ｆ
₀であると判断された場合には、燃料が重質であるため
付着量が増大してリーン化しているとして、ステップ15
に進み、燃料が重質であると判定し、ガソリン性状指数
ＧＳをＧＳ＞１なる所定の値に設定する。即ち、ステッ
プ13〜15が請求項３に係る機能を奏している。

【００３２】次に前述の重軽質度合い検出ルーチンによ
り検出された燃料の重軽質度合いに基づいて、暖機中の
燃料供給量を補正する実施例について説明する。即ち、
当該ルーチンは請求項５に係る機能を奏するものであ
る。図４のフローチャートに示すプログラムは、内燃機
関１を暖機中の噴射量を補正するルーチンを示す実施例
である。

【００３３】ステップ21では、前記重軽質度合い検出ル
ーチンにより検出した燃料の重軽質度合いに係るガソリ
ン性状指数ＧＳ、水温センサ15により検出された冷却水
温度Ｔｗを読取る。ステップ22では、前記ガソリン性状
指数ＧＳと冷却水温度Ｔｗとに基づいて、噴射パルス補
正値Ｆ_HOSを求める。

【００３４】ステップ23では、ＣＯＥＦ中の冷却水温補
正係数Ｋ_TWを前記噴射パルス補正値Ｆ_HOSに置換える。
ステップ24では、吸入空気流量Ｑ及び機関回転速度Ｎに
基づいて、機関１の吸入空気量に見合った基本燃料噴射
量Ｔｐを次式に従って演算する。Ｔｐ＝Ｋ・Ｑ／Ｎ但し、Ｋは定数ステップ25では、有効噴射量Ｔｅを次式に従って演算
し、出力レジスタに出力する。

【００３５】Ｔｅ＝２・Ｔｐ・ＣＯＥＦ但しＣＯＥＦ＝１＋Ｆ_HOS＋Ｋ_MD＋・・・次に前述の重軽質度合い検出ルーチンにより検出された
燃料の重軽質度合いに基づいて、内燃機関１の始動時に
おける燃料供給量を補正する実施例について説明する。

【００３６】即ち、当該ルーチンは請求項６に係る機能
を奏するものである。図５に示すものは、内燃機関１の
始動時における燃料噴射量を補正するルーチンである。
ステップ31では、コントロールユニット12内のＲＡＭに
記憶されているガソリン性状指数ＧＳのメモリバックア
ップ値ＧＳ_BACKを読込む。

【００３７】ステップ32では、前記メモリバックアップ
値ＧＳ_BACKをと冷却水温度Ｔｗとに基づいて、始動時燃
料噴射量補正係数Ｆ_STを求める。ステップ33では、別ル
ーチンで演算された始動時燃料噴射量Ｔｉ_ST（＝Ｔｐ・
ＣＯＥＦ＋Ｔｓ）に前記始動時燃料噴射量補正係数Ｆ_ST
を積算して、始動時における燃料噴射量の補正を実施す
る。

【００３８】Ｔｉ_ST＝Ｔｉ_ST×Ｆ_ST ステップ34では、ステップ32で求めた始動時燃料噴射量
補正係数Ｆ_STをコントロールユニット12内のＲＡＭに記
憶し、ガソリン性状指数ＧＳのメモリバックアップ値Ｇ
Ｓ_BACKとする。以上説明したように、本実施例では、重
軽質度合い検出ルーチンにより検出された燃料の重軽質
度合いに基づいて、暖機中の燃料噴射量や始動時におけ
る燃料供給量が補正され、燃料の重軽質度合いにみあっ
た燃料供給量が機関に供給され、もって、機関吸入混合
気の空燃比が所望値になるように補正され、前記重軽質
度合いのバラツキにより運転性や排気性状が悪化するこ
とを防止することができるという効果がある。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、重軽質センサ等を用いること無く、燃料の
重軽質度合いを検出することが可能となり、コストアッ
プを抑制しつつ、内燃機関に供給される燃料の性状を検
出できるという効果がある。また、請求項２記載の発明
によれば、内燃機関に供給される燃料の性状を確実に検
出することが可能となり、燃料性状の検出精度が向上す
るという効果がある。

【００４０】また、請求項３記載の発明によれば、内燃
機関に供給される燃料の性状を簡易に検出することが可
能となり、コストアップを抑制しつつ、内燃機関に供給
される燃料の性状を検出できるという効果がある。ま
た、請求項４記載の発明によれば、検出された燃料の重
軽質度合いに基づいて、機関吸入混合気の空燃比が所望
値になるように燃料供給量を補正することが可能とな
り、運転性や排気性状の悪化を防止することが可能とな
るという効果がある。

【００４１】また、請求項５記載の発明によれば、燃料
供給量の補正により暖機中の燃料噴射量が補正され、燃
料の重軽質度合いにみあった燃料供給量が機関に供給さ
れ、もって、機関吸入混合気の空燃比が所望値になるよ
うに補正され、前記重軽質度合いのバラツキにより運転
性や排気性状が悪化することを防止することができると
いう効果がある。

【００４２】また、請求項６記載の発明によれば、燃料
供給量の補正により始動時における燃料供給量が補正さ
れ、燃料の重軽質度合いにみあった燃料供給量が機関に
供給され、もって、機関吸入混合気の空燃比が所望値に
なるように補正され、前記重軽質度合いのバラツキによ
り運転性や排気性状が悪化することを防止することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシステム概略図

【図２】同上実施例における判定条件検出ルーチンを示
すフローチャート

【図３】同上実施例における重軽質度合い検出ルーチン
を示すフローチャート

【図４】同上実施例における暖機中の燃料噴射量の補正
ルーチンを示すフローチャート

【図５】同上実施例における始動時の燃料噴射量の補正
ルーチンを示すフローチャート

【図６】同上実施例における酸素センサの出力特性を示
す線図

【図７】同上実施例における空燃比の特性を示すタイム
チャート

【符号の説明】

１内燃機関６燃料噴射弁７点火栓 12 コントロールユニット 13 エアフローメータ 16 酸素センサ 17 アイドルスイッチ 18 スタートスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 41/06 ３３０Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃比
検出手段と、機関始動後の所定アイドル運転状態を検出するアイドル
運転状態検出手段と、該アイドル運転状態検出手段で所定アイドル運転状態が
検出されているときに前記空燃比検出手段の検出結果に
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、を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の燃料性
状検出装置。
【請求項２】前記所定アイドル運転状態は機関温度が所
定温度以上であって機関がアイドル運転状態であること
を特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料性状検出装
置。
【請求項３】前記空燃比検出手段により検出された空燃
比が所定値以下である場合に燃料が軽質であると判断
し、該検出された空燃比が所定値より大きい場合に燃料
が重質であると判断することを特徴とする請求項１記載
の内燃機関の燃料性状検出装置。
【請求項４】前記請求項１〜３のいずれか１つに記載さ
れた燃料性状検出装置により検出された燃料の重軽質度
合いに基づいて燃料供給量の補正を行うことを特徴とす
る内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項５】前記燃料供給量の補正は暖機中の燃料供給
量の補正であることを特徴とする請求項４記載の内燃機
関の燃料供給制御装置。
【請求項６】前記燃料供給量の補正は機関始動時の燃料
供給量の補正であることを特徴とする請求項４記載の内
燃機関の燃料供給制御装置。