JPH07279739A - 内燃機関の燃料性状検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内燃機関における使用燃料の気化特性を、専用
センサを設けることなく、簡便に検出する。 【構成】機関の定常運転状態において（Ｓ１）、筒内圧
検出値に基づいてサージトルクＳｒを算出する（Ｓ
２）。そして、機関負荷Ｔｐと機関回転速度Ｎｅとに基
づいて設定した基準サージトルクＳｔｈ（Ｓ３）よりも
前記サージトルクＳｒが大きいときには（Ｓ４）、使用
燃料が気化特性の悪い重質燃料であると判定する（Ｓ
５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃料性状検出
装置に関し、詳しくは、機関の使用燃料の気化特性を検
出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、内燃機関の電子制御燃料噴射
装置においては、冷機時における燃料気化性の悪化に対
応すべく燃料供給量を増量補正したり、また、加速運転
時の付着燃料量（壁流量）変化に対応すべく燃料供給量
を増量補正することが行われている。

【０００３】ここで、前記増量補正の要求は、使用燃料
の重軽質、即ち、燃料の気化特性によって変化し、燃料
が重質で気化率が低いと、前記増量補正の要求量は多く
なる。従って、使用燃料の重軽質（気化特性）が一定で
ない場合には、少なくとも増量補正の要求を下回る補正
がなされることがないように、予め重質燃料に適合する
増量補正特性を設定する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように重質燃料に適合する増量補正特性を設定してある
と、増量補正要求が比較的少ない軽質燃料（気化率の比
較的高い燃料）を使用した場合に増量補正が過大とな
り、これによって排気中のＨＣ量が増大してしまうなど
の不具合が生じる。

【０００５】従って、増量補正レベルを使用燃料の気化
特性に適合させることが望まれ、そのためには、使用燃
料の気化特性（重軽質）を検出することが要求される
が、使用燃料の性状を検出するために専用のセンサを設
けると、コストアップになってしまうという問題があっ
た。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃
料性状、特に燃料の気化特性を、専用センサを用いるこ
となく簡便な構成で検出できる装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１の発明
にかかる内燃機関の燃料性状検出装置は、図１に示すよ
うに構成される。図１において、筒内圧検出手段は内燃
機関の筒内圧を検出し、サージトルク算出手段は、前記
筒内圧検出手段で検出される筒内圧に基づいて機関のサ
ージトルクを算出する。

【０００７】一方、基準サージトルク設定手段は、基準
サージトルクを設定する。そして、気化特性検出手段
は、前記サージトルク算出手段で算出されたサージトル
クと前記基本サージトルク設定手段で設定される基準サ
ージトルクとに基づいて使用燃料の気化特性を判定す
る。請求項２の発明にかかる装置では、前記基準サージ
トルク設定手段が、機関負荷及び機関回転速度に応じて
基準サージトルクを設定する構成とした。

【０００８】請求項３の発明にかかる装置では、燃料タ
ンクに対する燃料補給の有無を検出する燃料補給検出手
段と、この燃料補給検出手段によって燃料補給が行なわ
れたことが検出されるまでの間は、前記気化特性検出手
段による判定結果を保持させる判定結果保持手段と、を
設けて構成した。請求項４の発明にかかる装置では、機
関の定常運転状態を検出する定常運転検出手段と、この
定常運転検出手段で機関の定常運転状態が検出されてい
るときにのみ前記気化特性検出手段による気化特性の判
定を許可する定常時判定許可手段と、を設けて構成し
た。

【０００９】

【作用】請求項１の発明にかかる内燃機関の燃料性状検
出装置によると、筒内圧に基づいてサージトルクが算出
され、該サージトルクと基準サージトルクとに基づいて
使用燃料の気化特性が判定される。即ち、燃料の気化特
性が悪く燃料霧化が良好に行なわれないと、燃焼安定性
が低下してサージトルクが増大する。従って、基準気化
特性に対応するサージトルクを基準サージトルクとして
予め求めておけば、該基準サージトルクよりも実際に発
生したサージトルクが大きいときには、前記基準気化特
性よりも実際の使用燃料の気化特性が悪いことになり、
また、前記基準サージトルクよりも実際のサージトルク
が小さいときには、前記基準気化特性よりも実際の使用
燃料の気化特性が良いことになる。

【００１０】請求項２の発明にかかる装置では、機関負
荷及び機関回転速度に応じて基準サージトルクを設定さ
せる構成として、機関負荷及び機関回転速度によるサー
ジトルクの変動に対応して、高精度にサージトルクを判
別できるようにした。請求項３の発明にかかる装置で
は、燃料タンクに対して燃料補給が行なわれたか否かを
検出させ、燃料補給が行なわれない場合には、使用燃料
の気化特性に変化が生じないものと見做し、一旦判定し
た気化特性をそのまま保持させるようにし、機関停止中
に燃料補給が行なわれなかった場合には、再始動時から
使用燃料の気化特性に対応する燃料供給制御が行なえる
ようにした。

【００１１】請求項４の発明にかかる装置では、サージ
トルクに基づく気化特性の判定を、機関の定常運転状態
においてのみ行なわせ、機関の過渡運転に伴うサージト
ルクの変動によって気化特性の判定精度が悪化すること
を回避できるようにした。

【００１２】

【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２において、４気筒内燃機関１には、エアクリ
ーナ２，スロットルチャンバ３，吸気マニホールド４を
介して空気が吸入される。そして、機関１からの燃焼排
気は、排気マニホールド５，排気ダクト６，三元触媒
７，マフラー８を介して大気中に排出される。

【００１３】前記スロットルチャンバ３には、図示しな
いアクセルペダルに連動して開閉するスロットル弁９が
設けられており、このスロットル弁９によって機関１の
吸入空気量が調整されるようになっている。また、各気
筒（＃１〜＃４）の燃焼室に臨ませてそれぞれ点火栓
（図示省略）が装着されているが、かかる点火栓と対
に、それぞれの気筒毎に筒内圧センサ10ａ〜10ｄ（筒内
圧検出手段）を設けてある。

【００１４】前記筒内圧センサ10ａ〜10ｄは、実開昭６
３−１７４３２号公報に開示されるような点火栓の座金
として装着されるタイプの他、特開平４−８１５５７号
公報に開示されるようなセンサ部を直接燃焼室内に臨ま
せて筒内圧を絶対圧として検出するタイプのものであっ
ても良い。また、機関１の図示しないカム軸には、カム
軸の回転を介してクランク角を検出するクランク角セン
サ11が設けられている。

【００１５】このクランク角センサ11は、本実施例の４
気筒機関１において、気筒間の行程位相差に相当するク
ランク角180 °毎の基準角度信号ＲＥＦと、単位クラン
ク角毎の単位角度信号ＰＯＳとをそれぞれ出力するセン
サである。尚、前記基準角度信号ＲＥＦは、気筒判別が
行なえるように、少なくとも特定１気筒に対応する検出
信号がそのパルス幅等によって他の検出信号と区別でき
るようになっている。

【００１６】また、前記スロットル弁９の上流側には、
機関１の吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ13
が設けられており、前記スロットル弁９には、該スロッ
トル弁９の開度ＴＶＯを検出するポテンショメータ式の
スロットルセンサ14が設けられている。前記筒内圧セン
サ10ａ〜10ｄ，クランク角センサ11，エアフローメータ
13，スロットルセンサ14等の出力は、機関制御用として
設けられたコントロールユニット12に出力される。マイ
クロコンピュータを内蔵した前記コントロールユニット
12は、図示しない燃料噴射弁による燃料噴射量や点火栓
による点火時期を制御する。

【００１７】ここで、前記燃料噴射量や点火時期の最適
値は、燃料性状、特に、燃料の気化特性（重軽質）によ
って変化するので、コントロールユニット12は、図３の
フローチャートに示すようにして、現在の使用燃料が気
化率の比較的悪い重質燃料であるか、気化率の比較的良
い軽質燃料であるかを判定するようになっている。尚、
本実施例において、サージトルク算出手段，基準サージ
トルク設定手段，気化特性検出手段，定常時判定許可手
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、コントロールユニット12がソフトウェア的に備え
ている。

【００１８】図３のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
燃料の重軽質判定を行なう条件が成立しているか否かを
判別する。具体的には、車速が所定速度（例えば40km/
h) 以上で、冷却水温度Ｔｗが所定温度（例えば70℃）
以上で、機関１の定常運転状態であることを、前記燃料
重軽質判定の条件とすることが好ましい。冷却水温度の
条件を特定しないと、機関温度の違いによる気化特性の
変化に影響されて、燃料の重軽質の判定精度が悪化する
ことになり、また、機関の過渡運転状態では、後述する
サージトルクの検出に誤りが生じて燃料判定の精度が悪
化することになる。更に、車速条件を設定することで、
機関の安定的な運転状態で燃料判定が行なわれるように
した。

【００１９】尚、機関１の定常運転状態は、スロットル
センサ14で検出されるスロットル弁開度ＴＶＯが一定で
あるか否かによって検出させることができ、本実施例に
おいては前記スロットルセンサ14が定常運転検出手段に
相当する。ステップ１で判定条件が成立していると判別
されたときには、ステップ２へ進み、筒内圧センサ10ａ
〜10ｄで検出される筒内圧に基づいてサージトルクＳｒ
を算出する。

【００２０】前記サージトルクＳｒは、各センサで検出
される筒内圧を各気筒の燃焼サイクル毎に一定の積分区
間（例えばＢＴＤＣ50°〜ＡＴＤＣ50°）において積分
し、該積分値の変動周波数のうちの特定周波数成分（10
Ｈｚ以下）を抽出して、該抽出された周波数成分の強度
（振幅）として求めることができる。尚、前記サージト
ルクＳｒは、各気筒毎の筒内圧積分値を用いて算出させ
ても良いし、特定１気筒の筒内圧積分値から算出させる
構成であっても良い。

【００２１】次に、ステップ３では、予め基本燃料噴射
量Ｔｐと機関回転速度Ｎｅとに対応させて基準サージト
ルクＳｔｈを記憶したマップを参照し、現在の機関運転
条件に対応する基準サージトルクＳｔｈを設定する。こ
れにより、機関運転条件の違いによるサージトルクの変
動に対応して基準サージトルクＳｔｈを設定できる。前
記基本燃料噴射量Ｔｐは、前記エアフローメータ13によ
って検出される吸入空気流量Ｑと、クランク角センサ11
からの検出信号に基づいて算出される機関回転速度Ｎｅ
とに基づき、Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ（Ｋは定数）として算
出されるものであり、機関負荷に相当する値である。

【００２２】ステップ４では、前記ステップ２で算出し
たサージトルクＳｒと、前記ステップ３において機関運
転条件に基づき設定した基準サージトルクＳｔｈとを比
較する。そして、実際のサージトルクＳｒが基準サージ
トルクＳｔｈよりも大きいときには、現在の使用燃料が
気化特性の比較的悪い重質燃料であるものと判断し、ス
テップ５へ進み、前記重質燃料が使用されていることを
示す重質フラグに１をセットする。一方、ステップ４で
実際のサージトルクＳｒが基準サージトルクＳｔｈ以下
であると判別されたときには、現在の使用燃料が気化特
性の比較的良い軽質燃料であるものと判断し、ステップ
６へ進んで、前記重質フラグをゼロリセットする。

【００２３】即ち、燃料の気化特性が悪く燃料霧化が良
好に行なわれないと、燃焼安定性が低下してサージトル
クが増大する。従って、基準気化特性に対応するサージ
トルクを基準サージトルクＳｔｈとして予め求めておけ
ば、該基準サージトルクＳｔｈよりも実際に発生したサ
ージトルクＳｒが大きいときには、前記基準気化特性よ
りも実際の使用燃料の気化特性が悪いことになり、ま
た、前記基準サージトルクＳｔｈよりも実際のサージト
ルクＳｒが小さいときには、前記基準気化特性よりも実
際の使用燃料の気化特性が良いことになり、以て、サー
ジトルクＳｒと基準サージトルクＳｔｈとの比較によっ
て燃料の気化特性を重質及び軽質の２種類に判別できる
ものである。

【００２４】ここで、前記サージトルクＳｒは、燃料噴
射制御や点火時期制御の特性が変化するとこれに対応し
て変化するので、燃料の重軽質判定を行なわせるに当た
っては、前記基準気化特性の燃料に適合する特性での燃
料噴射制御及び点火時期制御を強制することが好まし
い。また、燃料の重軽質判定が行なわれるまでの燃料の
重軽質が不明な状態では、少なくとも燃料噴射量の不足
による始動不良等の発生を回避するために、重質燃料に
適合する特性で燃料噴射制御を行なわせる構成とするこ
とが好ましい。

【００２５】本実施例のように筒内圧センサ10ａ〜10ｄ
を用いて燃料の重軽質を検出する構成であれば、重軽質
検出のために専用のセンサを設ける必要がなく、失火検
出等のために設けられる筒内圧センサ10ａ〜10ｄの検出
結果を流用して燃料の重軽質を判定させることができ
る。尚、使用燃料の重軽質判定結果に基づいて、燃料噴
射制御における冷機時の増量補正量や過渡補正量や空燃
比補正係数等を補正したり、予め軽質燃料用の点火時期
マップと重質燃料用の点火時期マップとを記憶させてお
き、前記判定結果に基づいて前記点火時期マップを選択
的に切り換えて用いる構成とすることができる。

【００２６】上記のようにして、サージトルクに基づい
て燃料の重軽質を判定すると、ステップ７では、燃料タ
ンク（図示省略）に対する燃料の補給の有無を示す給油
フラグをリセットさせ、燃料の重軽質判定後に給油が行
なわれたか否かが、前記給油フラグによって判別できる
ようにする。前記給油フラグは、前記燃料タンクに対し
て燃料が補給されたときに１がセットされるようにして
あり、前記補給の有無は、例えば燃料残量計で検出され
る燃料残量の増大変化や、フィラーキャップの開閉、燃
料タンク内圧力の変化などに基づいて検出させることが
できる（燃料補給検出手段）。

【００２７】ここで、燃料の重軽質判定を行なった後に
燃料補給がなされるまでは、同じ気化特性の燃料が継続
的に使用されることになるから、燃料重軽質の判定結果
を給油がなされるまでそのまま保持させるようにすれ
ば、機関１の始動時から実際の使用燃料の気化特性に見
合った燃料噴射制御，点火時期制御を行なわせることが
可能であり、かかる制御において図４のフローチャート
に示すようにして前記給油フラグが用いられる。

【００２８】図４のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ11で前記給油フラグの判別を行なう。ここで、給
油フラグに１がセットされている場合には、燃料タンク
への燃料補給が行なわれ、然も、燃料の重軽質判定が終
了していない状態であるから、少なくとも燃料噴射量の
不足によって始動不良等が発生することがないように、
ステップ13へ進んで、重質燃料に適合されている噴射制
御特性及び点火時期特性を選択させる。

【００２９】一方、給油フラグにゼロがセットされてい
るときには、燃料の重軽質判定がなされてから燃料の補
給が未だ行なわれていない状態であるから、前記判定結
果を保持させて継続的に用いるべく、ステップ12へ進ん
で前記重質フラグを判別させる（判定結果保持手段）。
ステップ12で、重質フラグに１がセットされていると判
別されたときには、重質燃料の継続的な使用が予測され
るから、ステップ13へ進んで、重質燃料に適合されてい
る噴射制御特性及び点火時期特性を選択させる。

【００３０】一方、ステップ12で重質フラグにゼロがセ
ットされていると判別されたときには、軽質燃料の継続
的な使用が予測されるから、ステップ14へ進んで、軽質
燃料に適合されている噴射制御特性及び点火時期特性を
選択させる。これにより、機関の停止中に燃料補給が行
なわれなかったときには、前回の運転時に判定した燃料
の重軽質に基づいて始動時から使用燃料に適合する特性
で噴射制御，点火時期制御を行なわせることができる。

【００３１】尚、本実施例では、燃料の気化特性を、重
質燃料と軽質燃料との２種類に判別するようにしたが、
基準サージトルクを複数設定し、３種類以上に気化特性
を判別させる構成とすることもできる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明にか
かる内燃機関の燃料性状検出装置によると、筒内圧検出
値に基づいて算出されるサージトルクと基準サージトル
クとに基づいて使用燃料の気化特性を検出する構成とし
たので、専用のセンサを設ける必要なく、燃料の気化特
性を簡便に検出することができる。

【００３３】請求項２の発明にかかる装置によると、機
関負荷及び機関回転速度に応じて基準サージトルクを設
定するから、機関運転条件によるサージトルクの変化に
対応して高精度に気化特性を検出させることができる。
請求項３の発明にかかる装置によると、燃料補給が行な
われない場合には、判定結果の気化特性がそのまま保持
されるから、始動時から使用燃料に適合する特性で燃料
制御や点火時期制御を行なわせることができる。

【００３４】請求項４の発明にかかる装置によると、定
常運転時に限ってサージトルクに基づく気化特性の検出
を行なわせるから、機関の過渡運転時におけるサージト
ルクに基づいて気化特性が誤検出されることを回避でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例を示すシステム概略図。

【図３】実施例における燃料の気化特性検出を示すフロ
ーチャート。

【図４】実施例における気化特性の検出結果に応じた制
御の様子を示すフローチャート。

【符号の説明】

１ 内燃機関 10ａ〜10ｄ 筒内圧センサ 11 クランク角センサ 12 コントロールユニット 13 エアフローメータ 14 スロットルセンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手
   段と、 該筒内圧検出手段で検出される筒内圧に基づいて機関の
   サージトルクを算出するサージトルク算出手段と、 基準サージトルクを設定する基準サージトルク設定手段
   と、 前記サージトルク算出手段で算出されたサージトルクと
   前記基本サージトルク設定手段で設定される基準サージ
   トルクとに基づいて使用燃料の気化特性を判定する気化
   特性検出手段と、 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。
2. 【請求項２】前記基準サージトルク設定手段が、機関負
   荷及び機関回転速度に応じて基準サージトルクを設定す
   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。
3. 【請求項３】燃料タンクに対する燃料補給の有無を検出
   する燃料補給検出手段と、 該燃料補給検出手段によって燃料補給が行なわれたこと
   が検出されるまでの間は、前記気化特性検出手段による
   判定結果を保持させる判定結果保持手段と、 を設けたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに
   記載の内燃機関の燃料性状検出装置。
4. 【請求項４】機関の定常運転状態を検出する定常運転検
   出手段と、 該定常運転検出手段で機関の定常運転状態が検出されて
   いるときにのみ前記気化特性検出手段による気化特性の
   判定を許可する定常時判定許可手段と、 を設けたことを特徴とする請求項１，２又は３のいずれ
   かに記載の内燃機関の燃料性状検出装置。