JPH11271287A - 超音波式ガソリン特性判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波を利用してガソリンの揮発特性を判別
する装置であって、エンジンが予め定められた特定の運
転状態にある時（エンジン始動時のクランキング直後）
に揮発特性判別処理を実行することで、燃料タンク内の
ガソリン温度が変化することによる揮発特性判別精度の
低下を防止する。 【解決手段】 ステップ３０１においてイグニッション
スイッチＯＮに伴うクランキング開始の判断を行い、そ
の後ステップ３０２においてエンジン回転数（エンジン
回転速度）が所定値以下である間に限り揮発特性判別処
理を行うように制御される。これにより、常に、エンジ
ン始動時のクランキング時という特定の運転状態、即ち
一定の条件のもとで揮発特性の判別が行われるので、こ
の判別精度が向上する。又、超音波センサが燃料タンク
内に配置されている場合には、ガソリン配管内のガソリ
ンが燃料タンク内に戻らない間に揮発特性の判別が行え
るので燃料タンク内のガソリン温度の変化がなく揮発特
性判別の精度が上がる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
等に使用されるガソリンの揮発特性（燃料性状）の判別
に関し、超音波を利用することによって揮発特性を精度
良く判別できる超音波式ガソリン特性判別装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、自動車用ガソリンは均質では
なく、その揮発特性にはバラツキがある。従って、この
揮発特性に応じてエンジンの種々の制御を最適化する必
要がある。例えば、エンジン始動前のガソリンの揮発特
性を知ることが出来れば、エンジン始動時及び始動後の
燃料増量補正に最小限にすることができ、始動してから
暫くの間の排気エミッションの低減が可能となる。

【０００３】このような要求に対応するため、従来より
揮発特性を正確に判別するために種々の技術が提案され
ている。その一つとして、超音波を利用して揮発特性を
判別する技術がある。例えば、公知技術である特開平７
−２２５２２８号公報には、燃料配管の途中に設けられ
た揮発特性の判別装置において、ガソリンの揮発特性
が、密度の小さい軽質なガソリンほど高くなる傾向があ
る点に着目して、測定部において、超音波センサからの
超音波信号が反射して帰ってくるまでの往復時間（伝播
速度）を測定し、この往復時間に基づいてガソリンの密
度を算出し、算出された密度によりガソリンの揮発特性
を判別している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、揮発特性を判別するためのパラメータであ
る超音波信号の往復時間（伝播速度）が燃料温度により
変化するために、精度よい揮発特性判別を行うという目
的を十分に達成していないという問題がある。図５には
燃料温度と伝播速度の関係が示してあり、重質燃料及び
軽質燃料ともに燃料温度の変化にともない伝播速度も変
化することがわかる。特に、燃料タンク（ガソリンタン
ク）内に超音波センサを配置した場合には、燃料タンク
から送出されたガソリンが再び燃料タンクに戻ってくる
と、燃料タンク内のガソリン温度が変化するために精度
良い揮発特性の判別が行えないという問題がある。

【０００５】なお、本出願人は、上記課題を解決する技
術として、先に特願平９−９５６９４号を提案（出願）
している。この技術では、上記従来技術（特開平７−２
２５２２８号公報）における遅延時間、即ち、超音波の
伝播時間に基づいてガソリンの密度を算出しているが、
実際には、伝播時間が測定時のガソリン温度により変化
する。このために、先の提案（出願）においては、温度
補償を行ったうえで、ガソリンの揮発特性の判別を行う
ようにしている。しかしながら、この温度補償を行って
いるために装置が複雑になり製造コストが増加するとい
う新たな問題を生じることになる。

【０００６】以上に鑑みて、本発明は、ガソリンの温度
変化の影響を除くように揮発特性判別を行うことによ
り、判別精度の良い超音波式ガソリン特性判別装置を提
供することを目的とする。又、本発明は、超音波センサ
を燃料タンク内に備えたものにおいて、超音波センサ付
近のガソリン温度の変化量を極力小さくすることによ
り、判別精度の良い超音波式ガソリン特性判別装置を提
供することを別の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第一の発明は、超音波を利用してガソリンの揮発特
性を判別する装置であって、エンジンが予め定められた
特定の運転状態にある時に前記揮発特性の判別を実行す
る手段を備える。具体的には、エンジン始動時のクラン
キング直後に揮発特性の判別を実行する。これにより、
エンジンが予め定められた特定の運転状態にある時とい
う一定の条件のもとで常に揮発特性判別が行われる。即
ち、ガソリン温度が常に同じ温度状態で揮発特性の判別
を行うことができる。更に、第二の発明は、超音波を利
用してガソリンの揮発特性を判別する装置であって、ガ
ソリンの温度を検出し、ガソリンの温度が予め定めた特
定領域である時に前記揮発特性の判別を実行する手段を
備える。これにより、ガソリンの温度が予め定められた
特定の範囲以外である場合に揮発特性の判別を禁止する
ことで、常に一定の条件のもとで揮発特性の判別が行わ
れる。なお、ここでガソリン温度の検出は、直接ガソリ
ン温度を検出することの他にエンジン水温、エンジン油
温、エンジン吸気温等から推定することを含んでいる。
又、上記別の目的を達成するために、第三の発明は、超
音波センサを燃料タンク内に備え、超音波を利用してガ
ソリンの揮発特性を判別する装置であって、燃料タンク
内に戻ったガソリンが超音波センサ付近に到達しにくく
する仕切板を備える。これにより、燃料タンクにリター
ン燃料が超音波センサ付近まで到達することを積極的に
阻止することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１乃至
図６に基づき説明する。

【０００９】先ず、図１は本発明の実施例の揮発特性判
別装置を含む全体構成図を示す。図中、１は例えば４気
筒のエンジンを示し（１気筒のみ図示）、該エンジン１
はシリンダ１Ａと、該シリンダ１Ａ上に搭載されたシリ
ンダヘッド１Ｂと、該シリンダ１Ａ内を往復動するピス
トン１Ｃとから大略構成されている。２は各シリンダ１
Ａの上方に位置してシリンダヘッド１Ｂに設けられた点
火プラグ（１個のみ図示）を示し、該点火プラグ２は従
来周知の通りコントロールユニット２１から点火信号が
出力されたときに、シリンダ１Ａ内の混合気を燃焼（爆
発）させるようになっている。

【００１０】３は基端側が分岐管となってシリンダ１Ａ
のシリンダヘッド１Ｂの吸気側に設けられたインテーク
マニホールドを示し、該インテークマニホールド３の先
端側には吸気フィルタ４が設けられ、途中には吸入空気
量を計測するエアフロメータ５、スロットルバルブ７等
が設けられ、更にシリンダヘッド１Ｂの近傍に位置して
噴射弁８が設けられ、該噴射弁８はコントロールユニッ
ト２１からの噴射信号によってエンジン１内に向かって
ガソリンＧを噴射するものである。９は内部にガソリン
Ｇを貯える燃料タンク（ガソリンタンク）で、燃料タン
ク９内にはガソリンポンプ１０、超音波センサ１５が設
けられている。１１は燃料供給配管としてのガソリン配
管で、該ガソリン配管１１の一端はフィルタ１２を介し
てガソリンポンプ１０の吐出側と接続され、その他端は
噴射弁８、圧力レギュレータ１３の流入側に接続され、
該圧力レギュレータ１３の流出側はリターン配管１４を
介して燃料タンク９と接続されている。

【００１１】２１は本実施例による揮発特性（燃料性
状）判別装置の処理部を成すコントロールユニットを示
し、該コントロールユニット２１は例えば、マイクロコ
ンピュータ等によって構成され、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から
なる記憶回路（図示せず）を含み、図３及び図４に示す
揮発特性判別処理プログラムの他に、噴射量演算プログ
ラム、点火時期制御プログラム（いずれも図示せず）等
が内蔵されている。

【００１２】図２（ａ）（ｂ）は、ガソリンポンプ１０
を省略して示した燃料タンクの拡大図であり、図２
（ａ）ではガソリン配管１１及びリターン配管１４と超
音波センサ１５との間に仕切板１６が設けられている。
この仕切板１６により、リターン配管１４を通って戻っ
てきたガソリンＧが、超音波センサ１５付近に流れるこ
とを抑えるようになっている。従って、超音波センサ１
５付近のガソリンの温度が変化せず超音波センサの特性
に影響を与えない。なお、仕切板の形態としては他の形
態も考えられ、例えば、図２（ｂ）に示すような超音波
センサ１５を囲むように設置される仕切板１６′であっ
てもよい。

【００１３】図６に超音波による揮発特性の測定（判
別）の概略図を示す。超音波センサ１５は、発信部と受
信部とを有する送受信一体型となり、発信部と受信部
は、圧電振動子、磁歪振動子又は電磁誘導型振動子等に
よって構成されている。そして、いずれの振動子におい
ても電気エネルギを弾性エネルギに変換することによ
り、所定の周波数の超音波信号Ｓを送信し、反射面１７
から跳ね返ってくる反射波を受信し、弾性エネルギを電
気エネルギに変換する。このガソリン中を伝播した超音
波信号Ｓの往復時間ｔを測定する。そして、超音波信号
Ｓが往復する距離Ｌをこの往復時間ｔで割ることでガソ
リン中の伝播速度（音速）が求まる。この伝播速度の大
きさによりガソリンの揮発特性が求められる。ガソリン
の揮発特性は、ガソリン中に含まれる炭化水素（キシレ
ン、ヘキサン等）等の成分によって、超音波信号が通過
する時間（前記往復時間）が異なるので、揮発特性を求
めるに際しては、伝播速度（音速）と揮発特性とを関連
づけたマップ等を予め準備しておき、このマップを利用
して最終的に揮発特性を求めることになる。ここでの処
理は、後述する図３のステップ３０５又図４のステップ
４０２で実行されるものである。

【００１４】本実施例による揮発特性判別装置は上述し
た如くに構成されるが、次に図３に示すプログラムを参
照しつつ揮発特性判別処理を説明する。なお、以下に説
明するプログラムは、数百ｍｓｅｃ、例えば４００ｍｓ
ｅｃの周期で処理される。先ず、ステップ３０１ではイ
グニッション（Ｉｇ）スイッチがＯＮか否かが判断さ
れ、ＹＥＳ（ＯＮ）の場合には次のステップ３０２へ進
み、ＮＯ（ＯＦＦ）の場合には終了する。ここでのイグ
ニッションスイッチがＯＮとは、スタータが作動してエ
ンジンがクランキングが開始されたか否かを意味する。

【００１５】次に、ステップ３０２ではエンジン回転数
（エンジン回転速度）Ｎｅが所定値α以下か否かが判断
され、ＹＥＳ（所定値α以下）の場合には次のステップ
３０３に進み、ＮＯ（所定値α以上）の場合には終了す
る。ここで、所定値αとは、予め定められた値であり、
エンジンのクランキング直後において揮発特性判別処理
の実行を許容する時間を決定するために定められている
値である。例えば、５００ｒｐｍ等である。なお、タイ
マ制御にて代用することもできる。

【００１６】次に、ステップ３０３ではエンジン水温Ｔ
ＨＷが予め定められた範囲内（温度ｂ以上且つ温度ｃ以
下）にあるか否かが判断され、ＹＥＳ（範囲内）であれ
ば、次のステップ３０４に進み、ＮＯ（範囲外）の場合
には終了する。

【００１７】次に、ステップ３０４ではエンジン吸気温
ＴＨＡが予め定められた範囲内（温度ｂ以上且つ温度ｃ
以下）にあるか否かが判断され、ＹＥＳ（範囲内）であ
れば、次のステップ３０５に進み、ＮＯ（範囲外）の場
合には終了する。

【００１８】ステップ３０３、３０４では、いずれもガ
ソリン温度を間接的に求めるものであり、エンジン再始
動時や強い日射等によりガソリン温度が高い場合、又寒
冷地等でガソリン温度が極端に低い場合には、検出精度
がばらつくことを抑える目的で設定されているものであ
る。ここで重要なことは、常に同じ温度条件のもとで揮
発特性の判別処理を行うことである。重質燃料の存在す
る地域の色々な環境を考慮して温度領域を設定する必要
がある。このようなことから、例えば、温度ｂは０℃、
温度ｃは３０℃が好ましい。なお、本実施例の場合に
は、ステップ３０３、３０４において同じ条件温度（温
度ｂ、温度ｃ）に設定されているが異ならせても差し支
えない。又、ステップ３０３、３０４は上述した通り、
両方ともガソリン温度を間接的の求めているものであ
り、判別の信頼性を上げるために複数設定されているも
のであるので、いづれかのステップを省略しても差し支
えない。

【００１９】ステップ３０４にてＹＥＳ（範囲内）と判
断されると、ステップ３０５に移り、ここで燃料性状判
別が実行される。ここでの実行内容は、既に上述した内
容と同じであり重複するので説明は省略する。なお、ス
テップ３０４の後に、更に燃料タンク内圧Ｐｔａｎｋが
予め定められた範囲にあるか否かを判断するようにして
もよい。この場合には、燃料タンク内圧の違いによる揮
発特性判別精度のバラツキをも抑えることが可能とな
る。又、本実施例におけるステップ３０３、３０４は、
揮発特性判別の信頼性（精度）をより上げるために設定
されているものであり、本件発明の目的を達成するため
に必ずしも必須ではない。

【００２０】このように、本実施例による揮発特性判別
装置においては、ステップ３０１、３０２により、エン
ジン始動時のクランキング直後（エンジンが予め定めら
れた特定の運転状態にある時）という常に一定の条件の
もとで揮発特性判別が行われるので、ガソリンの温度変
化の影響を除外した上で揮発特性判別を行うことがで
き、揮発特性判別を精度良く行うことができる。又、ス
テップ３０３、３０４により、エンジンが一旦停止され
た直後のようにガソリン温度が下がっていないような状
態での揮発特性判別の実行を禁止するので、不要なバラ
ツキを抑えることができ判別精度は更に向上する。更
に、超音波センサが燃料タンク内に設置されている本実
施例の場合には、このステップ３０１、３０２により、
燃料タンク内にリターン燃料が戻る前に揮発特性の判別
を行えるので、超音波センサ付近のガソリン温度が変化
したり、又燃料タンク内に溜まっているガソリン全体の
温度が変化することのない状態で、揮発特性の判別を行
うことができ揮発特性の判別精度が向上する。

【００２１】次に、図４に基づいて他の実施例を説明す
る。この実施例は、給油により揮発特性の異なるガソリ
ンが給油された場合にドライバビリティが悪化する可能
性があるので、これを阻止しようとするものである。例
えば、ガソリン配管１１内に残留しているガソリンが揮
発性の低い重質ガソリンで、給油されたガソリンが揮発
性の高い軽質ガソリンである場合、実際に揮発特性判別
が行われるのは燃料タンク９内のガソリンであるため
に、実際に判別された揮発特性と、これから噴射されよ
うとしているガソリン（ガソリン配管１１内に残留して
いるガソリン）の揮発特性とが異なるために、エンジン
制御（燃料噴射制御、点火時期制御）に過度或いは不十
分な補正が行われる可能性がある。従って、このような
場合には、揮発特性判別の結果をエンジン制御に反映さ
せることを遅らせるものである。

【００２２】先ず、ステップ４０１では、例えば先の実
施例で述べたような揮発特性判別条件を満たすか否かが
判断され、ＹＥＳの場合には次のステップ４０２へ進
み、ＮＯの場合には終了する。

【００２３】次にステップ４０２では、揮発特性判別が
実行される。ここでの処理も上述した実施例と同じであ
る。

【００２４】ステップ４０３では、給油の有無を判断
し、ＮＯ（給油無し）の場合には終了し、ＹＥＳ（給油
有り）の場合には次のステップ４０４に移り、ステップ
４０２で判別した揮発特性に基づいた補正をエンジン制
御に反映させることを遅延（ディレイ）させる。遅延
（ディレイ）は、タイマ処理等の従来周知の方法で行え
ばよい。又、遅延（ディレイ）時間についても、予め適
当な時間を設定しておけばよい。なお、ステップ４０２
の給油の有無の判定は、燃料タンク内のレベルゲージの
出力の変化等により行えばよい。

【００２５】このように、この実施例では、給油が行わ
れて揮発特性の異なるガソリンが混入しても、エンジン
制御（燃料噴射制御、点火時期制御）に過度或いは不十
分な補正が行われることが阻止される。

【００２６】以上の実施例について説明したが、本発明
では、エンジン始動時のクランキング直後（エンジンが
予め定められた特定の運転状態にある時）或いは予め定
められた特定のガソリン温度領域に限り揮発特性判別を
行うことにより、又、超音波センサ付近のガソリン温度
の変化量を極力小さくすることによって、判別精度の良
い超音波式ガソリン特性判別装置を提供するものである
ので、同一出願人の先願のように温度補償をする必要が
なく、このために装置が複雑になり製造コストが増加す
るといった不具合を引き起こすことがない。

【００２７】

【発明の効果】以上述べた通り、第一の発明では、エン
ジンが予め定められた特定の運転状態にある時に揮発特
性の判別を実行するようにしたので、ガソリンの温度変
化の影響を除外した上で揮発特性判別を行うことがで
き、揮発特性の判別精度を向上させることができる。

【００２８】又、第二の発明では、ガソリンの温度を検
出し、ガソリンの温度が特定の領域である時に揮発特性
の判別を実行するようにしたので、ガソリンの温度が予
め定められた特定の領域以外である場合には揮発特性の
判別を禁止することで、常に一定の条件のもとで揮発特
性の判別が行われるので、揮発特性の判別精度を向上さ
せることができる。

【００２９】又、第三の発明では、燃料タンク内に戻っ
たガソリンが超音波センサ付近に到達しにくくする仕切
板を設けたことにより、燃料タンクにリターン燃料が超
音波センサ付近まで到達することを積極的に阻止するこ
とができ、超音波センサ付近のガソリン温度に変化がな
い状態で揮発特性判別が行えるので、揮発特性の判別精
度を向上させることができる。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の実施例による燃料噴射制御装置の全体
構成図である。

【図2】本発明の第一実施例を示す燃料タンク内部の拡
大図である。

【図3】本発明の第二実施例による揮発特性判別処理の
流れ図である。

【図４】本発明の第三実施例による揮発特性判別処理の
流れ図である。

【図５】伝播速度と燃料温度の関係を示す図である。

【図６】超音波センサ部の拡大図である。

【符号の説明】

１ エンジン ９ 燃料タンク １１ ガソリン配管 １４ リターン配管 １５ 超音波センサ １６１６′ 仕切板 １７ 反射板 ２１ コントロールユニット Ｇ ガソリン Ｓ 超音波信号 ｔ 往復時間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波を利用してガソリンの揮発特性を
   判別する装置であって、エンジンが予め定められた特定
   の運転状態にある時に前記揮発特性の判別を実行する手
   段を備えることを特徴とする超音波式ガソリン特性判別
   装置。
2. 【請求項２】 超音波を利用してガソリンの揮発特性を
   判別する装置であって、ガソリンの温度を検出し、ガソ
   リンの温度が予め定めた特定領域である時に前記揮発特
   性の判別を実行する手段を備えることを特徴とする超音
   波式ガソリン特性判別装置。
3. 【請求項３】 超音波センサを燃料タンク内に備え、超
   音波センサを利用してガソリンの揮発特性を判別する装
   置であって、燃料タンクに戻ったガソリンが超音波セン
   サ付近に到達しにくくする仕切板を備えることを特徴と
   する超音波式ガソリン特性判別装置。