JPS62147036A - 燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車等内燃機関における使用燃料の比重を
検出するとともに、その検出結果に基づき燃料供給量を
制御する装置に関する。

（従来の技術） 近時、エンジンにより高い燃料経済性、運転性が要求さ
れる傾向にあり、かかる観点からマイクロコンピュータ
等を応用して燃料供給量をより精密に制御することが行
われる。

このような制御では燃料の特質も入力情報として重要な
位置を占めることがある。

従来の燃料供給装置としては、例えば「日産ＲＢ系エン
ジン整備要領書Ｊ　１９８４年１１月、■８産自動車発
行に記載のものがある。この装置では排気管に設けた酸
素センサにより空燃比を検出し、その検出結果に基づき
燃料噴射量を操作して空燃比を目標値となるようにフィ
ードバック制御している。

一方、冷間時の始動時や暖機中は酸素センサが冷えてお
り活性化していないので、上記フィードバック制御を停
止して空燃比をリンチ側に設定し、始動性および始動直
後のエンジンの安定性を意図している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の燃料供給装置にあって
は、エンジン冷間時（約１０℃以下のとき）に始動性や
始動直後のエンジン安定性を考慮して空燃比がかなりリ
ッチな値となるように燃料噴射量を制御する構成となっ
ていたため、燃料であるガソリンの成分が重質化（比重
が重くなること）して低沸点成分が乏しくなりその揮発
割合が変化したような場合でも、一定のリッチな空燃比
に相当すると予想される所定量の燃料が噴射されるにす
ぎない。したがって、実際上は空燃比が予想したリッチ
な値とならず燃焼状態が悪化して始動性や冷間時の運転
性が悪くなることがある。

例えば、始動性が著しく悪くなると、必要以上にクラン
キングが繰り返されていわゆるパンテリ上がりも生ずる
。また、粗悪な燃料使用時はこのような不具合が顕著に
なる。

このような場合、燃料の特質の一つである比重を正確に
知ることができればよいが、現状ではエンジン制御に好
適な比重を検出する装置は実現さされていない。

（発明の目的） そこで本発明は、エンジン暖機後の空燃比のフィードバ
ック制御結果からそのときの燃料噴射量に基づいて燃料
の比重を演算する比重検出装置を提供するとともに、そ
の演算結果（すなわち、比重）に応じて冷間時の噴射量
を補正することにより、使用燃料の比重の如何に拘らず
冷間時の噴射量を適切なものとして、エンジンの始動性
や冷間時の運転性を意図した燃料供給装置を提供するこ
とを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 第１の発明による燃料の比重検出装置は上記目的達成の
ため、その基本概念図を第１図（ａｌに示すように、吸
入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段ａと、機関
の運転状態を検出する運転状態検出手段すと、運転状態
に基づいて燃料供給量を演算する供給量演算手段Ｃと、
空燃比検出手段ａの出力に基づき目標空燃比となるよう
に前記燃料供給量を補正するフィードバック制御手段ｄ
と、所定空燃比にフィードバック制御されているとき燃
料供給量に基づいて燃料の比重を算出する比重検出手段
ｅと、を備えている。

また、第２の発明による燃料供給装置は上記目的達成の
ため、その基本概念図を第１図（ｂｌに示すように、吸
入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段ａと、機関
の運転状態を検出する運転状態検出手段すと、機関の温
度を検出する機関温度検出手段Ｃと、運転状態に基づい
て燃料供給量を演算する供給量演算手段ｄと、機関が所
定の冷機状態にないとき空燃比検出手段ａの出力に基づ
き目標空燃比となるように前記燃料供給量を補正するフ
ィードバック制御手段ｅと、所定空燃比にフィードバッ
ク制御されているときの燃料供給量に基づいて燃料の比
重を算出する比重演算手段ｆと、機関が所定の冷機状態
にあるとき燃料の比重に応して冷機時の所定空燃比とな
るように前記燃料供給量を補正する冷機時補正手段ｇと
、フィードバック制御手段ｅおよび冷機時補正手段ｇの
出力に基づいて機関に燃料を供給する供給手段りと、を
備えている。

（作　用） 第１の発明では、エンジン暖機後に空燃比がλ＝１にフ
ィードバック制御されていると、このときの燃料噴射量
は燃料比重に対応した値となる。

これは、燃料比重に応じて燃料の連発性が変わり、空燃
比に影響を与えるという性質に基づく。したがって、上
記燃料噴射量は燃料比重に対して一定の相関をもつこと
になり、この噴射量に基づいて比重が精度よく算出され
る。

また、第２の発明では、上記比重検出情報に応じて冷間
時の噴射量が補正される。したがって、使用燃料の比重
の如何に拘らず冷間時の噴射量が適切なものとなって、
始動性や冷間時の運転性が向上する。

（実施例） 以下、第１の発明および第２の発明を図面に基づいて説
明する。

第２〜４図は各発明の一実施例を示す図であり、第１の
発明に係る比重検出装置を空燃比を制御する第２の発明
に係る燃料供給装置に適用した例を示している。

まず、構成を説明すると、第２図において、１はエンジ
ンであり、吸入空気はエアクリーナ２より吸気管３を通
して各気筒に供給され燃料は噴射信号Ｓｔに基づいてイ
ンジェクタ（供給手段）４により噴射される。そして、
気筒内で燃焼した排気は排気管５を通して触媒コンバー
タ６に導入され、触媒コンバータ６内で排気中の有害成
分（ＣＯｌＨＣ，Ｎ０ｘ）を３元触媒により清浄化して
排出される。

吸入空気の流量Ｑａはエアフローメータ７により検出さ
れ、吸気管３内の絞弁８によって制御される。絞弁８の
開度Ｃｖは絞弁開度センサ９により検出され、エンジン
１の回転数Ｎはクランク角センサ１０により検出される
。また、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度Ｔｗ
は水温センサ（機関温度検出手段）１１により検出され
、スタータモータの作動はスタータスイッチ１２により
検出される。さらに、排気中の酸素濃度は酸素センサ（
空燃比検出手段）１３により検出され、酸素センサ１３
は理論空燃比でその出力Ｖｓが急変する特性をもつもの
等が用いられる。

上記エアフローメータ７、絞弁開度センサ９、クランク
角センサ１０およびスタータスイッチ１２は運転状態検
出手段１４を構成しており、運転状態検出手段１４、水
温センサ１１および酸素センサ１３からの出力はコント
ロールユニット１５に入力される。

コントロールユニット１５は供給量演算手段、フィード
バック制御手段、比重演算手段および冷機時補正手段と
しての機能を有し、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２
３およびＩ１０ボート２４により構成される。ＣＰＵ２
１はＲＯＭ２２に書き込まれているプログラムにしたが
ってＩ１０ボート２４より必要とする外部データを取り
込んだり、またＲＡＭ２３との間でデータの授受を行っ
たりしながら演算処理し、必要に応じて処理したデータ
をＩ１０ポート２４へ出力する。Ｉ１０ポート２４には
センサ群１１．１３．１４からの信号が入力されるとと
もに、Ｉ１０ボート２４からは噴射信号Ｓｉが出力され
る。ＲＯＭ２２はＣＰＵ２１における演算プログラムを
格納しており、ＲＡＭ２３は演算に使用するデータをマ
ツプ等の形で記憶している。

次に、作用を説明する。

第３図（ａ）、（ｂｌはＲＯＭ２２に書き込まれている
燃料の比重検出および空燃比制御のプログラムを示すフ
ローチャートであり、本プログラムはエンジン回転に同
期して一度実行される。

まず、Ｐ、で吸入空気量Ｑａを読み込み、Ｐ２でエンジ
ン回転数Ｎを読み込む。回転ｉ＆Ｎはクランク角センサ
１０からの基準信号（３６０°毎の信号）の間隔時間を
計測するか、あるいは位置信号（１°毎の信号）の所定
時間内におけるパルス数を計測して算出する。次いで、
Ｐ３でＱａとＮをパラメータとする２次元のテーブルマ
ツプから基本噴射量Ｔ　ｐ（Ｔ　ｐ　＝ｆｕｎｃ　（Ｑ
　ａ　、　Ｎ）　）を／Ｌ／　ツタアンプする。

Ｐ４ではフラグＦＫＡＳがセットされているか（ＦＫＡ
Ｓ＝１か）否かを判別する。フラグＦＫＡＳは始動及び
始動後増量補正係数（ＫＡＳ）がＫＡＳ＝０になるとセ
ットされ、コントロールユニット１５のパワーオン時の
イニシャル処理およびエンスト時のルーチンでリセット
（ＦＫＡＳ＝Ｏ）される。

ＦＫＡＳ＝Ｏのときは、Ｐ、で始動及び始動後増量補正
係数ＫＡＳ　（ＫＡＳ＝ｆｕｎｃ　（”ｒ’ｗ）　）を
そのときの冷却水温ＴＷに応じてルックアップする。次
いで、Ｐ、で比重補正係数ＫＡＳＤ　（ＫＡＳＤ＝ｆｕ
ｎｃ　（Ｄ）　、但しＤ＝燃料比重）を第４図に示すテ
ーブルマツプからルックアップする。比重補正係数ＫＡ
ＳＤは冷間時の空燃比を適切なものとするために始動及
び始動後増量補正係数ＫＡＳの値を燃料比重りに応じて
補正するもので、比重りが大きい程燃料が重質化して気
化し難くなるためにその大きさが１より大きくなる。す
なわち、比重りが大きくなる程、燃料噴射量が増量され
る。

次いで、Ｐ７で始動中であるか否か（スタータスイッチ
がＯＮであるか否か）を判別し、始動中のときはＰ。に
進み、始動中でなく完爆後のときはＰ、に進む。以下、
各場合に分けて説明する。

（Ｉ）始動中のとき Ｐ、で始動時の冷却水温Ｔｗの水温初期値ＴＷ。とじて
記憶し、ＰＩ（ｌで次式■に従って今回の補正係数ＫＡ
Ｓ　（既に説明済の係数については適宜このように略し
て用いることとする。以下、同様）を演算する。

ＫＡＳ＝ＫＡＳ　’　ｘＫＡＳＤ　　・・・・・・■但
し、ＫＡＳ’：テーブルデータからルックアップした値 今回の補正係数ＲＡＳは後述する方法により算出した燃
料比重りに応じてその大きさが適切に補正されることと
なり、始動中における冷間時の空燃比を好ましい大きさ
とする。次いで、ＰＩＩ、Ｐ、２で始動時の噴射量Ｔ、
　、Ｔ、をそれぞれ次式〇、■に従って演算する。

Ｔ　Ｉ　＝Ｔ　ｐ　Ｘ　　（Ｋ　ＴＭＲ＋　Ｋ　ＴＷ＋
　Ｋ　Ａ　５）Ｘｌ、３＋Ｔｓ　　　・・・・・・■ 但し、ＫＴＭＲ：混合比割付係数 ＫＴＷ：水温増量補正係数 Ｔｓ：電圧補正骨 子ｔ　”’ＴＳＴＸＫＮＳＴＸＫＴＳＴ　　−−■但し
、Ｔ、７：始動時基本噴射量 ＫＮＳＴ　：回転数補正係数 ＫＴＳＴ　：時間補正係数 これらＴ＋、Ｔｚの演算に使用される各補正係数の値は
前述した「整備要領書」３７．３８頁に記載されており
、周知であるのでここでは詳細な説明を省く。

次いで、Ｐｌｆｆで各噴射Ｉｔ　Ｔ　＋　、Ｔ　ｚを比
較し、Ｔ、＞７２のときはＰＩ４で最終噴射量Ｔｉとし
てＴ２を採用し、Ｔ１≧Ｔ２のときはＰＩ５でＴｉとし
てＴ、を採用した後、ＰＩ６でこのＴｉに対応する燃料
噴射パルス幅を有する噴射信号Ｓｉをインジェクタ４に
出力する。すなわち、始動性向上のため、始動時には通
常の噴射量より多めにするもので、Ｔ５、Ｔ２のうち何
れか大きい方の値を始動時の最終噴射量Ｔｉとする。こ
のとき、酸素センサ１３は冷えており、活性化していな
いので噴射量のフィードバック補正を行われないが、Ｔ
、を採用した場合には補正係数ＫＡＳが燃料比重りに応
じて補正されるため、Ｔ、は始動時に適した空燃比を与
えることとなって始動性が極めて向上する。

（ＩＩ）完爆後のとき Ｐ８で完爆後の経過時間Ｔｃを演算する。この時間Ｔｃ
は、例えば初回の完爆判断時にタイマカウンタをリセッ
トしその後の経過時間を計測する等して算出する。次い
で、Ｐａｌで冷却水温ＴＷが１５℃以上であるか否かを
判別し、ＴＷ≧１５℃のときはＰ２□に進み、７’ｗ＜
１５℃のときはＰＸ３に進む。

これは、冷却水温Ｔｗと経過時間Ｔｃに応じて補正係数
ＫＡＳの減少割合を変えるためである。ＰＸ３、、ＰＸ
３では経過時間Ｔｃをそれぞれ１３ｓｅｃ　、２５ｓｅ
ｃと比較し、その判別結果に応じて次の第１表で示すス
テップに進む。

第　　１　　表 ＰＺ４では今回の補正係数ＲＡＳを次式■に従って演算
し、Ｐ２１１に進む。

ＫＡＳ＝ＫＡＳ　’　ｘ　（１−Ｔｃ／１５）−■Ｐ２
Ｓでは今回の補正係数ＫＡＳをＫＡＳ＝０とし、Ｐ２？
でフラグＦＫＡＳをセットしてｐｚａに進む。また、Ｐ
Ｚ＆では今回の補正係数ＫＡＳをを次式■に従って演算
し、ＰＺＩＩに進む。

ＫＡＳ＝ＫＡＳ　’　Ｘ　（１−Ｔｃ／２５）−■すな
わち、完爆後はＰ２□〜Ｐ２？までの各ステップにより
始動水温が１５℃以上のときは１３秒間、１５℃未満の
ときは２５秒間、補正係数ＫＡＳが一定割合でＯになる
まで減少させる。なお、上記ステップＰ４で既にフラグ
ＦＫＡＳがセントされていると判別したときは、補正係
数ＫＡＳがＫＡＳ＝０であるからＰ４から直ちにＰ２Ｂ
にジャンプする。

次いで、ＰＺＩＩで始動中のステップＰ１゜と同様に今
回の補正係数ＫＡＳを前記■弐に従って演算し、燃料比
重りに応じて空燃比を適切な値とする。Ｐ２、では水温
増量補正係数ＫＴＷをそのときの冷却水温Ｔｗに応じて
ルックアンプし、Ｐ３゜でＫＴＷを比重変化に応じて補
正する比重補正係数ＫＴＷＤ　（ＫＴＷＤ＝ｆｕｎｃ　
（Ｔｗ、Ｄ））をルックアップする。燃料比重りが０．
７３４より大きい場合はＴＷ≦０℃のときＫＴＷＤ≧１
に設定し、Ｔｗ　＞　Ｑ℃のときＫＴＷＤ＜１に設定す
る。なお、完爆後の暖機過程である程度暖機が進みＴｗ
≧０℃の条件下にあるときは、空燃比を徐々にリーン化
していくためにＫＴＷＤ＜　１とする。

Ｐ３＋では次式〇に従って今回の補正係数ＫＴＷを演算
し、燃料比重りに応じた補正を加える。

ＫＴＷ＝ＫＴＷ’　ｘＫＴＷＤ　　・・・・・・■但し
、ＫＴＷ’　：テーブルデータからルックアップした値 次いで、上記補正係数ＫＴＷと同様にアイドル後増量補
正係数ＫＡＩについて比重補正を行う。

すなわち、Ｐ３□で補正係数ＫＡＩをルックアップし、
Ｐ３３で比重補正係数ＫＡＩＤ（但し、ＫＡ■Ｄ＝ＫＴ
ＷＤ）をルックアップし、さらにＰ３４で次式■に従っ
て今回の補正係数ＫＡＩを演算し比重補正を加える。

ＫＡＩ＝ＫＡＩ　’　ｘＫＡＩＤ　　・・・・・・■但
し、ＫＡＩ’：テーブルデータからルックアップした値 なお、この補正係数ＫＡＩは絞弁８が閉から開になった
直後に冷却水温Ｔｗで決まるＫＡＩ、と完爆後の経過時
間Ｔｃで決まるＫＡｌ、との積により定まり、これがル
ックアップされる。そして、このＫＡＩにより暖機途中
の発進の円滑化を図るもので、その大きさは一定の割合
で０になるまで減量する。

次いで、Ｐ３５で空燃比のフィードバック制御停止（ク
ランプ）条件が成立しているか否かを判別する。クラン
プ条件は、例えば次のようなとき成立する。

（イ）酸素センサが冷えているとき （ロ）低水温時 （ハ）酸素センサ出力（Ｖｓ）のリッチ信号又はリーン
信号が約１０秒以上続いたとき（ニ）始動時、エンジン
の高負荷時 （ホ）アイドル時 （へ）減速時 クランプ条件が成立しているときはＰ２６で空燃比フィ
ードバック補正係数αの値を１に固定して実質上のフィ
ードバック制御を停止し、Ｐ３？で次式■に従って最終
噴射量Ｔｉを演算した後Ｐ１６に進む。

Ｔ　ｉ　＝Ｔ　ｐ　Ｘ　Ｃｏ　Ｘα　・・・・・・■但
し、Ｃｏ　＝１　＋ＫＴＷ＋ＫＡＳ　＋ＫＡ　１■式に
おいて、ｃｏは各種増量補正係数であり、その内訳には
上式のようなものが含まれるが、これ以外にも加速減量
補正係数ＫＡＣＣや高水温増量補正係数ＫＨ等が含まれ
る（前述した「整備要領書」参照）。しかし、本発明と
の関係が薄いのでここでは省略する。

一方、クランプ条件が成立していないときはＰ３、で酸
素センサ１３の出力Ｖｓから現空燃比が目標空燃比（例
えば、λ−１）よりリッチであるか否かを判別する。リ
ッチであるときはＰ３．で補正係数αの値を補正して空
燃比のリーン補正を行って目標値と一致するようにフィ
ードバック制御する。

また、リーンであるときはＰ４゜で同様に空燃比のリッ
チ補正を行う。次いで、Ｐｄ２で最終噴射量Ｔｉを前記
０式に従って演算し、Ｐ４□で単位吸入空気量当りの燃
料噴射！（インジェクタパルス幅）ｔｉを次式■に従っ
て演算する。

ｔ　ｉ　＝　Ｔ　ｉ　／　Ｑ　ａ　　−−■さらに、Ｐ
４３でｔｉの平均値Ｌｉｍを次式［相］に従って演算す
る。

ｊｌ、＝　（１５／１６）　Ｘ　Ｌｉｍ’　＋　（１／
１６）　Ｘ　ｔ　ｉ・・・・・・［相］ 但し、Ｌｉｍ′：前回の値 ここで、ｔｉは空燃比をλ＝１に制御した場合にそのと
きの燃料比重に対応した値となる。これは、燃料比重り
に応じて燃料の揮発性が変わり空燃比に影響を与えるか
らである。例えば、燃料が重質化してその揮発性が悪く
なると、同じλ−１という条件下にあってもｔｉが大き
くなる傾向があるからである。したがってｔｉは燃料比
重りに対して一定の相関関係があるといえる。

そこで、本実施例ではｔｉのデータとしての信頼性を高
めるために［相］式による重み付は演算を行ってその平
均値ｔ、。を算出し、この値から燃料比重Ｄ　（Ｄ　−
ｆｎｕｃ（ｔ　ｔｓ）　）を求めテイル。ナオ、比重算
出に際しては’−４ｎとＤとの相関データを、例えば実
験等により予め正確に求めてこれをデータテーブルとし
て作成しておく。そして、Ｐｄ２でこのデータテーブル
からそのときのＬｉｍに対応するＤの値をルックアップ
するという方法をとる。

また、ｔｉｓの演算を行うとき運転状態の制限、例えば
、Ｎ　Ｉ＜　Ｎ　＜　Ｎ　Ｚ　、Ｑ　ａ　１＜　Ｑ　ａ
　＜　Ｑ　ａ　ｚという制限領域でのみｔ８．、をサン
プルとして算出するというようにすれば、ｊｉｍの精度
をより一層向上できる。これは、インジェクタパルス幅
が小さくなるとこのパルス幅と燃料噴射量との相関の精
度が悪くなるからである。次いで、ルックアップした燃
料比重りをそのときのｔ、イに対応する所定アドレスに
ストアしてデータを更新した後に、ＰＩ６に進む。

このように、空燃比をλ＝１にフィードバック制御した
ときの燃料噴射量Ｔｉの値に基づいて使用燃料の比重り
が正確に求められる。したがって、従来から所望されて
いたエンジン制御に好適な燃料の比重検出装置を提供す
ることができる。

また、この比重検出情報に基づいて（１）始動中および
（ＩＩ）完爆後における燃料噴射量が適切に補正される
。したがって、始動中にあっては、冷間時の空燃比がそ
のときの燃料比重りに対応する適切な値に補正されるこ
ととなってエンジンの始動性を向上させることができ、
バッテリ上がり等の不具合が防止される。また、完爆後
にあっても燃料の揮発性に応じた噴射量となることから
暖機性能の向上や冷間時の運転性の向上を図ることがで
きる。

（効　果） 第１の発明によれば、空燃比のフィードバック制御結果
からそのときの燃料噴射量に基づいて燃料の比重を算出
することができ、エンジン制御に用いて好適な燃料の比
重検出装置を提供することができる。

また、第２の発明によれば、使用燃料の比重の如何に拘
らず始動時の空燃比および冷間時の燃料噴射量を適切な
ものとすることができ、エンジンの始動性および冷間時
の運転性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は第１の発明の基本概念図、第１図（ｂ）
は第２の発明の基本概念図、第２〜４図は第１の発明に
係る比重検出装置を空燃比を制御する第２の発明に係る
燃料供給装置に適用した一実施例を示す図であり、第２
図はその全体構成図、第３図（ａｌ、（ｂ）はその燃料
の比重検出および空燃比制御のプログラムを示すフロー
チャート、第４図はその燃料比重と補正係ｆ２１ＫＡＳ
Ｄとの関係を示す図である。 １・・・・・・エンジン、 ４・・・・・・インジェクタ（供給手段）、１３・・・
・・・酸素センサ（空燃比検出手段）、１４・・・・・
・運転状態検出手段、 １５・・・・・・コントロールユニット（供給量演算手
段、フィードバック制御手段、比重演 算手段、冷機時補正手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手
   段と、 ｂ）機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 ｃ）運転状態に基づいて燃料供給量を演算する供給量演
   算手段と、 ｄ）空燃比検出手段の出力に基づき目標空燃比となるよ
   うに前記燃料供給量を補正するフィードバック制御手段
   と、 ｅ）所定空燃比にフィードバック制御されているときの
   燃料供給量に基づいて燃料の比重を算出する比重検出手
   段と、 を備えたことを特徴とする燃料の比重検出装置。
2. （２）ａ）吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手
   段と、 ｂ）機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 ｃ）機関の温度を検出する機関温度検出手段と、ｄ）運
   転状態に基づいて燃料供給量を演算する供給量演算手段
   と、 ｅ）機関が所定の冷機状態にないとき、空燃比検出手段
   の出力に基づき目標空燃比となるように前記燃料供給量
   を補正するフィードバック制御手段と、 ｆ）所定空燃比にフィードバック制御されているときの
   燃料供給量に基づいて燃料の比重を算出する比重演算手
   段と、 ｇ）機関が所定の冷機状態にあるとき、燃料の比重に応
   じて冷機時の所定空燃比となるように前記燃料供給量を
   補正する冷機時補正手段と、 ｈ）フィードバック制御手段および冷機時補正手段の出
   力に基づいて機関に燃料を供給する供給手段と、 を備えたことを特徴とする燃料供給装置。