JPS62255543A - 内燃機関における代替燃料の混合比検出方法 - 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〕 本発明は内燃機関用の代替燃料、例えばガソリン中にア
ルコールを混合させた場合のアルコール混合比率を検出
するに好適な内燃機関用代替燃料の混合比率検出方法に
関する。

Ｃ従来の技術〕 自動車用内燃機関の燃料としてガソリン中にエタノール
、あるいはメタノール等のアルコールを混合したアルコ
ール混合燃料は周知であり、これらの混合燃料を用いた
内燃機関の制御方法、並びに燃料の混合比率を検出する
方法は多く提案されている。

周知のように内燃機関はその燃料組成によって出力、排
気有害成分の発生量が左右されるものであり、また燃料
組成によって点大時期等を変える必要がある。このため
、単にアルコールを混合した燃料を内燃機関に供給する
だけでは内燃機関を最適制御することは不可能である。

また現在の内燃機関、および制御システムはアルコール
を電制限に混合させることはできず、そのためには内燃
機関および制御方法を一部変更を加える必要があり、し
かも、その変更程度は燃料組成にも関係するものである
。

一般に現在の自動車用内燃機関に混入できるアルコール
の混合比率はその内燃機関の仕様によって一室ではない
が、その上限値は約ガソリンの１０％程度であると言わ
れている。したがって、その内燃機関にアルコール燃料
を混合させる場合はその内燃機関に通したアルコールｆ
（ガソリンとアルコール量との混合比率）を検出する必
要がある。しかも現在の排気ガス規制の中で燃焼効率を
高めて内燃機関を最適に制御するためには高分解能を有
する検出装置が必要である。

上記した混合燃料の比率を検出方法としては混合燃料中
に光源と受光素子とを配設し、混合比の値に応じて光の
屈折率が変化することを利用した方法、例えば特開昭５
７−５１９２０がある。また燃料組成によって決まる混
合燃料の誘電率の変化から。

混合比率を求める方法等がある。静電容量は下式％式％ ： Ｓ：平行電極板の面積 ｄ：平行電極板間の距雛 Ｅ：燃料の誘電率 上記の方法は具体的には燃料中に平行電極板を設け、上
記平行板間の静電容量の値から混合比率を求める方法で
例えば特開昭５６−９８５４０に開示されている。

上記した検出方法はい、ずれも専用の検出ＪＡ置が必要
であり、それらの設置場所、さらには設置方法等、特別
な配慮が必要であるばかりでなく、これらの方法はいず
れも温度依存性が変いため、温度補正回路が必要となる
。

本発明の目的は新たに検出装置を追加することなしに、
構成が簡単で精度の変い内燃機関用代替燃料の混合比率
検出方法を提供することにある。

また他の目的としては燃焼に関連したパラメータにより
検出す・ることでアルコール混合比を知ろうとする本来
の目的と検出方法とを合致させることにより、アルコー
ル以外の成分に対しても検出できる方法を提供すること
にある。

〔問題点をへ決するための手段〕

本発明は上記内燃機関の運転状態を示す複数の作動パラ
メータ信号と、上記内燃機関の排気ガスを検出する空燃
比センサからのフィードバック信号とに基づいて、上記
内燃機関の基準燃料における理論空燃比または燃料の燃
焼に関係するパラメータを記憶すると共に、上記代替燃
料を燃料として、上記と同一運転条件下における空燃比
または燃焼に関係するパラメータとを記憶し、上記二つ
の記憶値を比較して上記漉合比を算出するようにするこ
とにより、前述の目的が達成される。

〔作用〕

本発明は基準燃料であるガソリンと、代替燃料が混入さ
れている混合燃料との同一運転条件下における燃焼状態
の比較を行うものである。具体的にはそれが両者の空燃
比値、噴射量の比、またはインジェクタの開弁時間比あ
るいは吸込空気流致比であってもよい、したがって本発
明は温度による影りは非常に少なく、信°頼性のある混
合比を検出することが可能となる。

〔実施例〕

ガソリン燃料に混合されるアルコール燃料はメタノール
（以下ＭＡと記す）およびエタノール（以下ＥＡと記す
）と称される含酸素系の燃料があり、またメチルｔ−プ
チルエーテ（以下ＭＴＢＥととして知られている。これ
らの補漕燃゛暑がガソリン燃料に混合された場合、その
混合比を検出する方法について、以下図面にし嘆゛がっ
て説明する。

第２図は本発明を説明するためのシステム構成図である
。１は内燃機関であり吸気管２と排気管３が接続されて
いる。吸気管２側にはエリクリーナ４．エアフローメー
タ５．絞弁６が設けられ、吸気Ｉｒ！２に吸入される空
気流量は絞弁６の開閉状態に応じて決まり、その実際の
流量はエアフロー７から供給される混合燃料はデジタル
勺制御装ｖ１８　　′からのデユーティ信号によって、
その時の内燃機関の運転状態に応じた燃料量がインジェ
クタ９から噴射される。（例えばこの時の噴射量はエア
フローメータ５と内燃機関の回転センサ１５とから基本
噴射量が決定される）排気管３側に設けられた空燃比セ
ンサ１０は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出信
号を上記デジタル制御装置８にフィードバックさせるこ
とにより、エンジン１はその晴の混合燃料に対応した例
えば理論空燃比で安定化制御されることになる。１１は
基′Ｑ燃料。

即ちガソリン１００％の時、内燃機関が暖気終了後にお
ける上記インジェクタの開弁時間ｔｏをあらかじめ記憶
させておくための初期設定スイッチである。この場合上
記ｔｏはその時の燃料噴射量ＱＦＯあるいは上記ＱＦＯ
とその時の吸入空気量ＱＡ。

との比、即ちその時の空燃比に換算した値であってもよ
い。また１２は警報表示装置であり、燃料が所定の混合
比になっているか否かを表示するもので、場合によって
は燃料混合比が規定外の時に警報を発する機能を付加し
ても良い、尚１３゜１４は燃料温度センサ、冷却水温度
センサであり、内燃機関の制御における各種補正に利用
するものである。

第３図は第２図に示すデジタル制御装置８を更に詳細に
説明する図であり第１図は本発明方法を説明するフロー
チャートである。

第３図において、第２回に示したデジタル制御装置８は
入出力制御装置８−１．ＣＰＵ８−２゜記憶装置である
ＲＯＭ８−３およびＲＡ　Ｍ　８−４からなり、標準的
なＣＰ’Ｕ制御システムから構成されている。そして入
出力制御装置８−１には第２図で説明した各種内燃機関
の作動パラメータが入力され、その時の必要な燃料はイ
ンジェクタ９から噴射される。

次にインジェクタ９から噴射される混合燃料の混合比を
検出する検出手法を説明する。第１図において、内燃機
関にガソリン１００％の燃料が入っている初期の状態の
時、あらかじめ前記した初期設定スイッチ１１を操作し
てデジタル制御装置８に入力する。この時ステップ１７
にて内燃機関が暖気終了後のアイドル状態であって、ｏ
２センサ１０によるフィードバック制御が行われている
か否かの判定が行われる０判定結果がＹＥＳであれば、
例えばエアフローメータ５からのｇＡλ空気量信号ＱＡ
Ｏと回転数センサ１５からの内燃機関の回転数信号Ｎか
ら周知の算出方法で基本燃料噴射量ＱＦＯが演算される
（ステップ１８）、基準燃料噴射量ＱＦＯが決定された
ならば、ステップ１９で、　その時の吸入空気量Ｑ＾。

から基準空燃比Ｑ＾。／ＱＦＯが演算され二浪夢結果は
記憶装置ＲＡＭ８４に記憶される（ステップ２０）、こ
こまでの段階はその内燃機関が標準−′料、即ちガソリ
ン１００％を使用した場合であってアイドリング状態に
ある時の空燃比を基準空燃比として記憶装置ＲＡＭに記
憶する初期設定段階である。

次に前述する補助燃料としてＭＡ、ＥＡあるいはＭＴＢ
Ｅを所定量だけガソリンに混合させた後前述と同様にス
テップ２１で暖気後のアイドル状態でＯ２・センサ１ｏ
によるフィードバック制御が１゛　　実行されているか
否かの判定を径で、混合燃料の噴射量Ｑ　ｐ　ｓを内燃
機関の吸入空気量を回転数から演算される（ステップ２
２）。混合燃料の噴射量ＱＦＩが決定されたならば、そ
の時の吸入空気量ＱＡＯとの比、即ち混合燃料における
空燃比ＱＡＯ／ＱＦＩはステップ２３で演算される。混
合燃料における空燃比が算出されたならば、その値をガ
ソリン１００％における空燃比との比、即ちＱＡＱ／Ｑ
ＦＩ：　ＱＡＯ／ＱＦＯをステップ２４で比較される。

その場合の比較値は基準燃料としてのガソリン混合燃料
共にアイドル運転と言う同一条件であるため、吸入空気
量ＱＡＯが夫々等しいことからＱＦ１／ＱＦＯとなる。

したがってこのことは同一運転条件下における混合燃料
の噴射量と基準燃料の噴射量との比を意味する。更にこ
のことを言い換えれば、上記比較値はデユーティ−制御
が行われているインジェクタの開弁時間の比として表わ
すこともできる。そして例えばガソリン１００％におけ
る理論空燃比の燃料噴射量を基準にして、その量と代替
燃料の噴射量との変化率を求めることにより、逆に代替
燃料の混合比を算出することが可能となる。

尚、前述の説明は同一運転条件と１．シて吸入空気量Ｑ
ＡＯが一室の場合について述べたが上記同−運転条件と
して、基準燃料と混合燃料とが等しい時、即ちＱｐｔ＝
Ｑｒｏの時の夫々の吸入空気量の比較からも求めること
ができる。

この様に混合燃料を使用した場合の混合比は内燃機関の
同一運転条件下におけるガソリン１００％の時と混合燃
料の時の夫々の燃料噴射量の比。

又はデユーティ比で表示することが可能となる。

そしてこれらの比は空燃比制御が行われる過程で算出可
能であるため、特別な検出装置は全く不要である。

一方、本発明の検出方法と他の検出手段による検出方法
との検出感度の比較を説明する。第４図は本発明に基づ
く検出方法の混合燃料の混合比率ｗｔ％に対する噴射燃
料流量の変化（ｋｇ／　ｈ　）及びその変化率（％）を
示す図であり、第５図は混合燃料の割合を光の屈折率の
変化を利用した場合、第４図と同じ関係を示す図である
（但し前者は吸入空気量を１０ｋｇ／ｈの場合を示す）
、即ち、第４図において、今空気流量を１０ｋｇ／ｈと
した時、ガソリン１００％における理論空燃比は１４．
７であることから、その時の燃料流量は０．６８ｋｇ／
ｈである。この時の変化率をＯとしてＭ　Ａをガソリン
に対して１０％混入した場合、その変化率は約６％であ
る。一方、屈折率を利用した場合、第５図からガソリン
１００％の時の屈折率は１．５５である。この時の変化
率をＯとしてＭＡをガソリンに対して同様に１０％混入
した場合、屈折率の変化率は約３．８％となる。したが
って本発明の検出方法は高感度で混合比を検出すること
が可能となる。しかも、光の屈折率の変化を利用した検
出方法、又は前述した静電容量の変化を利用した検出方
法は、前者は発受光素子を備えた検出装置、後者は混合
燃料中に電極板と言うように特別な検出装置が必要であ
り、これら検出装置は熱的影響及び機械的振動の影響を
受けやすいため、その設置場所に特別な配慮が必要とな
る。したがって上記検出装置を用いることは高価となる
ばかりではなく、信頼性の点で好ましいものではない。

また本発明方法は例えば脱気完了時におけるアイドリン
グ時などの同一条件下におけるガソリン燃料と、代替燃
料を混入した時の燃料との双方の燃焼状態の比較を行っ
ているので、温度の影響は非常に小さい、また本発明は
燃焼時空気中の酸素量に影響を受けやすいが、平地では
その影響は殆んどない、しかし高地走行する場合はあら
かじめ大気圧センサを備えることによって、大気圧から
酸素量の補正を容易に行うことができる。

同一条件下における測定例としては上、記実施例のほか
に、所定の燃料流量、所定の部分負荷運転。

所定の理論空燃比以外の空燃比などがあり得る。

〔発明の効果〕

以上、本発明はガソリン１００％に時の内燃機関の燃料
噴射量に関するパラメータと、その値を基準にし、且つ
上記と同一条件における混合燃料の燃料噴射量に関する
パラメータとの比によって混合比を求めるものである。

このことは従来のＱ２センサを用いた空燃比制御が行わ
れている内燃機関であれば、上記パラメータは制御の過
程で容易に算出し得るものである。即ち上記パラメータ
は燃料噴射量インジェクタの開弁時間、あるいは空燃比
等がそれである。したがって本発明は検出装置として従
来から用いられている０２センサのみで特別な検出装置
は不安であり、構成が簡単で且つ高精度に混合比を検出
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を説明するフローチャート、第２図
、第３図は本発明を説明する構成図、第４図は本発明方
法による混合比率の変化を示すグラフ、第５図は従来技
術による混合比率の変化を示すグラフである。 １・・・内燃機関、５・・・エアフローメータ、６・・
・絞弁、置）、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、空位比制御が行われている内燃機関の基準燃料に混
   合される代替燃料の混合比率を検出する内燃機関の代替
   燃料の混合比検出方法において、あらかじめ基準燃料の
   みを燃料とした上記内燃機関の所定の運転条件下におけ
   る空燃比または燃料の燃焼に関係するパラメータを記憶
   すると共に、上記代替燃料を燃料として上記と同一運転
   条件下における空燃比または燃焼に関係するパラメータ
   を記憶し、上記二つの記憶値を比較して上記混合比を算
   出するようにしたことを特徴とする内燃機関における代
   替燃料の混合比検出方法。