JPS62282139A - 内燃機関の空燃比制御装置 - 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】 ３、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性状を
検出するとともに、その検出結果に基づき空燃比を制御
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
等を応用して空燃比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賞も入力情報として重要な
位置を占めることがある。

従来の空燃比制御装置としては、例えば特開昭６０−４
３１３８号公報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
るようにフィードハック制御している。

すなわち、インジェクタに出力される噴射パルス信号（
最終噴射量）Ｔｉを空燃比、吸入空気量、エンジン回転
数および冷却水温等の検出結果に基づいて次式〇に従っ
て演算する。

Ｔｉ＝ＴｐＸＣｏＸα＋’ｌ’ｓ　　−旧−■但し、Ｔ
ｐ：基本噴射量 ＣＯ：各種補正係数 α　：空燃比フィードバック補正係数 ＴＳ：電圧補正弁 上記０式において、各種補正係数Ｃｏは次式■に従って
演算される。

Ｃｏ＝Ｉ　＋ＫＴＲＭ＋ＫＭＲ＋ＫＴＶｖ’＋ＫＡＳ＋
ＫＡ　Ｉ　＋ＫＡＣＣ＋ＫＨ・・・・・・■但し、ＫＴ
ＲＭ：混合比の補正係数 ＫＭＲ：混合比の補正係数 ＫＴＷ　　：水温増量補正係数 ＲＡＳ　　：始動及び始動後増量補正係数に／ｌ　　：
イドル後増量補正係数 ＫＡＣＣ：加速減量補正係数 ＫＨ：高水温増量補正係数 また、始動時、加速時、高負荷時には、運転性を向上さ
せるために各種の補正を加えて空燃比を目標空燃比より
リッチにする。

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。

なお、上記各種補正値は機関の供給燃料として全て標準
燃料（例えば、レギュラーガソリン）が使用されるとい
う条件を前提として設定される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の空燃比制御装置にあっ
ては、機関の使用燃料の性状（例えば、重質化レベル）
として標準燃料に対応する一律なものを基準とし、燃料
の性状が常時一定であるという前提に立って、上記のよ
うな各種補正値を演算、設定するという構成となってい
たため、供給燃料の性状が変化し、これに伴って燃料の
重質化レベルが変わったような場合でも、供給燃料の性
状変化による空燃比補正は考慮されない。したがって、
このような場合には標（＄燃料を使用することを基準と
して演算された空燃比と実際上の空燃比との間にずれが
生じ、正確な空燃比制御を朋し難かった。

例えば、重質ガソリンを使用した場合、通常のレギュラ
ーガソリンに比して揮発性が悪く、燃焼に関与するガソ
リン成分が希薄となる。したがって、標準燃料を使用す
ることを基準として演算された空燃比よりも実際上の空
燃比が希薄（リーン）なものとなる。その結果、目標空
燃比よりもリーン側で運転されることになり、燃焼状態
が悪化して始動時の運転性が悪くなることがある。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
返されていわゆるバッ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り、場合に
よってはエンジンの始動ができないこともある。

このように、供給燃料に標準燃料のような一律なものを
使用するという前提で各種演算を行うと、制御の精度の
点で若干の不具合が生じる。すなわち、より正確な始動
時の空燃比制御を目指そうとすれば、使用燃料の性状の
差異を考慮に容れることが望ましい。

（発明の目的） そこで本発明は、使用燃料の性状を検出し、この検出結
果に基づいて始動時の空燃比を適切に補正することによ
り、燃料の性状変化に拘らず始動時の空燃比を適切なも
のとして、エンジンの始動性や運転性をより一層向上さ
せることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明による内燃機関の空燃比制御装置は上記目的達成
のため、その基本概念図を第１図に示すように、使用燃
料の性状を検出する性状検出手段ａと、エンジンの始動
運転状態を検出する運転状態検出手段すと、エンジンが
始動運転状態にあるときの供給空燃比を基準燃料の性状
を基に設定する空燃比設定手段Ｃと、エンジンが殆・助
運転状態にあるときの供給空燃比を使用燃料の性状に基
づいて補正し、この補正した空燃比となるように吸入空
気量あるいは燃料の供給量を制：１”Ｊする補正手段ｄ
と、補正手段ｄからの信号に基づいて吸入空気あるいは
燃料の供給量を操作する操作手段ｅと、を備えている。

（作用） 本発明では、使用燃料の性状が検出され、その検出結果
に応じて始動時における空燃比を決定するパラメータ（
Ａ　Ｉ　Ｒ若しくはＦＵＥＬ）が適切に補正される。し
たがって、使用燃料の性状変化に拘らず始動時の空燃比
が適切なものとなって、始動性や運転性が向上する。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜１３図は本発明の第１実施例を示す図であり、燃
料性状検出バラメークとして筒内圧信号から燃焼速度を
検出し、この検出値に基づいて燃料性状を判別する方法
を空燃比制御装置に適用した例を示している。

まず、構成を説明する。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Ｓｉに基づきイン
ジェクタ（操作手段）４により噴射される。気筒内で燃
焼した排気は排気管５を通して触媒コンハーク６に導入
され、触媒コンバータ６内で排気中の有害成分＜Ｇｏ、
ＨＣｌＮＯｘ＞を三元触媒により清浄化して排出される
。

吸入空気の？Ａ量Ｑａはエアフローメータフにより検出
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により検出される。また
、気筒内の燃焼圧力（以下、筒内圧という）Ｐａは圧力
センサ１０により検出され、圧力センサ１０は圧電素子
により構成され点火プラグ１１の座金としてモールド成
形されている。

圧力センサ１０は点火プラグ１１を介して圧電素子に作
用する筒内圧Ｐａを検出し、この筒内圧ｐ　ａｌこ対応
する電圧値を有するアナログ信号を出力する。

エンジン１の回転数Ｎはクランク角センサ１２により検
出され、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１３により検出される。

さらに、排気中の酸素ン農度は酸素センサ１４により検
出され、酸素センサ１４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１２は運転状態検出手段１５を構成しており、
運転状態検出手段１５、圧力センサ１０、水温センサ１
３および酸素センサ１４からの出力はコントロールユニ
ット１６に入力される。コントロールユニット１６は圧
力センサ１０と共に性状検出手段としての機能を有する
他、単体で、空燃比設定手段および補正手段としての段
能を有し、ＣＰ　Ｕ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、Ｎ
ＶＭ　（、不揮発性メモリ）２４およびＩ１０ポート２
５により構成される。

ＣＰ　Ｕ２１はＲＯＭ２２に書き込まれているプログラ
ムに従ってＩ１０ボート２５より必要とする外部データ
を取り込んだり、またＲＡＭ２３およびＮＶＭ２４との
間でデータの授受を行ったりしながら、燃料の性状判別
やその結果に基づく空燃比制御に必要な処理値を演算処
理し、必要に応じて処理したデータをＩ１０ポート２５
へ出力する。Ｉ１０ポート２５にはセンサ群７．９．１
０．１３．１４からの信号が人力されるとともに、Ｉ１
０ボート２５からは噴射信号Ｓｉが出力される。ＲＯＭ
２２はＣＰ　ｌ、’２１における演算プログラムを格納
しており、ＲＡＭ２３およびＮＶ〜１２４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、作用を説明するが、最初に燃料性状の変化とその
影宙について、ガソリンを例にとり説明する。

ガソリンには数百種以上の炭化水素（ＨＣ）から構成さ
れており、炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）の割合や結合様式に
よりパラフィン族、オレフィン族、ナフテン族およびア
ロマティック族の４種族に分類される。一般的な傾向と
して、ＣやＨの数の多いものほど沸点が高く、原油から
の分留温度（５０％留出温度Ｔ、。で代表する）が高く
なる。また、ガソリンの重質度合はＴ、。で代表され、
軽質（揮発性が高い）なものでＴ、。−８０〜９０°Ｃ
１重質（揮発性が低い）なものでＴＳＯ＝　１１０〜１
２０°Ｃであり、市場にはＴ、。−９５〜１００℃位の
ものが最も多く流通している。したがって、前述の最終
噴射量Ｔ【はＴｓｏ−９５〜１００”Ｃの燃料（すなわ
ち、レギュラーガソリン）を使用することを前提に各種
補正を行って決定している。

第３図はガソリンの重質度合が変わったときの燃焼状態
の変化を所定条件下（空燃比、吸入空気量、機関温度お
よび点火時期が一定時）における筒内圧信号の変化とし
て示したものである。なお、図中のＰｍａｘは筒内圧信
号の最大点であり、θｐｍａｘはＰ　ｍａｘを与えるク
ランク角である。また、図中のｔは点火時期θｉからθ
ｐｍａｘに至るまでの実際の燃焼期間を示す。

第３図に示すように、軽質ガソリンの場合には、筒内圧
信号の最大値Ｐｍａｘが大きく燃焼が速く進行するが、
燃料が重質化するに従ってＰｍａｘが小さくθｐｍａｘ
がより遅れ側に移行する。これは、燃焼の初期段階（着
火がらθｐｍａｘまで）で燃焼に寄与するガソリン成分
（第４図ハツチング部分）が燃料が重質化するに従って
減少していくことに起因する。この初期の燃焼光を観察
すると全体に青色をしており、軽質ガソリンでは青色の
みが観察され、θｐｍａｘ直後で消えて（すなわち、燃
焼が終了して）いる。ところが、重質ガソリンではθρ
ｍａｘまで青色の燃焼光が観察されるが、その光は軽質
ガソリンの場合よりも弱く、また、θｐｍａｘ直後から
赤い燃焼光が観察される。すなわち、重質ガソリンでは
速度の速い燃焼（青白い燃焼光）と遅い燃焼（赤い燃焼
光）が〆昆合して燃焼しており、実際の燃焼に寄与して
いる速度の速い燃焼（青白い燃焼光）は燃料が重質化に
なるほど少なくなる。

このことは、燃焼に寄与するガソリン成分が重質化にな
るほど希薄になることを意味しており、換言すれば、重
質化が進むに従って希薄空燃比となって燃焼速度が遅＜
　　（Ｐｍａｘが遅れ側）になることを示している。

また、この現象は機関温度が低ければ低い程重質ガソリ
ンの揮発性が悪化し、空燃比がより希薄化して顕著にな
る。

本実施例は燃料性状に上記のような特質があることに鑑
み、特に燃焼速度をパラメータとした因果関係に着目し
て後述するようなプログラムによって燃料の性状を適切
に検出するとともに、この検出結果に基づいて始動時の
空燃圧制？ＩＩＩをより適切に行っている。

第５図はＲＯＭ２２に書き込まれている始動及び始動直
後の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ｌＱａを読み込み、Ｐ２でエンジ
ン回転数Ｎを読み込む。回転数Ｎはクランク角センサ１
０からの５４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（ビ毎の信号）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Ｔｐ　　（Ｔｐ＝ｆｕｎｃ　（Ｑａ、Ｎ
））をルックアップする。

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＝Ｏ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＝０）される。

ＦＫＡＳ＝０のときは、Ｐ、で始動及び始動後増量補正
係数ＫＡＳ　ｆＫＡｓ＝ｆｕｎｃ　（Ｔｗ））をそのと
きの冷却水温ＴＷに応じてルックアップする。但し、始
動及び始動後増量補正係数ＫＡＳは軽質ガソリンを使用
した場合に適するように設定されている。

次いで、Ｐｈで始動中であるか否か（スタークスイッチ
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Ｐａｌに進む。以下
、各場合に分けて説明する。

（Ｉ）始動中のとき Ｐ７で始動時基本噴射量ＴＳＴ　（ＴＳＴ＝ｆｕｎｃ（
Ｔｗ）但し、Ｔｗ：冷却水温）をルックアップし、Ｐ８
で回転数補正係数ＫＮＳＴ　（ＫＮＳＴ＝ｆｕｎｃ　（
Ｎ）　）をルックアップする。さらに、Ｐ。

で時間補正係数ＫＴＳＴ　（ＫＴＳＴ＝ｆｕｎｃ　（Ｔ
Ｃ）但し、ＴＣ；経過時間）をルックアップし、ＰＩＧ
７−燃料性状補正係数ＫＳＴＤ　（ＫＳＴＤ＝ｆｕｎｃ
（Ｔｓ。）但し、Ｔ、。：燃料性状パラメータ）を第６
図に示すテーブルマツプからルックアップする。ＫＳＴ
Ｄは燃料性状によって第６図のような特性を有する補正
係数であり、燃料が重質化するに従って補正係数ＫＳＴ
Ｄ　（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）は大きくなる。なお、燃料性状パラメータ
Ｔ、。の検出については第７図で後述するプログラムで
詳述する。

次いで、Ｐｌ＋で今回の始動時基本噴射量ＴＳＴを次式
■に従って演算する。

ＴＳＴ＝ＴＳＴ　’　ＸＫＳＴＤ　　・・・・・・■但
し、ＴＳＴ’：Ｐｔでルックアップした値したがって、
今回の始動時噴射量Ｔｓｒは前述した燃料性状補正係数
ＫＳＴＤに応じてその大きさが適切に補正されることと
なり、使用燃料の性状に基づいて始動中における空燃比
を好ましい大きさとする。次いで、Ｐｔ２、ＰＩ３で始
１１＋時の噴射量Ｔ、　、Ｔ２をそれぞれ次式■、■に
従って演算する。

Ｔ　＋　　＝　Ｔ　ｐ　Ｘ　　（Ｋ　Ｔ　Ｍ　Ｒ＋　Ｋ
　Ｔ　Ｗ　＋　Ｋ　Ａ　Ｓ　）ＸＬ３＋Ｔｓ　　　・・
・・・・■ 但し、ＫＴＭＲ：混合比割付係数 ＫＴＷ　　：水温増量補正係数 Ｔｓ　　：電圧補正弁 子ｚ　”ＴＳＴＸＫＮＳＴＸＫＴＳＴ　　−−■但し、
ＴＳＴ　　：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、、Ｔ、の演算に使用される各補正係数の値は
前述した従来の公知文献に記載のものと同様に、周知で
あるためここでは詳細な説明を省く　。

次いで、Ｐｔ４で各噴射量Ｔ、　、Ｔ、を比較し、ＴＩ
　　＞Ｔ２のときはｐｕｓで最終噴射Ｔｊｌ　Ｔ　ｉと
してＴ２を採用し、Ｔ１≧Ｔ２のときはＰｔ６でＴｉと
してＴ１を採用した後、Ｐｔ７でこのＴｉに対応する燃
料噴射パルス幅を存する噴射信号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、Ｔ　＋　、Ｔ　ｚ
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ハック補正を行われな
いが、Ｔ２を採用した場合には始動時基本噴射量ＴＳＴ
が燃料性状補正に応じて補正されるため、Ｔ２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。

（ｎ）完爆後のとき ＰＺ１で冷却水温Ｔｗが１５”Ｃ以上であるか否かを判
別し、７ｗ≧１５°ＣのときはＰ２□に進み、’ｌ’ｗ
＜１５゛ＣのときはＰＺ：ｌに進む。これは、冷却水温
ＴＷと始動完爆後の経過時間Ｔｃ　　（前回のＴｃの値
を用いる）に応じて補正係数ＫＡＳの減少割合を変える
ためである。Ｐ２□、ＰＺ３では経過時間Ｔｃをそれぞ
れ１３ｓｅｃ　、２５ｓｅｃ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。

（本頁、以下余白） 第　　１　　表 ＰＺ４では今回の補正係数ＫＡＳを次式〇に従って演算
し、ＰＺ３に進む。

ＫＡＳ＝ＫＡＳ　’　Ｘ　（１−Ｔｃ／１５）−＝・・
■Ｐ２Ｓでは今回の補正係数ＫＡＳをＫ　Ａ、　Ｓ　＝
　Ｏとし、Ｐ２□ではフラグＦＫＡＳをセットしてｐｚ
８に進む。

また、ＰＺ６では今回の補正係数ＫＡＳを次式■に従っ
て演算し、ＰＺ［１に進む。

ＲＡＳ＝ＫＡＳ　’　Ｘ　（１−Ｔｃ／２５）−■すな
わち、完爆後はＰ２１〜ＰＺ７までの各ステップにより
始動水温が１５°Ｃ以上のときは１３秒間、１５“Ｃ未
満のときは２５秒間、補正係数ＫＡＳが一定割合で０に
なるまで減少させる。なお、上記ステ、ブＰ４で既にフ
ラグＦＫＡＳがセットされていると判別したときは、補
正係数ＫＡＳがＫＡＳ＝ＯであるからＰ４から直ちにｐ
ｚ８にジャンプする。

次いで、ｐｚｅで前述した始動完爆後の経過時間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。ＰＸ３では水温増量補正係数ＫＴＷ
をそのときの冷却水温ＴＷに応じてルックアップする。

次いで、Ｐ：＋ｏ−Ｐｓ□でアイドル後増量補正係数に
ついて燃料性状補正を行う。すなわち、Ｐユ。でアイド
ル後増量補正係数ＫＡＩをルックアップし、Ｐ３１で燃
料性状補正係数ＫＡ　Ｉ　Ｄ　（ＫＡ　Ｉ　Ｄ＝ｆｕｎ
ｃ　（Ｔｓｏ）　）をルックアップする。さらにＰｌ２
で次式■に従って今回の補正係数ＫＡＩを演算し燃料性
状補正を加える。

ＫＡＩ＝ＫＡＩ’ｘＫＡ＋Ｄ　　・・・・・・■但し、
ＫＡ■’：Ｐ３ｏで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ＫＡｌ、と完爆後の経過時間Ｔｃで決まる
Ｋ　Ａ　Ｉ　ｚとの積により定まり、これがルックアッ
プされる。そして、この補正係数ＫＡＩにより暖機途中
の発進の円滑化を図るもので、その大きざは一定の割合
でＯになるまで減量する。

次いで、Ｐ３３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 （ハ）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Ｐｅａで空燃比フィ
ードバンク補正係数αの値を１に固定して実質上のフィ
ードバック制御１１を停止し、Ｐ３Ｓで次式■に従って
最終噴射量Ｔｉを演算した後Ｐ１７に進む。

Ｔｉ＝ＴｐＸＣｏＸｐ　　’−−−−−−■但し、Ｃｃ
　＝　１　＋ＫＴＷ＋ＫＡＳ　＋ＫＡ　Ｔ０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、この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。し
かし、本発明との関係が薄いのでここでは省略する。

次いで、Ｐｆｆ＆で始動時の噴射量ＴＺを前述したｐＨ
の０式に従って演算する。すなわち、Ｐ３６は前記のＰ
Ｔ　、Ｐａ　、Ｐｑ　、Ｐｒｏ、　Ｐ＋＋およびＰｌ’
１の各ステップ処理に相当する。

次いで、Ｐ３□で各噴射量Ｔ　ｉ　、　Ｔ　２を比較し
、Ｔｉ≧Ｔ２のときはそのままＴｉを採用してＰｌに進
み、Ｔｉ＜ＴｚのときはＴ１としてＴ２を採用した後ｐ
＋７に進む。Ｔｉ＜Ｔ２のときＴ２を採用することによ
り、完爆直後の低回転時に適した空燃比を与えることと
なって安定した燃焼を実現できる。

一方、クランプ条件が成立していないときはＰ戸で酸素
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Ｐ２Ｏ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敗するようにフィー
ドパ・ンク制御する。

また、リーンであるときはＰ　４１で同様に空燃比のリ
ッチ補正を行う。次いで、Ｐ４□で最終噴射ｉＴｉを前
記■弐に従って演算し、ｐａｔに進む。

このように使用燃料の性状検出情報に基づいてＮ）始動
中および（ｆｆ）完爆後における燃料噴射量が適切に補
正される。例えば、重質ガソリンを使用した場合には実
際に燃焼に寄与するガソリン分が標準燃料に比べて少な
く混合比は事実上リーンになっている。これに対し、本
装置によれば、使用燃料の重質化レベルを適切に判断し
、その重質度合に応じて目標空燃比からのずれを適切に
補正しているので、上述のように重賞ガソリンを使用し
た場合には燃焼に寄与するガソリン分が少ないという状
態が補正される。すなわち、このときは燃料噴射量の総
量が増加するように補正される。

したがって、事実上、混合比がリーンとなる状態が回避
され、空燃比制御本来の実効を図ることができる。その
結果、始動中にあっては、始動時の空燃比がそのときの
使用燃料の性状に対応する適切な値に補正されることに
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
っても燃料の性状に応じた空燃比となることから暖機性
能の向上や運転性の向上を図ることができる。

第７図は燃料性状パラメータＴ、。を検出するプログラ
ムを示すフローチャートであり、本プログラムは所定時
間毎に一度実行される。

ＰＳＩ〜ｐｓａのステップはエンジンが所定の運転状態
にあるか否かを判別する処理である。まず、Ｐ５□で冷
却水温Ｔｗが所定範囲内にあるか否かを判別し、ＴＷ、
≦Ｔｗ≦ＴＷ２のときは機関温度が所定範囲内であると
判断してＰＳ２に進む。ここで、ＴｗはＴ　ｗ　＝　ｌ
Ｑ’ｃ　〜４０°Ｃになるような範囲に設定することが
望ましい。ｐｓｚでエンジン回転数Ｎが所定範囲内にあ
るか否かを判別し、所定範囲内（Ｎ、ＳＮ≦ＮＺ）のと
きはＰＳ３に進んで吸入空気量Ｑａが所定範囲内にある
か否かを判別する。

エンジン回転数Ｎおよび吸入空気ｉＱａは酸素センサ１
４によるλコントロール（空燃比制御）域に収まるよう
な範囲に設定される。

Ｑａ、　≦Ｑａ≦Ｑａｚのときはｐｓａでエンジンが定
常状態（急加速、急減速でない状態）にあるか否かを判
別し、定常状態のときはｐｓｓに進む。

定常状態であるか否かの判定は所定時間内におけるエン
ジン回転数Ｎや吸入空気量Ｑａの変化量で判断する。

以上のＰ　Ｓ　Ｉ　”　Ｐ　Ｓ　４の各ステップ処理の
うち何れか一つでも条件を満たさない場合は機関が燃料
性状判別を行うのに適した所定の運転状態にないと判断
して以降あ処理を中止する（すなわち、リターンする）
。

ＰＳＳではＱａとＮをパラメータとする２次元のテーブ
ルマツプから基本燃焼速度パラメータθｃＯ（θｃｏ＝
ｆｕｎｃ　（Ｑ　ａ　、　　Ｎ）　）をルックアップす
る。

この基準燃焼速度パラメータθｃｏは標準燃料を使用し
た時の燃焼速度を表わしており、後述するステップで実
際に使用する燃料の燃焼速度と比較することにより、燃
焼速度の差異（例えば、燃料が重質化すると燃焼速度が
遅くなる）が検出される。

次いで、Ｐ５６で温度補正係数に、　　（ｋ、　＝ｆｕ
ｎｃ（Ｔｗ）ｌを第８図に示すテーブルマツプからルッ
クアップする。温度補正係数に、は同一の燃料性状であ
っても機関温度によって変化する燃焼速度を機関温度Ｔ
Ｖに応じて補正するもので、基準温度ＴＷｏでｋｌ　−
１，Ｔｗ＜７ｗ０でに＋＜１゜ＴＷ　＞　Ｔ　Ｗ　ｏで
ｋ＞１　　に設定される。

次いで、ＰＳ７で燃焼ピーク角（筒内圧Ｐａが極大とな
るクランク角）θｐを検出し、ｐｓａに進む。

なお、θｐの検出については後述のプログラムで詳述す
る。

さらに、ＰＳａで、点火時期θｉと燃焼ピーク角θｐと
から実際の燃焼期間である計測燃焼期間θＣを次式［相
］に従って演算する（第９図参照）。

θＣ＝θｐ−θｉ　・・・・・・［相］但し、θｉ：点
火時朋に対応するクランク角θｐ：筒内圧Ｐａが極大と
なるクラン ク角（燃焼ピーク角） θｉ、θｐは第９図（ａ）に示すように所定の基準クラ
ンク角信号Ｓｒに（Ｈ）レベルのパルスが発生した基準
クランク角θｒｅｆを基準とし、同図（ｂ）に示すよう
にこのθｒｅｆからの経過クランク角でそれぞれ表わさ
れる。

Ｐ５９では、基準条件下の計測燃焼期間θｃ１を温度補
正係数に１と計測燃焼期間θＣとの積θＣＩ　（θｃ、
＝に、ＸθＣ）により算出する。このθｃ、は基準条件
下で検出した実際の燃焼速度パラメータに相当する。次
いで、Ｐ６゜で基準条件下の計測燃焼期間θｃ１　と基
準燃焼速度パラメータθｃｏとの差ΔθＣ，を次式０に
従って演算する。

Δθ（、＝θＣ０−θｃ０　・・・・・・■すなわち、
ここでは基準条件下で標準燃料を使用した場合の燃焼速
度パラメータθｃ０と、実際に使用している燃料の燃焼
速度パラメータ（計測燃焼期間）θＣ１との差を検出し
ている。燃焼速度は燃料の性状によって一定の相関があ
ることから、燃焼速度を正確に検出すれば燃料の性状を
適切に判別することが可能になる。

さらに、Ｐ６ＩでΔθｃ１の移動平均Δθｃ１“を次式
〇に従って演算する。

□　（今回のΔθｃ＋）・・・・・・＠但し、ｍ：定数 ＰＩ＋２ではΔθＧ、″′の値に基づいて燃料性状パラ
メータＴ、。を第１０図に示すような特性を有するテー
ブルマツプからルックアンプし、Ｐ６ｊでこのＴ５゜の
値をＮＶＭ　（不揮発性メモリ）２４にストアする。

このように、使用燃料の性状による燃焼速度の差異を標
準燃料の燃焼速度と比較することにより、そのときの使
用燃料の燃料性状パラメータを適切に求めることができ
る。

第１１凹は燃焼ピーク角θｐを検出するプログラムを示
すフローチャートであり、この処理は前記第７図で述べ
たステップのＰ６’？に相当する。本プログラムはクラ
ンク角で２°毎に１度実行される。

まず、Ｆ７１で現在のクランク角（ピストン位置）θが
圧縮上死点ＴＤＣに対応しているか否かを判別し、θ＝
ＴＤＣのときはＰ７□で筒内圧Ｐａを表すアナログ信号
とＡ／Ｄ変換し筒内圧変換値ＡＤｏとして記憶した後Ｐ
？３に進む。一方、θ≠ＴＤＣのときはＰ７□をジャン
プしてＦ７：Ｉに進む。

Ｆ７３ではクランク角θが第１２図に示すＴＤＣ超過＋
！！（ＴＤＣ＋α°）以上であるか否か、すなわちエン
ジン１がＴＤＣを超えてα°以上回転したか否かを判別
する。ここに、α−２°〜４°に設定される。これは燃
焼による筒内圧ｐａのピーク（以下、燃焼ピークという
）はＴＤＣ以後に現われることから、α°という不惑帯
を設けてＴＤＣのときの筒内圧Ｐａを燃焼ピーク値とし
て誤まって採用するのを避けるためである。

θ＜ＴＤＣ＋α°のとき、すなわちθが上死点前（ＢＴ
ＤＣ）にあるか又はＴＤＣ≦θ＜ＴＤＣ＋α゛のときは
今回のルーチンを終了する。一方、θ≧ＴＤＣ＋α°の
ときはＰ７４以後の燃焼ピーク角を検出する処理を実行
する。まず、Ｆ７４で、クランク角θが燃焼ピーク角判
別制限値θｅを越えているか否かを判別する。θｅは筒
内の燃焼が十分に終了したと想定できるクランク角であ
り、ＴＤＣを越えた所定値に設定される（第１２図参照
）。

燃焼ピークはＴＤＣを越えてθθ迄の間にあると想定さ
れ、例えば第１２図に示すＦ、　、Ｆ２点がこれに相当
する（曲線Ｘは燃焼状態が異なるときを表わす）。した
がって、燃料ピークを求めるための筒内圧ｐａのＡ／Ｄ
変換処理はθｅ迄とされる。

ＰＶＡでθ≦θｅのときはＰ７Ｓでθをカウントするθ
カウンタをインクリメントし、ＰＶＡでこのときの筒内
圧ＰａをＡ／Ｄ変換して筒内圧変換チャージャＡ　Ｄ　
ｌ　を求め、これを記憶する。次いで、ｐｔｔで筒内圧
変換値ＡＤ、とＡＤ、の差値ΔＰを求めてＰ７Ｂに進む
。差値ΔＰは筒内圧Ｐａが増大方向にあれば正、減少方
向にあれば負の値となる。

また、燃焼ピーク時近傍では非常に小さな値となる。Ｐ
’＋８では差値ΔＰの絶対値ｌΔＰｉの基串値ΔＰ０と
比較する。基準値ΔＰ、は筒内圧Ｐａの変化が略フラッ
トになったか否かを判別するための値である。１ΔＰ１
≦ΔＰ、のときは筒内圧Ｐａの変化が略フラットである
と判断しＰ７’ｌでθカウンタのカウント値を燃焼ピー
ク角θｐとして記憶するとともに、Ｆ８゜で今回のルー
チンの筒内圧変換値ＡＤ、とＡ　Ｄ　ｏとしてルーチン
を終了する。

一方、］ΔＰＩ＞ΔＰ、のときはフラットではないと判
断してｐｅａに進む。

ここで、１ΔＰ！≦ΔＰ０の条件を満たすのは筒内圧Ｐ
ａの最大時、最小値あるいは圏大、穫小時である。なお
、このような状態の判別は本実施例の例に限らず、例え
ば筒内圧Ｐａの微分値を用いて行なってもよい。

ＩΔＰ１≦ΔＰ０の条件に対して実際の筒内圧Ｐａの変
化の態様は第１３図（ａ）〜（ｃ）の例に集約される。

第１３図（ａ）は最も一般的なＰａの変化カーブを示し
ている。この例であれば、ＴＤＣ以後に１ΔＰ１≦ΔＰ
０なる条件を満足するクランク角がθｐとなり、容易に
燃焼ピーク角を求めることができる。第１３図（ｂ）、
（ｃ）は何れも低負荷の場合でＴＤＣ以後にＰａが２ケ
所フラツトになる状態が起る。第１３図（ｂ）の場合は
θｐのときの筒内圧ＰａｌがＴＤＣのときの値ＰａＴＤ
Ｃよりも小さくなるとともに、その途中に極小値ｐａｚ
が現れる。しかし、このときはＰａ２が現れるためｐａ
ｚが極大値となってθｐの識別が可能である。一方、第
１３図（Ｃ）の場合は極小値が現れずフラント部分Ｐａ
３の後ろに燃焼ピーク角θｐに対応するｐａ、が現れる
（Ｐａｌ　＜Ｐａ３）。これは燃焼圧力が非常に低い場
合であり、Ａ／Ｄ変換方式では実際上θｐの検出が困難
となる。

因に、Ｐａの微分処理を行なえば判別は可能であるが、
やや精度にかける。しかし、このようにＰａがＴＤＣ以
後一様に減少するのは極低負荷の場合であり、この場合
はθｐの検出を停止して、運転状態（エンジン回転数Ｎ
および負荷Ｑａ）によって判断する。

このように、θがＴＤＣ＋α°〜θｅの範囲内にあれば
、上述のＡ／Ｄ変換方式によって燃焼ビ一り角θｐが正
確に検出することができる。

一方、Ｐ７４でθ≧θｅのときは筒内の燃焼が十分に終
了していると判断してＰａ１でθｐの過去数回分の平均
値を求め、θｐのデータとしての信顛性を高めて今回の
ルーチンを終了する。

なお、燃焼ピーク角の検出は筒内圧センサのような圧電
素子を用いたものに限らず、例えば燃焼室内の光をガラ
ス窓と光ファイバーを介して検出し、この検出光を識別
して行うようにしてもよい。

このように、本実施例では燃料性状と燃焼速度との相関
関係に着目し、使用燃料の燃焼速度を正確に検出するこ
とにより、その使用燃料の性状を適切に判別している。

そして、正確に検出した燃料性状パラメータＴ、。を始
動時の燃料噴射量に適用しているので、従来の問題点で
指摘した燃料性状の差異による始動時の空燃比制御のず
れの不具合を解消することができる。

以上の第１実施例は始動時噴射量Ｔ２を燃料性状補正す
るものであるが、燃料性状補正を始動時噴射量Ｔ、に行
うようにしてもよく、この態様を次の第２実施例で示す
。

第１４図は本発明の第２実施例を示す図である。

本実施例の説明にあたり、第１実施例と同一処理を行う
ステップには同一番号を付してその説明を省略し、異な
るステップには○印で囲むステップ番号を付してその内
容を説明する。

第１４図のプログラムにおいて、Ｐ、を経るとＰ、ｌで
燃料性状補正係数ＫＡＳＤ　［ＫＡＳＤ＝ｆｕｎｃ（Ｔ
Ｓ。））をルックアップする。燃料性状補正係数ＫＡＳ
Ｄは冷間時の空燃比を適切なものとするために始動およ
び始動後増量補正係数ＲＡＳの値を燃料性状パラメータ
Ｔ５゜に応じて補正するもので、Ｔ、。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、Ｔ、。が大きくなる程、燃料噴
射量が増量される。なお、補正係数Ｋ　Ａ、　Ｓ　Ｄは
軽質ガソリンの場合は小さめに設定してあり、ＴＺ＞′
Ｆ、　となるように選ぶことが望ましい。

次いで、Ｐ、で始動中であるか否かを判別し、始ｖＪ中
のときはｐｑｚに進み、始動中でなく完爆後のときはＰ
ｌ＋３に進む。

Ｐ９Ｚで次式〇に従って今回の補正係数ＫＡＳを演算す
る。

ＫＡＳ＝Ｋ　　ノ＼　Ｓ　　’　　　ＸＫＡＳＤ　　　
　・・・　・・・０但し、ＲＡＳ’：Ｐａでルックアッ
プした値ｐＨ’ｌでは第２実施例のステ・７ブＰｉ１１
と同様にして始動完爆後の経過時間Ｔｃを演算する。

ところで、本実施例では始動時基本噴射量Ｔ、アの燃料
性状補正は行わないので、ＰＩ３での始動時噴射量Ｔ２
には燃料性状補正は入っていない。本実施例のＴ２は軽
質ガソリンを使用した場合に適するように設定されてい
る。

Ｐ２□を経るとＰ　ｑａで上記０式に従って今回の補正
係数Ｋ　Ａ、　Ｓを／Ｊｉ算する。次いで、Ｐ２９を経
てＰ７．で水温増量補正係数ＫＴＷを燃料性状に応じて
補正する燃料性状補正係数ＫＴＷＤ　（ＫＴＷＤ＝ｆｕ
ｎｃ　（Ｔｓｏ）　ｌ　をルックアップする。さらに、
Ｐ、６で次式〇に従って今回の補正係数Ｋ　Ｔ　Ｗを演
算する。

Ｋ　Ｔ　Ｗ　＝　Ｋ　Ｔ　Ｗ　’　ｘ　Ｋ　Ｔ　”ｖＶ
　Ｄ　　　・・・・・・［有］但し、Ｋ　ＴＷ　’　：
　Ｐ　ｚｑでルックアップした値したがって、本実施例
でも第１実施例と同様に燃料性状検出情報に基づいて始
動時における燃料噴射量が適切に補正されるので、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
等の不具合が防止できる。また、完爆後においても第１
実施例と同様に燃料の性状に応じた空燃比制御が可能に
なることから、運転性の向上を図ることができる。

なお、上述した各実施例においては燃料性状検出方法と
して、第７〜１３図で示したように燃焼速度を検出し、
この検出値により燃料性状パラメータＴ、ｏを算出する
態様を示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えば燃焼光を光フアイバセンサで検出して判別す
る態様や加速運転条件下での空燃比の応答遅れから判別
する態様あるいは加速運転条件下での発生トルク（また
は、図示平均有効圧力）に相関するパラメータの応答遅
れから判別する態様等を採用してもよいことは言うまで
もない。

（効果） 本発明によれば、使用燃料の性状を検出し、この検出結
果に基づいて始動時における空燃比を決定するパラメー
タ（Ａ　Ｉ　Ｒ若しくはＦＵＥＬ）を適切に補正してい
るので、燃料の性状変化に拘らず常に始動時の空燃比を
最適なものにすることができ、始動性と運転性をともに
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜１３図は本発明の
第１実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図、
第３図はそのガソリンの重質度合が変わったときの燃焼
状態の変化をクランク角信号と筒内圧力信号との関係で
示す図、第４図はその重質度合によりガソリン成分の割
合を示す図、第５図はその始動及び始動直後の空燃比制
御のプログラムを示すフローチャート、第６図はその燃
料性状補正係数ＫＴＳＤのテーブルマツプ、第７図はそ
の燃料性状判別のプログラムを示すフローチャート、第
８図はその温度補正係数に、のテーブルマツプ、第９図
（ａ）はその基準クランク角信号を示す図、第９図（ｂ
）はその基準クランク角信号との関係で筒内圧の変化を
示す図、第１０図はその燃料性状パラメータＴ、。のテ
ーブルマツプ、第１１図はその燃焼ピーク角を検出する
プログラムを示すフローチャート、第１２図はその筒内
圧の変化を示す図、第１３図（ａ）〜（ｃ）はその作用
を説明するためのそれぞれ一般的な筒内圧の変化を示す
図、第１４図は本発明の第２実施例を示すその始動及び
始動直後の空燃比制御のプログラムを示すフローチャー
トである。 １・・・・・・エンジン、 ４・・・・・・インジェクタ（操作手段）、１５・・・
・・・運転状態検出手段、 １６・・・・・・コントロールユニット（性状検出手段
、空燃比設定手段、補正手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）使用燃料の性状を検出する性状検出手段と、ｂ）エ
   ンジンの始動運転状態を検出する運転状態検出手段と、 ｃ）エンジンが始動運転状態にあるときの供給空燃比を
   基準燃料の性状を基に設定する空燃比設定手段と、 ｄ）エンジンが始動運転状態にあるときの供給空燃比を
   使用燃料の性状に基づいて補正し、この補正した空燃比
   となるように吸入空気量あるいは燃料の供給量を制御す
   る補正手段と、 ｅ）補正手段からの信号に基づいて吸入空気あるいは燃
   料の供給量を操作する操作手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。