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JP2001107796A - 内燃機関の燃料性状判定装置 - Google Patents

内燃機関の燃料性状判定装置

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JP2001107796A
JP2001107796A JP2000157940A JP2000157940A JP2001107796A JP 2001107796 A JP2001107796 A JP 2001107796A JP 2000157940 A JP2000157940 A JP 2000157940A JP 2000157940 A JP2000157940 A JP 2000157940A JP 2001107796 A JP2001107796 A JP 2001107796A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料性状を精度良く判定することができるよ
うにする。 【解決手段】 始動から空燃比センサが活性化してその
検出空燃比が理論空燃比14.7になるまでの吸入空気
量積算値TAFと燃料噴射量積算値TTAUを算出し、
燃料性状判定値TNENを次式により算出する。 TNEN=TTAU×14.7−TAF ここで、燃料噴射量積算値TTAUに理論空燃比(1
4.7)を乗算した値(TTAU×14.7)は、燃料
噴射量積算値TTAUを完全燃焼させるのに必要な空気
量に相当する値となり、この値(TTAU×14.7)
と実際の吸入空気量積算値TAFとの差TNENは、燃
焼に寄与しなかった燃料量(主としてウエット量)、ひ
いては燃料の重質性による燃料蒸発性の低下度合いに応
じて生じる。従って、このTNENは、燃料性状を定量
的に表すパラメータとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に供給す
る燃料の性状を判定する内燃機関の燃料性状判定装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】車両に搭載される一般的なガソリンエン
ジンは、吸気管に燃料噴射弁を取り付け、燃料(ガソリ
ン)を吸気ポートに噴射するものが多い。この吸気ポー
ト噴射では、燃料噴射弁から噴射した燃料は、一部が、
直接、気筒内に吸入されるが、残りは、吸気ポートの内
壁面や吸気バルブの表面に付着した後に、徐々に蒸発し
て気筒内に吸入されることになる。従って、気筒内に吸
入される燃料量は、吸気ポートの内壁面等に付着した燃
料(ウェット)の蒸発量によって変化する。燃料の蒸発
量(蒸発速度)は、燃料性状によって変化するが、燃料
性状は、同じ種類の燃料でも一定ではなく、メーカー間
で異なったり、同じメーカーの燃料でも、季節や販売地
域によって燃料性状が変更される。従って、燃料の蒸発
量を考慮して精度の良い空燃比制御(燃料噴射制御)を
行うには、燃料性状を精度良く検出する必要がある。
【0003】従来の燃料性状の検出方法は、燃料タンク
内に燃料性状センサを設けたり、或は、特開平5−65
838号公報に示すように、始動時の燃料噴射量を徐々
に増加して始動が完了するまでの時間を測定し、その始
動時間によって燃料性状を判定するようにしたものがあ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料性
状センサで燃料性状を直接検出する方法は、新たに燃料
性状センサを設ける必要があり、コストアップするとい
う欠点がある。また、始動時間によって燃料性状を判定
する方法は、始動時間が燃料性状のみによって変化する
のであれば問題ないが、実際には、冷却水温等、燃料性
状以外の要因によっても始動時間が変化するため、始動
時間から燃料性状を精度良く判定することができない。
このため、実際に燃料噴射量をどれだけ増量補正すれ
ば、燃料性状の影響が無くなるかが正確に分からず、燃
料性状に応じた燃料噴射補正量を精度良く算出できない
という欠点がある。
【0005】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、燃料性状を精度良く
判定することができる内燃機関の燃料性状判定装置を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1の内燃機関の燃料性状判定装置
は、始動から空燃比センサが活性化してその検出空燃比
が目標空燃比になるまでの総吸入空気量と総燃料噴射量
を総吸入空気量算出手段と総燃料噴射量算出手段によっ
て算出し、算出した総吸入空気量と総燃料噴射量に基づ
いて燃料性状を燃料性状判定手段によって判定する。つ
まり、空燃比が目標空燃比になるまでの総吸入空気量と
総燃料噴射量とから、燃焼に寄与しなかった燃料量(主
としてウエット量)、ひいては燃料の重質性による燃料
蒸発性の低下度合いを推定することが可能となり、燃料
性状を精度良く判定することができる。
【0007】燃料性状を判定する際には、請求項2のよ
うに、総燃料噴射量に目標空燃比を乗算した値と総吸入
空気量との差TNENから燃料性状を判定しても良い。
ここで、総燃料噴射量に目標空燃比を乗算した値は、総
燃料噴射量を燃焼させるのに必要な空気量に相当する値
となり、この値と総吸入空気量との差TNENは、燃焼
に寄与しなかった燃料量(主としてウエット量)、ひい
ては燃料の重質性による燃料蒸発性の低下度合いに応じ
て生じる。従って、この差TNENから燃料性状を定量
的に判定することができる。尚、総吸入空気量を目標空
燃比で割り算した値と総燃料噴射量との差から燃料性状
を判定しても良く、この場合も、燃料性状を定量的に判
定することができる。
【0008】また、請求項3のように、燃料性状の判定
値を冷却水温又はその代用情報に応じて補正するように
しても良い。つまり、燃料の蒸発性は、機関温度によっ
ても変化するため、燃料性状の判定値を、機関温度(冷
却水温又はその代用情報)に応じて補正すれば、燃料性
状の判定値から機関温度の影響を排除することができ、
燃料性状の判定精度を向上できる。
【0009】また、請求項4のように、冷間始動時に点
火時期を遅角して排ガス浄化用の触媒を早期に暖機させ
る触媒早期暖機制御手段を備えたシステムにおいては、
重質燃料と判定された時に次回の冷間始動時の点火時期
の遅角を禁止又は遅角量を少なくするようにすると良
い。重質燃料は、蒸発性が悪いため、点火時期の遅角量
を大きくすると、燃焼性が悪化して始動性が悪くなる。
それ故、重質燃料と判定された時に次回の冷間始動時の
点火時期の遅角を禁止又は遅角量を少なくすれば、点火
時期の遅角による燃焼性悪化を回避することができ、良
好な始動性を得ることができる。
【0010】また、請求項5のように、燃料性状の判定
値に基づいて次回の始動時から所定期間内の燃料噴射補
正量を燃料噴射補正量算出手段により算出すると良い。
このようにすれば、燃料性状の判定後は、次回の始動時
に、ウエット量等の燃焼に寄与しない燃料量(空燃比を
目標空燃比にするための燃料不足分)をできるだけ早期
に補うように、始動直後から燃料噴射量を増量補正する
ことができ、始動時の燃焼(空燃比)を早期に安定させ
ることができる。
【0011】この場合、請求項6のように、始動後経過
時間に応じて燃料噴射補正量を徐々に減少させるように
すると良い。これにより、燃料噴射補正量(増量)は、
始動直後が最も大きく、時間が経過するに従って徐々に
小さくなるため、始動後、空燃比を目標空燃比にするた
めの燃料不足分をできるだけ早期に補うことができ、始
動時の燃焼(空燃比)を早期に安定させることができ
る。しかも、始動後の時間の経過に伴って、機関温度が
徐々に上昇して燃料の蒸発性が徐々に良くなるのに合わ
せて、燃料噴射補正量を徐々に減少させることができ、
空燃比がリッチになるのを防止できる。
【0012】また、請求項7のように、機関回転速度及
び吸入空気量又は吸気管圧力に応じて燃料噴射補正量を
修正するようにすると良い。つまり、吸気管圧力に応じ
て噴射燃料の蒸発性が変化するため、吸気管圧力又はそ
の代用情報である機関回転速度及び吸入空気量に応じて
燃料噴射補正量を修正すれば、始動後の運転状態が変動
する時でも、始動後の運転状態に応じた適正な燃料噴射
補正量を求めることができる。
【0013】また、請求項8のように、始動後の燃料噴
射補正量の積算値が燃料性状の判定値から決められる所
定値に達した後は該燃料噴射補正量を0とすると良い。
これにより、ウエット量等の燃焼に寄与しない燃料量
(空燃比を目標空燃比にするための燃料不足分)のみを
過不足なく補正することができる。
【0014】また、請求項9のように、始動後の所定時
期に点火時期を一時的に遅角させ、その時の機関回転速
度の低下量に基づいて燃料タンク内に性状の異なる燃料
が給油されたか否かを給油判定手段によって判定するよ
うにしても良い。これにより、給油による燃料性状の変
化も判定することができる。
【0015】この場合、請求項10のように、重質燃料
が給油されたと判断された時に燃料噴射量を増量補正す
ると良い。このようにすれば、重質燃料を新たに給油し
た場合でも、その給油直後の始動時から燃料噴射量を増
量補正することができて、重質燃料のウエット量の影響
を少なくすることができ、燃焼(空燃比)を早期に安定
させることができる。
【0016】また、請求項11のように、燃料タンク内
を吸気管にパージ制御弁を介して連通させた内燃機関に
おいては、パージ制御弁を閉弁して燃料タンクを密閉し
てから所定期間内のタンク内圧力上昇量を圧力上昇測定
手段により測定し、その測定値に基づいて燃料性状を燃
料性状判定手段により判定するようにしても良い。つま
り、燃料タンクを密閉した状態では、燃料の蒸発量に応
じてタンク内圧力が上昇し、且つ、燃料性状によって燃
料の蒸発量が違ってくるため、燃料タンク密閉後のタン
ク内圧力上昇量は、燃料性状によって違ってくる。従っ
て、燃料タンク密閉後のタンク内圧力上昇量から燃料性
状を判定することができる。
【0017】この場合、請求項12のように、燃料温度
が所定温度以下の時にタンク内圧力上昇量の測定(燃料
性状の判定)を行うようにすると良い。つまり、燃料温
度が高くなると、重質燃料でも蒸発しやすくなるため、
燃料性状の差による燃料蒸発量の差(タンク内圧力上昇
量の差)が少なくなる。従って、燃料温度が所定温度以
下の時にタンク内圧力上昇量の測定を行えば、燃料性状
の差による燃料蒸発量の差が比較的大きい時に、タンク
内圧力上昇量を測定することができ、燃料性状の判定精
度を向上できる。
【0018】また、請求項13のように、空燃比制御手
段によって、始動後から空燃比センサが活性化するまで
の期間は、排ガスの空燃比が空燃比センサ活性化後の目
標空燃比となるように空燃比をオープンループ制御し、
空燃比センサの活性化後は、排ガスの空燃比が前記目標
空燃比となるように空燃比をフィードバック制御するよ
うにすると良い。このようにすれば、始動後、空燃比セ
ンサが活性化する前でも、オープンループ制御によって
排ガスの空燃比を触媒の浄化ウインド内(目標空燃比付
近)に制御することが可能となり、始動時の排ガス浄化
率を向上することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】[実施形態(1)]以下、本発明
の実施形態(1)を図1乃至図10に基づいて説明す
る。まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の
概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の吸
気管12の最上流部には、エアークリーナ(図示せず)
が設けられ、その下流側に、吸入空気量を検出するエア
ーフローメータ13が設けられている。このエアーフロ
ーメータ13より下流側に、吸気温度を検出する吸気温
度センサ14とが設けられ、その下流側には、スロット
ルバルブ15と、このスロットルバルブ15の開度を検
出するスロットル開度センサ16とが設けられている。
また、吸気管12には、吸入空気の一部がスロットルバ
ルブ15をバイパスして流れるバイパス空気通路17が
設けられ、このバイパス空気通路17の途中に、バイパ
ス空気流量を制御するアイドルスピードコントロールバ
ルブ(ISCバルブ)18が設けられている。
【0020】一方、エンジン11の各気筒の吸気ポート
21には、燃料を噴射する燃料噴射弁22が取り付けら
れている。各気筒のシリンダヘッドに取り付けられた点
火プラグ23には、点火時期毎に点火装置24で発生し
た高電圧が印加される。
【0021】エンジン11のシリンダブロックには、冷
却水温を検出する水温センサ25が取り付けられてい
る。エンジン11には、基準位置(特定のカム角)で気
筒判別信号を出力するカム角センサ26と、一定クラン
ク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ2
7が設けられ、このクランク角センサ26の出力信号の
周波数によってエンジン回転速度が検出される。
【0022】一方、エンジン11の排気管28には、排
ガス中の有害成分(CO,HC,NOx等)を浄化する
三元触媒等の触媒29が設けられ、この触媒29の上流
側に排ガスの空燃比を検出する空燃比センサ30が設け
られている。
【0023】上記した各種のセンサ信号は、エンジン制
御の主体となるエンジン制御回路31に入力される。こ
のエンジン制御回路31は、CPU32、後述する各プ
ログラム等が記憶されたROM33(記憶媒体)、入力
データや演算データ等を一時的に記憶するRAM34、
車載バッテリでバックアップされたバックアップRAM
35等を内蔵し、各種のセンサ信号等に基づいてCPU
32で演算処理して求めた各種制御信号を燃料噴射弁2
2、点火装置24、ISCバルブ18等へ出力して、燃
料噴射制御、点火制御、アイドル回転速度制御等を行
う。
【0024】また、エンジン制御回路31は、図2の空
燃比制御プログラムを実行することで、エンジン始動後
から空燃比センサ30が活性化するまでの期間は、排ガ
スの空燃比が空燃比センサ30の活性化後の目標空燃比
(例えば理論空燃比14.7)となるようにオープンル
ープ制御し、空燃比センサ30が活性化した後は、排ガ
スの空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制
御する空燃比制御手段としての役割を果たす。
【0025】図2の空燃比制御プログラムは、イグニッ
ションスイッチ(図示せず)のオン後、所定時間毎又は
所定クランク角毎に実行される。本プログラムが起動さ
れると、まず、ステップ91で、クランキング中か否か
によってエンジン始動完了前か否かを判定する。ここ
で、クランキング中(始動完了前)か否かは、例えば、
エンジン回転速度が所定回転速度(例えば400rp
m)以下であるか否かにより判定する。クランキング中
(始動完了前)と判定されれば、ステップ92に進み、
始動時燃料噴射量制御を実行する。
【0026】その後、ステップ91で、クランキング中
でない、すなわち、エンジン始動完了後と判定されたと
きに、ステップ93に進み、空燃比センサ30が活性済
みであるか否かを判定する。この活性判定は、空燃比セ
ンサ30の素子インピーダンスが素子温度に応じて変化
する性質を利用し、素子インピーダンスを検出して、こ
の素子インピーダンスから素子温度を算出し、この素子
温度が活性温度に昇温したか否かで活性済みか否かを判
定する。
【0027】もし、空燃比センサ30が活性化していな
ければ、まだ、空燃比センサ30で排ガスの空燃比を検
出できないため、ステップ94に進み、空燃比センサ3
0が活性化するまで、オープンループ制御によって空燃
比(燃料噴射量)を制御する。このオープンループ制御
では、燃料噴射量TAUを次式により算出する。 TAU=Tp+COEF+KTAU
【0028】ここで、Tpはマップ又は数式等によって
算出される基本燃料噴射量、COEFは水温補正等の運
転状態に応じた燃料噴射補正量である。また、KTAU
は燃料性状に応じた燃料噴射補正量である。この燃料性
状に応じた燃料噴射補正量KTAUは、後述する図5の
燃料噴射補正量算出プログラムで算出され、軽質燃料の
場合には、KTAU=0に設定される。このように、基
本燃料噴射量Tpに燃料噴射補正量COEF,KTAU
を加算して求めた燃料噴射量は、排ガスの空燃比が空燃
比センサ30の活性化後の目標空燃比となる燃料噴射量
となるように設定される。
【0029】その後、ステップ93で、空燃比センサ3
0が活性済みと判定されたときには、空燃比センサ30
で排ガスの空燃比を検出できるため、ステップ95に進
み、空燃比フィードバック制御を実行する。この空燃比
フィードバック制御では、空燃比センサ30の検出空燃
比が目標空燃比(例えば理論空燃比14.7)よりリッ
チであれば、燃料噴射量を減量補正し、空燃比センサ3
0の検出空燃比が目標空燃比よりリーンであれば、燃料
噴射量を増量補正して、排ガスの空燃比が目標空燃比と
一致するように制御する。
【0030】更に、エンジン制御回路31は、図3及び
図4の燃料性状判定プログラムを実行することで、始動
から空燃比センサ30が活性化してその検出空燃比が目
標空燃比(例えば理論空燃比14.7)になるまでの吸
入空気量積算値(総吸入空気量)TAFと燃料噴射量積
算値(総燃料噴射量)TTAUを算出し、それらの算出
値TAF,TTAUに基づいて燃料性状判定値TNEN
を算出し、この燃料性状判定値TNENから燃料性状を
判定する。以下、この燃料性状の判定処理を実行する図
3及び図4のプログラムの処理内容を説明する。
【0031】図3及び図4の燃料性状判定プログラム
は、イグニッションスイッチ(図示せず)のオン直後に
起動される。本プログラムが起動されると、まずステッ
プ101で、前回の始動時に燃料性状が判定済みである
か否かを、バックアップRAM35に記憶されている燃
料性状判定済みフラグFが「1」であるか否かによって
判定する。もし、燃料性状が判定済みでなければ、後述
するステップ106に進むが、燃料性状が判定済み(F
=1)であれば、ステップ102に進み、前回の始動時
に重質燃料と判定されたか否かを判定する。尚、燃料性
状の判定結果は、バックアップRAM35に記憶され、
エンジン停止中も記憶保持されている。
【0032】もし、前回、軽質燃料と判定されていれ
ば、ステップ103に進み、冷間始動であるか否かを、
冷却水温TWが所定温度(例えば50℃)より低いか否
かによって判定し、冷間始動であれば、ステップ104
に進み、触媒早期暖機制御を許可する。この触媒早期暖
機制御は、冷間始動時に点火時期を遅角して排ガス温度
を上昇させ、触媒29を早期に暖機(昇温)させる制御
である。
【0033】一方、ステップ102で「Yes」の場
合、つまり、重質燃料と判定されている場合は、触媒早
期暖機制御が禁止される。つまり、重質燃料は、蒸発性
が悪いため、点火時期の遅角すると、燃焼性が悪化して
始動性が悪くなるおそれがあるためである。尚、重質燃
料の場合に、点火時期の遅角量を燃焼性が悪化しない程
度まで少なくして触媒早期暖機制御を実施しても良い。
或は、始動後に吸気ポート21にウエット量が溜まるま
での所定時間だけ触媒早期暖機制御(点火時期の遅角)
を禁止して、その時間経過後に触媒早期暖機制御を開始
するようにしても良い。
【0034】また、ステップ103で「No」の場合、
つまり冷間始動でない場合も、触媒早期暖機制御が禁止
される。冷間始動でなければ、始動当初から触媒29の
温度もある程度高いと判断することができ、触媒29を
暖機する必要がないためである。
【0035】以上のようにして燃料性状と冷間/温間始
動に応じて触媒早期暖機制御の許可/禁止(又は制限)
を決定した後、ステップ105に進み、図5の燃料噴射
補正量算出プログラムを起動し、燃料性状判定値TNE
Nに応じた燃料噴射補正量KTAUを算出する。この燃
料噴射補正量算出プログラムの処理内容については、後
述する。
【0036】この後、ステップ106で、図6の給油判
定プログラムを起動し、給油の判定を行う。この給油判
定プログラムの処理内容についても、後述する。そし
て、次のステップ107で、空燃比センサ30が活性済
みか否かを判定する。この活性判定は、前述したよう
に、空燃比センサ30の素子インピーダンスから算出し
た素子温度に基づいて行えば良い。まだ、空燃比センサ
30が活性状態になっていなければ、ステップ109に
進み、始動から現在までの吸入空気量の積算値TAFを
次式により算出する。 TAF(i) =TAF(i-1) +AF
【0037】ここで、TAF(i) は現在までの吸入空気
量積算値、TAF(i-1) は前回演算時までの吸入空気量
積算値、AFはエアーフローメータ13で検出した現在
の吸入空気量である。このステップ109の処理が特許
請求の範囲でいう総吸入空気量算出手段としての役割を
果たす。
【0038】更に、次のステップ110で、始動から現
在までの燃料噴射量(燃料噴射時間)の積算値TTAU
を次式により算出する。 TTAU(i) =TTAU(i-1) +TAU ここで、TTAU(i) は現在までの燃料噴射量積算値、
TTAU(i-1) は前回演算時までの燃料噴射量積算値、
TAUは現在の燃料噴射量である。このステップ110
の処理が特許請求の範囲でいう総燃料噴射量算出手段と
しての役割を果たす。
【0039】始動後は、吸入空気量積算値TAFと燃料
噴射量積算値TTAUを算出する処理(ステップ10
9,110)を所定周期で繰り返し、その都度、吸入空
気量積算値TAFと燃料噴射量積算値TTAUを最新の
値に更新する。そして、空燃比センサ30が活性済みに
なると、空燃比センサ30で排ガスの空燃比を検出でき
るようになるため、ステップ108に進み、空燃比が目
標空燃比である理論空燃比(14.7)になったか否か
を判定し、空燃比が理論空燃比(14.7)になるま
で、吸入空気量積算値TAFと燃料噴射量積算値TTA
Uを算出する処理(ステップ109,110)を所定周
期で繰り返す。
【0040】その後、空燃比が理論空燃比(14.7)
になった時点で、吸入空気量積算値TAFと燃料噴射量
積算値TTAUの算出を終了し、図4のステップ111
に進み、吸入空気量積算値TAFと燃料噴射量積算値T
TAUを用いて燃料性状判定値TNENを次式により算
出する。 TNEN=TTAU×14.7−TAF ……(1)
【0041】この(1)式で、燃料噴射量積算値TTA
Uに理論空燃比(14.7)を乗算した値(TTAU×
14.7)は、燃料噴射量積算値TTAUを完全燃焼さ
せるのに必要な空気量に相当する値となり、この値(T
TAU×14.7)と実際の吸入空気量積算値TAFと
の差TNENは、燃焼に寄与しなかった燃料量(主とし
てウエット量)、ひいては燃料の重質性による燃料蒸発
性の低下度合いに応じて生じる。従って、この差TNE
Nは、燃料性状を定量的に表すパラメータとなる。
【0042】尚、燃料性状判定値TNENは、次の
(2)式により算出しても良い。 TNEN=TTAU−TAF/14.7 ……(2) この(2)式で、吸入空気量積算値TAFを理論空燃比
(14.7)で割り算した値(TAF/14.7)は、
吸入空気量積算値TAFで完全燃焼できる燃料量に相当
する値となり、実際の燃料噴射量積算値TTAUとこの
値(TAF/14.7)との差TNENは、燃焼に寄与
しなかった燃料量(主としてウエット量)、ひいては燃
料の重質性による燃料蒸発性の低下度合いに応じて生じ
る。従って、この差TNENは、燃料性状を定量的に表
すパラメータとなる。
【0043】燃料性状判定値TNENの算出後、ステッ
プ112に進み、冷却水温TWと吸入空気量積算値TA
Fに応じて燃料性状判定値TNENを次式により補正す
る。 TNEN=TNEN×KTW×KTAF ここで、KTWは冷却水温TWに応じた補正係数であ
り、図7(a)のテーブル又は数式によって算出され
る。また、KTAFは吸入空気量積算値TAFに応じた
補正係数であり、図7(b)のテーブル又は数式によっ
て算出される。
【0044】燃料の蒸発性は、燃料性状の他に、エンジ
ン温度によっても変化するため、燃料性状判定値TNE
Nを、エンジン温度(冷却水温TW又はその代用情報)
に応じて補正すれば、燃料性状判定値TNENからエン
ジン温度の影響を排除することができ、燃料性状の判定
精度を向上できる。
【0045】また、燃料の蒸発性は、吸気管圧力によっ
ても変化するため、燃料性状判定値TNENを、吸気管
圧力の代用情報である吸入空気量積算値TAFに応じて
補正すれば、燃料性状判定値TNENから吸気管圧力の
影響を排除することができ、燃料性状の判定精度を向上
できる。
【0046】燃料性状判定値TNENの補正後、ステッ
プ113に進み、燃料性状判定値TNENを所定値Jと
比較することで、燃料性状が重質であるか軽質であるか
を判定する。ここで、所定値Jは、予め設定した固定値
としても良いが、図8のテーブル又は数式により所定値
Jを冷却水温TWに応じて変化させても良い。この場
合、冷却水温TWが高くなるほど、燃料が蒸発しやすく
なるため、冷却水温TWが高くなるほど、所定値Jを小
さくすれば良い。
【0047】尚、所定値Jを冷却水温TWに応じて変化
させる場合は、ステップ112で行う冷却水温TWによ
る燃料性状判定値TNENの補正を省略しても良い。同
様に、吸入空気量積算値TAFに応じて所定値Jを変化
させても良く、この場合は、ステップ112で行う吸入
空気量積算値TAFによる燃料性状判定値TNENの補
正を省略しても良い。
【0048】ステップ113で、燃料性状判定値TNE
Nが所定値Jより大きい場合は、ステップ114に進
み、重質燃料と判定し、燃料性状判定値TNENが所定
値J以下の場合は、ステップ115に進み、軽質燃料と
判定する。これらステップ111〜115の処理が特許
請求の範囲でいう燃料性状判定手段としての役割を果た
す。
【0049】燃料性状の判定後、ステップ116に進
み、燃料性状判定済みフラグFを判定済みを意味する
「1」にセットして、本プログラムを終了する。尚、燃
料性状の判定結果と燃料性状判定済みフラグFは、バッ
クアップRAM35に記憶されてエンジン停止中も記憶
保持され、次回の始動時に用いられる。
【0050】次に、図3のステップ105で起動される
図5の燃料噴射補正量算出プログラムの処理内容を説明
する。本プログラムが起動されると、まず、ステップ2
01で、前回の始動時に重質燃料と判定されたか否かを
判定する。もし、軽質燃料と判定されていれば、ステッ
プ207に進み、燃料噴射補正量KTAUを0にセット
して本プログラムを終了する。従って、軽質燃料の場合
は、燃料性状による燃料噴射量の増量補正は行われな
い。
【0051】一方、ステップ201で「Yes」の場
合、つまり、重質燃料と判定されている場合は、次のよ
うにして燃料性状による燃料噴射量の増量補正を行う。
まず、ステップ202で、バックアップRAM35に記
憶されている燃料性状判定値TNENを読み込み、次の
ステップ203で、この燃料性状判定値TNENを始動
後経過時間に応じて次式により補正する。 TNEN=TNEN×KTIM
【0052】ここで、KTIMは始動後経過時間に応じ
た補正係数であり、図9のテーブル又は数式によって算
出される。この補正係数KTIMは、始動直後が最も大
きく(増量補正量が最も多く)、時間が経過するに従っ
て、補正係数KTIMを徐々に小さく(増量補正量を徐
々に小さく)するように設定すると良い。このようにす
れば、始動後、空燃比を理論空燃比にするための燃料不
足分をできるだけ早期に補うことができ、始動時の燃焼
(空燃比)を早期に安定させることができる。しかも、
始動後の時間の経過に伴って、エンジン温度が徐々に上
昇して燃料の蒸発性が徐々に良くなるのに合わせて、増
量補正量を徐々に減少させることができ、空燃比がリッ
チになるのを防止できる。
【0053】燃料性状判定値TNENの補正後、ステッ
プ204に進み、燃料性状判定値TNENに応じた燃料
噴射補正量KTAUをテーブル又は数式により算出す
る。これらステップ203,204の処理が特許請求の
範囲でいう燃料噴射補正量算出手段としての役割を果た
す。
【0054】その後、ステップ205で、始動から現在
までの燃料噴射補正量の積算値TKTAUを次式により
算出する。 TKTAU(i) =TKTAU(i-1) +KTAU ここで、TKTAU(i) は現在までの燃料噴射補正量積
算値、TKTAU(i-1)は前回演算時までの燃料噴射補
正量積算値、KTAUは現在の燃料噴射補正量である。
【0055】そして、次のステップ206で、始動から
現在までの燃料噴射補正量積算値TKTAUが、燃料性
状判定値TNENから決められる燃料不足分TK(TN
EN)に達したか否かを判定する。ここで、燃料性状判
定値TNENから決められる燃料不足分TK(TNE
N)は、燃料性状判定値TNENをパラメータとするマ
ップ又は数式により算出される。
【0056】燃料噴射補正量積算値TKTAUが燃料不
足分TK(TNEN)に達するまでは、上述したステッ
プ203〜206の処理が繰り返し実行され、燃料性状
判定値TNENと始動後経過時間に応じた燃料噴射補正
量KTAUが周期的に算出され、その都度、燃料噴射補
正量積算値TKTAUが更新される。
【0057】その後、燃料噴射補正量積算値TKTAU
が燃料不足分TK(TNEN)に達した時点で、ステッ
プ207に進み、燃料噴射補正量KTAUを0にセット
して燃料性状による増量補正を終了し、本プログラムを
終了する。
【0058】次に、図3のステップ106で起動される
図6の給油判定プログラムの処理内容を説明する。本プ
ログラムは、特許請求の範囲でいう給油判定手段として
の役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、
ステップ301で、給油判定実行条件が成立しているか
否かを判定する。ここで、給油判定実行条件は、重質燃
料と判定されている時は、始動から所定時間(例えば5
秒)経過することであり、軽質燃料と判定されている時
は、触媒早期暖機制御開始から所定時間(例えば5秒)
経過することである。もし、給油判定実行条件が成立し
ていなければ、給油判定実行条件が成立するまで待機す
る。
【0059】その後、給油判定実行条件が成立した時点
で、ステップ302に進み、点火時期を所定時間(例え
ば1秒)だけ現在よりも例えば5℃A遅角させる。そし
て、次のステップ303で、点火時期遅角後の所定時間
(例えば1秒)のエンジン回転速度低下量ΔNEを算出
する。このエンジン回転速度低下量ΔNEは、燃料性状
が重質になるほど、大きくなる傾向がある。
【0060】そして、次のステップ304で、エンジン
回転速度低下量ΔNEを所定値と比較して、前回より重
質の燃料が給油されたか否かを判定する。もし、エンジ
ン回転速度低下量ΔNEが所定値以下であれば、ステッ
プ306に進み、重質燃料の給油無しと判断して、本プ
ログラムを終了する。
【0061】一方、ステップ304で、エンジン回転速
度低下量ΔNEが所定値よりも大きければ、ステップ3
05に進み、前回より重質の燃料が給油されたと判断
し、次のステップ307で、燃料噴射補正量KTAUを
所定割合(例えば10%)だけ増量して、本プログラム
を終了する。尚、ステップ304で、燃料性状の判定に
用いる所定値は、固定値としても良いが、テーブル又は
数式により所定値を冷却水温(燃料温度)に応じて変化
させても良い。この場合、冷却水温(燃料温度)が高く
なるほど、燃料が蒸発しやすくなり、点火時期遅角によ
るエンジン回転速度低下量ΔNEが少なくなるため、冷
却水温(燃料温度)が高くなるほど、所定値を大きくす
れば良い。
【0062】以上説明した各プログラムを実行した場合
の制御例を図10のタイムチャートを用いて説明する。
図10の例は、前回の始動時に重質燃料と判定されてい
る場合の制御例である。重質燃料の場合には、始動時の
燃料噴射量を、燃料性状判定値TNENに応じた燃料噴
射補正量KTAU分だけ増量する。これにより、始動
後、空燃比を理論空燃比にするための燃料不足分をでき
るだけ早期に補うことができ、始動時の燃焼(空燃比)
を早期に安定させることができる。
【0063】その後、空燃比センサ30が活性化してそ
の検出空燃比が理論空燃比(14.7)になった時点
で、それまでの吸入空気量積算値TAFと燃料噴射量積
算値TTAUに基づいて燃料性状判定値TNENを算出
し、この燃料性状判定値TNENから燃料性状を判定す
る。
【0064】以上説明した本実施形態(1)によれば、
始動から空燃比センサ30が活性化してその検出空燃比
が理論空燃比になるまでの吸入空気量積算値TAFと燃
料噴射量積算値TTAUを算出し、それらの算出値TA
F,TTAUに基づいて燃料性状判定値TNENを算出
するようにしたので、燃料性状を定量的に表すパラメー
タとなる燃料性状判定値TNENを求めることができ
る。これにより、ウエット量等の燃焼に寄与しない燃料
量(空燃比を目標空燃比にするための燃料不足分)をで
きるだけ早期に補うように、始動直後から燃料噴射量を
増量補正することができ、始動時の燃焼(空燃比)を早
期に安定させることができる。
【0065】しかも、始動後の所定時期に点火時期を一
時的に遅角させ、その時のエンジン回転速度の低下量に
基づいて燃料タンク内に重質燃料が給油されたか否かを
判定するようにしたので、重質燃料を新たに給油した場
合でも、その給油直後の始動時から燃料噴射量を増量補
正することができて、重質燃料のウエット量の影響を少
なくすることができ、燃焼(空燃比)を早期に安定させ
ることができる。
【0066】また、本実施形態(1)では、エンジン始
動後から空燃比センサ30が活性化する前までは、排ガ
スの空燃比を空燃比センサ30活性後の目標空燃比(例
えば理論空燃比)となるようにオープンループ制御し、
空燃比センサ30が活性化した後は、排ガスの空燃比を
目標空燃比となるようにフィードバック制御するように
しているので、始動後、排ガスの空燃比を速やかに目標
空燃比付近に安定させて触媒29の浄化ウインド内に制
御することができ、始動時の排ガス浄化率を向上するこ
とができる。
【0067】[実施形態(2)]次に、図11及び図1
2に基づいて本発明の実施形態(2)を説明する。本実
施形態(2)は、燃料性状判定値TNENの補正方法を
変更したものであり、それ以外は前記実施形態(1)と
同じである。
【0068】前記実施形態(1)では、図5のステップ
203で、燃料性状判定値TNENを始動後経過時間に
応じて補正したが、本実施形態(2)では、図11のス
テップ203aで、エンジン回転速度NEと吸入空気量
AFに応じて燃料性状判定値TNENを次式により補正
する。 TNEN=TNEN×K(NE,FA) ここで、K(NE,FA)は、エンジン回転速度NEと
吸入空気量AFに応じた補正係数であり、図12のマッ
プ又は数式によって算出される。その他の処理は前記実
施形態(1)と同じである。
【0069】本実施形態(2)では、吸気管圧力に応じ
て燃料の蒸発性が変化することを考慮し、吸気管圧力の
代用情報であるエンジン回転速度NEと吸入空気量AF
に応じて燃料性状判定値TNENを補正することで、燃
料噴射補正量KTAUを吸気管圧力(エンジン回転速度
NEと吸入空気量AF)に応じて補正するものである。
これにより、始動後の運転状態が変動する時でも、始動
後の運転状態に応じた適正な燃料噴射補正量KTAUを
求めることができる。
【0070】尚、吸気管圧力を検出する吸気管圧力セン
サを備えたシステムでは、吸気管圧力に応じて燃料性状
判定値TNENを補正するようにしても良い。また、吸
気管圧力(エンジン回転速度NEと吸入空気量AF)や
始動後経過時間に応じて燃料性状判定値TNENを補正
する代りに、吸気管圧力(エンジン回転速度NEと吸入
空気量AF)や始動後経過時間に応じて燃料噴射補正量
KTAUを直接、補正するようにしても良い。
【0071】[実施形態(3)]次に、図13及び図1
4に基づいて本発明の実施形態(3)を説明する。本実
施形態(3)では、燃料タンク41を密閉してから所定
期間内のタンク内圧力上昇量を測定し、その測定値に基
づいて燃料性状を判定するようにしたものである。本実
施形態(3)では、図13に示すように、燃料タンク4
1に、連通管42を介してキャニスタ43が接続されて
いる。このキャニスタ43内には、燃料蒸発ガスを吸着
する活性炭等の吸着体44が収容され、このキャニスタ
43の大気連通口45がキャニスタ閉塞弁46によって
開閉される。このキャニスタ43と吸気管12との間に
は、キャニスタ43内の燃料蒸発ガスを吸気管12にパ
ージ(放出)するためのパージ通路47,48が設けら
れ、このパージ通路47,48間に、パージ流量を調整
するパージ制御弁49が設けられている。一方、燃料タ
ンク41には、タンク内圧力を検出する半導体圧力セン
サ等の圧力センサ50が設けられている。その他の構成
は、図1と同じである。
【0072】次に、エンジン制御回路31によって実行
される図14の燃料性状判定プログラムの処理内容を説
明する。本プログラムは、始動時、又は始動後の所定時
期(但し暖機終了前)に実行される。本プログラムが起
動されると、燃料タンク41内の燃料温度が所定温度
(例えば50℃)より低いか否かを判定し、燃料温度が
所定温度以上であれば、以降の給油判定処理を行わずに
本プログラムを終了する。これは、燃料温度が高くなる
と、重質燃料でも蒸発しやすくなるため、燃料性状の差
による燃料蒸発量の差(タンク内圧力上昇量の差)が少
なくなり、正確な給油判定が困難となるためである。
【0073】この場合、燃料温度を検出するために、燃
料タンク41に燃料温度センサを取り付けても良いが、
始動時の冷却水温や始動後経過時間によって燃料温度を
推定しても良い。例えば、始動時の冷却水温が所定温度
(例えば35℃)以下で、且つ始動後経過時間が所定時
間以内であれば、燃料温度が所定温度(例えば50℃)
より低いと推定するようにしても良い。
【0074】このステップ401で、燃料温度が所定温
度(例えば50℃)より低いと判定された場合は、ステ
ップ402に進み、パージ制御弁49とキャニスタ閉塞
弁46を共に閉弁して燃料タンク41を密閉し、次のス
テップ403で、所定時間内のタンク内圧力上昇量ΔP
1 を測定する。これらステップ402,403の処理が
特許請求の範囲でいう圧力上昇測定手段としての役割を
果たす。
【0075】その後、ステップ404で、タンク内圧力
上昇量ΔP1 の測定中の燃料消費量を算出し、次のステ
ップ405で、燃料消費に伴う燃料タンク41内の燃料
残量低下によるタンク内圧力低下分ΔP2 を算出する。
この後、ステップ406で、測定したタンク内圧力上昇
量ΔP1 を燃料残量低下によるタンク内圧力低下分ΔP
2 で補正して、燃料蒸発によるタンク内圧力上昇量ΔP
を求める。 ΔP=ΔP1 +ΔP2
【0076】尚、タンク内圧力上昇量ΔP1 の測定中の
燃料消費量とタンク内空間容積とから次式を用いて燃料
蒸発によるタンク内圧力上昇量ΔPを算出しても良い。 ΔP=ΔP1 ×(タンク内空間容積+燃料消費量)/タ
ンク内空間容積 ここで、タンク内空間容積は、燃料残量計(図示せず)
によって検出した燃料残量から算出すれば良い。
【0077】その後、ステップ407で、タンク内圧力
上昇量ΔPを所定値Hと比較することで、燃料性状が重
質であるか軽質であるかを判定する。ここで、所定値H
は、予め設定した固定値としても良いが、テーブル又は
数式により所定値Hを冷却水温(燃料温度)に応じて変
化させても良い。この場合、冷却水温(燃料温度)が高
くなるほど、燃料が蒸発しやすくり、タンク内圧力上昇
量ΔPが大きくなるため、冷却水温(燃料温度)が高く
なるほど、所定値Hを大きくすれば良い。
【0078】このステップ407で、タンク内圧力上昇
量ΔPが所定値Hより小さい場合は、ステップ408に
進み、重質燃料と判定し、タンク内圧力上昇量ΔPが所
定値H以上の場合は、ステップ409に進み、軽質燃料
と判定する。これらステップ407〜409の処理が特
許請求の範囲でいう燃料性状判定手段としての役割を果
たす。その後、ステップ410に進み、燃料性状判定済
みフラグFを判定済みを意味する「1」にセットして、
本プログラムを終了する。尚、燃料性状に応じた燃料噴
射補正量の算出方法は、前記実施形態(1)又は(2)
と同様の方法で行えば良い。
【0079】以上説明した本実施形態(3)では、測定
したタンク内圧力上昇量ΔP1 を、燃料消費量に応じて
補正するようにしたので、燃料蒸発によるタンク内圧力
上昇量ΔPを精度良く求めることができ、燃料性状の判
定精度を向上できる。
【0080】但し、本発明は、測定したタンク内圧力上
昇量ΔP1 を燃料消費量に応じて補正せず、このタンク
内圧力上昇量ΔP1 を所定値Hと比較して燃料性状を判
定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態(1)を示すエンジン制御シ
ステム全体の概略構成図
【図2】空燃比制御プログラムの処理の流れを示すフロ
ーチャート
【図3】燃料性状判定プログラムの処理の流れを示すフ
ローチャート(その1)
【図4】燃料性状判定プログラムの処理の流れを示すフ
ローチャート(その2)
【図5】燃料噴射補正量算出プログラムの処理の流れを
示すフローチャート
【図6】給油判定プログラムの処理の流れを示すフロー
チャート
【図7】(a)は冷却水温TWに応じた補正係数KTW
のテーブルを概念的に示す図、(b)は吸入空気量積算
値TAFに応じた補正係数KTAFのテーブルを概念的
に示す図
【図8】冷却水温TWに応じた所定値Jのテーブルを概
念的に示す図
【図9】始動後経過時間に応じた補正係数のテーブルを
概念的に示す図
【図10】実施形態(1)の制御例を示すタイムチャー
【図11】実施形態(2)の燃料噴射補正量算出プログ
ラムの処理の流れを示すフローチャート
【図12】エンジン回転速度NEと吸入空気量AFに応
じた補正係数のマップを概念的に示す図
【図13】実施形態(3)の主要部の概略構成図
【図14】実施形態(3)の燃料性状判定プログラムの
処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管、13…エ
アフローメータ、22…燃料噴射弁、28…排気管、3
0…空燃比センサ、31…エンジン制御回路(総吸入空
気量算出手段,総燃料噴射量算出手段,燃料性状判定手
段,触媒早期暖機制御手段,燃料噴射補正量算出手段,
給油判定手段,圧力上昇測定手段,空燃比制御手段)、
41…燃料タンク、43…キャニスタ、46…キャニス
タ閉塞弁、47,48…パージ通路、49…パージ制御
弁、50…圧力センサ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 25/08 F02M 25/08 Z F02P 5/15 F02P 5/15 E Fターム(参考) 3G022 BA01 CA01 CA02 DA02 FA08 GA00 GA01 GA05 GA06 GA08 3G084 BA09 BA13 BA17 BA27 CA02 DA04 EB16 FA00 FA02 FA07 FA10 FA11 FA13 FA14 FA29 FA33 FA38 3G301 HA01 HA14 JA00 JA20 JA28 KA05 LB02 MA01 MA11 NA04 NA06 NB14 NC01 NC02 NC08 ND12 NE01 NE08 NE14 NE23 PA01Z PA07Z PA10Z PA11Z PB00Z PB01Z PB02Z PB03Z PB08Z PB10Z PD02A PD02Z PD12Z PE01Z PE03Z PE08Z PE09Z

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排ガスの空燃比を検出する空
    燃比センサと、 始動から前記空燃比センサが活性化してその検出空燃比
    が目標空燃比になるまでの総吸入空気量を算出する総吸
    入空気量算出手段と、 始動から前記空燃比センサが活性化してその検出空燃比
    が目標空燃比になるまでの総燃料噴射量を算出する総燃
    料噴射量算出手段と、 前記総吸入空気量と前記総燃料噴射量に基づいて燃料性
    状を判定する燃料性状判定手段とを備えていることを特
    徴とする内燃機関の燃料性状判定装置。
  2. 【請求項2】 前記燃料性状判定手段は、前記総燃料噴
    射量に前記目標空燃比を乗算した値と前記総吸入空気量
    との差から燃料性状を判定することを特徴とする請求項
    1に記載の内燃機関の燃料性状判定装置。
  3. 【請求項3】 前記燃料性状判定手段は、燃料性状の判
    定値を冷却水温又はその代用情報に応じて補正する手段
    を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の
    内燃機関の燃料性状判定装置。
  4. 【請求項4】 冷間始動時に点火時期を遅角して排ガス
    浄化用の触媒を早期に暖機させる触媒早期暖機制御手段
    を備え、 前記触媒早期暖機制御手段は、前記燃料性状判定手段で
    重質燃料と判定された時に次回の冷間始動時の点火時期
    の遅角を禁止又は遅角量を少なくする手段を備えている
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の内
    燃機関の燃料性状判定装置。
  5. 【請求項5】 前記燃料性状の判定値に基づいて次回の
    始動時から所定期間内の燃料噴射補正量を算出する燃料
    噴射補正量算出手段を備えていることを特徴とする請求
    項1乃至4のいずれかに記載の内燃機関の燃料性状判定
    装置。
  6. 【請求項6】 前記燃料噴射補正量算出手段は、始動後
    経過時間に応じて前記燃料噴射補正量を徐々に減少させ
    ることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の燃料性
    状判定装置。
  7. 【請求項7】 前記燃料噴射補正量算出手段は、機関回
    転速度及び吸入空気量又は吸気管圧力に応じて前記燃料
    噴射補正量を修正することを特徴とする請求項5に記載
    の内燃機関の燃料性状判定装置。
  8. 【請求項8】 前記燃料噴射補正量算出手段は、始動後
    の前記燃料噴射補正量の積算値が燃料性状の判定値から
    決められる所定値に達した後は該燃料噴射補正量を0と
    することを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載
    の内燃機関の燃料性状判定装置。
  9. 【請求項9】 始動後の所定時期に点火時期を一時的に
    遅角させ、その時の機関回転速度の低下量に基づいて燃
    料タンク内に性状の異なる燃料が給油されたか否かを判
    定する給油判定手段を備えていることを特徴とする請求
    項1乃至8のいずれかに記載の内燃機関の燃料性状判定
    装置。
  10. 【請求項10】 前記給油判定手段で重質燃料が給油さ
    れたと判断された時に燃料噴射量を増量補正する手段を
    備えていることを特徴とする請求項9に記載の内燃機関
    の燃料性状判定装置。
  11. 【請求項11】 燃料タンク内を吸気管にパージ制御弁
    を介して連通させた内燃機関において、 前記パージ制御弁を閉弁して前記燃料タンクを密閉して
    から所定期間内のタンク内圧力上昇量を測定する圧力上
    昇測定手段と、 前記圧力上昇測定手段で測定したタンク内圧力上昇量に
    基づいて燃料性状を判定する燃料性状判定手段とを備え
    ていることを特徴とする内燃機関の燃料性状判定装置。
  12. 【請求項12】 前記燃料タンク内の燃料温度を検出又
    は推定する手段を備え、 前記圧力上昇測定手段は、燃料温度が所定温度以下の時
    に前記タンク内圧力上昇量の測定を行うことを特徴とす
    る請求項11に記載の内燃機関の燃料性状判定装置。
  13. 【請求項13】 始動後から前記空燃比センサが活性化
    するまでの期間は排ガスの空燃比が前記空燃比センサ活
    性化後の目標空燃比となるように空燃比をオープンルー
    プ制御し、前記空燃比センサの活性化後は排ガスの空燃
    比が前記目標空燃比となるように空燃比をフィードバッ
    ク制御する空燃比制御手段を備えていることを特徴とす
    る請求項1乃至12のいずれかに記載の内燃機関の燃料
    性状判定装置。
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