(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の始動時に、燃料性状をできるだけ早い時期に検出し、内燃機関の始動時ないしその直後の排気ガス浄化性能を向上することを目的とする。【解決手段】この発明は、燃料供給装置と、回転速度検出手段と、気筒判別手段とを備え、内燃機関の始動時に、機関回転速度の変化を監視して燃料性状を検出する制御手段を備えた内燃機関の燃料性状検出制御装置において、前記気筒判別手段は、回転速度検出手段から得た機関回転速度が内燃機関が完爆したことを判定する所定の判定回転速度以上となった後に最初に膨張行程となる特定気筒を検出し、前記制御手段は、回転速度検出手段によって得られた機関回転速度から特定気筒の膨張行程における所定のクランク角度毎の所要時間を演算し、その演算の結果で得られたそれぞれのクランク角度区間の所要時間群の中から最小値を選出し、その最小値の値から燃料性状を特定することを特徴とする。【選択図】図１
2010203332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置と、前記内燃機関の機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記内燃機関の気筒を判別する気筒判別手段とを備え、前記内燃機関の始動時に、前記燃料供給装置が供給した燃料の燃焼に基づく機関回転速度の変化を監視して燃料性状を検出する制御手段を備えた内燃機関の燃料性状検出制御装置において、前記気筒判別手段は、前記回転速度検出手段から得た機関回転速度が前記内燃機関が完爆したことを判定する所定の判定回転速度以上となった後に最初に膨張行程となる特定気筒を検出し、前記制御手段は、前記回転速度検出手段によって得られた機関回転速度から前記特定気筒の膨張行程における所定のクランク角度毎の所要時間を演算し、その演算の結果で得られたそれぞれのクランク角度区間の所要時間群の中から最小値を選出し、その最小値の値から燃料性状を特定することを特徴とする内燃機関の燃料性状検出制御装置。
【請求項２】
内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置と、前記内燃機関の機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記内燃機関の気筒を判別する気筒判別手段とを備え、前記内燃機関の始動時に、前記燃料供給装置が供給した燃料の燃焼に基づく機関回転速度の変化を監視して燃料性状を検出する制御手段を備えた内燃機関の燃料性状検出制御装置において、前記気筒判別手段は、前記回転速度検出手段から得た機関回転速度が前記内燃機関が完爆したことを判定する所定の判定回転速度以上となった後に最初に膨張行程となる特定気筒を検出し、前記制御手段は、前記回転速度検出手段によって得られた機関回転速度から前記特定気筒の膨張行程における所定のクランク角度毎の平均角速度を演算し、その演算の結果で得られたそれぞれのクランク角度区間の平均角速度群の中から最大値を選出し、その最大値の値から燃料性状を特定することを特徴とする内燃機関の燃料性状検出制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の燃料性状検出制御装置に係り、特に、内燃機関の始動時に燃料性状を早い時期に検出することができる内燃機関の燃料性状検出制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載した内燃機関においては、揮発性の低い燃料（以下「重質燃料」と記す）が供給された場合においても運転性に不具合が生じないように、燃料供給量の設定に余裕度を持たせて設定を行っている。しかし、燃料供給量に余裕度を持たせた結果、揮発性の高い燃料（以下「軽質燃料」と記す）の使用時においては、要求される燃料量よりも多い燃料を供給することになり、排気ガス有害成分が増加する問題がある。
このような状況において、今後の厳しい排気ガス規制へ対応するには、燃料性状に応じたより厳格な設定が要求されるため、現状の設定方法のままでは重質燃料使用時の運転性確保と軽質燃料使用時の排気ガス有害成分低減との両立が困難となる。そこで、内燃機関には、燃料性状を検出する燃料性状検出制御装置を設けているものがある。
【０００３】
従来の内燃機関の燃料性状検出制御装置には、始動時の最初の膨張行程から１巡目の最後の膨張行程までの間の、内燃機関の回転速度の変化度合いに基づいて、燃料性状を判定するものがある（特許文献１）。
また、従来の内燃機関の燃料性状検出制御装置には、始動後のアイドル回転数のピーク値発生までの経過時間を検出し、このピーク値発生までの経過時間に基づいて、燃料性状を判別するものがある（特許文献２）。
さらに、従来の内燃機関の燃料性状検出制御装置には、機関回転速度が所定回転速度となったクランキング時期から所定期間毎の機関回転速度の変化度合いを検出して積算し、前記機関回転速度の変化度合いの積算値と前記クランキング時期からの経過時間とに基づいて、燃料性状を判別するものがある（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８７３９５５号公報
【特許文献２】特許第２８３３０２０号公報
【特許文献３】特許第３４９４５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関の始動時に排気浄化性能を確保するためには、できるだけ早い時期に燃料性状を検出し、燃料性状に応じて燃料供給量を制御する必要がある。しかし、前記特許文献１〜３に示す従来の内燃機関の燃料性状検出制御装置においては、燃料性状の判定に時間がかかる問題がある。
例えば、特許文献１の内燃機関の燃料性状検出制御装置は、燃料性状を検出するまでに、始動時に燃料噴射が１巡する（すべての気筒に１回目の燃料噴射が行われる）までの時間を必要とする。特許文献２の内燃機関の燃料性状検出制御装置は、燃料性状を検出するまでに、始動が完了してアイドル回転数がピークに達するまでの時間を必要とする。特許文献３の内燃機関の燃料性状検出制御装置は、燃料性状を検出するまでに、機関回転速度が所定回転速度となったクランキング時期から、機関回転速度の変化度合いを検出して積算値の計算が完了するまでの時間を必要とする。
したがって、特許文献１の内燃機関の燃料性状検出制御装置であっても、燃料性状を検出するまでに、燃料噴射が各気筒を１巡するまでの時間を必要とすることになる。
【０００６】
この発明は、内燃機関の始動時に、燃料性状をできるだけ早い時期に検出し、内燃機関の始動時ないしその直後の排気ガス浄化性能を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置と、前記内燃機関の機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記内燃機関の気筒を判別する気筒判別手段とを備え、前記内燃機関の始動時に、前記燃料供給装置が供給した燃料の燃焼に基づく機関回転速度の変化を監視して燃料性状を検出する制御手段を備えた内燃機関の燃料性状検出制御装置において、前記気筒判別手段は、前記回転速度検出手段から得た機関回転速度が前記内燃機関が完爆したことを判定する所定の判定回転速度以上となった後に最初に膨張行程となる特定気筒を検出し、前記制御手段は、前記回転速度検出手段によって得られた機関回転速度から前記特定気筒の膨張行程における所定のクランク角度毎の所要時間を演算し、その演算の結果で得られたそれぞれのクランク角度区間の所要時間群の中から最小値を選出し、その最小値の値から燃料性状を特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の内燃機関の燃料性状検出制御装置は、内燃機関の初回の有効な燃焼によって燃料性状を判定するので、早期に燃料性状を判定することができる。
このため、この発明の内燃機関の燃料性状検出制御装置は、触媒が機能していない内燃機関の始動時ないしその直後において、とくに大きく悪化傾向を示しやすい排気ガス有害成分を低減させることができ、清浄度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】燃料性状検出制御装置の検出フローチャートである。（実施例）
【図２】クランク角度と所要時間とによる燃料性状判定の説明図である。（実施例）
【図３】燃料性状検出制御装置の概略構成図である。（実施例）
【図４】燃料性状検出制御装置の検出フローチャートである。（変形例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、内燃機関の始動時に完爆後で最初の膨張行程における機関回転速度を所定角度ずつ分割してそれぞれの角度毎の所要時間を求め、求められた所要時間中の最小値によって燃料性状を判定するものである。
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１１】
図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。
図３において、１は内燃機関、２は吸気通路、３は排気通路、４は絞り弁、５は内燃機関１に燃料を供給する燃料供給装置としての燃料噴射弁である。燃料噴射弁５は、内燃機関１の各気筒に設けられ、各気筒毎に燃料を噴射供給する。内燃機関１は、クランク角度を検出するクランク角度検出手段６と、カム角度を検出するカム角度検出手段７と、機関回転速度を検出する回転速度検出手段８とを備えている。
燃料噴射弁５と、クランク角度検出手段６と、カム角度検出手段７と、回転速度検出手段８とは、内燃機関制御装置９に接続されている。内燃機関制御装置９には、外部負荷信号入力手段１０を接続している。外部負荷信号入力手段１０からは、内燃機関１に負荷を作用させる装置（例えば、空調用コンプレッサ、パワーステアリング用オイルポンプ、自動変速機のＤレンジ等）の動作状態（ＯＮ）及び非動作状態（ＯＦＦ）を示す信号が入力する。内燃機関制御装置９は、各検出手段６〜８及び外部負荷信号入力手段１０から入力する信号に基づき燃料噴射量を演算し、燃料噴射弁５を駆動して内燃機関１に燃料を噴射供給する。
前記内燃機関１は、燃料性状を検出する燃料性状検出制御装置１１を設けている。燃料性状検出制御装置１１は、燃料性状により燃料噴射量を設定するために、前記内燃機関制御装置９に備えられている。燃料性状検出制御装置１１は、内燃機関の機関回転速度を検出する前記回転速度検出手段８を備え、内燃機関１の気筒を判別する気筒判別手段１２を備え、内燃機関１の始動時に、燃料噴射弁５が供給した燃料の燃焼に基づく機関回転速度の変化を監視して燃料性状を検出する制御手段１３を備えている。
前記気筒判別手段１２は、回転速度検出手段８から得た機関回転速度Ｎｅが、内燃機関１が完爆したことを判定する所定の判定回転速度Ｎｅｊ以上となった後に、最初に膨張行程となる特定気筒を検出する。
前記制御手段１３は、回転速度検出手段８によって得られた機関回転速度Ｎｅから特定気筒の膨張行程における所定のクランク角度毎の所要時間Ｔ１を演算し、その演算の結果で得られたそれぞれのクランク角度区間の所要時間Ｔ１群の中から最小値Ｔ１ｍｉｎを選出し、その最小値Ｔ１ｍｉｎの値から燃料性状を特定する。
【００１２】
次に、燃料性状検出制御装置１１による燃料性状検出を、図１・図２に基づいて説明する。
図１においては、内燃機関１を始動するためのクランキングを開始してプログラムがスタートすると（１０１）、気筒判別が完了したかを判断する（１０２）。この判断（１０２）がＹＥＳの場合は、機関回転数Ｎｅが内燃機関１が完爆したことを判定する所定の判定回転速度Ｎｅｊ以上であるか（Ｎｅ≧Ｎｅｊ）を判断する（１０３）。
この判断（１０３）がＹＥＳの場合は、膨張行程となる特定気筒を検出し（１０４）、特定気筒の膨張行程における所定のクランク角度毎の所要時間Ｔ１を演算し（１０５）、その演算の結果で得られたそれぞれのクランク角度区間の所要時間Ｔ１群の中から最小値Ｔ１ｍｉｎを選出し（１０６）、その最小値Ｔ１ｍｉｎの値を燃料性状を判別するための判定値ＴＬＶＧと比較して、最小値Ｔ１ｍｉｎが判定値ＴＬＶＧ以上であるかを判断する（１０７）。
最小値Ｔ１ｍｉｎが判定値ＴＬＶＧ以上（Ｔ１ｍｉｎ≧ＴＬＶＧ）で、判断（１０７）がＹＥＳの場合は、外部負荷信号がＯＮであるかを判断する（１０８）。この判断（１０８）がＮＯの場合は、重質燃料と判定し（１０９）、プログラムをエンドにする（１１０）。
一方、最小値Ｔ１ｍｉｎが判定値ＴＬＶＧ未満（Ｔ１ｍｉｎ＜ＴＬＶＧ）で、判断（１０７）がＮＯの場合は、軽質燃料と判定し（１１１）、プログラムをエンドにする（１１０）。また、外部負荷信号がＯＮであるかの判断（１０８）がＹＥＳの場合は、軽質燃料と判定し（１１１）、プログラムをエンドにする（１１０）。
【００１３】
この燃料性状検出制御装置１１は、気筒判別手段１２により内燃機関１のクランキング開始から気筒判別を行い、回転速度検出手段８から得た内燃機関１の機関回転速度が、内燃機関１が完爆したことを判定する所定の判定回転速度以上（Ｎｅ≧Ｎｅｊ）となった後に、最初に膨張行程となる特定気筒を検出する。
制御手段１３は、回転速度検出手段８によって得られた機関回転速度からその特定気筒の膨張行程（０〜１８０ｄｅｇＣＡ、ＡＴＤＣ）において、所定のクランク角度毎の所要時間Ｔ１を逐次演算する。クランク角度区間の設定は、任意であり、例えば、クランク角度３０ｄｅｇ毎の設定の場合、所要時間Ｔ１は０〜３０ｄｅｇ、３０〜６０ｄｅｇ、６０〜９０ｄｅｇ、９０〜１２０ｄｅｇ、１２０〜１５０ｄｅｇ、１５０〜１８０ｄｅｇ間の６データが算出される。
制御手段１３は、演算の結果として得られたそれぞれのクランク角度区間の所要時間Ｔ１群（６データ）の中から最小値Ｔ１ｍｉｎを選出し、図２に示すように、予め設定しておいた燃料性状を判別するための判定値ＴＬＶＧとその最小値Ｔ１ｍｉｎの値とを比較することによって、燃料性状を特定する。最小値Ｔ１ｍｉｎが判定値ＴＬＶＧ以上（Ｔ１ｍｉｎ≧ＴＬＶＧ）の場合は、重質燃料と判定する。最小値Ｔ１ｍｉｎが判定値ＴＬＶＧ未満（Ｔ１ｍｉｎ＜ＴＬＶＧ）の場合は、軽質燃料と判定する。
内燃機関１に供給される燃料は、重質燃料と判定された場合において、内燃機関制御装置９により燃料噴射量を重質燃料用の噴射量に切替えられる。つまり、この内燃機関１に供給される燃料は、軽質燃料用による燃料量に設定されており、重質燃料と判定された場合に燃料噴射量を重質燃料用の噴射量に切替えられる設定となっている。なお、外部負荷信号が入った場合（ＯＮ）には、外部負荷により所要時間が延びて誤判定の可能性が生じるため、燃料性状の検出は行わず、軽質燃料用による燃料量で噴射を行う。
【００１４】
このように、この内燃機関１の燃料性状検出制御装置１１は、内燃機関１の始動時に、始動初回の有効な燃焼によって燃料性状を判定するので、早期に燃料性状を判定することができる。
このため、この内燃機関１の燃料性状検出制御装置１１は、触媒が機能していない内燃機関１の始動時ないしその直後において、とくに大きく悪化傾向を示しやすい排気ガス有害成分を低減させることができ、清浄度を向上することができる。
なお、上述実施例においては、内燃機関１の始動時の燃料噴射に適用した例を説明したが、始動後の燃料噴射（通常噴射）に移行した後も、燃料性状を判定して燃料噴射量の設定の切り替えに適用することができる。また、上述実施例においては、所定のクランク角度を３０°としたが、他の角度でも良い。この値は、小さくすると、処理時間を短く維持するために、制御手段１３の演算能力を高める必要が生じるので、あまり小さくしない方が好ましい。所定のクランク角度は、３０°でも６回のデータサンプルが得られ、充分な数と考えられる。さらに、機関温度が極めて低い冷間始動時には、抵抗（機械損、潤滑剤の粘性など）が増えて誤判断をする可能性があるので、本制御を禁止するようにしても良い。
【００１５】
この発明は、上述実施例に限定されることなく、種々応用改変が可能である。
例えば、上述実施例においては、クランク角度区間の所要時間により燃料性状を判定したが、クランク角度区間の平均角速度により燃料性状を判定することもできる。
即ち、クランク角度区間の平均角速度により燃料性状を判定する燃料性状検出制御装置１１は、図３に示すように、内燃機関の機関回転速度を検出する回転速度検出手段８を備え、内燃機関１の気筒を判別する気筒判別手段１２を備え、内燃機関１の始動時に、燃料噴射弁５が供給した燃料の燃焼に基づく機関回転速度の変化を監視して燃料性状を検出する制御手段１３を備えている。
気筒判別手段１２は、回転速度検出手段８から得た機関回転速度Ｎｅが内燃機関１が完爆したことを判定する所定の判定回転速度Ｎｅｊ以上となった後に最初に膨張行程となる特定気筒を検出する。また、制御手段１３は、回転速度検出手段８によって得られた機関回転速度Ｎｅから特定気筒の膨張行程における所定のクランク角度毎の平均角速度Ｖθ１を演算し、その演算の結果で得られたそれぞれのクランク角度区間の平均角速度Ｖθ１群の中から最大値Ｖθ１ＭＡＸを選出し、その最大値Ｖθ１ＭＡＸの値から燃料性状を特定する。
【００１６】
この燃料性状判定制御装置１１は、図４に示すように、内燃機関１を始動するためのクランキングを開始してプログラムがスタートすると（２０１）、気筒判別が完了したかを判断する（２０２）。この判断（２０２）がＹＥＳの場合は、機関回転数Ｎｅが内燃機関１が完爆したことを判定する所定の判定回転速度Ｎｅｊ以上であるか（Ｎｅ≧Ｎｅｊ）を判断する。
この判断（２０３）がＹＥＳの場合は、膨張行程となる特定気筒を検出し（２０４）、特定気筒の膨張行程における所定のクランク角度毎の平均角速度Ｖθ１を演算し（２０５）、その演算の結果で得られたそれぞれのクランク角度区間の平均角速度Ｖθ１群の中から最大値Ｖθ１ＭＡＸを選出し（２０６）、その最大値Ｖθ１ＭＡＸの値を燃料性状を判別するための判定値ＶＬＶＧと比較して、最大値Ｖθ１ＭＡＸが判定値ＶＬＶＧ未満であるかを判断する（２０７）。
最大値Ｖθ１ＭＡＸが判定値ＶＬＶＧ未満（最大値Ｖθ１ＭＡＸ＜ＶＬＶＧ）で、判断（２０７）がＹＥＳの場合は、外部負荷信号がＯＮであるかを判断する（２０８）。この判断（２０８）がＮＯの場合は、重質燃料と判定し（２０９）、プログラムをエンドにする（２１０）。
一方、最大値Ｖθ１ＭＡＸが判定値ＶＬＶＧ以上（最大値Ｖθ１ＭＡＸ≧ＶＬＶＧ）で、判断（２０７）がＮＯの場合は、軽質燃料と判定し（２１１）、プログラムをエンドにする（２１０）。また、外部負荷信号がＯＮであるかの判断（２０８）がＹＥＳの場合は、軽質燃料と判定し（２１１）、プログラムをエンドにする（２１０）。
【００１７】
この燃料性状検出制御装置１１は、設定したクランク角区間毎の所要時間Ｔ１から演算によりクランク角区間毎の平均角速度Ｖθ１を求め、平均角速度Ｖθ１の最大値Ｖθ１ｍａｘを判定値ＶＬＶＧと比較して燃料性状を検出している。なお、所要時間Ｔ１に換えて、平均角速度Ｖθ１を用いる場合は、所定のクランク角度を所要時間で割ることになるので、逆数の傾向を示すことになることを踏まえて判定すればよい。
このように、この内燃機関１の燃料性状検出制御装置１１は、内燃機関１の始動時に、始動初回の有効な燃焼によって燃料性状を判定するので、早期に燃料性状を判定することができる。
このため、この内燃機関１の燃料性状検出制御装置１１は、触媒が機能していない内燃機関１の始動時ないしその直後において、とくに大きく悪化傾向を示しやすい排気ガス有害成分を低減させることができ、清浄度を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
この発明は、内燃機関の始動時の早期に燃料性状を判定することができ、液体燃料、気体燃料等を供給される内燃機関に応用することができる。
【符号の説明】
【００１９】
１  内燃機関
２  吸気通路
３  排気通路
４  絞り弁
５  燃料噴射弁
６  クランク角度検出手段
７  カム角度検出手段
８  回転速度検出手段
９  内燃機関制御装置
１０  外部負荷信号入力手段
１１  燃料性状検出制御装置
１２  気筒判別手段
１３  制御手段
【図１】
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【図２】
2010203332.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010203332.tif 000006