(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
機関始動直後から所定時間を経過し前記機関回転数検出手段で検出された機関回転数が所定値以上になると点火時期を冷却水温度に応じた目標遅角量まで徐々に遅角して機関回転数を徐々に低下させる回転数低下手段と、
点火時期を前記目標遅角量まで遅角する際に前記機関回転数検出手段で検出された機関回転数を所定の基準値と比較して燃料性状を検出する燃料性状検出手段を
有することを特徴とする燃料性状検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料性状検出装置において、
前記燃料性状検出手段で燃料性状を検出した後、前記回転数低下手段による前記機関回転数の低下を停止させる回転数低下停止手段を
有することを特徴とする燃料性状検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料性状検出装置に係り、特に、内燃機関の回転数の変動から燃料性状を検出する燃料性状検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の通常運転時には、エミッション低減を図るべく、空燃比がリーン側に制御される。しかし、低温運転時には、燃料が気化し難いため、空燃比がリーン側に制御されると、燃焼状態が不安定化してドライバビリティの悪化を招く。そこで、従来より、低温運転時には、吸気弁の開弁期間内に燃料噴射を行う吸気同期噴射制御、燃料噴射量を通常時よりも増加させる噴射量増加制御、アイドル回転数を上昇させるアイドル空気量増加制御、あるいは、点火時期を通常時よりも進角させる点火時期進角制御により燃焼状態の安定化を図ることが行われている。以下、低温運転時に燃焼状態の安定化を図るべく実行される上記の制御を、「燃焼安定化制御」と総称する。
【０００３】
ところで、内燃機関の燃料として、通常の燃料（軽質燃料）に比べて揮発し難い性質を有する重質燃料が用いられる場合がある。このような重質燃料が用いられた場合にも低温運転時における燃焼安定性を確保できるように重質燃料に適合した条件で燃焼安定化制御が実行されると、軽質燃料が用いられる場合には、排気ガス中のエミッションが増加してしまう。そこで、内燃機関の燃焼状態に基づいて燃料性状を検出し、その結果に応じて燃焼安定化制御を実行する内燃機関の制御装置が開発されている。
【０００４】
例えば、特開平４−２１３０５７号公報に開示される燃料性状検出装置では、イグニッションスイッチをオンとして始動することにより機関回転数が上昇し、その後、機関回転数が所定値以下に低下する時点で、その機関回転数を基準値と比較することにより、燃料性状を検出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平４−２１３０５７号公報に開示される燃料性状検出装置では、始動時に機関回転数が上昇し、その後、機関回転数が所定値以下に低下する時点で、その機関回転数が基準値未満のとき重質燃料と判定しているが、内燃機関はオイル粘度、摩擦、ＩＳＣ（アイドル回転数制御装置）の空気流量等のばらつきがあるので、各内燃機関の上記ばらつきのために、重質燃料であっても機関回転数が基準値未満に低下しない場合があり、燃料性状の検出精度がそれほど良くないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、機関始動直後から機関回転数を徐々に低下させるにより、燃料性状の検出精度を向上できる燃料性状検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
機関始動直後から所定時間を経過し前記機関回転数検出手段で検出された機関回転数が所定値以上になると点火時期を冷却水温度に応じた目標遅角量まで徐々に遅角して機関回転数を徐々に低下させる回転数低下手段と、
点火時期を前記目標遅角量まで遅角する際に前記機関回転数検出手段で検出された機関回転数を所定の基準値と比較して燃料性状を検出する燃料性状検出手段を有する。
【０００８】
このように、機関始動直後から機関回転数を徐々に低下させることにより、内燃機関にばらつきがあっても、重質燃料では機関回転数が基準値未満に低下して燃料性状を正確に検出でき、検出精度が向上する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の燃料性状検出装置において、
前記燃料性状検出手段で燃料性状を検出した後、前記回転数低下手段による前記機関回転数の低下を停止させる回転数低下停止手段を有する。
【００１０】
このように、燃料性状を検出した後、回転数低下手段による機関回転数の低下を停止させるため、機関回転数の必要以上の低下を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の燃料性状検出装置が適用されるシステムの一実施例の構成図を示す。本システムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０はＥＣＵ１２により制御される。内燃機関は、シリンダブロック１４を備えている。シリンダブロック１４の内部には、シリンダ１６およびウォータジャケット１８が形成されている。ウォータジャケット１８には、水温センサ１９が配設されている。水温センサ１９はウォータジャケット１８の内部を流れる冷却水の温度（以下、水温ＴＨＷと称す）に応じた信号をＥＣＵ１２に向けて出力する。ＥＣＵ１２は水温センサ１９の出力信号に基づいて水温ＴＨＷを検出する。
【００１２】
シリンダ１６の内部にはピストン２０が配設されている。ピストン２０は、シリンダ１６の内部を、図１における上下方向に摺動することができる。シリンダブロック１４の上部には、シリンダヘッド２２が固定されている。シリンダヘッド２２には、吸気ポート２４および排気ポート２６が形成されている。
シリンダヘッド２２の底面、ピストン２０の上面、およびシリンダ１６の側壁は、燃焼室２８を画成している。上述した吸気ポート２４および排気ポート２６は、共に燃焼室２８に開口している。燃焼室２８には、点火プラグ３０の先端が露出している。点火プラグ３０はＥＣＵ１２から点火信号を供給されることにより、燃焼室２８内の燃料に点火する。
【００１３】
内燃機関１０は、また、吸気弁３４及び排気弁３６を備えている。吸気弁３４排気弁３６は、それぞれ、吸気ポート２４及び排気ポート２６の燃焼室２８への開口部に設けられた弁座に離着座することにより、各ポートを開閉させる。
吸気ポート２４には、吸気マニホールド３８が連通している。吸気マニホールド３８には、燃料噴射弁４０が配設されている。燃料噴射弁４０はＥＣＵ１２から付与される指令信号に応じて燃料を吸気マニホールド３８内に噴射する。
【００１４】
吸気マニホールド３８の上流側には、サージタンク４２が連通している。サージタンク４２の更に上流側には、吸気管４４が連通している。吸気管４４には、スロットルバルブ４６が配設されている。スロットルバルブ４６の近傍には、スロットル開度センサ４８が配設されている。スロットル開度センサ４８の出力信号はＥＣＵ１２に供給されている。ＥＣＵ１２はスロットル開度センサ４８の出力信号に基づいて、スロットル開度を検出する。
【００１５】
吸気管４４の上流側にはエアフローメータ５０が連通している。エアフローメータ５０は、その内部を通過する空気の流量に応じた信号をＥＣＵ１２に向けて出力する。ＥＣＵ１２はエアフローメータ５０の出力信号に基づいて、内燃機関１０の吸入空気量ＧＡを検出する。エアフローメータ５０の更に上流側にはエアクリーナ５２が連通している。吸気管４４にはエアクリーナ５２により濾過された外気が流入する。
【００１６】
一方、内燃機関の排気ポート２６には、排気通路５４が連通している。排気通路５４には、Ｏ  ２センサ５６が配設されている。Ｏ  ２センサ５６は、排気ガス中に含まれる酸素濃度に応じた信号をＥＣＵ１２に向けて出力する。
排気通路５４のＯ  ２センサ５６より下流側には、触媒コンバータ５８が配設されている。触媒コンバータ５８は排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び酸化窒素（ＮＯＸ）を吸着させることにより排気ガスを浄化する。触媒コンバータ５８には、触媒温センサ６０が配設されている。触媒温センサ６０は触媒コンバータ５８の温度（以下、触媒温度Ｔｃと称す）に応じた信号をＥＣＵ１２に向けて出力する。ＥＣＵ１２は、触媒温度センサ５８の出力信号に基づいて触媒温度Ｔｃを検出する。
【００１７】
内燃機関１０は、また、クランク角センサ６２を備えている。クランク角センサ６２は、内燃機関１０が所定のクランク角だけ回転する毎にパルス信号をＥＣＵ１２に向けて出力する。ＥＣＵ１２は、クランク角センサ６２の出力信号に基づいて、内燃機関１０の回転数（以下、機関回転数ＮＥと称す）を検出する。
ＥＣＵ１２には、また、アイドルスイッチ６４が接続されている。アイドルスイッチ６４は、アクセル操作が行われているときにオフ状態をとり、アクセル操作が解除されるとオン状態をとるスイッチである。ＥＣＵ１２は、アイドルスイッチ６４のオン／オフ状態からアクセル操作の有無を判別する。
【００１８】
本システムにおいて、内燃機関１０の通常運転中は、排気ガス中のエミッション低減を図るべく、空燃比がリーン側に制御される。以下、内燃機関１０の通常運転中に実現される上記の制御を「通常制御」と称す。一方、内燃機関１０の低温始動時のように、燃焼状態の不安定化が予想される場合には、燃焼安定性を確保すべく、吸気弁の開弁期間内に燃料噴射を行う吸気同期噴射制御、燃料噴射量を通常時よりも増加させる噴射量増加制御、アイドル回転数を上昇させるアイドル空気量増加制御、あるいは、点火時期を通常時よりも進角させる点火時期進角制御により燃焼状態の安定化を図ることが行われている。以下、低温運転時に燃焼状態の安定化を図るべく実行される上記の制御を、「燃焼安定化制御」と総称する。
【００１９】
以下、本発明の一実施例においてＥＣＵ１２が実行する処理の内容について図２〜図６を用いて説明する。
図２は、本発明装置において、遅角許可フラグを設定するべくＥＣＵ１２が実行するルーチンの一実施例のフローチャートである。なお、図２に示すルーチン、及び、以下に示す各ルーチンは、何れも、所定時間間隔で起動される定時割り込みルーチンであり、始動時（イグニッションスイッチがオンとなったとき）に、遅角許可フラグｘａｃａｔはオフにリセットされている。図２に示すルーチンが起動されると、先ずステップＳ１０の処理が実行される。
【００２０】
ステップＳ１０では、内燃機関１０の始動直後（イグニッションスイッチがオンからオフとなった後）の経過時間を計時するカウンタｅｃａｓｔの値が所定値ａを超え、かつ所定値ｂ未満である始動直後か否かを判別する。所定値ａは例えば１秒程度に相当し、所定値ｂは数秒程度に相当する。その結果、ａ＜ｅｃａｓｔ＜ｂが成立する場合は、ステップＳ１２に進む。ａ＜ｅｃａｓｔ＜ｂが不成立であれば、燃料性状を検出できない状態であるとして、今回のルーチンを終了する。
【００２１】
ステップＳ１２では、機関回転数ＮＥが所定回転数ｎ（ｎは例えば１０００ｒｐｍ程度）以上で、正常に始動が完了したか否かを判別する。このステップＳ１２で機関回転数ＮＥが所定回転数ｎ以上であり正常に始動が完了した場合には、機関回転数ＮＥを低下させるべく点火時期を遅角させるために、ステップＳ１４に進んで遅角許可フラグｘａｃａｔをオン「１」として、今回のルーチンを終了する。機関回転数ＮＥが所定回転数ｎ未満であり始動が完了していない場合には、機関回転数ＮＥを低下させると機関停止のおそれがあるので点火時期を遅角させないために、ステップＳ１６に進んで遅角許可フラグｘａｃａｔをオフ「０」として、今回のルーチンを終了する。
【００２２】
図３は、本発明装置において、遅角量を算出するべくＥＣＵ１２が実行するルーチンの一実施例のフローチャートである。図２に示すルーチンが起動されると、先ずステップＳ２０の処理が実行される。
ステップＳ２０では、アイドルスイッチ６４がオン状態でアイドリング状態（フラグｘｉｄｌｅがオン）か否かを判別する。アイドリング状態であればステップＳ２２に進み、アイドリング状態でなければ今回のルーチンを終了する。ステップＳ２２では、遅角許可フラグｘａｃａｔがオンで遅角制御が許可されているか否かを判別する。遅角許可フラグｘａｃａｔがオンであればステップＳ２３に進み、遅角許可フラグｘａｃａｔがオフで遅角制御が許可されていなければ、今回のルーチンを終了する。
【００２３】
ステップＳ２３では、制御切換フラグＦが「１」にセットされているか否かを判別する。制御切換フラグＦが「１」にセットされていれば今回のルーチンを終了し、制御切換フラグＦが「１」にセットされていなければ、ステップＳ２４に進む。このステップＳ２３は、燃焼安定化制御の判定で制御切換フラグＦが「１」にセットされた後は、点火時期のそれ以上の遅角を停止させるために設けられており、このため、機関回転数の必要以上の低下を防止することができる。
【００２４】
ステップＳ２４では、始動時に検出された水温ＴＨＷで図４に示すマップを参照して目標遅角量ＫＡＲＴＤを決定する。図４に示すマップでは、水温ＴＨＷが低いほど目標遅角量ＫＡＲＴＤは大きく設定されており、この目標遅角量ＫＡＲＴＤが小さいほど、点火時期が遅角されることに対応している。この後、ステップＳ２６で一時的遅角補正量ｔｅａｒｔｄを定数ＡＤＥＣだけ減じて、遅角側に徐々に変化させる。この一時的遅角補正量ｔｅａｒｔｄ及び定数ＡＤＥＣは絶対値であり、一時的遅角補正量ｔｅａｒｔｄ（または遅角補正量ｅａｒｔｄ）が小さいほど、点火時期は遅角される。
【００２５】
次に、ステップＳ２６で、一時的遅角補正量ｔｅａｒｔｄが目標遅角量ＫＡＲＴＤ以下か否かを判別する。一時的遅角補正量ｔｅａｒｔｄが目標遅角量ＫＡＲＴＤ以下であればステップＳ３０で目標遅角量ＫＡＲＴＤを一時的遅角補正量ｔｅａｒｔｄにセットして、一時的遅角補正量ｔｅａｒｔｄが小さくなりすぎないようにガードをかける。一方、一時的遅角補正量ｔｅａｒｔｄが目標遅角量ＫＡＲＴＤを超えていればステップＳ３０をバイパスする。この後、ステップＳ３２で一時的遅角補正量ｔｅａｒｔｄを遅角補正量ｅａｒｔｄにセットして、今回のルーチンを終了する。
【００２６】
図５は、本発明装置において、燃焼安定化制御を開始させるべくＥＣＵ１２が実行するルーチンの一実施例のフローチャートである。図５に示すルーチンが起動されると、先ずステップＳ４０の処理が実行される。
ステップＳ４０では、内燃機関１０の始動後の経過時間Ｔが所定値ａ以下であるか否かを判別する。その結果、Ｔ≦ａが成立する場合は、次にステップＳ４２において、水温ＴＨＷが所定値ｇ未満であるか否かを判別する。ステップＳ４２においてＴＨＷ＜ｇが成立する場合は、内燃機関１０は低温始動状態にあると判断される。この場合、次にステップＳ４４において、制御切換フラグＦが  「１」に設定された後、今回のルーチンは終了される。
【００２７】
ＥＣＵ１２は、制御切換フラグＦが「１」にセットされている場合に、燃焼安定化制御を実行する。従って、上記の処理によれば、内燃機関１０の低温始動時に燃焼安定化制御が実行されることで、アイドル運転状態における良好な燃焼安定性が得られる。
一方、上記ステップＳ４０又はＳ４２において否定判別された場合は、次にステップＳ４６において、制御切換フラグＦが「０」に設定される。ステップＳ４６の処理が終了すると、ステップＳ４８に進む。
【００２８】
ステップＳ４８では、内燃機関１０の吸入空気量ＧＡが所定値ｃ未満であるか否かを判別する。一般に、吸入空気量ＧＡが小さいほど燃焼は不安定になりやすい。そこで、ステップＳ４８においてＧＡ＜ｃが成立する場合は、燃焼が不安定化する可能性があると判断されて、次にステップＳ５０の処理が実行される。一方、ステップＳ４８においてＧＡ＜ｃが不成立であれば、今回のルーチンは終了される。
【００２９】
ステップＳ５０では、内燃機関１０の始動直後の経過時間を計時するカウンタｅｃａｓｔの値が、所定値ｄ未満であるか否かを判別する。所定値ｄは上記所定値ａよりも大きな値に設定されている。ステップＳ５０においてｅｃａｓｔ＜ｄが成立する場合は、次にステップＳ５２の処理が実行される。一方、ステップＳ５０においてｅｃａｓｔ＜ｄが不成立であれば今回のルーチンは終了される。
【００３０】
ステップＳ５２では、水温ＴＨＷが所定値ｅ未満であるか否かを判別する。所定値ｅは上記所定値ｇよりも大きな値に設定されている。ステップＳ５２においてＴＨＷ＜ｅが成立する場合は、内燃機関１０は未だ暖機されていないと判断されて、次にステップＳ５４の処理が実行される。一方、ステップＳ５２においてＴＨＷ＜ｅが不成立であれば、今回のルーチンは終了される。
【００３１】
ステップＳ５４では、機関回転数ＮＥが所定値ｆ未満であるか否かを判別する。その結果、ＮＥ＜ｆが成立する場合は、燃焼状態が不安定であると判断されて、次にステップＳ５６において、制御切換フラグＦが「１」に設定されることにより、燃焼安定化制御が実行される。一方、ステップＳ５６においてＮＥ＜ｆが不成立であれば、今回のルーチンは終了される。
【００３２】
この図５に示すルーチンによれば、吸入空気量ＧＡがｃ未満であり、始動後の経過時間Ｔがｄ未満であり、かつ、水温ＴＨＷがｅ未満である場合は、機関回転数ＮＥが所定値ｆより低下したことをもって燃焼状態が不安定化したと判断される。この場合は、ステップＳ５６で制御切換フラグＦが「１」に設定され、燃焼安定化制御が実行されることで、燃焼状態の安定化が図られる。
【００３３】
ここで、内燃機関１０の始動後、図６（Ａ）に示す機関回転数ＮＥが所定回転数ｎを超えると、それ以降、図６（Ｂ）に示す点火時期は徐々に遅角される。このため、図６（Ａ）に示すように機関回転数ＮＥの低下が促進され、燃料性状が重質燃料であれば、機関回転数ＮＥは確実に基準値ｆ未満に低下して制御切換フラグＦが「１」に設定され、燃焼安定化制御が実行されると共に、点火時期のそれ以上の遅角は停止される。また、この際に、点火時期は徐々に遅角されるためにエンジンストールのおそれを排除できる。
【００３４】
また、始動直後から点火時期の遅角が開始されるために、触媒の暖機性が向上し、排気ガス中のエミッションを低減できる。さらに、燃料性状が軽質燃料であっても、始動直後の機関回転数の上昇が点火時期の遅角によって抑制されるため、排気ガス中のエミッションを低減でき、騒音や振動を低減できる。
なお、本実施例における点火時期の遅角の代わりに、アイドル時の空気量を徐々に減少させる制御を行っても良く、さらに、始動直後の燃料噴射量の暖機増量値を徐々に減少させる制御を行っても良い。
【００３５】
なお、ステップＳ１２で使用する所定値ｎと、ステップＳ５４で使用する所定値ｆとを同一値とした場合には、ステップＳ１２でＮＥ≧ｎとなったときに、点火時期のそれ以上の遅角は停止されるため、図３におけるステップＳ２３を設ける必要はない。
なお、ＥＣＵ１２とクランク角センサ６２が、特許請求の範囲に記載した機関回転数検出手段に対応しており、また、ステップＳ４０〜Ｓ５６が燃料性状検出手段に対応し、ステップＳ２６〜Ｓ３２が回転数低下手段に対応し、ステップＳ２２，Ｓ２３が回転数低下停止手段に対応している。
【００３６】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、機関始動直後から機関回転数を徐々に低下させることにより、内燃機関にばらつきがあっても、重質燃料では機関回転数が基準値未満に低下して燃料性状を正確に検出でき、検出精度が向上する。
【００３８】
請求項２に記載の発明によれば、燃料性状を検出した後、回転数低下手段による機関回転数の低下を停止させるため、機関回転数の必要以上の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料性状検出装置が適用されるシステムの一実施例の構成図である。
【図２】本発明において、遅角許可フラグを設定するべくＥＣＵが実行するルーチンの一実施例のフローチャートである。
【図３】本発明において、遅角量を算出するべくＥＣＵが実行するルーチンの一実施例のフローチャートである。
【図４】本発明で用いるマップを示す図である。
【図５】本発明において、燃焼安定化制御を開始させるべくＥＣＵが実行するルーチンの一実施例のフローチャートである。
【図６】本発明における機関回転数と点火時期との変化を表す図である。
【符号の説明】
１０  内燃機関
１２  ＥＣＵ
【図１】
0003627556.tif 000002
【図２】
0003627556.tif 000003
【図３】
0003627556.tif 000004
【図４】
0003627556.tif 000005
【図５】
0003627556.tif 000006
【図６】
0003627556.tif 000007