(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波センサから送信される超音波信号をガソリン中に伝播させて、ガソリンの揮発特性を判別する装置であって、前記ガソリンの温度変化が前記超音波センサの特性に影響を与えないように、前記ガソリンの温度が常に同じ温度条件となるように、エンジンが予め定められた特定の運転状態にある時に、前記超音波信号を利用して前記ガソリンの揮発特性の判別を実行する手段を備えることを特徴とする超音波式ガソリン特性判別装置。
【請求項２】
前記特定の運転状態は、エンジン回転数が所定値以下であることを特徴とする請求項１に記載の超音波式ガソリン特性判別装置。
【請求項３】
超音波センサを燃料タンク内に備え、前記超音波センサから送信される超音波信号をガソリン中に伝播させて、ガソリンの揮発特性を判別する装置であって、前記燃料タンクからエンジンに供給され、ついで前記燃料タンクに戻ったガソリンが、前記超音波センサ付近に到達しにくくする仕切板を備えることを特徴とする超音波式ガソリン特性判別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用エンジン等に使用されるガソリンの揮発特性（燃料性状）の判別に関し、超音波を利用することによって揮発特性を精度良く判別できる超音波式ガソリン特性判別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、自動車用ガソリンは均質ではなく、その揮発特性にはバラツキがある。従って、この揮発特性に応じてエンジンの種々の制御を最適化する必要がある。例えば、エンジン始動前のガソリンの揮発特性を知ることが出来れば、エンジン始動時及び始動後の燃料増量補正に最小限にすることができ、始動してから暫くの間の排気エミッションの低減が可能となる。
【０００３】
このような要求に対応するため、従来より揮発特性を正確に判別するために種々の技術が提案されている。その一つとして、超音波を利用して揮発特性を判別する技術がある。
例えば、公知技術である特開平７−２２５２２８号公報には、燃料配管の途中に設けられた揮発特性の判別装置において、ガソリンの揮発特性が、密度の小さい軽質なガソリンほど高くなる傾向がある点に着目して、測定部において、超音波センサからの超音波信号が反射して帰ってくるまでの往復時間（伝播速度）を測定し、この往復時間に基づいてガソリンの密度を算出し、算出された密度によりガソリンの揮発特性を判別している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、揮発特性を判別するためのパラメータである超音波信号の往復時間（伝播速度）が燃料温度により変化するために、精度よい揮発特性判別を行うという目的を十分に達成していないという問題がある。図５には燃料温度と伝播速度の関係が示してあり、重質燃料及び軽質燃料ともに燃料温度の変化にともない伝播速度も変化することがわかる。特に、燃料タンク（ガソリンタンク）内に超音波センサを配置した場合には、燃料タンクから送出されたガソリンが再び燃料タンクに戻ってくると、燃料タンク内のガソリン温度が変化するために精度良い揮発特性の判別が行えないという問題がある。
【０００５】
なお、本出願人は、上記課題を解決する技術として、先に特願平９−９５６９４号を提案（出願）している。この技術では、上記従来技術（特開平７−２２５２２８号公報）における遅延時間、即ち、超音波の伝播時間に基づいてガソリンの密度を算出しているが、実際には、伝播時間が測定時のガソリン温度により変化する。このために、先の提案（出願）においては、温度補償を行ったうえで、ガソリンの揮発特性の判別を行うようにしている。しかしながら、この温度補償を行っているために装置が複雑になり製造コストが増加するという新たな問題を生じることになる。
【０００６】
以上に鑑みて、本発明は、超音波センサから送信される超音波信号をガソリン中に伝播させて、ガソリンの揮発特性を判別する場合に、ガソリンの温度変化の影響を除くように揮発特性判別を行うことにより、判別精度の良い超音波式ガソリン特性判別装置を提供することを目的とする。
又、本発明は、超音波センサを燃料タンク内に備え、超音波センサから送信される超音波信号をガソリン中に伝播させて、ガソリンの揮発特性を判別する場合に、超音波センサ付近のガソリン温度の変化量を極力小さくすることにより、判別精度の良い超音波式ガソリン特性判別装置を提供することを別の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第一の発明は、超音波センサから送信される超音波信号をガソリン中に伝播させて、ガソリンの揮発特性を判別する装置であって、前記ガソリンの温度変化が前記超音波センサの特性に影響を与えないように、前記ガソリンの温度が常に同じ温度条件となるように、エンジンが予め定められた特定の運転状態にある時に、前記超音波信号を利用して前記ガソリンの揮発特性の判別を実行する手段を備えることを特徴とするものである。これにより、ガソリンの温度が、超音波センサの特性に影響を与えない温度である時に、ガソリンの揮発特性判別が行われる。即ち、ガソリン温度が常に同じ温度状態で揮発特性の判別を行うことができる。なお、ここでガソリン温度の検出は、直接ガソリン温度を検出することの他にエンジン水温、エンジン油温、エンジン吸気温、エンジン回転数等から推定することを含んでいる。
更に、第二の発明は、請求項１の構成に加えて、前記特定の運転状態は、エンジン回転数が所定値以下であることを特徴とするものである。
これにより、エンジン回転数が所定値以下である場合に、ガソリンの揮発特性の判別がおこなわれる。
又、上記別の目的を達成するために、第三の発明は、超音波センサを燃料タンク内に備え、前記超音波センサから送信される超音波信号をガソリン中に伝播させて、ガソリンの揮発特性を判別する装置であって、前記燃料タンクからエンジンに供給され、ついで前記燃料タンク内に戻ったガソリンが、前記超音波センサ付近に到達しにくくする仕切板を備えることを特徴とするものである。
これにより、燃料タンクにリターン燃料が超音波センサ付近まで到達することを積極的に阻止することができる。したがって、ガソリンの温度が、超音波センサの特性に影響を与えない温度である時に、ガソリンの揮発特性判別が行われる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１乃至図６に基づき説明する。
【０００９】
先ず、図１は本発明の実施例の揮発特性判別装置を含む全体構成図を示す。
図中、１は例えば４気筒のエンジンを示し（１気筒のみ図示）、該エンジン１はシリンダ１Ａと、該シリンダ１Ａ上に搭載されたシリンダヘッド１Ｂと、該シリンダ１Ａ内を往復動するピストン１Ｃとから大略構成されている。２は各シリンダ１Ａの上方に位置してシリンダヘッド１Ｂに設けられた点火プラグ（１個のみ図示）を示し、該点火プラグ２は従来周知の通りコントロールユニット２１から点火信号が出力されたときに、シリンダ１Ａ内の混合気を燃焼（爆発）させるようになっている。
【００１０】
３は基端側が分岐管となってシリンダ１Ａのシリンダヘッド１Ｂの吸気側に設けられたインテークマニホールドを示し、該インテークマニホールド３の先端側には吸気フィルタ４が設けられ、途中には吸入空気量を計測するエアフロメータ５、スロットルバルブ７等が設けられ、更にシリンダヘッド１Ｂの近傍に位置して噴射弁８が設けられ、該噴射弁８はコントロールユニット２１からの噴射信号によってエンジン１内に向かってガソリンＧを噴射するものである。９は内部にガソリンＧを貯える燃料タンク（ガソリンタンク）で、燃料タンク９内にはガソリンポンプ１０、超音波センサ１５が設けられている。１１は燃料供給配管としてのガソリン配管で、該ガソリン配管１１の一端はフィルタ１２を介してガソリンポンプ１０の吐出側と接続され、その他端は噴射弁８、圧力レギュレータ１３の流入側に接続され、該圧力レギュレータ１３の流出側はリターン配管１４を介して燃料タンク９と接続されている。
【００１１】
２１は本実施例による揮発特性（燃料性状）判別装置の処理部を成すコントロールユニットを示し、該コントロールユニット２１は例えば、マイクロコンピュータ等によって構成され、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなる記憶回路（図示せず）を含み、図３及び図４に示す揮発特性判別処理プログラムの他に、噴射量演算プログラム、点火時期制御プログラム（いずれも図示せず）等が内蔵されている。
【００１２】
図２（ａ）（ｂ）は、ガソリンポンプ１０を省略して示した燃料タンクの拡大図であり、図２（ａ）ではガソリン配管１１及びリターン配管１４と超音波センサ１５との間に仕切板１６が設けられている。この仕切板１６により、リターン配管１４を通って戻ってきたガソリンＧが、超音波センサ１５付近に流れることを抑えるようになっている。従って、超音波センサ１５付近のガソリンの温度が変化せず超音波センサの特性に影響を与えない。
なお、仕切板の形態としては他の形態も考えられ、例えば、図２（ｂ）に示すような超音波センサ１５を囲むように設置される仕切板１６′であってもよい。
【００１３】
図６に超音波による揮発特性の測定（判別）の概略図を示す。
超音波センサ１５は、発信部と受信部とを有する送受信一体型となり、発信部と受信部は、圧電振動子、磁歪振動子又は電磁誘導型振動子等によって構成されている。そして、いずれの振動子においても電気エネルギを弾性エネルギに変換することにより、所定の周波数の超音波信号Ｓを送信し、反射面１７から跳ね返ってくる反射波を受信し、弾性エネルギを電気エネルギに変換する。このガソリン中を伝播した超音波信号Ｓの往復時間ｔを測定する。そして、超音波信号Ｓが往復する距離Ｌをこの往復時間ｔで割ることでガソリン中の伝播速度（音速）が求まる。この伝播速度の大きさによりガソリンの揮発特性が求められる。ガソリンの揮発特性は、ガソリン中に含まれる炭化水素（キシレン、ヘキサン等）等の成分によって、超音波信号が通過する時間（前記往復時間）が異なるので、揮発特性を求めるに際しては、伝播速度（音速）と揮発特性とを関連づけたマップ等を予め準備しておき、このマップを利用して最終的に揮発特性を求めることになる。ここでの処理は、後述する図３のステップ３０５又図４のステップ４０２で実行されるものである。
【００１４】
本実施例による揮発特性判別装置は上述した如くに構成されるが、次に図３に示すプログラムを参照しつつ揮発特性判別処理を説明する。なお、以下に説明するプログラムは、数百ｍｓｅｃ、例えば４００ｍｓｅｃの周期で処理される。
先ず、ステップ３０１ではイグニッション（Ｉｇ）スイッチがＯＮか否かが判断され、ＹＥＳ（ＯＮ）の場合には次のステップ３０２へ進み、ＮＯ（ＯＦＦ）の場合には終了する。ここでのイグニッションスイッチがＯＮとは、スタータが作動してエンジンがクランキングが開始されたか否かを意味する。
【００１５】
次に、ステップ３０２ではエンジン回転数（エンジン回転速度）Ｎｅが所定値α以下か否かが判断され、ＹＥＳ（所定値α以下）の場合には次のステップ３０３に進み、ＮＯ（所定値α以上）の場合には終了する。ここで、所定値αとは、予め定められた値であり、エンジンのクランキング直後において揮発特性判別処理の実行を許容する時間を決定するために定められている値である。例えば、５００ｒｐｍ等である。なお、タイマ制御にて代用することもできる。
【００１６】
次に、ステップ３０３ではエンジン水温ＴＨＷが予め定められた範囲内（温度ｂ以上且つ温度ｃ以下）にあるか否かが判断され、ＹＥＳ（範囲内）であれば、次のステップ３０４に進み、ＮＯ（範囲外）の場合には終了する。
【００１７】
次に、ステップ３０４ではエンジン吸気温ＴＨＡが予め定められた範囲内（温度ｂ以上且つ温度ｃ以下）にあるか否かが判断され、ＹＥＳ（範囲内）であれば、次のステップ３０５に進み、ＮＯ（範囲外）の場合には終了する。
【００１８】
ステップ３０３、３０４では、いずれもガソリン温度を間接的に求めるものであり、エンジン再始動時や強い日射等によりガソリン温度が高い場合、又寒冷地等でガソリン温度が極端に低い場合には、検出精度がばらつくことを抑える目的で設定されているものである。ここで重要なことは、常に同じ温度条件のもとで揮発特性の判別処理を行うことである。重質燃料の存在する地域の色々な環境を考慮して温度領域を設定する必要がある。このようなことから、例えば、温度ｂは０℃、温度ｃは３０℃が好ましい。なお、本実施例の場合には、ステップ３０３、３０４において同じ条件温度（温度ｂ、温度ｃ）に設定されているが異ならせても差し支えない。又、ステップ３０３、３０４は上述した通り、両方ともガソリン温度を間接的の求めているものであり、判別の信頼性を上げるために複数設定されているものであるので、いづれかのステップを省略しても差し支えない。
【００１９】
ステップ３０４にてＹＥＳ（範囲内）と判断されると、ステップ３０５に移り、ここで燃料性状判別が実行される。ここでの実行内容は、既に上述した内容と同じであり重複するので説明は省略する。
なお、ステップ３０４の後に、更に燃料タンク内圧Ｐｔａｎｋが予め定められた範囲にあるか否かを判断するようにしてもよい。この場合には、燃料タンク内圧の違いによる揮発特性判別精度のバラツキをも抑えることが可能となる。
又、本実施例におけるステップ３０３、３０４は、揮発特性判別の信頼性（精度）をより上げるために設定されているものであり、本件発明の目的を達成するために必ずしも必須ではない。
【００２０】
このように、本実施例による揮発特性判別装置においては、ステップ３０１、３０２により、エンジン始動時のクランキング直後（エンジンが予め定められた特定の運転状態にある時）という常に一定の条件のもとで揮発特性判別が行われるので、ガソリンの温度変化の影響を除外した上で揮発特性判別を行うことができ、揮発特性判別を精度良く行うことができる。又、ステップ３０３、３０４により、エンジンが一旦停止された直後のようにガソリン温度が下がっていないような状態での揮発特性判別の実行を禁止するので、不要なバラツキを抑えることができ判別精度は更に向上する。更に、超音波センサが燃料タンク内に設置されている本実施例の場合には、このステップ３０１、３０２により、燃料タンク内にリターン燃料が戻る前に揮発特性の判別を行えるので、超音波センサ付近のガソリン温度が変化したり、又燃料タンク内に溜まっているガソリン全体の温度が変化することのない状態で、揮発特性の判別を行うことができ揮発特性の判別精度が向上する。
【００２１】
次に、図４に基づいて他の実施例を説明する。
この実施例は、給油により揮発特性の異なるガソリンが給油された場合にドライバビリティが悪化する可能性があるので、これを阻止しようとするものである。例えば、ガソリン配管１１内に残留しているガソリンが揮発性の低い重質ガソリンで、給油されたガソリンが揮発性の高い軽質ガソリンである場合、実際に揮発特性判別が行われるのは燃料タンク９内のガソリンであるために、実際に判別された揮発特性と、これから噴射されようとしているガソリン（ガソリン配管１１内に残留しているガソリン）の揮発特性とが異なるために、エンジン制御（燃料噴射制御、点火時期制御）に過度或いは不十分な補正が行われる可能性がある。従って、このような場合には、揮発特性判別の結果をエンジン制御に反映させることを遅らせるものである。
【００２２】
先ず、ステップ４０１では、例えば先の実施例で述べたような揮発特性判別条件を満たすか否かが判断され、ＹＥＳの場合には次のステップ４０２へ進み、ＮＯの場合には終了する。
【００２３】
次にステップ４０２では、揮発特性判別が実行される。ここでの処理も上述した実施例と同じである。
【００２４】
ステップ４０３では、給油の有無を判断し、ＮＯ（給油無し）の場合には終了し、ＹＥＳ（給油有り）の場合には次のステップ４０４に移り、ステップ４０２で判別した揮発特性に基づいた補正をエンジン制御に反映させることを遅延（ディレイ）させる。遅延（ディレイ）は、タイマ処理等の従来周知の方法で行えばよい。又、遅延（ディレイ）時間についても、予め適当な時間を設定しておけばよい。
なお、ステップ４０２の給油の有無の判定は、燃料タンク内のレベルゲージの出力の変化等により行えばよい。
【００２５】
このように、この実施例では、給油が行われて揮発特性の異なるガソリンが混入しても、エンジン制御（燃料噴射制御、点火時期制御）に過度或いは不十分な補正が行われることが阻止される。
【００２６】
以上の実施例について説明したが、本発明では、エンジン始動時のクランキング直後（エンジンが予め定められた特定の運転状態にある時）或いは予め定められた特定のガソリン温度領域に限り揮発特性判別を行うことにより、又、超音波センサ付近のガソリン温度の変化量を極力小さくすることによって、判別精度の良い超音波式ガソリン特性判別装置を提供するものであるので、同一出願人の先願のように温度補償をする必要がなく、このために装置が複雑になり製造コストが増加するといった不具合を引き起こすことがない。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べた通り、第一の発明では、ガソリンの温度が、超音波センサの特性に影響を与えない温度である時に、超音波信号を利用してガソリンの揮発特性の判別を実行するので、ガソリンの温度変化の影響を除外した上で揮発特性判別を行うことができ、揮発特性の判別精度を向上させることができる。
【００２８】
又、第二の発明では、エンジン回転数が所定値以下である場合に、ガソリンの揮発特性の判別を実行することで、常に一定の条件のもとで揮発特性の判別が行われるので、揮発特性の判別精度を向上させることができる。
【００２９】
又、第三の発明では、燃料タンクからエンジンに供給され、ついで、燃料タンク内に戻ったガソリンが超音波センサ付近に到達しにくくする仕切板を設けたことにより、燃料タンクにリターン燃料が超音波センサ付近まで到達することを積極的に阻止することができ、超音波センサ付近のガソリン温度に変化がない状態で揮発特性判別が行えるので、揮発特性の判別精度を向上させることができる。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による燃料噴射制御装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第一実施例を示す燃料タンク内部の拡大図である。
【図３】本発明の第二実施例による揮発特性判別処理の流れ図である。
【図４】本発明の第三実施例による揮発特性判別処理の流れ図である。
【図５】伝播速度と燃料温度の関係を示す図である。
【図６】超音波センサ部の拡大図である。
【符号の説明】
１    エンジン
９    燃料タンク
１１  ガソリン配管
１４  リターン配管
１５  超音波センサ
１６１６′  仕切板
１７  反射板
２１  コントロールユニット
Ｇ    ガソリン
Ｓ    超音波信号
ｔ    往復時間
【図１】
0003629942.tif 000002
【図２】
0003629942.tif 000003
【図３】
0003629942.tif 000004
【図４】
0003629942.tif 000005
【図５】
0003629942.tif 000006
【図６】
0003629942.tif 000007