(57)【要約】【課題】この発明は、エンジンの駆動に使用している酸素有機物を含む燃料の混合比率（量）を正確に算出すること、得られた混合比率に基づいて高い排気ガス浄化性を確保した空燃比制御を行うことができるようにすることを目的とする。【解決手段】この発明は、理論空然比と燃料のエタノール混合比との特性を示す特性線マップを設け、検出された吸入空気量と演算された燃料噴射量とから燃料空燃比を算出する空燃比演算手段を設け、第二の所定条件成立時のλフィードバック補正制御を実施中に、現在燃料の空燃比を算出するステップと、得られた現在燃料の空然比を特性線マップと比較して現在燃料のエタノール混合比を算出するステップと、現在燃料のエタノール混合比を記憶するステップとを行い、その後、第一の所定条件成立時では、現在燃料のエタノール混合比を用いて燃料噴射量のフィードバック補正制御を行うことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気量の検出手段と燃料噴射量の演算手段と排気ガス成分の検知手段とを有し、
検出された排気ガス成分に基づいて、第一の所定条件成立時では燃料噴射量のフィードバック補正制御を行うとともに、別な第二の所定条件成立時では燃料噴射量のλフィードバック補正制御を行う燃料噴射制御装置の燃料性状識別手段において、
理論空然比と燃料のエタノール混合比との特性を示す特性線マップを設け、
検出された吸入空気量と演算された燃料噴射量とから燃料空燃比を算出する空燃比演算手段を設け、
前記燃料性状識別手段によって、前記第二の所定条件成立時のλフィードバック補正制御を実施中に、
前記空燃比演算手段によって現在燃料の空燃比を算出するステップと、
得られた現在燃料の空然比を前記特性線マップと比較して現在燃料のエタノール混合比を算出するステップと、
現在燃料のエタノール混合比を記憶するステップとを行い、
その後、前記第一の所定条件成立時では、現在燃料のエタノール混合比を用いて燃料噴射量のフィードバック補正制御を行うことを特徴とする燃料噴射制御装置の燃料性状識別手段。
【請求項２】
燃料の比重又はＣ／Ｈを含む燃料の物性値を予め登録できる記憶手段を設け、
前記特性線マップを前記記憶手段に登録した燃料の物性値によって補正して使用することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置の燃料性状識別手段。
【請求項３】
給油判定条件が成立した後であって、λフィードバック補正制御を実施中で、かつ車速の変動値が一定値より小さい場合に、現在燃料の空燃比の算出ないしエタノール混合比の記憶までの一連のステップを行うことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置の燃料性状識別手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料噴射制御装置の燃料性状識別手段に係り、特に、性状の異なる燃料を使用するエンジンの燃料制御制御装置であって、酸素有機物を含む燃料の混合比を正確に判定できる燃料噴射制御装置の燃料性状識別手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるエンジンにおいては、燃料噴射制御装置によりガソリンを供給しているが、ガソリンに替わる燃料としてバイオエタノールが注目されている。バイオエタノールの燃焼によるＣＯ２排出は、原則的にカーボンニュートラル（炭素の排出が０）であるとされるため、地球規模のＣＯ２排出低減のために、ガソリンに代替してバイオエタノールを使用することは極めて有用とされている。
しかし、ガソリンにエタノールを混合した燃料を使用した場合には、エタノールの沸点が７８℃と一般的なガソリンの初溜点よりもはるかに高いので、エンジン冷機時の運転性などへの悪影響が考えられる。そのため、エンジンに供給される燃料性状を判定し、ガソリンに混合したエタノールの量を事前に知ることは非常に重要であり、燃料中のエタノール量が事前に分かっていれば、不具合の起きないようなそれに応じた燃料噴射量を設定でき、上記の不具合を事前に防止することができる。
従来の燃料性状を判定する手段としては、アルコール濃度センサを使用するもの（特許文献１）や、空燃比センサの出力値のシフト（ズレ）から算出するもの（特許文献２）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２５５５４３号公報
【特許文献２】特開２００８−９５６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１では、アルコール濃度センサを使用しているため、コストがかかる問題がある。また、特許文献２では、空燃比センサの出力値のシフト値（ズレ量）からエタノール混合比率を類推する方法であるため、エタノール混合量の絶対値を知るのに正確性に欠け、またＯ２センサを使用した燃料噴射制御装置においては困難がある。
【０００５】
この発明は、エンジンの駆動に使用している酸素有機物を含む燃料の混合比率（量）を正確に算出すること、得られた混合比率に基づいて高い排気ガス浄化性を確保した空燃比制御を行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、吸入空気量の検出手段と燃料噴射量の演算手段と排気ガス成分の検知手段とを有し、検出された排気ガス成分に基づいて、第一の所定条件成立時では燃料噴射量のフィードバック補正制御を行うとともに、別な第二の所定条件成立時では燃料噴射量のλフィードバック補正制御を行う燃料噴射制御装置の燃料性状識別手段において、理論空然比と燃料のエタノール混合比との特性を示す特性線マップを設け、検出された吸入空気量と演算された燃料噴射量とから燃料空燃比を算出する空燃比演算手段を設け、前記燃料性状識別手段によって、前記第二の所定条件成立時のλフィードバック補正制御を実施中に、前記空燃比演算手段によって現在燃料の空燃比を算出するステップと、得られた現在燃料の空然比を前記特性線マップと比較して現在燃料のエタノール混合比を算出するステップと、現在燃料のエタノール混合比を記憶するステップとを行い、その後、前記第一の所定条件成立時では、現在燃料のエタノール混合比を用いて燃料噴射量のフィードバック補正制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の燃料噴射制御装置の燃料性状識別手段は、理論空然比を目標とするλフィードバック補正制御の実施中に燃料性状の判定を行うことで、専用のアルコール濃度検知手段を設けなくても燃料性状、とくにエタノール混合比を把握できる。その後、その把握したエタノール混合比に応じて最適な燃料噴射制御ができる。
また、この発明の燃料噴射制御装置の燃料性状識別手段は、特性線マップを用いているので、給油などによって急激に燃料性状が変化しても、とくにエタノール混合比が大きく変化しても、燃料性状の変化に対する更新を速く進めることができる。給油後、比較的早い段階でλフィードバック補正制御となる運転状態となることで、走行中に悪化した排気ガス有害成分の排出する量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】燃料のエタノール混合比算出のフローチャートである。（実施例）
【図２】エタノール混合比を用いたフィードバック補正制御のフローチャートである。（実施例）
【図３】理論空然比と燃料のエタノール混合比との特性線マップを示す図である。（実施例）
【図４】燃料噴射制御装置のシステム構成図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明は、λフィードバック補正制御を実施中に、現在燃料の空燃比を理論空然比と燃料のエタノール混合比との特性線マップと比較することで現在燃料のエタノール混合比を算出して記憶し、この現在燃料のエタノール混合比を用いて燃料噴射量のフィードバック補正制御を行うものである。
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】
【００１０】
図１〜図４は、この発明の実施例を示すものである。図４において、１はエンジン、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はシリンダヘッドカバー、５はピストンである。エンジン１は、燃焼室６に連通する吸気ポート７及び排気ポート８を備え、吸気ポート７及び排気ポート８を夫々開閉する吸気バルブ９及び排気バルブ１０を備え、吸気バルブ９及び排気バルブ１０を開閉駆動する吸気カム軸１１及び排気カム軸１２を備えている。
エンジン１は、エアクリーナ１３と吸気管１４とスロットルボディ１５とサージタンク１６と吸気マニホルド１７とを順次に接続し、吸気ポート７に連通する吸気通路１８を設けている。スロットルボディ１５の吸気通路１８には、スロットルバルブ１９を設けている。また、エンジン１は、排気マニホルド２０と第１の触媒２１と排気管２２と第２の触媒２３とを順次に接続し、排気ポート８に連通する排気通路２４を設けている。
エンジン１は、スロットルバルブ１９を迂回して吸気通路１８を連通するバイパス空気通路２５を設けている。バイパス空気通路２５の途中には、エンジン１へのアイドル空気量を調整するアイドル空気量制御弁２６を設けている。
また、エンジン１は、一端側が排気マニホルド２０の排気通路２４に連通し、他端側がサージタンク１６の吸気通路１８に連通するＥＧＲ通路２７を設けている。ＥＧＲ通路２７の途中には、吸気通路１８に還流する排気ガス流量を制御するＥＧＲ制御弁２８を設けている。
さらに、エンジン１は、燃焼室６に臨ませて点火プラグ２９をシリンダヘッド３に取り付け、点火プラグ２９に飛び火させるイグニションコイル３０をシリンダヘッドカバー４に取り付けている。また、エンジン１は、シリンダヘッドカバー４内をＰＣＶバルブ３１を介してサージタンク１６の吸気通路１８に連通するタンク側ブローバイガス管３２を設け、シリンダヘッドカバー４内をスロットルボディ１５の吸気通路１８に連通するボディ側ブローバイガス管３３を設けている。
【００１１】
このエンジン１は、燃料として使用するガソリンあるいはエタノールを貯留する燃料タンク３４を設けている。燃料タンク３４内には、燃料を圧送する燃料ポンプ３５を設け、この燃料ポンプ３５に燃料供給管３６の一端側を接続している。燃料供給管３６は、途中にフィルタ３７を介装し、他端側をデリバリパイプ３８に接続している。デリバリパイプ３８には、シリンダヘッド３に取り付けられた各気筒毎の燃料噴射弁３９を接続している。燃料噴射弁３９は、吸気ポート７に臨ませてシリンダヘッド３に取り付けられ、燃焼室６に向かって燃料を噴射する。
燃料供給管３６には、燃料圧力を調整する圧力レギュレータ４０を設けている。圧力レギュレータ４０は、サージタンク１６の吸気通路１８から圧力導入管４１により圧力を導入して燃料供給管３６の燃料圧力を調整し、余剰の燃料を燃料戻り管４２により燃料タンク３４に戻す。
前記アイドル空気量制御弁２６と、ＥＧＲ制御弁２８と、イグニションコイル３０と、燃料ポンプ３５と燃料噴射弁３９とは、燃料噴射制御装置４３の燃料制御部４４に接続している。燃料制御部４４は、吸入空気温度の検出手段である吸気温度センサ４５と、吸入空気量の検出手段であるエアフローセンサ４６と、排気ガス成分の検知手段であるＯ２センサ４７とを接続し、燃料噴射量の演算手段４８と、データを保存する記憶手段４９とを備えている。燃料制御部４４は、各種センサ信号を入力し、検出された排気ガス成分である排気中の酸素濃度に基づいて、第一の所定条件成立時では燃料噴射量のフィードバック補正制御を行うとともに、別な第二の所定条件成立時では燃料噴射量のλフィードバック補正制御を行う。
前記第一の所定条件成立で行う燃料噴射量のフィードバック補正制御において、第一の所定条件とは、一義に決まる運転状態だけではなく、幾つかの条件の組み合わせによって、異なる補正状態を含めて指している。通常のフィードバック補正制御は、電気系や空調装置の負荷、暖機制御など様々な補正が付加されている。
前記第二の所定条件で行う燃料噴射量のλフィードバック補正制御について、λフィードバック補正制御は、実質的に学習補正値のみとなるように、様々な補正係数を除いた制御となる。第二の所定条件とは、λフィードバック条件が成立（ＯＮ）となる時であり、第一の所定条件のような様々な付加的補正条件がない状態である。
ここで、第二の所定条件（定常運転判定条件）の成立で行われるλフィードバック補正制御とは、エンジン１に供給される混合気の空気過剰率（理論空燃比に対する混合気の空燃比の比率）λが、λ＝１となるように燃料噴射量の制御を行うものである。λフィードバック補正制御は、第一の所定条件の成立で行われる通常のフィードバック補正制御とは異なり、定常運転ならば正確な空燃比がすぐに求まるわけではなく、実際の燃料噴射制御では様々な補正が盛り込まれているため、それらの補正制御の中から取捨選択した補正状態、すなわち余分な補正を合まないλフィードバック補正制御中とした上で、行う必要がある。
【００１２】
燃料としてガソリンとエタノールを使用するエンジン１の燃料噴射量について、通常のフィードバック補正制御と理論空燃比のλフィードバック補正制御とを行う燃料噴射制御装置４３は、エンジン１に供給される燃料の性状を識別する燃料性状識別手段５０を燃料制御部４４に備えている。燃料性状識別手段５０は、理論空然比と燃料のエタノール混合比との特性を示す特性線マップ５１（図３参照）を設け、検出された吸入空気量と演算された燃料噴射量とから燃料空燃比を算出する空燃比演算手段５２を設けている。特性線マップ５１は、記憶手段４９に保存されている。
燃料噴射制御装置４３は、燃料性状識別手段５０によって、第二の所定条件成立時のλフィードバック補正制御を実施中に、空燃比演算手段５２によって現在燃料の空燃比を算出するステップ（図１の１０７）と、得られた現在燃料の空然比を特性線マップ５１と比較して現在燃料のエタノール混合比を算出するステップ（図１の１０８）と、現在燃料のエタノール混合比を記憶手段４９に記憶するステップ（図１の１０８）とを行い、その後、前記第一の所定条件成立時では、現在燃料のエタノール混合比を用いて燃料噴射量のフィードバック補正制御を行う。
燃料性状識別手段５０は、燃料の比重又はＣ（炭素）／Ｈ（水素）を含む燃料の物性値を予め登録できる前記記憶手段４９を設け、特性線マップ５１を記憶手段４９に登録した燃料の物性値によって補正して使用する。
燃料性状識別手段５０は、給油判定条件が成立した後であって、λフィードバック補正制御を実施中で、かつ車速の変動値が一定値より小さい場合に、現在燃料の空燃比の算出ないしエタノール混合比の記憶までの一連のステップを行う。
【００１３】
次に作用を説明する。
この燃料性状識別手段５０は、ごく一般的なλフィードバック補正制御されるエンジン１において、特に付加的な装置を必要とせずにエタノール混合比を算出するものである。
空燃比は、
吸入空気重量／噴射燃料重量＝（理論）空燃比……（１）
の式にて求められる。しかるに、吸入空気量は、エアフローセンサ４６により常時重量として求められ、燃料制御部４４に取り込まれている。また、燃料噴射量は、燃料噴射弁３９の開弁時間から噴射量（体積）として燃料制御部４４内にて演算手段４８により常時演算処理されている。従ってガソリン（あるいはエタノール混合ガソリン）の比重を固定値（例えば、ρ＝０．７６）として固定しておけば、燃料噴射重量も常時監視しておくことができる。なお、基本的にガソリンの比重はρ＝０．７４〜０．７６程度、エタノールの比重はρ＝０．７８９程度であり、両者は大きくは変わらない。
λフィードバック補正制御を行うエンジン１にあっては、エンジン１の暖機後、定常運転時には安定した状態で混合気の空気過剰率λ＝１の運転を行う。この時、空燃比はその燃料での理論空燃比で運転されるわけであって、上記式（１）から、使用する燃料の理論空燃比の絶対値Ａ／ＦＦを求めることができる。
ここで、エタノールを含まないガソリン、即ちＥ０の理論空燃比の値をＡ／Ｆ０とし、Ｅｌ００における理論空燃比をＡ／Ｆｌ００とすれば、Ａ／Ｆｌ００＝８．９６であり、Ａ／Ｆ０とＡ／Ｆｌ００の線から、図３に示すように、理論空燃比とエタノール混合割合の関係が導き出せる。
燃料性状識別手段５０では、λ＝１の定常運転時の空燃比Ａ／ＦＦを計測し、その値から図３に示す理論空然比と燃料のエタノール混合比との特性線マップ５１を使って燃料のエタノール混合比率を得るものである。
【００１４】
燃料のエタノール混合比算出の処理を、図１に基づいて説明する。
燃料噴射制御装置４３は、燃料性状識別手段５０によって、図１に示すように、燃料のエタノール混合比算出の処理がスタートすると（１０１）、参照用のエタノールを含まないガソリンの物性値のデータＥ０を登録（セット）する（１０２）。データＥ０は、比重ρ、理論空燃比Ａ／Ｆ０、Ｃ（炭素）／Ｈ（水素）、燃料噴射時間ＴＡＵ、吸入空気量ＭＡＦからなる。比重ρ、理論空燃比Ａ／Ｆ０、Ｃ（炭素）／Ｈ（水素）は、固定値である。
次に、給油判定条件が成立するかを判断する（１０３）。この判断（１０３）がＹＥＳの場合は、（１０４）〜（１０９）の制御を行う。この判断（１０３）がＮＯの場合は、他の制御に移行する（１１０）。なお、給油判定条件の判断（１０３）は、給油判定を実行しているエンジン１において行われ、給油判定を実行していない場合は行われない。
判断（１０３）がＹＥＳの場合は、第二の所定条件であるλフィードバック条件がＯＮ（成立）であるかを判断する（１０４）。λフィードバック条件は、エンジン１が暖機後であること、などからなる。
この判断（１０４）がＮＯの場合は、この判断（１０４）を繰り返す。この判断（１０４）がＹＥＳの場合は、λフィードバック補正制御中であるかを判断する（１０５）。この判断（１０５）がＮＯの場合は、前記判断（１０４）に戻る。この判断（１０５）がＹＥＳの場合は、定常運転判定条件が成立するかを判断する（１０６）。定常運転判定条件は、車速の変動値△Ｖが一定値より小さい場合（△Ｖ≦一定値）である。
この判断（１０６）がＮＯの場合は、前記判断（１０４）に戻る。この判断（１０６）がＹＥＳの場合は、エンジン１は現在燃料による理論空燃比で運転されており、演算された燃料噴射量（例えば、燃料噴射弁３９の信号）とエアフローメータ４６により検出された吸入空気量とから現在燃料の空燃比Ａ／ＦＦを算出し（１０７）、得られた現在燃料の空然比Ａ／ＦＦを特性線マップ５１と比較して現在燃料のエタノール混合比を算出し、得られた現在燃料のエタノール混合比を記憶手段４９に記憶し（１０８）、処理を終了する（１０９）。
なお、現在燃料の空然比Ａ／ＦＦを特性線マップ５１と比較して現在燃料のエタノール混合比を算出（１０８）する際には、（１０２）において登録された参照用のガソリンの物性値のデータＥ０によって特性線マップ５１を補正して使用する。
【００１５】
燃料噴射制御装置４３は、燃料性状識別手段５０によって、図２に示すように、第一の所定条件成立時では、記憶手段４９に記憶した現在燃料のエタノール混合比を用いて燃料噴射量のフィードバック補正制御を行う。
図２において、制御がスタートすると（２０１）、各種センサの検出値（吸入空気温度、吸入空気量、燃料噴射量など）を入力し（２０２）、燃料噴射量を演算する（２０３）。燃料噴射量の演算（２０３）においては、記憶手段４９に記憶した現在燃料のエタノール混合比を用いて燃料噴射量を演算する。演算後は、求められた燃料噴射量になるように燃料噴射弁３９を制御し、制御を終了する（２０４）。
【００１６】
このように、この燃料噴射制御装置４３の燃料性状識別手段５０は、理論空然比を目標とするλフィードバック補正制御の実施中に燃料性状の判定を行うことで、専用のアルコール濃度検知手段を設けなくても燃料性状、とくにエタノール混合比を把握できる。その後、その把握したエタノール混合比に応じて燃料噴射量のフィードバック補正制御を行うことで、最適な燃料噴射制御ができる。
また、この燃料噴射制御装置４４の燃料性状識別手段５０は、特性線マップ５１を用いているので、給油などによって急激に燃料性状が変化しても、とくにエタノール混合比が大きく変化しても、燃料性状の変化に対する更新を速く進めることができる。給油後、比較的早い段階でλフィードバック補正制御となる運転状態となることで、走行中に悪化した排気ガス有害成分の排出する量を抑制することができる。
また、燃料噴射制御装置４４の燃料性状識別手段５０は、燃料の比重又はＣ／Ｈを含む燃料の物性値を予め登録できる記憶手段４９を設け、特性線マップ５１を記憶手段４９に登録した燃料の物性値によって補正して使用することにより、予め充分な精度のデータを記憶しておくことで、より正確な判定が可能となる。
さらに、燃料噴射制御装置４４の燃料性状識別手段５０は、給油判定条件が成立した後（１０３：ＹＥＳ）であって、λフィードバック補正制御を実施中で、かつ車速の変動値が一定値より小さい場合（１０６：ＹＥＳ）に、現在燃料の空燃比の算出ないしエタノール混合比の記憶までの一連のステップ（１０７、１０８）を行うことによって、大きく異なる性状の燃料が給油されたり、僅かに異なる性状の燃料が給油されたりしても、正確にエタノール混合比を管理して燃料噴射制御を行うことができ、燃料性状の判定を給油後に限定して行えば、制御装置の演算能力に与える負荷も抑制できる。
なお、この実施例においては、エタノールを含まないガソリンのＥ０における比重ρは＝０．７６として固定していたが、これは燃料のＣ／Ｈ比（Ｅ０の理論空燃比を左右する）とともに、国・季節等によって若干の変化がある。そこで、より正確なエタノール混合比率が得られるよう、工場出荷時、あるいはディーラでの点検時にて、それらの値を加味したＡ／Ｆ０値をイニシャル値として入力することもできる。
ここでは、その市場に合致したガソリンの値（エタノールガソリンが流通している場所ではその基ガスの値）を入力する。これによって、より正確な燃料のエタノール混合比率を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明は、λフィードバック補正制御を実施中に、現在燃料の空燃比を特性線マップと比較することで現在燃料のエタノール混合比を算出して記憶し、この現在燃料のエタノール混合比を用いて燃料噴射量のフィードバック補正制御を行うものであり、２種の燃料を使用するエンジンの制御に応用することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１  エンジン
６  燃焼室
７  吸気ポート
８  排気ポート
１８  吸気通路
２４  排気通路
３９  燃料噴射弁
４５  吸気温度センサ
４６  エアフローセンサ
４７  Ｏ２センサ
４８  演算手段
４９  記憶手段
５０  燃料性状識別手段
５１  特性線マップ
５２  空燃比演算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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