(57)【要約】【課題】低コストで、複数種類の燃料が混合した場合でも燃料性状を判定可能とする。【解決手段】内燃機関の制御装置は、アイドル運転時における回転数と燃料噴射量との関係を示す基準パラメータを、燃料性状毎に記憶した記憶部を備える。実際の車両における燃料性状の判定時には、当該車両の内燃機関の回転数及び燃料噴射量が取得され、実際の車両における実機パラメータが算出される。そして、記憶部に記憶されている基準パラメータと、実際の車両から得られた実機パラメータを比較することにより、実機の燃料性状が判定される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の動作状態を規定する物理量間の関係を示すパラメータを、燃料性状毎に記憶した記憶部と、
アイドル運転中の車両における前記物理量を取得する物理量取得手段と、
前記取得手段が取得した前記物理量に基づいて、実際の車両における前記パラメータを算出する算出手段と、
算出されたパラメータと、前記記憶部に記憶されているパラメータとを比較して、当該車両の燃料性状を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記物理量は、内燃機関のアイドル運転時における回転数及び燃料噴射量であり、
前記パラメータは、内燃機関のアイドル運転時における回転数と燃料噴射量との関係を示すことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の運転中に当該車両の内燃機関に供給されている燃料の性状を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を動作させる燃料として、ハイオクガソリン、レギュラーガソリン、軽油など各種の燃料が知られているが、内燃機関を正しく動作させるためには、供給されている燃料の性状に応じて運転条件を設定することが重要である。
【０００３】
この点に関し、特許文献１は、センサを用いて燃料の温度を検出することにより、燃料性状（粘度）を検出する手法を記載している。特許文献２は、エンジンの始動後に回転数がピーク回転数に達するまでに要する時間に基づいて燃料性状を判定する手法を記載している。また、特許文献３は、エンジン回転数の積算値及び燃料噴射量の積算値を求め、それらの比を予め設定したしきい値と比較することにより、燃料性状（揮発性の高低）を判定する手法を記載している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２９９２５号公報
【特許文献２】特開平３−２６８４１号公報
【特許文献３】特開２００１−２１４７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の手法は、燃料性状を検出するためにセンサを設ける必要があり、コストが増加するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２及び３の手法は、エンジン回転数などを利用して、同種の燃料が軽質か重質かを判断している。しかし、現実には、例えばハイオクガソリンとレギュラーガソリンが混合されるなど、同種の燃料のみが給油されるとは限らない。特許文献２及び３の手法では、異種の燃料が混合された場合に、それを判定することができない。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、低コストで、複数種類の燃料が混合した場合でも燃料性状を判定可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの観点では、内燃機関の制御装置は、内燃機関の動作状態を規定する物理量間の関係を示すパラメータを、燃料性状毎に記憶した記憶部と、アイドル運転中の車両における前記物理量を取得する物理量取得手段と、前記取得手段が取得した前記物理量に基づいて、実際の車両における前記パラメータを算出する算出手段と、算出されたパラメータと、前記記憶部に記憶されているパラメータとを比較して、当該車両の燃料性状を判定する判定手段と、を備える。
【０００９】
上記の内燃機関の制御装置は、例えばエンジンＥＣＵなどにより実現され、内燃機関の動作状態を規定する物理量間の関係を示すパラメータを、燃料性状毎に記憶した記憶部を備える。内燃機関の動作状態を規定する物理量は、燃料性状毎に予め測定され、基準パラメータとして記憶部に記憶される。燃料性状とは、燃料の種類のみならず、混合燃料の混合比などを含む概念である。
【００１０】
実際の車両における燃料性状の判定時には、当該車両の内燃機関の物理量が取得され、取得された物理量に基づいて、実際の車両における実機パラメータが算出される。そして、記憶部に記憶されている基準パラメータと、実際の車両から得られた実機パラメータを比較することにより、実機の燃料性状が判定される。上記パラメータは燃料性状に依存して変化するため、記憶部に予め記憶されている基準パラメータと燃料性状との関係に基づいて、実機の燃料性状を判断することができる。
【００１１】
上記の内燃機関の制御装置の好適な一態様では、前記物理量は、例えば内燃機関のアイドル運転時における回転数及び燃料噴射量であり、前記パラメータは、内燃機関のアイドル運転時における回転数と燃料噴射量との関係を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。図１において、内燃機関（エンジン）１０は、エンジンＥＣＵ１２により制御される。エンジンＥＣＵ１２は、本発明における内燃機関の制御装置に相当する。エンジンＥＣＵ１２は、エンジン回転数ＮＥを検出するとともに、エンジン１０の図示しない燃料噴射装置に燃料噴射量ＦＩを供給する。エンジンＥＣＵ１２は、エンジン回転数ＮＥに基づいて、エンジン１０のアイドル運転状態を検出する。
【００１４】
エンジンＥＣＵ１２は内部に記憶部１３を備える。記憶部１３には、後述する燃料性状テーブルが記憶される。また、エンジンＥＣＵ１２は、所定時間におけるエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＦＩを検出し、一時的に記憶部１３に記憶する。エンジンＥＣＵ１２は、本発明における物理量取得手段、算出手段及び判定手段として機能する。
【００１５】
図２は、アイドル運転時のエンジン回転数を決定するシステムを示す。図２におけるシステムはエンジン１０により構成される。原理的に、点火時期及びスロットル開度が一定のアイドル運転条件下においては、エンジン回転数ＮＥは燃料噴射量ＦＩにより規定される。具体的に、アイドル運転状態におけるエンジン回転数ＮＥは、それまでのエンジン回転数の履歴と、燃料噴射量により規定され、式（１）で表すことができる。
【００１６】
【数１】
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ここで、「ｐ」はシステムの遅れを示し、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」及び「ｄ」はエンジン回転数と燃料噴射量との関係を示すパラメータ（係数）を示す。式（１）から理解されるように、ある時刻（ｔ＋ｐ）におけるエンジン回転数ＮＥ（ｔ＋ｐ）は、システムの遅れに相当する時間ｐだけ前の時点におけるエンジン回転数ＮＥ（ｔ）と、さらに時間ｐだけ前の時点におけるエンジン回転数ＮＥ（ｔ−ｐ）と、時間ｐだけ前の時点における燃料噴射量ＦＩ（ｔ）と、さらに時間ｐだけ前の時点における燃料噴射量ＦＩ（ｔ−ｐ）との関数として与えられる。
【００１７】
式（１）は原理的にどのような性状の燃料に対しても成立するが、エンジン１０に供給する燃料の性状が異なればエンジン回転数と燃料噴射量との関係は異なる。即ち、燃料性状に依存して式（１）におけるパラメータは変化する。従って、逆に言えば、パラメータに基づいて燃料性状を判定することができる。具体的には、各種の燃料性状に対応するパラメータの値を予め調べて記憶しておき、判定の対象となるエンジン１０について算出したパラメータの値をそれら記憶した値と比較することにより、実際のエンジン１０における燃料性状を判定することができる。
【００１８】
図３は、各種の燃料性状に対応するパラメータ値を予め調べて記憶したテーブル（以下、「燃料性状テーブル」と呼ぶ。）の例を示す。図示のように、燃料性状テーブルは、各種の燃料性状について、式（１）により規定されるパラメータ「ａ」〜「ｄ」の値を記憶している。なお、燃料性状は、ハイオクガソリン、レギュラーガソリンなどの単一種類の燃料の他、ハイオクガソリンとレギュラーガソリンが所定割合で混合されている場合の混合比なども含む。これにより、実際の車両において異なる燃料が混合状態で供給された場合でも、その燃料性状を判定することが可能となる。なお、燃料性状の判定とは、実際の車両に用いられている燃料がいずれの種類の燃料であるか、又は、どの種類の燃料とどの種類の燃料がどの程度の混合比で混合されているかを判断することを言う。
【００１９】
次に、燃料性状テーブルの作成手順について説明する。図４に、燃料性状テーブル作成手順を示す。なお、この作業は、実際の車両における燃料性状の判定に先立ち、各種の燃料性状について予め実行されるものである。
【００２０】
まず、車両に特定の燃料性状の燃料を給油する（ステップＳ１）。ここでは、例えば「ハイオクガソリン」を給油することとする。次に、エンジン１０をアイドル運転状態に維持し、複数の時点（異なる複数の時刻）において、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＦＩを計測する（ステップＳ２）。なお、式（１）において、未知数であるパラメータは４個であるため、最低４つの時点においてエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＦＩを計測することが必要となる。
【００２１】
次に、測定した複数の時点におけるエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＦＩを用いて、最小二乗法などにより４個のパラメータ「ａ」〜「ｄ」を算出し（ステップＳ３）、燃料性状テーブルに記憶する（ステップＳ４）。ここでは、ハイオクガソリンを給油して計測を行ったので、得られたパラメータ値は、図３における燃料性状「ハイオク」の欄に記憶されることになる。
【００２２】
こうして、１つの燃料性状についてのパラメータ値が算出され、燃料性状テーブルに記憶される。レギュラーガソリン、アルコールなどの他の燃料性状についても、同様にパラメータ値を算出し、燃料性状テーブルに記憶する。なお、複数種類の燃料を混合したものについても、各混合比の混合燃料を給油して同様の計測を行い、パラメータ値を算出すればよい。こうして作成された燃料性状テーブルは、図１に示す記憶部１３内に記憶される。なお、以下の説明では、燃料性状テーブルに記憶されているパラメータ値を「基準パラメータ値」とも呼ぶ。
【００２３】
次に、実際の車両において実行される燃料性状判定処理について説明する。図５は、燃料性状判定処理のフローチャートである。なお、この処理は、図１に示すエンジンＥＣＵ１２が、記憶部１３に記憶された燃料性状テーブルを利用して実行する。
【００２４】
図５において、車両のエンジンが運転している状態で、エンジンＥＣＵ１２は、エンジンがアイドル運転状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。なお、この判定は、エンジン回転数ＮＥが予め決定された所定のアイドル回転数の範囲内であるか否かを判定することにより実現することができる。アイドル運転状態でない場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）には処理を終了する。
【００２５】
アイドル運転状態である場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、エンジンＥＣＵ１２は、複数の時点においてエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＦＩを計測し（ステップＳ１２）、式（１）に基づいてパラメータ「ａ」〜「ｄ」を算出する（ステップＳ１３）。こうして、実際の車両のエンジン（以下、単に「実機」とも呼ぶ。）に給油されている燃料の燃料性状に対応するパラメータ値（以下、「実機パラメータ値」と呼ぶ。）が得られたことになる。
【００２６】
次に、エンジンＥＣＵ１２は、実機パラメータ値を、燃料性状テーブルに記憶されている各燃料性状についての基準パラメータ値と比較し、実機に給油されている燃料の燃料性状を判定する（ステップＳ１４）。具体的には、エンジンＥＣＵ１２は、実機パラメータ値と最も近い基準パラメータ値に対応する燃料性状を、実際の車両における燃料性状と判定する。なお、混合燃料については、実機パラメータ値と基準パラメータ値との差に基づいて、混合比を推定することとしてもよい。例えば、実機パラメータ値が、レギュラーとハイオクが１：１の混合燃料の基準パラメータ値と、レギュラーとハイオクが１：２の混合燃料の基準パラメータ値とのほぼ中間の値である場合には、その燃料性状を、レギュラーとハイオクが１：１．２５程度の混合比の混合燃料であると推定してもよい。
【００２７】
こうして、実機の燃料性状が得られると、エンジンＥＣＵ１２は、その燃料性状に適した運転条件をエンジン１０に指示して、エンジン１０の制御を行う（ステップＳ１５）。例えば、エンジンＥＣＵ１２は、燃料性状毎に予め用意されたマップなどを利用して、点火時期制御や空燃比制御などを実行する。この手法では、アイドル運転の段階で燃料性状を判定することができるので、その後の運転においては、燃料性状に応じた最適な運転条件でエンジンを運転することが可能となる。
【００２８】
このように、本発明の燃料性状判定処理によれば、センサなどを設けることなく、低コストで燃料性状を判定することができる。また、予め基準パラメータ値を用意しておけば、複数種類の混合燃料についても燃料性状を判定することが可能となる。
【００２９】
上記の例では、エンジン回転数を規定する式（１）は４つのパラメータ「ａ」〜「ｄ」を含んでいる。しかし、４つのパラメータのみで燃料性状の判定が困難な場合には、式（１）に時刻（ｔー２ｐ）、（ｔー３ｐ）などの項を追加し、パラメータの数を増加させれば、判定精度の向上、より他種類の燃料性状の判定が可能となる。なお、その場合には、図４のステップＳ２及び図５のステップＳ１２においては、少なくともパラメータ数以上の時点におけるエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量ＦＩを計測する必要がある。
【００３０】
次に、燃料性状に応じた制御の一例として、エンジンを目標アイドル回転数に制御するための燃料噴射量制御について説明する。原理的には、燃料噴射量が一定であれば、アイドル回転数は一定となる。そこで、式（２）の如き評価関数Ｅを定義する。
【００３１】
【数２】
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式（２）において、「NE_target」は目標アイドル回転数を示し、「γ」は燃料噴射量と回転数との間の係数（固定値）を示す。右辺第１項はある時点におけるエンジン回転数と目標アイドル回転数との差を示し、右辺第２項は異なる時点における燃料噴射量の差を示す。目標アイドル回転数を維持するためには、評価関数Ｅがゼロとなるように制御を行えばよい。従って、式（２）を式（１）に代入することにより、式（３）が得られる。
【００３２】
【数３】
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判定により得られた燃料性状に対応するパラメータ値「ａ」〜「ｄ」を式（３）に代入し、式（３）により求めた燃料噴射量ＦＩ（ｔ）に燃料噴射量を制御することにより、エンジンを目標アイドル回転数に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による内燃機関の制御装置の概略構成を示す。
【図２】アイドル運転時のエンジン回転数を決定するシステムを模式的に示す。
【図３】燃料性状テーブルの例を示す。
【図４】燃料性状テーブルの作成手順を示す。
【図５】燃料性状判定処理のフローチャートを示す。
【符号の説明】
【００３４】
１０  内燃機関（エンジン）
１２  エンジンＥＣＵ
１３  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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