(57)【要約】【課題】エンジンに供給される燃料に使用不可の異種燃料が混入している場合に、その異種燃料の混入を検出できるようにする。【解決手段】エンジンに供給される燃料（例えばガソリン）に異種燃料（例えば軽油や灯油）が混入すると、点火時期のノック限界が遅角側に変化するという特性に着目して、ノックセンサの検出信号に基づいてノッキングが検出される毎に、そのときの点火時期をノック発生点火時期として記憶すると共に該点火時期を所定量だけ遅角させるという処理を繰り返して、ノック発生点火時期が所定の判定値（例えば正常な燃料が供給されている場合のノック発生点火時期の遅角側限界値）よりも遅角側になったか否かを判定し、ノック発生点火時期が判定値よりも遅角側になったときに、異種燃料（軽油や灯油）が混入していると判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のノッキングを検出するノック検出手段と、
前記ノック検出手段の検出結果に基づいて前記ノッキングが発生する点火時期（以下「ノック発生点火時期」という）を求め、該ノック発生点火時期に基づいて前記内燃機関に供給される燃料に異種燃料が混入しているか否かを判定する異種燃料混入判定手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の異種燃料混入判定装置。
【請求項２】
前記異種燃料混入判定手段により前記異種燃料が混入していると判定されたときに、前記ノック発生点火時期に基づいて前記異種燃料の混入割合を推定する異種燃料混入割合推定手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の異種燃料混入判定装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、燃料としてガソリンを使用するガソリンエンジンであり、
前記異種燃料混入判定手段は、前記異種燃料として軽油及び／又は灯油が混入しているか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の異種燃料混入判定装置。
【請求項４】
前記異種燃料混入判定手段は、前記ノック検出手段によりノッキングが検出される毎に点火時期を所定量だけ遅角させるという処理を繰り返し、前記ノック発生点火時期が所定の判定値よりも遅角側になったときに前記異種燃料が混入していると判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の異種燃料混入判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給される燃料に異種燃料が混入しているか否かを判定する機能を備えた内燃機関の異種燃料混入判定装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジンに使用する燃料（ガソリン）には、オクタン価の低いレギュラーガソリンや、それよりもオクタン価の高いハイオクガソリンがあるため、特許文献１（特開平９−１５８８１９号公報）に記載されているように、内燃機関のノッキング強度に基づいて使用燃料のオクタン価を判定し、判定したオクタン価に応じて点火時期を調整することで、点火時期を燃料のオクタン価に応じた適正値に制御するようにしたものがある。
【特許文献１】特開平９−１５８８１９号公報（第２頁等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、内燃機関には、ガソリンを使用するガソリンエンジンや、軽油を使用するディーゼルエンジン等がある。近年、運転者が自分で燃料を給油するセルフスタンドが増加しているため、運転者がガソリンエンジンの車両に誤って使用不可の異種燃料である軽油を給油してしまう可能性がある。また、ガソリンに軽油や灯油等の異種燃料をわざと混合した粗悪燃料が給油される可能性もある。レギュラーガソリンとハイオクガソリンは同種燃料であるため、ハイオクガソリン仕様のエンジンの車両にレギュラーガソリンが給油されても、上記特許文献１の技術により運転可能である。
【０００４】
一方、ガソリンエンジンの車両に軽油や灯油等の異種燃料や粗悪燃料が給油されても、燃料タンク内にガソリンがある程度残った状態で給油されるため、近年の電子制御化されたエンジン制御システムでは、燃料タンク内のガソリンに対する異種燃料の混入割合が少なければ、点火時期制御等によってエンジンを運転することが可能であるが、異種燃料の混入割合が多くなるに従って、エンジンの燃焼状態が悪化してエンジン回転が不安定となり、ドライバビリティが悪化するばかりか、最悪の場合、エンジンが停止して走行不能に至る可能性もある。
【０００５】
また、燃料タンク内にガソリンがほとんど残っていない状態で異種燃料や粗悪燃料が給油されても、最初のうちは燃料タンクからエンジンまでの燃料配管内に残っているガソリンがエンジンに供給されるため、暫くはエンジンを正常に運転でき、その後、燃料配管内に残っているガソリンが無くなって異種燃料や粗悪燃料が噴射されるようになった段階で、エンジンの燃焼状態が悪化してエンジン回転が不安定となり、最悪の場合、エンジンが停止して走行不能に至る可能性もある。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、内燃機関に供給される燃料に使用不可の異種燃料が混入している場合に、その異種燃料の混入を検出することができる内燃機関の異種燃料混入判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関のノッキングを検出するノック検出手段を設け、異種燃料混入判定手段によって、ノック検出手段の検出結果に基づいてノッキングが発生する点火時期（以下「ノック発生点火時期」という）を求め、該ノック発生点火時期に基づいて内燃機関に供給される燃料に異種燃料が混入しているか否かを判定するようにしたものである。
【０００８】
内燃機関に供給される燃料に使用不可の異種燃料が混入すると、点火時期のノック限界が変化してノック発生点火時期が変化するため、ノック発生点火時期を監視すれば、異種燃料が混入しているか否かを精度良く判定することができ、異種燃料が混入している場合に、その異種燃料の混入を検出することができる。これにより、異種燃料が混入している場合に、その異種燃料の混入を検出して警告ランプ等で運転者に知らせることが可能となり、運転者に早急に燃料の入れ替え等の処置を行うように促すことができる。また、異種燃料が混入している場合に、内燃機関の制御を異種燃料混入時用の制御に切り換えて、車両をできるだけ長く安全に走行できるようにすることも可能となる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、異種燃料が混入していると判定されたときに、ノック発生点火時期に基づいて異種燃料の混入割合を異種燃料混入割合推定手段により推定するようにしても良い。一般に、異種燃料の混入割合に応じてノック限界が変化してノック発生点火時期が変化するため、ノック発生点火時期を用いれば、異種燃料の混入割合を推定することができる。これにより、内燃機関の制御を異種燃料混入時用の制御に切り換える場合に、異種燃料の混入割合に応じた適正な制御を行うことが可能となる。
【００１０】
本発明は、請求項３のように、燃料としてガソリンを使用するガソリンエンジンに適用し、異種燃料として軽油及び／又は灯油が混入しているか否かを判定するようにしても良い。このようにすれば、ガソリンエンジンに供給されるガソリンに軽油や灯油が混入している場合に、その軽油や灯油の混入を検出することができる。
【００１１】
ガソリンエンジンに供給されるガソリンに軽油や灯油が混入すると、点火時期のノック限界が遅角側に変化する。従って、異種燃料（軽油や灯油）の混入を判定する方法として、例えば、ノック検出手段によりノッキングが検出される毎に点火時期を所定量だけ遅角させるという処理を繰り返してノック発生点火時期の遅角側限界値を検出し、このノック発生点火時期の遅角側限界値を所定の判定値（例えば正常なガソリンが供給されている場合のノック発生点火時期の遅角側限界値）と比較して、異種燃料が混入しているか否かを判定するようにしても良い。
【００１２】
しかし、この方法では、異種燃料（軽油や灯油）が混入してノック限界が遅角側に変化した場合に、この遅角側に変化したノック限界付近まで点火時期を遅角させて、ノック発生点火時期の遅角側限界値を検出してからでないと、異種燃料が混入しているか否かを判定することができない。
【００１３】
そこで、請求項４のように、ノック検出手段によりノッキングが検出される毎に点火時期を所定量だけ遅角させるという処理を繰り返し、ノック発生点火時期が所定の判定値よりも遅角側になったときに異種燃料が混入していると判定するようにすると良い。このようにすれば、異種燃料（軽油や灯油）が混入してノック限界が遅角側に変化した場合に、この遅角側に変化したノック限界付近まで点火時期を遅角させる前に、ノック発生点火時期が所定の判定値（例えば正常な燃料が供給されている場合のノック発生点火時期の遅角側限界値）よりも遅角側になった時点で、異種燃料が混入していると判定することができ、異種燃料の混入を速やかに検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態をガソリンエンジン（燃料としてガソリンを使用するエンジン）に適用して具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。
【００１５】
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられている。各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１６】
一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。
【００１７】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２９（ノック検出手段）が取り付けられている。また、クランク軸２７の外周側には、クランク軸２７が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２８が取り付けられ、このクランク角センサ２８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００１８】
燃料（ガソリン）を貯溜する燃料タンク３０内には、燃料を汲み上げる燃料ポンプ３１が設けられている。この燃料ポンプ３１から吐出される燃料は、燃料配管３２を通してデリバリパイプ３３に送られ、このデリバリパイプ３３から各気筒の燃料噴射弁２１に分配される。燃料配管３２のうちの燃料ポンプ３１付近には、フィルタ３４とプレッシャレギュレータ３５が接続され、このプレッシャレギュレータ３５によって燃料ポンプ３１の吐出圧が所定圧力に調圧され、その圧力を越える燃料の余剰分が燃料戻し管３６により燃料タンク３０内に戻されるようになっている。
【００１９】
上述した各種センサの出力は、制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３７に入力される。このＥＣＵ３７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。
【００２０】
ところで、ガソリンエンジン１１の車両に、軽油や灯油等の異種燃料や異種燃料を混合した粗悪燃料が給油されても、燃料タンク３０内にガソリンがある程度残った状態で給油されるため、本実施例のような電子制御化されたエンジン制御システムでは、燃料タンク３０内のガソリンに対する異種燃料の混入割合が少なければ、点火時期制御等によってエンジン１１を運転することが可能であるが、異種燃料の混入割合が多くなるに従って、エンジンの燃焼状態が悪化してエンジン回転が不安定となり、ドライバビリティが悪化するばかりか、最悪の場合、エンジン１１が停止して走行不能に至る可能性もある。
【００２１】
そこで、ＥＣＵ３７は、後述する図３の異種燃料混入判定ルーチンを実行することで、ノックセンサ２９の検出信号に基づいてノック発生点火時期（ノッキングが発生する点火時期）を求め、このノック発生点火時期に基づいてエンジン１１に供給されるガソリンに使用不可の異種燃料（軽油と灯油の少なくとも一方）が混入しているか否かを判定する。      
【００２２】
具体的には、エンジン１１に供給されるガソリンに軽油や灯油が混入すると、点火時期のノック限界が遅角側に変化するという特性に着目して、図２のタイムチャートに示すように、ノックセンサ２９の検出信号に基づいてノッキングが発生しているか否かを判定して該ノッキングが発生していると判定する毎に、そのときの点火時期をノック発生点火時期として記憶すると共に該点火時期を所定量だけ遅角させるという処理を繰り返して、ノック発生点火時期が所定の判定値（例えば正常なガソリンが供給されている場合のノック発生点火時期の遅角側限界値）よりも遅角側になったか否かを判定し、ノック発生点火時期が判定値よりも遅角側になった時点ｔ1 で、異種燃料（軽油や灯油）が混入していると判定する。これにより、異種燃料が混入しているか否かを精度良く判定することができ、異種燃料が混入している場合に、その異種燃料の混入を速やかに検出することができる。      
【００２３】
更に、異種燃料の混入割合に応じてノック限界が変化してノック発生点火時期が変化するという特性に着目して、異種燃料が混入していると判定されたときに、ノック発生点火時期に応じた異種燃料の混入割合をマップ（図４参照）又は数式等により算出することで異種燃料の混入割合を推定する。
【００２４】
以上説明した本実施例の異種燃料混入判定は、ＥＣＵ３７によって図３の異種燃料混入判定ルーチンに従って実行される。以下、このルーチンの処理内容を説明する。
【００２５】
図３に示す異種燃料混入判定ルーチンは、ＥＣＵ３７の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう異種燃料混入判定手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、ノックセンサ２９の検出信号に基づいてノッキングが発生しているか否かを判定し、ノッキングが発生していないと判定されれば、ステップ１０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００２６】
その後、上記ステップ１０１で、ノッキングが発生していると判定されたときに、ステップ１０２に進み、ノッキングが発生している現在の点火時期をノック発生点火時期として記憶した後、ステップ１０３に進み、点火時期を所定量だけ遅角させる。
【００２７】
この後、ステップ１０４に進み、ノック発生点火時期が判定値を越えて判定値よりも遅角側になったか否かを判定する。ここで、判定値は、例えば、正常な燃料（ガソリン）が供給されている場合のノック発生点火時期の遅角側限界値又はそれよりも少し遅角側の値（つまりノック限界付近）に設定されている。
【００２８】
このステップ１０４で、ノック発生点火時期が判定値を越えていないと判定された場合には、ステップ１０５に進み、軽油や灯油等の異種燃料の混入無し（異種燃料の混入以外の要因でノッキングが発生した）と判定して、本ルーチンを終了する。以上の処理により、ノッキングが検出される毎に、そのときの点火時期をノック発生点火時期として記憶すると共に点火時期を所定量だけ遅角させた後、ノック発生点火時期が判定値を越えたか否かを判定する処理（ステップ１０１〜１０４）を繰り返す。
【００２９】
その後、上記ステップ１０４で、ノック発生点火時期が判定値を越えて判定値よりも遅角側になったと判定された時点ｔ1 （図２参照）で、ステップ１０６に進み、異種燃料（軽油や灯油）の混入有りと判定した後、ステップ１０７に進み、運転席のインストルメントパネルに設けられた異種燃料混入警告ランプ３８を点灯したり、或は、運転席のインストルメントパネルの警告表示部（図示せず）に「異種燃料混入」を警告表示して運転者に警告する。これにより、異種燃料の混入を運転者に早期に知らせる。
【００３０】
この後、ステップ１０８に進み、図４に示す異種燃料の混入割合のマップを参照して、現在のノック発生点火時期に応じて異種燃料の混入割合を算出する。異種燃料の混入割合が高くなるほど、ノック限界が遅角側に変化してノック発生点火時期が遅角側に変化する傾向があるため、図４に示す異種燃料の混入割合のマップは、ノック発生点火時期が遅角側になるほど異種燃料の混入割合が高くなるように設定されている。このステップ１０８の処理が特許請求の範囲でいう異種燃料混入割合推定手段としての役割を果たす。
【００３１】
この後、ステップ１０９に進み、エンジン１１の運転制御（例えば、燃料噴射制御、スロットル制御、トルク制御、空燃比制御、アイドル回転速度制御等のうちの少なくとも１つ）を異種燃料混入時用の制御に切り換えて、車両をできるだけ長く安全に走行できるようにする。その際、異種燃料の混入割合に応じて異種燃料混入時用の制御を実行することで、異種燃料の混入割合に応じた適正な制御を行う。
【００３２】
その後、上記ステップ１０１で、ノッキングが発生しなくなったと判定された時点ｔ2 （図２参照）で、点火時期が、実際の異種燃料混入割合に対応したノック発生点火時期の遅角側限界値よりも遅角側になったと判断して、本ルーチンを終了することで、ステップ１０２以降の処理（点火時期の遅角等）を停止する。
【００３３】
以上説明した本実施例では、エンジン１１に供給されるガソリンに軽油や灯油が混入すると、点火時期のノック限界が遅角側に変化するという特性に着目して、ノックセンサ２９の検出信号に基づいてノッキングが検出される毎に、そのときの点火時期をノック発生点火時期として記憶すると共に該点火時期を所定量だけ遅角させるという処理を繰り返し、ノック発生点火時期が所定の判定値よりも遅角側になったときに異種燃料（軽油や灯油）が混入していると判定するようにしたので、異種燃料が混入しているか否かを精度良く判定することができ、異種燃料が混入している場合に、その異種燃料の混入を検出することができる。これにより、異種燃料が混入している場合に、その異種燃料の混入を異種燃料混入警告ランプ３８等で運転者に知らせることが可能となり、運転者に早急に燃料の入れ替え等の処置を行うように促すことができる。また、異種燃料が混入している場合に、エンジン１１の制御を異種燃料混入時用の制御に切り換えて、車両をできるだけ長く安全に走行できるようにすることもできる。
【００３４】
しかも、異種燃料（軽油や灯油）が混入してノック限界が遅角側に変化した場合に、この遅角側に変化したノック限界付近まで点火時期を遅角させる前に、ノック発生点火時期が所定の判定値よりも遅角側になった時点で、異種燃料が混入していると判定することができ、異種燃料の混入を速やかに検出することができるという利点もある。
【００３５】
更に、本実施例では、異種燃料の混入割合に応じてノック限界が変化してノック発生点火時期が変化するという特性に着目して、異種燃料が混入していると判定されたときに、ノック発生点火時期に基づいて異種燃料の混入割合を推定するようにしたので、異種燃料の混入割合を精度良く推定することができる。これにより、エンジン１１の制御を異種燃料混入時用の制御に切り換えた場合に、異種燃料の混入割合に応じた適正な制御を行うことができる。
【００３６】
しかしながら、本発明は、異種燃料が混入していると判定されたときに、異種燃料の混入割合を推定しない構成としても良いことは言うまでもない。
【００３７】
また、異種燃料混入の判定方法は、適宜変更しても良く、例えば、ノックセンサ２９の検出信号に基づいてノッキングが検出される毎に点火時期を所定量だけ遅角させる処理を繰り返してノック発生点火時期の遅角側限界値を検出し、このノック発生点火時期の遅角側限界値を所定の判定値（例えば正常な燃料が供給されている場合のノック発生点火時期の遅角側限界値）と比較して、異種燃料が混入しているか否かを判定するようにしても良い。
【００３８】
また、上記実施例では、ノック発生点火時期を判定値と比較して異種燃料が混入しているか否かを判定するようにしたが、ノック発生点火時期の変化量を判定値と比較して異種燃料が混入しているか否かを判定するようにしても良い。
【００３９】
また、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
【００４０】
更に、燃料として軽油を使用するディーゼルエンジンに本発明を適用して、ノック発生点火時期に基づいてエンジンに供給される軽油に使用不可の異種燃料であるガソリンが混入しているか否かを判定するようにしても良い。
【００４１】
また、燃料として、ガソリン、アルコール、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料をいずれも使用可能なバイフューエルエンジンに本発明を適用して、ノック発生点火時期に基づいてエンジンに供給される燃料に使用不可の異種燃料である軽油や灯油が混入しているか否かを判定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】異種燃料混入の判定方法を説明するタイムチャートである。
【図３】異種燃料混入判定ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】異種燃料混入割合のマップの一例を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２９…ノックセンサ（ノック検出手段）、３０…燃料タンク、３１…燃料ポンプ、３２…燃料配管、３７…ＥＣＵ（異種燃料混入判定手段，異種燃料混入割合推定手段）、３８…異種燃料混入警告ランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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