(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、灯油、重油等）が混入すると、燃焼状態が悪化して筒内圧力が低下するため、筒内圧力から算出される筒内圧力積算値が小さくなって所定の正常範囲（例えば正常な燃料が供給されている場合の筒内圧力積算値の範囲）から外れる。この特性に着目して、筒内圧力センサで検出した筒内圧力から筒内圧力積算値を算出し、この筒内圧力積算値が正常範囲から外れたか否かを判定して、筒内圧力積算値が正常範囲から外れた場合に、異種燃料（軽油、灯油、重油等）が混入していると判定する。更に、筒内圧力積算値に応じた異種燃料の混入割合をマップ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。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内圧力を検出又は推定する筒内圧力判定手段と、
前記筒内圧力判定手段で検出又は推定した筒内圧力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、前記筒内圧力判定手段で検出又は推定した筒内圧力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、灯油、重油のうちの少なくとも１つ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。
【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】
内燃機関に使用される燃料の性状は、地域や季節等によって異なることがあるため、特許文献１（特開２０００−３５６１６３号公報）に記載されているように、内燃機関の筒内圧力から求めた図示平均有効圧に基づいて燃料の蒸発特性（燃料性状）を判定し、この燃料の蒸発特性に応じて燃料噴射量や点火時期を補正するようにしたものがある。
【特許文献１】特開２０００−３５６１６３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故意に混合した粗悪燃料が給油される可能性もある。地域や季節等によってはガソリンの蒸発特性（燃料性状）が異なることがあるが、上記特許文献１等の技術により、ガソリンエンジンの車両に蒸発特性（燃料性状）の異なるガソリンを給油しても正常に運転できるようになっている。
【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、内燃機関の筒内圧力を検出又は推定する筒内圧力判定手段を設け、この筒内圧力判定手段で検出又は推定した筒内圧力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異種燃料混入判定手段により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、燃焼状態が変化して筒内圧力が変化するため、筒内圧力を用いれば、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、筒内圧力判定手段で検出又は推定した筒内圧力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燃焼状態が変化して筒内圧力が変化するため、筒内圧力を用いれば、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、灯油、重油のうちの少なくとも１つ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や重油が混入している場合に、その軽油や灯油や重油の混入を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】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
更に、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎（又は特定の気筒のみ）に筒内圧力を検出する筒内圧力センサ３９（筒内圧力判定手段）が設けられている。この筒内圧力センサ３９は、点火プラグ２２と一体化したタイプのものを用いても良いし、点火プラグ２２とは別体のセンサ部を燃焼室内に臨ませるように取り付けるタイプのものを用いても良い。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、筒内圧力センサ３９で検出した筒内圧力に基づいてエンジン１１に供給される燃料に使用不可の異種燃料（軽油、灯油、重油等の少なくとも１つ）が混入しているか否かを判定する。
【００２０】
具体的には、エンジン１１に供給されるガソリンに、軽油、灯油、重油等の異種燃料が混入すると、燃焼状態が悪化して筒内圧力が低下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、筒内圧力センサ３９で検出した筒内圧力に基づいて所定期間（例えば圧縮行程及び爆発行程）における筒内圧力の積算値を算出し、この筒内圧力積算値が所定の正常範囲（例えば正常なガソリンが供給されている場合の筒内圧力積算値の範囲）から外れたか否かを判定し、筒内圧力積算値が正常範囲から外れたと判定された場合に、異種燃料（軽油、灯油、重油等）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。
【００２１】
更に、異種燃料の混入割合に応じて燃焼状態が変化して筒内圧力積算値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、筒内圧力積算値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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、筒内圧力センサ３９で検出した筒内圧力を読み込んだ後、ステップ１０２に進み、所定期間（例えば圧縮行程及び爆発行程）における筒内圧力の積算値を算出する。
【００２４】
この後、ステップ１０３に進み、筒内圧力積算値が正常範囲から外れているか否か（筒内圧力積算値が上限側判定値よりも大きいか又は下限側判定値よりも小さいか否か）を判定する。ここで、上限側判定値は、例えば、正常な燃料（ガソリン）が供給されている場合の筒内圧力積算値の上限値に設定され、下限側判定値は、例えば、正常な燃料（ガソリン）が供給されている場合の筒内圧力積算値の下限値に設定されている。この場合、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度や負荷等）に応じて判定値（上限側判定値と下限側判定値）を変更するようにしても良い。これにより、エンジン運転状態に応じて筒内圧力が変化して筒内圧力積算値が変化するのに対応して判定値を適正に変化させる。
【００２５】
このステップ１０３で、筒内圧力積算値が正常範囲内（筒内圧力積算値が上限側判定値から下限側判定値までの範囲内）であると判定されれば、ステップ１０４に進み、軽油、灯油、重油等の異種燃料の混入無しと判定して、本ルーチンを終了する。
【００２６】
これに対して、上記ステップ１０３で、筒内圧力積算値が正常範囲から外れている（筒内圧力積算値が上限側判定値よりも大きいか又は下限側判定値よりも小さい）と判定されれば、ステップ１０５に進み、異種燃料（軽油、灯油、重油等）の混入有りと判定した後、ステップ１０６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。
【００２７】
この後、ステップ１０７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、現在の筒内圧力積算値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、筒内圧力が低下して筒内圧力積算値が小さくなる傾向があるため、図４に示す異種燃料の混入割合のマップは、筒内圧力積算値が小さく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１０７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。
【００２８】
この後、ステップ１０８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。
【００２９】
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、灯油、重油等が混入すると、燃焼状態が悪化して筒内圧力が低下するという特性に着目して、筒内圧力から求めた筒内圧力積算値が正常範囲から外れたか否かを判定し、筒内圧力積算値が正常範囲から外れたと判定された場合に、異種燃料（軽油、灯油、重油等）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速やかに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。
【００３０】
更に、本実施例では、異種燃料の混入割合に応じて燃焼状態が変化して筒内圧力積算値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、筒内圧力積算値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。
【００３１】
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。
【００３２】
また、上記実施例では、筒内圧力積算値が正常範囲から外れたか否かによっ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、異種燃料混入の判定方法は、適宜変更しても良く、例えば、所定期間における筒内圧力から求めた図示平均有効圧、所定期間における筒内圧力の最大値（ピーク値）、所定期間における筒内圧力の変化速度等が所定の正常範囲から外れたか否かによっ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。
【００３３】
或は、これらの判定パラメータ（筒内圧力の積算値、図示平均有効圧、筒内圧力の最大値、筒内圧力の変化速度等）のばらつき（例えば標準偏差）や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。
【００３４】
また、上記実施例では、エンジン１１に供給されるガソリンに、異種燃料として、軽油、灯油、重油が混入しているか否かを判定するようにしたが、許容量以上のアルコールが混入しているか否かを判定するようにしても良い。
【００３５】
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。
【００３６】
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、筒内圧力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。
【００３７】
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、筒内圧力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、灯油、重油等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、筒内圧力センサ３９で筒内圧力を検出するようにしたが、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度や負荷）等に基づいて筒内圧力をマップ又は数式等により算出して筒内圧力を推定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【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】
【００４０】
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、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、３９…筒内圧力センサ（筒内圧力判定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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