(57)【要約】【課題】燃料性状の検出精度を維持すると共に、燃料性状センサに発生した異常を検出可能な内燃機関用燃料性状検出装置を提供する。【解決手段】内燃機関１の暖機完了後において、Ａ／Ｆセンサ１７の出力に基く空燃比フィードバック制御の実行中に、燃料性状センサ１００によりその性状が既知の燃料の燃料性状を検出し、検出した燃料性状と既知の燃料性状との比較に基いて、燃料性状センサ１００の出力誤差を補正する構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に供給される燃料の性状を検出する燃料性状センサと、
内燃機関の暖機完了後において、空燃比センサの出力に基く空燃比フィードバック制御の実行中に、前記燃料性状センサによりその性状が既知の燃料の燃料性状を検出し、検出した燃料性状と既知の燃料性状との比較に基いて、燃料性状センサの出力誤差を補正する補正手段と、
を有する内燃機関用燃料性状検出装置。
【請求項２】
前記補正手段は、検出した燃料性状と既知の燃料性状とを合致させるための補正係数を算出し、
前記補正係数が所定の範囲にない場合には、前記燃料性状センサが異常であると判断する異常検出手段を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料性状検出装置。
【請求項３】
燃料を貯留するメインタンクと、
前記メインタンクの燃料を内燃機関へ供給し前記燃料性状センサが設けられた燃料供給路と、
前記燃料性状センサの上流の前記燃料供給路に接続された、性状が既知の燃料を貯留するサブタンクと、
前記燃料性状センサの下流の前記燃料供給路と前記メインタンクとを結び、前記サブタンクから供給された性状が既知の燃料を回収するための回収路と、
前記燃料供給路の前記サブタンクの上流側と前記回収路の下流側とを結ぶバイパス通路と、
前記バイパス通路と、このバイパス通路に対応する燃料供給路を選択的に開閉する第１及び第２のバルブ手段と、
前記サブタンクと前記燃料供給路との間の通路を開閉する第３のバルブ手段と、
前記回収路を開閉する第４のバルブ手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関用燃料性状検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いる燃料性状検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンエンジンをベースに、エタノール燃料でもガソリンとエタノールの混合燃料（以下、エタノール混合燃料）でも走行可能ないわゆるフレキシブル・フューエル・ビークル（ＦＦＶ）が普及している。このＦＦＶでは、光学式や静電容量式の燃料性状センサを使用して、燃料の密度や、エタノールの濃度を検出し、検出した燃料性状をフィードバックしてより精密なエンジン制御を行い、エミッションの発生の低減等を図っている。
【０００３】
ガソリンとアルコール混合燃料とでは性状が異なり、また、アルコール混合燃料中のアルコール濃度ないし成分割合も必ずしも一定ではなく、したがって機関に給油される毎に燃料性状が異なっているおそれがある。一方、燃料性状が変動すると例えば理論空燃比が変動する。したがって、燃料性状に応じて空燃比を補正する必要がある。
【０００４】
燃料タンクから燃料噴射弁までの燃料供給路内に燃料性状センサを配置し、燃料性状センサにより検出された燃料性状に応じた補正係数を決定し、この補正係数を使用して空燃比制御を行うようにした内燃機関が知られている（特許文献１参照）。このようにすると、給油された燃料の性状にかかわらず良好な空燃比制御を維持することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−５４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、光学式の燃料性状センサでは、プリズムや反射鏡等の光学系が燃料等により汚染され、又、光源（ＬＥＤ）や受光素子（フォトダイオード）の経時劣化により検出精度が低下することが避けられない。良好な空燃比制御を維持するためには、光学式の燃料性状センサの検出精度を維持し、光学式の燃料性状センサに異常が発生した場合にはこれを確実に検出する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料性状の検出精度を維持すると共に、燃料性状センサに発生した異常を検出可能な内燃機関用燃料性状検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る内燃機関用燃料性状検出装置は、内燃機関に供給される燃料の性状を検出する燃料性状センサと、内燃機関の暖機完了後において、空燃比センサの出力に基く空燃比フィードバック制御の実行中に、前記燃料性状センサによりその性状が既知の燃料の燃料性状を検出し、検出した燃料性状と既知の燃料性状との比較に基いて、燃料性状センサの出力誤差を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
上記構成において、前記補正手段は、検出した燃料性状と既知の燃料性状とを合致させるための補正係数を算出し、前記補正係数が所定の範囲にない場合には、前記燃料性状センサが異常であると判断する異常検出手段を有する、構成を採用できる。
【００１０】
上記構成において、燃料を貯留するメインタンクと、前記メインタンクの燃料を内燃機関へ供給し前記燃料性状センサが設けられた燃料供給路と、前記燃料性状センサの上流の前記燃料供給路に接続された、性状が既知の燃料を貯留するサブタンクと、前記燃料性状センサの下流の前記燃料供給路と前記メインタンクとを結び、前記サブタンクから供給された性状が既知の燃料を回収するための回収路と、前記燃料供給路の前記サブタンクの上流側と前記回収路の下流側とを結ぶバイパス通路と、前記バイパス通路と、このバイパス通路に対応する燃料供給路を選択的に開閉する第１及び第２のバルブ手段と、前記サブタンクと前記燃料供給路との間の通路を開閉する第３のバルブ手段と、前記回収路を開閉する第４のバルブ手段と、を有する構成を採用できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、燃料性状の検出精度を維持すると共に、燃料性状センサに発生した異常を検出可能な内燃機関用燃料性状検出装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明が適用される内燃機関を示す概略図である。図示されるように、内燃機関１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生する。内燃機関１は車両用多気筒エンジン（１気筒のみ図示）であり、火花点火式内燃機関である。
【００１３】
内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが気筒ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは図示しないカムシャフトによって開閉させられる。また、シリンダヘッドの頂部には、燃焼室３内の混合気に点火するための点火プラグ７が気筒ごとに取り付けられている。
【００１４】
各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管を介して吸気集合室であるサージタンク８に接続されている。サージタンク８の上流側には吸気集合通路をなす吸気管１３が接続されており、吸気管１３の上流端にはエアクリーナ９が設けられている。そして吸気管１３には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ５と、電子制御式スロットルバルブ１０とが組み込まれている。なお吸気ポート、サージタンク８及び吸気管１３により吸気通路が形成される。
【００１５】
吸気通路、特に吸気ポート内に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）１２が気筒ごとに配設される。インジェクタ１２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁Ｖｉの開弁時に燃焼室３に吸入され、ピストン４で圧縮され、点火プラグ７で点火燃焼させられる。なお、インジェクタ１２へ燃料を供給する燃料供給系の構成については後述する。
【００１６】
一方、各気筒の排気ポートは気筒毎の枝管を介して排気集合通路をなす排気管６に接続されており、排気管６には三元触媒からなる触媒１１が取り付けられている。なお排気ポート、枝管及び排気管６により排気通路が形成される。触媒１１の上流側に排気空燃比を検出するためのＡ／Ｆセンサ１７が設置されている。
【００１７】
上述の点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２等は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と称す）２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。また、ＥＣＵ２０には、図示されるように、前述のエアフローメータ５、Ａ／Ｆセンサ１７のほか、内燃機関１のクランク角（位相）を検出するクランク角センサ１４、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５、スロットルバルブ１０の開度を検出するスロットル開度センサ１９、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。なお、スロットル開度は通常アクセル開度に応じた開度に制御される。また、ＥＣＵ２０は、補正手段及び異常検出手段を構成する。
【００１８】
触媒１１は、これに流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが基準燃料であるガソリンの理論空燃比（ストイキ、例えばＡ／Ｆ＝１４．６）近傍のときに、排気中の有害成分であるＮＯｘ，ＨＣおよびＣＯを同時に浄化する。また触媒１１は酸素吸蔵能（Ｏ2ストレージ能）を有しており、流入排気ガスの空燃比がストイキよりも大きくなると、即ちリーンになると排気ガス中に存在する過剰酸素を吸着保持し、流入排気ガスの空燃比がストイキよりも小さくなると、即ちリッチになると吸着保持された酸素を放出する。
【００１９】
ＥＣＵ２０は、内燃機関の通常運転時（暖機後）、触媒１１に流入する排気ガスの空燃比をストイキに一致させるように空燃比を制御する。具体的にはＥＣＵ２０は、ストイキに等しい目標空燃比を設定すると共に、Ａ／Ｆセンサ１７により検出された実空燃比としての触媒前空燃比がストイキに一致するように、インジェクタ１２から噴射される燃料噴射量をフィードバック制御する。
【００２０】
ここで、燃料にアルコールが混入されたときにも同様に、実際のセンサ出力がガソリンストイキ相当のセンサ出力値に一致するように空燃比がフィードバック制御される。アルコールが酸素を含むので、その分燃料噴射量が増加し、数値上の理論空燃比はガソリン燃料使用時の値（１４．６）より小さな値となるが、結果として空燃比は実際に使用されているアルコール燃料のストイキ（例えば１２．０等）に制御される。アルコール燃料使用時にはガソリン燃料使用時と比べて数値上の空燃比が違うだけで、排気中酸素濃度及びセンサ出力については同一であり、結果的に同じガス状態（リーン、ストイキ、リッチ）が実現されることとなる。
【００２１】
燃料供給系４０は、メインタンク５０、サブタンク６０、燃料供給路７０、バイパス通路７２、回収路７４、バイパスバルブＶＡ，ＶＢ、開閉バルブＶＣ，ＶＤ、燃料性状センサ１００等を備えている。
【００２２】
メインタンク５０は、燃料を貯留し、接続された燃料供給路７０を通じてインジェクタ１２へ燃料を供給する。この燃料には、ガソリンやガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料が使用される。
【００２３】
燃料性状センサ１００は、燃料供給路７０の途中に設けられている。この燃料性状センサ１００は、燃料供給路７０を通過する燃料中のアルコール濃度を検出し、ＥＣＵ２０へ出力する。
【００２４】
ここで、燃料性状センサ１００は、例えば、図２や図３に示すような光学式のものを使用している。
【００２５】
図２に示す燃料性状センサ１００Ａは、ガラス板１０４に設けられた光源１０１及び受光部１０２、燃料供給路７１を挟んで光源１０１及び受光部１０２と対向する反射板１０３等から構成されている。このような構造の燃料性状センサ１００Ａでは、例えば、ガラス板１０４のガラス面が汚れると、反射板１０３からの反射光の屈折角度が変化する可能性があり、又、反射板１０３の反射面が汚れると光の反射角度が変化し、検出精度（検出感度）が低下する原因となる。
【００２６】
図３に示す燃料性状センサ１００Ｂは、燃料供給路７１をガラス板１０５，１０６で挟み、光源１０１と受光部１０２とを対向するようにガラス板１０５とガラス板１０６に設けている。このような構造の燃料性状センサ１００Ｂでは、例えば、燃料に触れるガラス板１０５，１０６のガラス面の汚れが光源１０１からの光を吸光し、検出精度（検出感度）が低下する原因となる。
【００２７】
サブタンク６０は、燃料性状センサ１００の上流の燃料供給路７０に接続された、性状が既知の燃料を貯留する。ここで、性状が既知の燃料とは、例えば、アルコール濃度が所定値のアルコール混合燃料である。
【００２８】
回収路７４は、燃料性状センサ１００の下流の燃料供給路７０とメインタンク５０とを結び、サブタンク６０から供給された性状が既知の燃料をメインタンク５０に回収するために設けられている。
【００２９】
バイパス通路７２は、燃料供給路７０のサブタンク６０の上流側と回収路７４の下流側とを結んでおり、メインタンク５０から供給される燃料を燃料性状センサ１００側を通過させずに迂回させるために設けられている。
【００３０】
バイパスバルブＶＡ，ＶＢは、バイパス通路７２のそれぞれ上流端及び下流端に設けられ、ＥＣＵ２０からの制御信号に応じてバイパス通路７２と、このバイパス通路７２に対応する燃料供給路７１を選択的に開閉する。尚、バイパス通路７２に対応する燃料供給路７１は、燃料供給路７０のうちバイパス通路７２と分岐して再び合流するまでの部分である。バイパスバルブＶＡ，ＶＢが、バイパス通路７２を開放すると、この燃料供給路７１は閉鎖され、メインタンク５０からの燃料はバイパス通路７２を通過し、燃料性状センサ１００をメインタンク５０からの燃料が通過しなくなる。バイパスバルブＶＡ，ＶＢが、バイパス通路７２を閉鎖すると、燃料供給路７１は開放され、メインタンク５０からの燃料が燃料供給路７１を通過する。
【００３１】
開閉バルブＶＣは、サブタンク６０と燃料供給路７１との間の通路をＥＣＵ２０からの制御信号に応じて開閉する。
開閉バルブＶＤは、回収路７４の中途に設けられ、ＥＣＵ２０からの制御信号に応じて回収路７４を開閉する。
【００３２】
次に、燃料供給系４０の動作について図４及び図５を参照して説明する。
内燃機関１の通常運転時には、図４に示すように、燃料性状センサ１００により燃料の性状が検出され、燃料性状センサ１００の検出結果に基いて燃料性状の判定が行われる。バイパス通路７２は、バイパスバルブＶＡ，ＶＢにより閉鎖されている。また、開閉バルブＶＣ，ＶＤも閉鎖されている。これにより、メインタンク５０からの燃料ＦＬは、燃料供給路７０を通じてインジェクタ１２へ供給される。燃料性状センサ１００の検出した燃料性状は、例えば、内燃機関１の暖機前の空燃比制御等に使用される。
【００３３】
一方、内燃機関１の暖機完了後において、Ａ／Ｆセンサ１７の出力に基く空燃比フィードバック制御の実行中に、燃料性状センサ１００の感度補正等が実行される。内燃機関１の暖機完了後においては、Ａ／Ｆセンサ１７が活性化するため、燃料性状センサ１００の出力を使用しなくても空燃比制御が可能となる。燃料性状センサ１００の感度補正時には、図５に示すように、燃料性状センサ１００によるメインタンク５０からの燃料ＦＬの性状の検出は中断され、サブタンク６０から供給される性状が既知の燃料ＳＦＬの性状が検出される。バイパス通路７２は、バイパスバルブＶＡ，ＶＢにより開放される。また、開閉バルブＶＣ，ＶＤが開放される。これにより、メインタンク５０からの燃料ＦＬは、バイパス通路７２を通じてインジェクタ１２へ供給され、サブタンク６０からの性状が既知の燃料ＳＦＬは燃料性状センサ１００を通過したのち、回収路７４を通じてメインタンク５０へ回収される。
【００３４】
次に、燃料性状検出装置としてのＥＣＵ２０による感度補正処理の一例について図６に示すフローチャートを参照して説明する。
先ず、Ａ／Ｆセンサ１７が活性化したかを示すＡ／Ｆセンサ活性フラグの状態に基いて内燃機関１の暖機が完了したかを判断し（ステップＳ１）、暖機が完了した場合には、バイパスバルブＶＡ，ＶＢを駆動し（ステップＳ２）、バイパス通路７２を開放する（バイパスモード）。これにより、メインタンク５０からの燃料は、燃料性状センサ１００が設けられた燃料供給路７１を迂回してバイパス通路７２を流れる。
【００３５】
次いで、開閉バルブＶＣを開放する（ステップＳ３）。これにより、燃料供給路７１へ性状が既知の燃料ＳＦＬが供給される。
次いで、開放バルブＶＤを開放する（ステップＳ４）。これにより、サブタンク６０からの性状が既知の燃料ＳＦＬは燃料性状センサ１００を通過したのち、回収路７４を通じてメインタンク５０へ回収される。
【００３６】
次いで、燃料性状センサ１００からのセンサ出力の変化が飽和した（センサ出力が一定となった）かを判断し、センサ出力の変化が飽和したところで感度補正をする(ステップＳ６)。具体的には、燃料性状センサ１００のセンサ出力から求めた検出燃料性状と燃料ＳＦＬの既知の性状とを比較し、燃料性状センサ１００の出力誤差を補正する。すなわち、燃料ＳＦＬの既知の性状を基準として、燃料性状センサ１００の検出する性状のずれを補正する。燃料性状センサ１００のセンサ出力誤差の補正は、例えば、燃料性状センサ１００のセンサ出力に掛け合わせるための感度補正係数を求める。
【００３７】
ステップＳ６において、燃料性状センサ１００のセンサ出力誤差を補正することにより、メインタンク５０からの燃料の性状を検出する際に、精度良く検出可能となり、暖機完了までの空燃比制御等をより精密に実行できる。
【００３８】
次に、燃料性状検出装置としてのＥＣＵ２０による感度補正処理に付随する異常検出処理の一例について図７に示すフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ１１〜Ｓ１５は、図６の処理と同様であるので説明を省略する。
ステップＳ１６において、燃料性状センサ１００のセンサ出力に掛け合わせるための感度補正係数Ｋを算出する。
【００３９】
次いで、感度補正係数Ｋが所定の閾値を越えていないか、すなわち、感度補正係数Ｋが所定の範囲に収まっているかを判断する（ステップＳ１７）。燃料性状センサ１００のセンサ出力誤差を補正するための感度補正係数Ｋが所定の範囲に収まっていない場合には、センサ出力誤差も大きいと判断できるので、燃料性状センサ１００が異常と判断し、例えば、ＭＩＬ（マルファンクションインジケーターライト）を点灯させ、ドライバに報知する。
【００４０】
以上のように、燃料性状センサ１００のセンサ出力誤差を補正するために算出する感度補正係数Ｋに基いて燃料性状センサ１００の異常を判断することで、出力誤差が比較的小さい範囲では、正確な性状検出を維持でき、出力誤差が比較的大きくなると異常検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明が適用される内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】光学式の燃料性状センサの一例を示す図である。
【図３】光学式の燃料性状センサの他の例を示す図である。
【図４】燃料性状判定時の燃料供給系の動作を示す図である。
【図５】感度補正時の燃料供給系の動作を示す図である。
【図６】燃料性状センサの出力誤差の補正時の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】燃料性状センサの異常検出時の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
２０…ＥＣＵ（補正手段、異常検出手段）
４０…燃料供給系
５０…メインタンク
６０…サブタンク
７０…燃料供給路
７２…バイパス通路
７４…回収路
１００…燃料性状センサ
ＶＡ，ＶＢ…バイパスバルブ
ＶＣ，ＶＤ…開閉バルブ
【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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【図６】
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【図７】
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