JP2011122461A - Concentration sensor abnormality diagnosis device and internal combustion engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関用濃度センサの異常有無を診断する濃度センサ異常診断装置、及び内燃機関制御装置に関する。 The present invention relates to a concentration sensor abnormality diagnosis device for diagnosing the presence or absence of abnormality of a concentration sensor for an internal combustion engine, and an internal combustion engine control device.
内燃機関の燃料噴射量や点火時期を制御する近年の制御装置には、ガソリン等の正規燃料にアルコールを混合させても制御できるよう対応したものがある。例えば特許文献１記載の制御装置では、アルコール濃度毎に最適な点火時期を適合試験してマップを作成しておき、アルコール濃度センサの検出値と前記マップとから最適な点火時期を算出している。また、特許文献２記載の制御装置では、アルコール濃度センサの検出値に基づき燃料噴射量を補正している。 Some recent control devices that control the fuel injection amount and ignition timing of an internal combustion engine are capable of controlling even when alcohol is mixed with regular fuel such as gasoline. For example, in the control device described in Patent Document 1, an optimal ignition timing for each alcohol concentration is subjected to a compatibility test to create a map, and the optimal ignition timing is calculated from the detected value of the alcohol concentration sensor and the map. . Moreover, in the control apparatus described in Patent Document 2, the fuel injection amount is corrected based on the detection value of the alcohol concentration sensor.
ここで、アルコール濃度を検出するセンサは、例えばセンシングする電極に金属イオンが析出したり異物が付着したりする等により、実際の濃度とは大きく異なる検出値を出力するといった出力異常に陥ることがある。そこで特許文献１，２では、前記出力異常の有無を次のように診断している。 Here, the sensor that detects the alcohol concentration may fall into an output abnormality in which a detection value that is greatly different from the actual concentration is output, for example, when metal ions are deposited on the sensing electrode or foreign matter adheres. is there. Therefore, in Patent Documents 1 and 2, the presence or absence of the output abnormality is diagnosed as follows.
すなわち、特許文献１では、上述の如くアルコール濃度検出値に基づき点火時期を制御しているにも拘わらず、上記マップより算出した点火時期から所定以上遅角させても内燃機関のノッキングが解消されない場合に、濃度センサの出力異常が発生したと診断する。また、特許文献２では、上述の如くアルコール濃度検出値に基づき燃料噴射量を制御しているにも拘わらず、空燃比の学習値が過去の学習値から大きくずれている場合に、濃度センサの出力異常が発生したと診断する。 That is, in Patent Document 1, although the ignition timing is controlled based on the alcohol concentration detection value as described above, knocking of the internal combustion engine is not resolved even if the ignition timing calculated from the map is delayed by a predetermined amount or more. In this case, it is diagnosed that an output abnormality of the concentration sensor has occurred. Further, in Patent Document 2, when the fuel injection amount is controlled based on the alcohol concentration detection value as described above, when the learning value of the air-fuel ratio deviates greatly from the past learning value, the concentration sensor Diagnose that an output error has occurred.
しかしながら、上記特許文献１の診断手法では、例えば点火プラグが経年劣化して点火性が悪化している場合等、点火システムの構成部品に異常が生じている場合であっても濃度センサの出力異常と誤診断してしまう。また、上記特許文献２の診断手法では、例えば燃料噴射弁が経年劣化して噴射量特性が変化している場合等、燃料噴射システムの構成部品に異常が生じている場合であっても濃度センサの出力異常と誤診断してしまう。 However, in the diagnostic method of Patent Document 1 described above, even if the ignition plug is deteriorated due to aging and the ignitability is deteriorated, for example, the abnormality in the output of the concentration sensor even when the abnormality occurs in the components of the ignition system. Will be misdiagnosed. Further, in the diagnostic method of Patent Document 2, the concentration sensor is used even when there is an abnormality in the components of the fuel injection system, for example, when the fuel injection valve has deteriorated over time and the injection amount characteristic has changed. Will be misdiagnosed as an abnormal output.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、濃度センサの異常有無を精度良く診断できる濃度センサ異常診断装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a concentration sensor abnormality diagnosis device capable of accurately diagnosing the presence or absence of abnormality of the concentration sensor.
また、本発明の他の目的は、内燃機関の制御に用いるアルコール濃度の値を、濃度センサを用いることなく推定可能にした内燃機関制御装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an internal combustion engine controller that can estimate an alcohol concentration value used for controlling an internal combustion engine without using a concentration sensor.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
請求項１記載の発明では、内燃機関の燃焼に用いる燃料のアルコール濃度を検出する濃度センサと、燃料の温度を検出する温度センサと、燃料の蒸気圧を検出する蒸気圧センサと、前記温度センサの検出値及び前記蒸気圧センサの検出値に基づき、燃料のアルコール濃度を推定する濃度推定手段と、前記濃度推定手段による推定値と前記濃度センサによる検出値との比較に基づき、前記濃度センサの異常有無を診断する診断手段と、を備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a concentration sensor for detecting the alcohol concentration of the fuel used for combustion of the internal combustion engine, a temperature sensor for detecting the temperature of the fuel, a vapor pressure sensor for detecting the vapor pressure of the fuel, and the temperature sensor Based on the detected value of the vapor pressure sensor and the detected value of the vapor pressure sensor, and based on a comparison between the estimated value by the concentration estimating means and the detected value by the concentration sensor, Diagnostic means for diagnosing the presence or absence of abnormality.
本発明者は、燃料の温度と蒸気圧に基づけばアルコール濃度を推定できることに着目した。すなわち、混合されていない純燃料（例えばアルコール１００％又はガソリン１００％）の各々の蒸気圧は、その純燃料の温度が分かれば特定できる（図２参照）。そして、純燃料の各々の蒸気圧と混合燃料の蒸気圧とが分かれば、「ラウールの法則」に基づき純燃料の混合割合（つまりアルコール濃度）を算出できる。 The inventor has focused on the ability to estimate alcohol concentration based on fuel temperature and vapor pressure. That is, the vapor pressure of each unmixed pure fuel (for example, 100% alcohol or 100% gasoline) can be specified if the temperature of the pure fuel is known (see FIG. 2). If the vapor pressure of each pure fuel and the vapor pressure of the mixed fuel are known, the mixing ratio of the pure fuel (that is, the alcohol concentration) can be calculated based on “Raoul's law”.
この点を鑑みた上記発明では、温度センサの検出値（上記「純燃料の温度」に相当）及び蒸気圧センサの検出値（上記「混合燃料の蒸気圧」に相当）に基づき、燃料のアルコール濃度を推定し、その推定値と濃度センサによる検出値との比較に基づき濃度センサの異常有無を診断する。よって、例えばアルコール濃度の推定値と検出値との差が所定以上であれば濃度センサの出力異常であると診断することができ、前記差が所定未満であれば濃度センサは正常であると診断できる。これにより、例えば燃料噴射弁や点火プラグ等、濃度センサとは別の部品に異常が生じたことに起因して濃度センサの出力異常と誤診断してしまうことを回避できるので、濃度センサの異常有無を精度良く診断できる。 In view of this point, in the above invention, based on the detected value of the temperature sensor (corresponding to the “pure fuel temperature”) and the detected value of the vapor pressure sensor (corresponding to the “vapor pressure of the mixed fuel”), the alcohol of the fuel The concentration is estimated, and the presence / absence of abnormality of the concentration sensor is diagnosed based on the comparison between the estimated value and the detection value by the concentration sensor. Therefore, for example, if the difference between the estimated value and the detected value of the alcohol concentration is a predetermined value or more, it can be diagnosed that the output of the concentration sensor is abnormal, and if the difference is less than the predetermined value, the concentration sensor is diagnosed as normal. it can. As a result, it is possible to avoid erroneously diagnosing an output abnormality of the concentration sensor due to an abnormality occurring in a component other than the concentration sensor, such as a fuel injection valve or a spark plug. Existence can be accurately diagnosed.
請求項２記載の発明では、ガソリンにアルコールを混合した燃料を用いることを前提とした内燃機関に適用され、温度に対する蒸気圧の物性値であって、ガソリンの蒸気圧物性値とアルコールの蒸気圧物性値との差が所定値未満となる温度領域を予め記憶させておき、前記温度センサの検出値が前記温度領域にある場合には、前記診断手段による診断を禁止することを特徴とする。 The invention according to claim 2 is applied to an internal combustion engine on the premise that a fuel in which alcohol is mixed with gasoline is used, and is a physical value of vapor pressure with respect to temperature, which is a vapor pressure physical value of gasoline and a vapor pressure of alcohol. A temperature range in which a difference from a physical property value is less than a predetermined value is stored in advance, and diagnosis by the diagnostic unit is prohibited when a detected value of the temperature sensor is in the temperature range.
ここで、ある温度では、ガソリンの蒸気圧とアルコールの蒸気圧とは一致する（図２中の符号Ｐ参照）。この場合、混合燃料の蒸気圧（つまり蒸気圧センサの検出値）は、アルコール濃度に拘わらず前記一致した蒸気圧になるので、温度センサ及び蒸気圧センサの検出値からはアルコール濃度を推定することができなくなる。この点を鑑みた上記発明では、ガソリンの蒸気圧物性値とアルコールの蒸気圧物性値との差が所定値未満となる温度領域を予め記憶させておき、温度センサの検出値が前記温度領域にある場合には診断を禁止するので、誤った診断が為されてしまうことを回避できる。 Here, at a certain temperature, the vapor pressure of gasoline coincides with the vapor pressure of alcohol (see symbol P in FIG. 2). In this case, since the vapor pressure of the mixed fuel (that is, the detected value of the vapor pressure sensor) becomes the same vapor pressure regardless of the alcohol concentration, the alcohol concentration is estimated from the detected values of the temperature sensor and the vapor pressure sensor. Can not be. In the above-mentioned invention in view of this point, a temperature range in which the difference between the vapor pressure physical value of gasoline and the vapor pressure physical value of alcohol is less than a predetermined value is stored in advance, and the detection value of the temperature sensor is stored in the temperature range. In some cases, diagnosis is prohibited, so that erroneous diagnosis can be avoided.
請求項３記載の発明では、燃料タンクへの給油が為されてから所定期間が経過するまでは、前記診断手段による診断を禁止することを特徴とする。給油が為された直後は燃料の温度も蒸気圧も安定していないので、このような不安定な期間に診断手段による診断を行うと診断精度が悪い。この点を鑑みた上記発明では、給油が為されてから所定期間が経過するまでは診断を禁止するので、精度の悪い診断が為されてしまうことを回避できる。 The invention according to claim 3 is characterized in that the diagnosis by the diagnosis means is prohibited until a predetermined period elapses after the fuel tank is refueled. Immediately after refueling, the temperature and vapor pressure of the fuel are not stable. Therefore, if the diagnosis is performed during such an unstable period, the diagnosis accuracy is poor. In the above-mentioned invention in view of this point, diagnosis is prohibited until a predetermined period elapses after refueling is performed, so that it is possible to avoid making an inaccurate diagnosis.
請求項４記載の発明では、内燃機関の燃焼に用いる燃料の温度を検出する温度センサと、燃料の蒸気圧を検出する蒸気圧センサと、前記温度センサの検出値及び前記蒸気圧センサの検出値に基づき、燃料のアルコール濃度を推定する濃度推定手段と、前記濃度推定手段による推定値に基づき、前記内燃機関の作動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, a temperature sensor for detecting the temperature of the fuel used for combustion of the internal combustion engine, a vapor pressure sensor for detecting the vapor pressure of the fuel, a detection value of the temperature sensor, and a detection value of the vapor pressure sensor And a control means for controlling the operation of the internal combustion engine based on the estimated value obtained by the concentration estimating means.
先述したように、純燃料の各々の蒸気圧は温度が分かれば特定でき、純燃料の各々の蒸気圧と混合燃料の蒸気圧とが分かれば、「ラウールの法則」に基づき純燃料の混合割合（つまりアルコール濃度）を算出できる。この点を鑑みた上記発明では、温度センサの検出値（上記「純燃料の温度」に相当）及び蒸気圧センサの検出値（上記「混合燃料の蒸気圧」に相当）に基づき、燃料のアルコール濃度を推定する。よって、アルコール濃度に応じて内燃機関の作動を制御する内燃機関制御装置において、濃度センサを不要にできる。 As described above, the vapor pressure of each pure fuel can be specified if the temperature is known. If the vapor pressure of each pure fuel and the vapor pressure of the mixed fuel are known, the mixing ratio of the pure fuel can be determined based on the Law of Raoul. (That is, alcohol concentration) can be calculated. In view of this point, in the above invention, based on the detected value of the temperature sensor (corresponding to the “pure fuel temperature”) and the detected value of the vapor pressure sensor (corresponding to the “vapor pressure of the mixed fuel”), the alcohol of the fuel Estimate the concentration. Therefore, in the internal combustion engine control apparatus that controls the operation of the internal combustion engine according to the alcohol concentration, the concentration sensor can be dispensed with.
請求項５記載の発明では、ガソリンにアルコールを混合した燃料を用いることを前提とした内燃機関に適用され、温度に対する蒸気圧の物性値であって、ガソリンの蒸気圧物性値とアルコールの蒸気圧物性値との差が所定値未満となる温度領域を予め記憶させておき、前記温度センサの検出値が前記温度領域にある場合には、前記推定値に基づいた前記制御手段による制御を禁止することを特徴とする。 The invention according to claim 5 is applied to an internal combustion engine based on the premise that a fuel in which alcohol is mixed with gasoline is used, and is a physical property value of vapor pressure with respect to temperature, the vapor pressure physical property value of gasoline and the vapor pressure of alcohol. A temperature range in which the difference from the physical property value is less than a predetermined value is stored in advance, and when the detected value of the temperature sensor is in the temperature range, control by the control unit based on the estimated value is prohibited. It is characterized by that.
先述したように、ガソリンの蒸気圧とアルコールの蒸気圧とが一致する温度の時には、温度センサ及び蒸気圧センサの検出値からアルコール濃度を推定することができない。この点を鑑みた上記発明では、ガソリンの蒸気圧物性値とアルコールの蒸気圧物性値との差が所定値未満となる温度領域を予め記憶させておき、温度センサの検出値が前記温度領域にある場合には、推定値に基づいた制御手段による制御を禁止するので、誤った推定値に基づき内燃機関が制御されてしまうことを回避できる。 As described above, when the gasoline vapor pressure and the alcohol vapor pressure coincide with each other, the alcohol concentration cannot be estimated from the detected values of the temperature sensor and the vapor pressure sensor. In the above-mentioned invention in view of this point, a temperature range in which the difference between the vapor pressure physical value of gasoline and the vapor pressure physical value of alcohol is less than a predetermined value is stored in advance, and the detection value of the temperature sensor is stored in the temperature range. In some cases, control by the control means based on the estimated value is prohibited, so that it is possible to prevent the internal combustion engine from being controlled based on an incorrect estimated value.
請求項６記載の発明では、燃料タンクへの給油が為されてから所定期間が経過するまでは、前記推定値に基づいた前記制御手段による制御を禁止することを特徴とする。給油が為された直後は燃料の温度も蒸気圧も安定していないので、このような不安定な期間に濃度推定手段による推定を行うと推定精度が悪い。この点を鑑みた上記発明では、給油が為されてから所定期間が経過するまでは、推定値に基づいた制御手段による制御を禁止するので、誤った推定値に基づき内燃機関が制御されてしまうことを回避できる。 The invention according to claim 6 is characterized in that the control by the control means based on the estimated value is prohibited until a predetermined period elapses after the fuel tank is refueled. Immediately after refueling, the temperature and vapor pressure of the fuel are not stable. Therefore, if the estimation by the concentration estimation means is performed during such an unstable period, the estimation accuracy is poor. In the above-mentioned invention in view of this point, the control by the control means based on the estimated value is prohibited until the predetermined period has elapsed since the refueling was performed, so that the internal combustion engine is controlled based on the erroneous estimated value. You can avoid that.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、ここでは一例として、４輪自動車用のレシプロ式エンジン（内燃機関）を対象にしてエンジン制御を行うシステムに組み込まれた場合について説明する。また、本実施形態が対象とするエンジンは正規燃料をガソリンとした点火式エンジンであり、この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用いても対応できるように図られたエンジンである。本実施形態では混合するアルコールとしてエタノールを想定している。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, as an example, a case where the engine is incorporated in a system that performs engine control for a reciprocating engine (internal combustion engine) for a four-wheeled vehicle will be described. Moreover, the engine which this embodiment makes object is an ignition type engine which used regular fuel as gasoline, and is an engine designed so that it can respond even if it uses alcohol mixed fuel which mixed alcohol with this gasoline. In this embodiment, ethanol is assumed as the alcohol to be mixed.
図１は、エンジン制御システムの概要を示す構成図であり、エンジンの作動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ１０）には、クランク角センサ１１（回転速度センサ）、吸気量センサ１２（吸気センサ）、空燃比センサ１３からの各種検出信号が入力されるとともに、後に詳述する温度センサ１４、蒸気圧センサ１５及び濃度センサ１６からの検出信号が入力される。クランク角センサ１１はエンジン２０のクランク軸２１（出力軸）の回転速度ＮＥを検出する。吸気量センサ１２は、スロットルバルブ２２により調節された吸気量Ｖ（エンジン負荷）を検出する。空燃比センサ１３は、排気中の酸素濃度を検出することで、燃焼室内の混合気の空燃比Ａ／Ｆを検出する。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an engine control system. An electronic control unit (ECU 10) for controlling the operation of the engine includes a crank angle sensor 11 (rotational speed sensor), an intake air amount sensor 12 (intake air sensor), Various detection signals from the air-fuel ratio sensor 13 are input, and detection signals from a
温度センサ１４、蒸気圧センサ１５及び濃度センサ１６は、燃料タンク２３内に設けられている。そして、温度センサ１４は、燃料タンク２３に貯蔵された混合燃料の温度を検出する。蒸気圧センサ１５は、燃料タンク２３内の圧力（つまり混合燃料の蒸気圧）を検出する。濃度センサ１６は、燃料タンク２３に貯蔵された混合燃料のアルコール濃度を検出する。本実施形態にかかる濃度センサ１６は、燃料中に浸漬された１対の白金電極を有し、アルコール濃度に応じた電極間の抵抗値の変化により、出力電圧が変化するものである。この他、静電容量型のアルコールセンサを用いてもよい。
The
なお、燃料タンク２３内の燃料は、燃料ポンプ２４により燃料配管２５を通じて燃料噴射弁２６へ供給される。そして、上記温度センサ１４、蒸気圧センサ１５及び濃度センサ１６は、燃料配管２５に設けるようにしてもよい。
The fuel in the fuel tank 23 is supplied to the
マイクロコンピュータ（マイコン）を有して構成されるＥＣＵ１０は、以下に説明する吸気量制御、噴射制御、点火制御を実施することで、エンジン２０の作動を制御する。すなわち、ＥＣＵ１０は、運転者のアクセル操作量等に応じてスロットルバルブ２２の開度を電子制御（吸気量制御）する。
The
また、ＥＣＵ１０は、各種センサ１１、１２、１３、１６からの検出信号に基づき燃料噴射弁２６の作動を制御することで、燃焼室に流入する燃料の噴射量及び噴射時期を電子制御（噴射制御）する。なお、燃料噴射弁２６は吸気ポート２７に取り付けられており、燃料を吸気ポート２７へ噴射するポート噴射式が本実施形態では採用されている。排気ポート２８のうち空燃比センサ１３の下流側には、排気を浄化する浄化装置２９が取り付けられている。本実施形態の浄化装置２９には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する３元触媒が採用されている。３元触媒は、理論空燃比で燃焼した排ガスに対して効率的な浄化力を発揮するものであるため、理論空燃比で燃焼させるよう燃料噴射量を制御している。
The
上記噴射制御についてより詳細に説明すると、回転速度ＮＥ及びエンジン負荷に応じた最適な噴射量を予め適合試験により取得しておき、回転速度ＮＥ及びエンジン負荷と関連付けて前記最適な噴射量をマップとして予め記憶させておく。そして、クランク角センサ１１及び吸気量センサ１２の検出値に基づき前記マップを参照して最適噴射量を算出する。
The injection control will be described in more detail. An optimal injection amount corresponding to the rotational speed NE and the engine load is acquired in advance by a conformance test, and the optimal injection amount is associated with the rotational speed NE and the engine load as a map. Store in advance. Then, based on the detection values of the crank angle sensor 11 and the intake
但し、アルコール濃度に応じて理論空燃比は変化するので、上述の如くマップを用いて算出した最適噴射量を、濃度センサ１６の検出値に基づき補正する。すなわち、理論空燃比はアルコール濃度が高いほど低くなる。よって、ガソリンにアルコールが混入されて理論空燃比が低くなっているにも拘わらず上記マップによる最適噴射量で燃料噴射すると噴射量が不足してしまい、空燃比センサ１３で検出される実空燃比がリーンになるとともに浄化装置２９での浄化力が低下してしまう。そこで、濃度センサ１６によるアルコール濃度検出値が高いほど噴射量を増量するよう補正する。これにより、アルコールが混入されても理論空燃比が維持され、浄化装置２９での浄化が適正に為されることとなる。
However, since the theoretical air-fuel ratio changes according to the alcohol concentration, the optimum injection amount calculated using the map as described above is corrected based on the detection value of the
また、ＥＣＵ１０は、各種センサ１１、１２、１６からの検出信号に基づき点火装置３０の作動を制御することで、点火装置３０を構成する点火プラグへの放電時期（点火時期）を電子制御（点火制御）する。より詳細に説明すると、点火時期はＭＢＴ（Minimum spark advance for Best Torque）に近づけるよう進角させるほど燃料消費率を向上できる反面、過剰に進角させるとエンジンノックが生じる。そこで、ノックが生じない限界まで点火時期を進角させた最適点火時期を、回転速度ＮＥ及びエンジン負荷に応じて予め適合試験により取得しておき、回転速度ＮＥ及びエンジン負荷と関連付けて前記最適な点火時期をマップとして予め記憶させておく。
Further, the
但し、アルコール濃度に応じて最適点火時期は変化するので、上述の如くマップを用いて算出した最適点火時期を、濃度センサ１６の検出値に基づき補正する。そして、図示しないノックセンサによりノックが検出されると点火時期を遅角させ、ノックが検出されなければ点火時期を進角させるノック制御を行っている。
However, since the optimum ignition timing changes according to the alcohol concentration, the optimum ignition timing calculated using the map as described above is corrected based on the detection value of the
ところで、濃度センサ１６は、例えば濃度をセンシングする白金電極（図示せず）に金属イオンが析出したり異物が付着したりする等により、実際の濃度とは大きく異なる検出値を出力するといった出力異常に陥ることがある。すると、ＥＣＵ１０（制御手段）が上述した噴射制御及び点火制御等のエンジン制御を実施するにあたり、アルコール濃度検出値に応じた補正が精度良くなされなくなるので、最適な噴射量及び点火時期で制御できなくなる。そこで本実施形態では、濃度センサ１６が上記出力異常になっていないか否かの診断を、エンジン２０の運転中にオンボードでＥＣＵ１０（診断手段）が実施する。そして、出力異常であると診断された場合にはその旨を報知するようダイアグ信号を出力している。
By the way, the
上記濃度センサの出力異常の診断の手法について説明する。 A method for diagnosing output abnormality of the concentration sensor will be described.
先ず、温度センサ１４により検出された燃料の温度検出値と、蒸気圧センサ１５により検出された燃料の蒸気圧検出値とに基づき、後に詳述するようにアルコール濃度を推定する。次に、その推定値と濃度センサ１６による検出値との差が所定以上であれば濃度センサ１６の出力異常であると診断する。温度を検出するセンサ（温度センサ１４）や圧力を検出するセンサ（蒸気圧センサ１５）は、濃度を検出するセンサ（濃度センサ１６）に比べて出力異常に対する信頼性が高い。よって、上述の如く濃度の推定値と検出値との差が所定以上であれば、３つのセンサ１４，１５，１６のうち濃度センサ１６に出力異常が生じている可能性が高いので、上記診断が可能となる。
First, based on the fuel temperature detection value detected by the
次に、アルコール濃度を推定する手法について説明する。 Next, a method for estimating the alcohol concentration will be described.
図２に示すように、混合されていない純燃料（例えばアルコール１００％又はガソリン１００％）の蒸気圧と温度の関係は、その純燃料の物性値であり一義的に決まる。よって、温度センサ１４による温度検出値に基づけば、混合燃料に含まれるガソリン及びアルコールの実際の物性値（蒸気圧の分圧）を把握することができる。そして、純燃料の各々の蒸気圧と混合燃料の蒸気圧とが分かれば、「ラウールの法則」に基づき純燃料の混合割合（つまりアルコール濃度）を算出できる。
As shown in FIG. 2, the relationship between the vapor pressure and the temperature of a pure fuel that is not mixed (for example, 100% alcohol or 100% gasoline) is a physical property value of the pure fuel and is uniquely determined. Therefore, based on the temperature detection value by the
つまり、蒸気圧センサ１５により検出される混合燃料の蒸気圧Ｐtotalは、以下の式１に示す通り、混合燃料の各成分（ガソリン及びアルコール）の蒸気圧Ｐiと混合燃料中の各成分のモル分率Ｘiの積の総和で表される。
Ｐtotal＝Σ（Ｐi×Ｘi）・・・（式１）
但し、図２中の符号Ｐに示すように、ガソリンの蒸気圧とアルコールの蒸気圧とはある温度で一致点が存在する。この場合、混合燃料の蒸気圧（つまり蒸気圧センサの検出値）は、アルコール濃度に拘わらず一致点での蒸気圧になるので、温度センサ１４及び蒸気圧センサ１５の検出値からはアルコール濃度を推定することができなくなる。そこで本実施形態では、温度センサ１４による検出値が、ガソリンの蒸気圧物性値とアルコールの蒸気圧物性値との差が所定値以上となる温度領域（図２中の符号Ｗに示す領域）であることを条件として、上述した濃度推定を実施しており、領域Ｗより高温側及び低温側の温度領域である場合には上記濃度推定を禁止する。
That is, the vapor pressure Ptotal of the mixed fuel detected by the
Ptotal = Σ (Pi × Xi) (Formula 1)
However, as indicated by the symbol P in FIG. 2, there is a coincidence point between the vapor pressure of gasoline and the vapor pressure of alcohol at a certain temperature. In this case, the vapor pressure of the mixed fuel (that is, the detected value of the vapor pressure sensor) becomes the vapor pressure at the coincidence point regardless of the alcohol concentration, so the alcohol concentration is determined from the detected values of the
図２に示す例では、領域Ｗにおけるガソリンの蒸気圧Ｐiはエタノールの蒸気圧Ｐiよりも高くなっているので、アルコール濃度と混合燃料の蒸気圧Ｐtotalとの関係を示す図３中の実線では、アルコール濃度が高いほど混合燃料の蒸気圧Ｐtotalは低くなっている。なお、燃料温度が高いほど蒸気圧Ｐtotal、Ｐiは高くなる。よって、図３に示す特性線は、高温であるほど点線に示すように上側（蒸気圧の高い側）にずれ、低温であるほど一点鎖線に示すように下側（蒸気圧の低い側）にずれる。 In the example shown in FIG. 2, since the vapor pressure Pi of gasoline in the region W is higher than the vapor pressure Pi of ethanol, the solid line in FIG. 3 showing the relationship between the alcohol concentration and the vapor pressure Ptotal of the mixed fuel The higher the alcohol concentration, the lower the vapor pressure Ptotal of the mixed fuel. The higher the fuel temperature, the higher the vapor pressures Ptotal and Pi. Therefore, the characteristic line shown in FIG. 3 shifts to the upper side (the higher vapor pressure side) as shown by the dotted line as the temperature is higher, and goes to the lower side (lower vapor pressure side) as shown by the alternate long and short dash line at the lower temperature. Shift.
次に、ＥＣＵ１０が有するマイクロコンピュータが上記出力異常の診断を実施する処理手順を、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、当該処理は、所定周期で繰り返し実行される。
Next, a processing procedure in which the microcomputer included in the
先ず、ステップＳ１０において、温度センサ１４、蒸気圧センサ１５及び濃度センサ１６の各センサに対して、断線及び短絡の異常が生じていないかをチェックする。例えば、各センサ１４，１５，１６に設けられた周知のダイアグ回路から出力される信号に基づき上記チェックを実施する。
First, in step S10, it is checked whether a disconnection or a short circuit abnormality has occurred in each of the
断線短絡異常が生じていないと判定されれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、続くステップＳ２０において、燃料タンク２３への給油が為されてから所定期間が経過したか否かを判定する。例えば、給油口のキャップが開閉されたことを検出するセンサや、燃料タンク２３内の残存燃料を検出するセンサ（例えば液面計）の検出信号に基づき、給油が為されたか否かを検出し、給油が為されたことが検出された時点から所定期間が経過したかをタイマで計測して上記判定を実施すればよい。 If it is determined that a disconnection short circuit abnormality has not occurred (S10: YES), it is determined in a subsequent step S20 whether a predetermined period has elapsed since the fuel tank 23 was refueled. For example, it is detected whether or not refueling has been performed based on detection signals from a sensor that detects that the cap of the fuel filler opening and closing, and a sensor that detects residual fuel in the fuel tank 23 (for example, a liquid level gauge). The above determination may be carried out by measuring with a timer whether a predetermined period has elapsed since it was detected that refueling was performed.
所定期間が経過したと判定されれば（Ｓ２０：ＹＥＳ）、続くステップＳ３０において、温度センサ１４による温度検出値が、予め設定した領域Ｗ（図２参照）内であるか否かを判定する。前記領域Ｗとは、先述した通り、ガソリンの蒸気圧物性値とアルコールの蒸気圧物性値との差が所定値以上となる温度領域のことである。
If it is determined that the predetermined period has elapsed (S20: YES), in the subsequent step S30, it is determined whether or not the temperature detection value by the
このように、各センサ１４，１５，１６に対して断線短絡異常が生じておらず（Ｓ１０：ＹＥＳ）、かつ、給油が為されてから所定期間が経過しており（Ｓ２０：ＹＥＳ）、かつ、燃料温度が所定の温度領域Ｗにあることを条件として、続くステップＳ４０（濃度推定手段）において、上述したように温度検出値及び蒸気圧検出値に基づきアルコール濃度を推定する。例えば、燃料の温度及び蒸気圧から濃度を算出する算出式をマイコンのメモリに予め記憶させておき、当該算出式に温度検出値及び蒸気圧検出値を代入して濃度を算出すればよい。
Thus, no disconnection short circuit abnormality has occurred for each of the
続くステップＳ５０（診断手段）では、ステップＳ３０で推定した濃度推定値と濃度センサ１６による濃度検出値との差の絶対値が所定値ＴＨを超えて大きくなっているか否かを判定し、所定値ＴＨより大きいと判定されれば（Ｓ５０：ＹＥＳ）、続くステップＳ６０（診断手段）にて濃度センサ１６が出力異常の状態であると診断する。一方、濃度推定値と濃度検出値との差の絶対値が所定値ＴＨ以下であると判定されれば（Ｓ５０：ＮＯ）、続くステップＳ７０（診断手段）にて濃度センサ１６から出力される検出値は正常であると診断する。
In the subsequent step S50 (diagnostic means), it is determined whether or not the absolute value of the difference between the estimated density value estimated in step S30 and the detected density value by the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
（１）燃料の温度と蒸気圧に基づけばアルコール濃度を推定できるとの知見に基づき、本実施形態では、燃料の温度検出値及び蒸気圧検出値からアルコール濃度を推定し、その推定値と濃度センサ１６による検出値との比較により濃度センサ１６の出力異常有無を診断する。
(1) Based on the knowledge that the alcohol concentration can be estimated based on the temperature and vapor pressure of the fuel, in this embodiment, the alcohol concentration is estimated from the detected fuel temperature value and the detected vapor pressure value, and the estimated value and concentration The presence or absence of output abnormality of the
よって、例えば燃料噴射弁２６や点火装置３０等、濃度センサ１６とは別の部品に異常が生じたことに起因して噴射制御や点火制御が最適な制御状態から大きく外れたとしても、その原因が濃度センサ１６の出力異常であると誤診断することを回避できる。また、濃度センサ１６の出力異常が原因で噴射制御や点火制御が最適な制御状態から大きく外れたとしても、その原因が燃料噴射弁２６や点火装置３０等の噴射システムや点火システムの構成部品の異常であると誤診断することを回避できる。要するに、本実施形態によれば、噴射システムや点火システムの構成部品の異常と、濃度センサ１６の出力異常とを切り離して診断できる。
Therefore, even if the injection control or the ignition control greatly deviates from the optimal control state due to an abnormality occurring in a part other than the
（２）燃料温度が所定の温度領域Ｗにあることを条件として、温度検出値及び蒸気圧検出値に基づく濃度推定を実施するので、ガソリンの蒸気圧とアルコールの蒸気圧とが一致している状況下で濃度推定することにより実濃度から大きく外れた値を推定してしまうことを回避できる。よって、濃度センサ１６の誤診断を回避できる。
(2) Since the concentration estimation based on the temperature detection value and the vapor pressure detection value is performed on the condition that the fuel temperature is in the predetermined temperature range W, the vapor pressure of gasoline and the vapor pressure of alcohol coincide with each other. By estimating the concentration under circumstances, it is possible to avoid estimating a value greatly deviating from the actual concentration. Therefore, erroneous diagnosis of the
また、ガソリンの性状ばらつきに起因して、図２に示すガソリンの蒸気圧特性にもばらつきが存在する。この点を鑑みた本実施形態では、濃度推定の条件となる温度領域Ｗを、ガソリンの蒸気圧物性値とアルコールの蒸気圧物性値との差が所定値以上となる領域に設定するので、前記ばらつきを吸収できる程度に温度領域Ｗを設定すればよい。 In addition, due to variations in the properties of gasoline, there are variations in the vapor pressure characteristics of gasoline shown in FIG. In this embodiment in view of this point, the temperature range W that is a condition for concentration estimation is set to a region where the difference between the vapor pressure physical property value of gasoline and the vapor pressure physical property value of alcohol is equal to or greater than a predetermined value. The temperature region W may be set to such an extent that the variation can be absorbed.
（３）ところで、給油が為された直後は、燃料タンク２３内における燃料の温度及び蒸気圧は一定の値とはならず不安定になっている。このような不安定な期間にステップＳ４０による推定を行うと推定精度が悪い。この点を鑑みた本実施形態では、給油が為されてから所定期間が経過するまでは濃度推定の実施が禁止されるので、精度の悪い濃度が為されてしまうことを回避でき、ひいては濃度センサ１６に対する誤診断を回避できる。 (3) By the way, immediately after refueling, the temperature and vapor pressure of the fuel in the fuel tank 23 are not constant and are unstable. If the estimation in step S40 is performed during such an unstable period, the estimation accuracy is poor. In view of this point, in the present embodiment, since the concentration estimation is prohibited until a predetermined period has elapsed since the refueling was performed, it is possible to avoid the concentration being inaccurate and thus the concentration sensor. Misdiagnosis for 16 can be avoided.
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be modified as follows. Moreover, you may make it combine the characteristic structure of each embodiment arbitrarily, respectively.
・温度検出値及び蒸気圧検出値を用いればアルコール濃度を推定できるといった知見を、図１及び図４に示す上記実施形態では濃度センサ１６の出力異常診断に用いているが、上記知見に基づき推定した濃度を、濃度センサ１６の廃止に用いるようにしてもよい。
The knowledge that the alcohol concentration can be estimated by using the temperature detection value and the vapor pressure detection value is used in the output abnormality diagnosis of the
すなわち、図１に示す濃度センサ１６を廃止するとともに、温度検出値及び蒸気圧検出値に基づきステップＳ４０と同様にして濃度推定値を算出し、噴射制御にかかる最適噴射量の補正や点火制御にかかる最適点火時期の補正等、算出した濃度推定値を用いてエンジン制御を実施するようにしてもよい。この場合であっても、図４と同様にして、各センサ１４，１５に対して断線短絡異常が生じておらず、かつ、給油が為されてから所定期間が経過しており、かつ、燃料温度が所定の温度領域Ｗにあることを条件として濃度を推定することが望ましい。
That is, the
・上記実施形態では、濃度センサ１６を燃料タンク２３に設けているが、燃料タンク２３から燃料噴射弁２６までの燃料流通経路を形成する燃料配管２５に濃度センサ１６を設けるようにしてもよい。
In the above embodiment, the
・エンジン２０を始動させてから所定時間が経過するまでは、ステップＳ５０，Ｓ６０，Ｓ７０による診断、又はステップＳ４０による濃度推定を禁止することが望ましい。特に、燃料配管２５に濃度センサ１６を設けた場合には、エンジン始動直後（つまり燃料ポンプ２４の始動直後）には燃料配管２５内における燃料の濃度一定の値とはならず不安定になっている。よって、このような不安定な期間に診断又は推定を禁止する上記制御によれば、濃度センサ１６の誤診断を好適に回避できる。
It is desirable to prohibit the diagnosis in steps S50, S60, and S70 or the concentration estimation in step S40 until a predetermined time has elapsed since the
・上記実施形態では、ガソリンに混入するアルコールとしてエタノールを想定しているが、エタノール以外のアルコールの例としては、メタノール、ブタノール及びプロパノール等が挙げられ、種々のアルコールについて本発明は適用可能である。 In the above embodiment, ethanol is assumed as an alcohol mixed in gasoline, but examples of alcohols other than ethanol include methanol, butanol and propanol, and the present invention is applicable to various alcohols. .
１４…温度センサ、１５…蒸気圧センサ、１６…濃度センサ、１０…ＥＣＵ（濃度推定手段、診断手段）、Ｓ４０…濃度推定手段、Ｓ５０，Ｓ６０，Ｓ７０…診断手段。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
燃料の温度を検出する温度センサと、
燃料の蒸気圧を検出する蒸気圧センサと、
前記温度センサの検出値及び前記蒸気圧センサの検出値に基づき、燃料のアルコール濃度を推定する濃度推定手段と、
前記濃度推定手段による推定値と前記濃度センサによる検出値との比較に基づき、前記濃度センサの異常有無を診断する診断手段と、
を備えることを特徴とする濃度センサ異常診断装置。 A concentration sensor for detecting the alcohol concentration of the fuel used for combustion of the internal combustion engine;
A temperature sensor for detecting the temperature of the fuel;
A vapor pressure sensor for detecting the vapor pressure of the fuel;
Concentration estimation means for estimating the alcohol concentration of fuel based on the detection value of the temperature sensor and the detection value of the vapor pressure sensor;
Diagnostic means for diagnosing the presence or absence of abnormality of the concentration sensor based on a comparison between the estimated value by the concentration estimating means and the detected value by the concentration sensor;
A concentration sensor abnormality diagnosis apparatus comprising:
温度に対する蒸気圧の物性値であって、ガソリンの蒸気圧物性値とアルコールの蒸気圧物性値との差が所定値未満となる温度領域を予め記憶させておき、
前記温度センサの検出値が前記温度領域にある場合には、前記診断手段による診断を禁止することを特徴とする請求項１に記載の濃度センサ異常診断装置。 It is applied to internal combustion engines that are based on the premise of using alcohol-fuel mixed alcohol,
It is a physical property value of vapor pressure with respect to temperature, and a temperature region in which the difference between the vapor pressure physical property value of gasoline and the vapor pressure physical property value of alcohol is less than a predetermined value is stored in advance.
The concentration sensor abnormality diagnosis device according to claim 1, wherein when the detected value of the temperature sensor is in the temperature range, diagnosis by the diagnosis unit is prohibited.
燃料の蒸気圧を検出する蒸気圧センサと、
前記温度センサの検出値及び前記蒸気圧センサの検出値に基づき、燃料のアルコール濃度を推定する濃度推定手段と、
前記濃度推定手段による推定値に基づき、前記内燃機関の作動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関制御装置。 A temperature sensor for detecting the temperature of the fuel used for combustion of the internal combustion engine;
A vapor pressure sensor for detecting the vapor pressure of the fuel;
Concentration estimation means for estimating the alcohol concentration of fuel based on the detection value of the temperature sensor and the detection value of the vapor pressure sensor;
Control means for controlling the operation of the internal combustion engine based on the estimated value by the concentration estimating means;
An internal combustion engine control device comprising:
温度に対する蒸気圧の物性値であって、ガソリンの蒸気圧物性値とアルコールの蒸気圧物性値との差が所定値未満となる温度領域を予め記憶させておき、
前記温度センサの検出値が前記温度領域にある場合には、前記推定値に基づいた前記制御手段による制御を禁止することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関制御装置。 It is applied to internal combustion engines that are based on the premise of using alcohol-fuel mixed alcohol,
It is a physical property value of vapor pressure with respect to temperature, and a temperature region in which the difference between the vapor pressure physical property value of gasoline and the vapor pressure physical property value of alcohol is less than a predetermined value is stored in advance.
5. The internal combustion engine control device according to claim 4, wherein when the detected value of the temperature sensor is in the temperature range, control by the control unit based on the estimated value is prohibited.
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