JP4376767B2 - 内燃機関の燃料性状判定装置及び燃料制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両で用いられる内燃機関の燃料性状判定装置および燃料制御装置に係り、特に、冬季と夏季とで燃料性状が異なる場合の内燃機関の空燃比制御に適用する燃料性状判定装置および燃料制御装置に関する。

内燃機関で使用されるガソリン燃料の性状は、燃料成分中の低沸点揮発成分が自然蒸発することにより、必ずしも一定でない。このため、ガソリン燃料には、経時変化により、標準量相当の低沸点揮発成分を含む通常燃料、つまり低質燃料と、自然蒸発によって低沸点揮発成分の残留量が少なく、通常燃料より揮発し難い成分を多く含む重質燃料とがある。

このため、冬季と夏季とで燃料の性状が異なることがあり、燃料性状に応じて内燃機関の燃料制御（空燃比制御）を行う必要がある。この燃料制御を行うためには、内燃機関で使用する燃料の性状を判定する必要がある。

燃料性状判定の従来技術として、内燃機関の始動後のアイドリング回転数が所定値範囲内の時にエンジン回転数の変動を検出し、その時の回転数変動が所定値以上であるか否かの判別を行い、回転数変動が所定値以上あれば、燃料が重質であると判断する燃料性状判定装置がある（例えば、特許文献１）。

しかし、このような従来の燃料性状判定装置では、内燃機関のフリクションの経時変化等が考慮されていない。このため、例えば、内燃機関が未使用の新品時である場合に比して、ある程度走行した使用後においては、内燃機関のフリクションが低下し、この結果、エンジン回転数の変動が小さくなってくるため、燃料性状を誤判定する虞れがある。

特開２００３−２１４２４３号公報

本発明が解決しようとする課題は、誤判定のない燃料性状判定を行うこと、さらには誤判定のない燃料性状判定を、特殊なセンサ等を追加することなく、従来の内燃機関システムで用いられている手段を応用して実現することにある。

本発明による内燃機関の燃料性状判定装置は、内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、前記点火時期制御手段による点火時期制御によって内燃機関のアイドリング回転数を所定の目標回転数に制御する手段とを有する内燃機関の燃料性状判定装置において、前記点火時期制御手段によってアイドリング回転数を所定の目標回転数に制御する制御量の時間変化量より燃料性状を判定する手段を有する。

燃料性状を判定する手段は、点火時期制御によりアイドリング回転数を制御する制御量の変化量に対して周波数解析を行い、周波数解析結果より燃料性状を判定する、あるいは点火時期制御によりアイドリング回転数を制御する制御量の変化量を１つ以上のバンドパスフィルタでフィルタリングし、バンドパスフィルタによるフィルタリング値より燃料性状を判定する。

また、本発明による内燃機関の燃料制御装置は、前記燃料性状判定装置によって判定された燃料性状に応じて燃料補正を行う手段を有する。

更に、本発明による内燃機関の他の燃料制御装置は、前記燃料性状判定装置によって判定された燃料性状に応じた補正係数を計算する手段と、前記補正係数によって始動時の燃料補正を行う手段と、を有する。

更にまた、本発明による内燃機関の他の燃料制御装置は、前記燃料性状判定装置によって判定された燃料性状に応じた補正係数を計算する手段と、前記補正係数によって加速時の燃料補正を行う手段と、を有する。

燃料が重質の場合には、アイドリング回転数に低周波側のうねりが発生するため、それを補正する点火時期補正の点火補正量（制御量）にも低周波側のうねりが発生する。これと反対に、燃料が軽質の場合には、アイドリング回転数に高周波側のうねりが発生し、それを補正する点火時期補正の点火補正量（制御量）にも高周波側のうねりが発生する。本発明による内燃機関の燃料性状判定装置は、これら周波数帯域のうねりの大きさ及び特異点を検出し、燃料の性状を判定する。

アイドリング回転数制御の点火時期補正量の各周波数帯域変動量は、周波数解析によるパワスペクトルの大きさ、あるいは、複数のバンドパスフィルタのフィルタリングにより判定するから、内燃機関のフリクションは、直流分オフセットをなすため、本判定には影響しない。

また、判定された燃料性状は、バックアップされた揮発性のメモリに格納することとで、次回の燃料噴射量に反映することができる。

本発明による内燃機関の燃料性状判定装置の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の対象となる燃料性状判定装置を備えた内燃機関の制御装置の一つの実施形態を示している。

制御装置は、エンジン回転数計算手段１０１と、基本燃料計算手段１０２と、基本燃料補正係数計算手段１０３と、基本点火時期計算手段１０４と、ＩＳＣ（Ｉｄｌｅ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）手段１０５と、燃料性状判定手段（装置）１０６と、空燃比帰還制御係数計算手段１０７と、目標空燃比設定手段１０８と、基本燃料補正手段１０９と、点火時期補正手段１１０とを有する。

エンジン回転数計算手段１０１は、内燃機関の所定のクランク角度位置に設定されたクランク角度センサ２０７（図２参照）が出力する電気的な信号、おもにパルス信号変化の単位時間当たりの入力数をカウントし、演算処理することで、つまり、センサ信号周期より内燃機関の単位時間当りの回転数（エンジン回転数）を計算する。

基本燃料計算手段１０２は、エンジン回転数計算手段１０１で演算されたエンジン回転数と、内燃機関の吸気管に設置された吸気管圧力センサ２０５（図２参照）より検出された吸気管圧力をエンジン負荷として、各運転領域における内燃機関の基本燃料量を計算する。

基本燃料補正係数計算手段１０３は、エンジン回転数計算手段１０１で演算された内燃機関の回転数と、吸気管圧力から求められたエンジン負荷により、基本燃料計算手段１０２によって算出された基本燃料量の内燃機関の各運転領域における補正係数（基本燃料補正係数）を計算する。

基本点火時期計算手段１０４は、エンジン回転数、及び前述の吸気管圧力からのエンジン負荷により内燃機関の各領域における最適な点火時期をマップ検索等で決定する。

ＩＳＣ手段１０５は、エンジン回転数と水温センサ２０９（図２参照）により検出されるエンジン水温よりアイドリング回転数を一定に保つためのアイドリング時の目標回転数を計算し、ＩＳＣバルブ制御手段１１９に出力する目標吸気流量と、点火時期補正補手段１１０に出力するＩＳＣ点火時期補正量とを演算する。このＩＳＣ点火時期補正量が、点火時期制御によりアイドリング回転数を制御する制御量である。

燃料性状判定手段１０６は、ＩＳＣ手段１０５が出力するＩＳＣ点火時期補正量の信号の周波数解析を行い、エンジン水温を加味して燃料の重質／軽質等の性状を判定する。

空燃比帰還制御係数計算手段１０７は、内燃機関の排気管に設定された酸素濃度センサ２１０（図２参照）の出力と吸気管圧力からのエンジン負荷とエンジン水温とから、内燃機関に供給される燃料と空気の混合気が、後述する目標空燃比に保たれるように、ＰＩＤ制御による空燃比帰還制御係数を計算する。

尚、酸素濃度センサは、本実施形態では、排気空燃比に対して比例的な信号を出力するものを示しているが、排気ガスが理論空燃比に対して、リッチ側／リーン側の２つの信号を出力するものでも差し支えはない。

目標空燃比設定手段１０８は、エンジン回転数と吸気管圧力からのエンジン負荷より内燃機関の各領域における最適な目標空燃比をマップ検索等で決定する。目標空燃比設定手段１０８で決定された目標空燃比は空燃比帰還制御係数計算手段１０７に出力され、空燃比の帰還制御に用いられる。

基本燃料補正手段１０９は、基本燃料計算手段１０２によって演算された基本燃料量を、基本燃料補正係数計算手段１０３によって計算された基本燃料補正係数と、エンジン水温と、燃料性状判定手段１０６による燃料性状判定値と、空燃比帰還制御係数計算手段１０７が算出した空燃比帰還制御係数に基づいて補正演算し、補正された燃料量による噴射指令信号Ｔｉｏｕｔを各気筒の燃料噴射手段１１１、１１２、１１３、１１４へ出力する。

点火時期補正補手段１１０は、基本点火時期計算手段１０４によってマップ検索された点火時期を、内燃機関の状態(過渡もしくは定常)及びＩＳＣ手段１０５が出力するＩＳＣ点火時期補正量に基づいて補正し、補正された点火時期による点火時期指令信号ＡＤＶを各気筒の点火手段１１５、１１６、１１７、１１８へ出力する。

尚、本実施形態では、エンジン負荷を吸気管の圧力で代表させているが、内燃機関が吸入する空気量で代表させてもよい。

図２は、本発明の対象となる燃料性状判定装置を備えた燃料制御装置が制御する内燃機関のハード構成の一例を示している。

内燃機関２０１は、吸入する空気量をスロットル絞り弁２０２と、スロットル絞り弁２０２の開度を検出するスロットル開度センサ２１７と、スロットル絞り弁２０２をバイパスして吸気管２０４へ接続された流路の流路面積を制御し、内燃機関２０１のアイドル運転時の回転数を制御するアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）２０３と、吸気管２０４内の圧力を検出する吸気管圧力センサ２０５と、燃料を噴射供給する燃料噴射弁２０６と、内燃機関２０１の所定のクランク角度位置に設定されたクランク角度センサ２０７と、内燃機関２０１のシリンダ内に供給された燃料の混合気に点火する点火栓２１３と、エンジン制御装置２５０の点火信号に基づいて点火エネルギを点火栓２１３に供給する点火モジュール２０８とを有する。

なお、燃料噴射弁２０６は、図１の各気筒の燃料噴射手段１１１〜１１４に、点火栓２１３は、図１の各気筒の点火手段１１５〜１１８に相当する。また、ＩＳＣバルブ２０３は図１のＩＳＣバルブ制御手段１１９に相当する。

内燃機関２０１には、更に、内燃機関２０１のシリンダブロック２１４に設定されて内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ２０９と、内燃機関２０１の排気管２１５に設定されて排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２１０と、内燃機関２０１の吸気管２０４に設定された切欠きのあるバルブ２１６をオン／オフさせるためのスワールコントロール手段２１１と、内燃機関２０１の運転、停止のメインスイッチであるイグニッションキースイッチ２１２と、内燃機関２０１の各補器類を制御するコンピュータ式のエンジン制御装置２５０が設けられている。

尚、酸素濃度センサ２１０は、前述したとおり、本実施形態では、排気空燃比に対して比例的な信号を出力するものを示しているが、排気ガスが理論空燃比に対して、リッチ側／リーン側の２つの信号を出力するものでも差し支えはない。

また、内燃機関のアイドリング回転数は、ＩＳＣバルブ２０３で制御しているが、スロットル絞り弁２０２をモータ等で制御するものにした場合は、アイドルスピードコントロールをスロットル絞り弁２０２で行うことができ、ＩＳＣバルブ２０３は不用となる。また、本実施形態では、吸気管圧力を検出して燃料制御を成立させているが、内燃機関の吸入空気量を検出しても同様に燃料制御は成立する。

図３は、本発明の対象となる燃料性状判定装置を備えたエンジン制御装置２５０の内部構成の一例を示している。

エンジン制御装置２５０は、内燃機関２０１に設置された各センサの電気的信号をデジタル演算処理用の信号に変換し、デジタル演算用の制御信号を実際のアクチュエータの駆動信号に変換するＬＳＩ製のＩ／Ｏドライバ３０１と、Ｉ／Ｏドライバ３０１からのデジタル演算処理用の信号から、内燃機関２０１の状態を判断し内燃機関の要求する燃料量および点火時期等を予め定められた手順に基づいて計算し、その計算された値をＩ／Ｏドライバ３０１に出力する演算装置（ＭＰＵ）３０２と、演算装置３０２の制御手順及び制御定数を格納するＥＰ−ＰＯＭ等による不揮発性メモリ３０３と、演算装置３０２の計算結果等を格納するＲＡＭ等による揮発性メモリ３０４から構成される。

エンジン制御装置２５０は、演算装置３０２がコンピュータプログラムを実行するソフトウェア処理により、前述のエンジン回転数計算手段１０１、基本燃料計算手段１０２、基本燃料補正係数計算手段１０３、基本点火時期計算手段１０４、ＩＳＣ手段１０５、燃料性状判定手段１０６、空燃比帰還制御係数計算手段１０７、目標空燃比設定手段１０８、基本燃料補正手段１０９、点火時期補正手段１１０を具現する。

揮発性メモリ３０４は、イグニッションキースイッチ２１２がオフで、エンジン制御装置２５０に電源が供給されない場合でも、メモリ内容を保存することを目的としたバックアップ電源が接続されることもある。

尚、本実施形態では、エンジン制御装置２５０は、水温センサ２０９、クランク角度センサ２０７、酸素濃度センサ２１０、吸気管圧力センサ２０５、スロットル開度センサ２１７、イグニッションキースイッチ２１２の信号を入力し、各気筒の燃料噴射指令信号を１〜４気筒燃料噴射手段１１１〜１１４へ出力し、各気筒の点火指令信号を１〜４気筒点火手段１１５〜１１８へ出力し、ＩＳＣバルブ開度指令信号をＩＳＣバルブ制御手段１１９へ出力し、冷間始動安定ためのスワールコントロールバルブ駆動信号をスワールコントロール手段２１１へ出力する。

図４は、本実施形態の制御装置を備えた内燃機関の吸気通路における燃料壁流の滞留の状態を示している。

燃料噴射弁２０６から吸気通路４０１内に噴射された燃料は、吸気通路４０１の壁面に付着した壁流Ｆａに滞留する壁流留帯流分Ｆｂと、壁流Ｆａから離脱する壁流離脱分Ｆｃに分離される。

そして、燃料噴射弁２０６から噴射された燃料がシリンダ室（燃焼室）に直接流入する直接流入分Ｆｄと壁流離脱分Ｆｃとが実流入燃料Ｆｅとしてシリンダ室に流入し、実際の燃焼に関与することとなる。

燃料性状が重質の場合には、壁流滞留分Ｆｂが多く、壁流離脱分Ｆｃが少ない。これに対し、燃料性状が軽質の場合には、この逆、つまり、壁流滞留分Ｆｂが少なく、壁流離脱分Ｆｃが多くなる。

式（１）は噴射燃料量の計算式の一例を表している。基本燃料噴射量ＴＰに始動後増量補正係数ＫＡＳと水温補正係数ＫＴＷを乗じ、インジェクタ無効噴射幅ＴＳを加算して噴射燃料量Ｔｉｏｕｔを求めている。

Ｔｉｏｕｔ＝ＴＰ・ＫＡＳ・ＫＴＷ＋ＴＳ …（１）

図５は、始動後増量補正係数ＫＡＳの設定の一例を示している。始動後増量補正係数は、始動後の経過時間と共に減衰し、１．０に収束する。ラインＫＡＳｈは重質燃料の設定値であり、ラインＫＡＳｌは軽質燃料の設定値である。重質燃料は、壁流が多いため、始動後増量補正係数ＫＡＳを軽質燃料より大きく設定する。

図６は、水温補正係数ＫＴＷの設定の一例を示している。ラインＫＴＷｈは重質燃料の設定値であり、ラインＫＴＷｌは軽質燃料の設定値である。前述の図５の始動後増量補正係数と同様に、重質燃料の場合の水温補正係数ＫＴＷを軽質燃料より大きく設定する。

図７は、始動時に排出されるＨＣの挙動の一例を示している。ラインＨＣｈは、重質燃料の場合の始動後増量補正係数ＫＡＳｈと水温補正係数ＫＴＷｈの設定で、軽質燃料を用いて始動した場合のＨＣ排出特性を示している。ラインＨＣｌは、軽質燃料の場合の始動後増量補正係数ＫＡＳｌと水温補正係数ＫＴＷｌの設定で、軽質燃料を用いて始動した場合のＨＣ排出特性を示している。

重質燃料の場合には、噴射燃料量が多くなるように設定されているので、重質燃料に適合した燃料制御特性をもって軽質燃料で始動した場合には、ＨＣが多く排出され、ＨＣ排出量を排ガス規制値に納めることが困難となる。

図８は、始動時のエンジン回転数挙動の一例を示している。ラインＮＥｌは軽質燃料の場合の始動後増量補正係数ＫＡＳｌと水温補正係数ＫＴＷｌの設定で、重質燃料を用いて始動した場合のエンジン回転数特性を示しているある。ラインＮＥｈは重質燃料の場合の始動後増量補正係数ＫＡＳｈと水温補正係数ＫＴＷｈの設定で、重質燃料を用いて始動した場合のエンジン回転数特性を示している。

重質燃料の始動時燃料は軽質燃料の比して多くなるような設定が必要なため、軽質燃料の始動後増量補正係数ＫＡＳｌと水温補正係数ＫＴＷｌの設定だと、始動時の回転上昇不良を発生することが分かる。

図９は、アイドリング時のエンジントルクと点火時期の関係の一例を示している。符号ＩＴｓは設定された基本点火時期であり、基本点火時期より遅角側ではトルク低下、進角側では所定範囲内でトルク上昇となる。

図１０は、ＩＳＣ手段１０５による、ＩＳＣの制御ロジックの一例を示している。処理ブロック１００１で、エンジン水温からアイドリング時の目標回転数のテーブル検索を行う。そして、加算器１００２で現在のアイドリング回転数（アイドリング回転数の検出値）と、処理ブロック１００１でテーブル検索により求められた目標回転数によりとの差分を求める。この差分を小さくするように、ＩＳＣバルブ制御を行うと共に、処理ブロック１００３で点火時期補正量を検索し、点火時期を補正する。

このＩＳＣ点火時期制御においては、アイドル運転時の目標回転数がアイドリング回転数の検出値より高い時には、点火時期を進角側に設定し、アイドル運転時の目標回転数がアイドリング回転数の検出値より低い時には点火時期を遅角側に設定する。

図１１は、アイドリング回転数と点火時期補正量の挙動の一例を示している。設定されたアイドル目標回転数ＮＥｉに対して、エンジン回転数がラインＮＥｒのように変動する。これに対して点火時期は、設定された基本点火時期ＩＴｂに対してエンジン回転数の変動を抑えるべくラインＩＴｒのように補正される。

図１２は、ＩＳＣ点火時期補正量の周波数解析のパワスペクトルの一例を示している。パワスペクトルＳｈは、重質燃料の時のＩＳＣ点火時期補正量（制御量）に現れるものであり、パワスペクトルＳｌは、軽質燃料の時のＩＳＣ点火時期補正量（制御量）に現れるものである。

つまり、重質燃料の時には、アイドル回転数の低周波でのうねりが大きくなるため、これに対応してＩＳＣ点火時期補正量も低周波側にパワスペクトルＳｈが現れ、軽質燃料の時には、アイドル回転数の高周波でのうねりが大きくなるため、これに対応してＩＳＣ点火時期補正量も高周波側にパワスペクトルＳｌが現れることとなる。

図１３は、本発明による燃料性状判定手段１０６の制御ロジックの一例を示している。まず、ＡＮＤ回路１３０１によって、水温条件、内燃機関回転条件、及びアイドル状態の全条件が成立したかどうかを判断する。

全条件が成立した場合には、スイッチ１３０２がオンとなり、ＩＳＣ点火補正量（制御量）が周波数解析部１３０３に入力され、周波数解析される。その後、パワスペクトル検出部１３０４で特有のパワスペクトルを検出し、そのパワスペクトルの周波数特性、大きさより、処理ブロック１３０５で、燃料の重質／軽質の度合によるベース補正係数を検索する。

このように、本実施形態による燃料性状判定手段１０６は、図１２に示されているように、重質燃料の時には、アイドル回転の低周波でのうねりが大きくなるため、これに対応してＩＳＣ点火時期補正量も低周波側にパワスペクトルＳｈが現れることを利用して、ＩＳＣ点火時期補正量のパワスペクトルの周波数特性、大きさより、燃料の重質／軽質の度合に適合した燃料性状補正のベース補正係数を算出することを特徴としている。

処理ブロック１３０６〜１３０８では、加重平均処理を行う。ベース補正係数は、本処理ブロック１３０６〜１３０８で加重平均され、燃料性状補正係数ＫＦＵとして、基本燃料補正手段１０９（図１参照）へ出力されることとなる。

尚、本実施形態では、加重平均の重みは、一定数としているが、エンジン水温等によるテーブル検索の変数としてもよい。

これにより、内燃機関のフリクションは、ＩＳＣ点火時期補正量の各周波数帯域変動量において、直流分オフセットとなり、誤判定のない燃料性状判定を行うことができる。しかも、特殊なセンサ等を追加することなく、従来の内燃機関システムで用いられているＩＳＣ手段１０５のＩＳＣ点火時期補正値（制御量）を用いて誤判定のない燃料性状判定が行われる。

本制御ロジックで判定された燃料性状及び燃料性状補正係数ＫＦＵ等は、バックアップされた揮発性のメモリに格納され、次回の始動時の基本燃料量の補正に反映されることとなる。

図１４は、本実施形態の周波数解析のためのデータ取り込みの一例を示している。間隔Ａのように一定時間毎のＩＳＣ点火時期補正値は、データ列Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃのように、オーバーラップしてサンプリングし、ｎの順番で示された順番に周波数解析を施す。尚、データ列Ｄａだけで周波数解析を行っても問題はない。

図１５は、本発明による燃料性状判定手段１０６の制御ロジックの他の例を示している。この場合も、まず、ＡＮＤ回路１４０１によって、水温条件、内燃機関回転条件及びアイドル状態の全条件が成立したかどうかを判断する。

全条件が成立した場合には、スイッチ１４０２がオンとなり、ＩＳＣ点火補正量（制御量）がデジタルフィルタで構成されたバンドパスフィルタ１４０３〜１４０５に入力される。バンドパスフィルタ１４０３〜１４０５の出力値（フィルタリング値）は、エンジン水温に応じてスイッチ１４０６によってその一つを選択される。選択されたバンドパスフィルタ出力値により、処理ブロック１４０７で、燃料の重質／軽質の度合によるベース補正係数を検索する。

このように、本実施形態による燃料性状判定手段１０６は、エンジン水温に応じて選択された一つのバンドパスフィルタ１４０３、１４０４あるいは１４０５のフィルタリング値より、燃料の重質／軽質の度合に適合した燃料性状補正のベース補正係数を算出することを特徴としている。

処理ブロック１４０８〜１４１０では、加重平均処理を行う。ベース補正係数は、本処理ブロック１４０８〜１４１０で加重平均され、燃料性状補正係数ＫＦＵとして、基本燃料補正手段１０９（図１参照）へ出力される。

この場合も、前述の図１３の例と同様に、加重平均の重みは、一定数としているが、エンジン水温等によるテーブル検索の変数としてもよい。

この場合も、内燃機関のフリクションは、ＩＳＣ点火時期補正量の各周波数帯域変動量において、直流分オフセットをなるため、誤判定のない燃料性状判定を行うことができ、しかも、特殊なセンサ等を追加することなく、従来の内燃機関システムで用いられているＩＳＣ手段１０５のＩＳＣ点火時期補正値を用いて誤判定のない燃料性状判定が行われる。

また、本制御ロジックで判定された燃料性状及び燃料性状補正係数ＫＦＵ等は、前述の図１３の例と同様に、バックアップされた揮発性のメモリに格納され、次回の始動時の基本燃料量の補正に反映されることとなる。

図１６は、本発明の燃料性状判定手段の出力する燃料性状補正係数による始動時の燃料補正の一例を示している。基本燃料量ＴＰは処理ブロック１５０１で始動後増量補正係数ＫＡＳの補正を施され、更に処理ブロック１５０２で水温補正係数ＫＴＷの補正を施される。

その後、燃料性状判定手段１０６より出力された燃料性状補正係数ＫＦＵを補正後の燃料量に乗算器１５０４で乗じ、噴射燃料量Ｔｉｏｕｔとして出力する。この燃料性状補正は、重質状態時にはリッチ側の燃料補正、軽質状態時にはリーン側の燃料補正を行う。

図１７は、本発明の燃料性状判定手段の出力する燃料性状補正係数による始動時の燃料補正の他の例を示している。処理ブロック１６０１から出力された始動後増量補正係数ＫＡＳは、第１燃料性状判定手段１０６−１から出力された燃料性状補正係数ＫＦＵ１を乗算器１６０３で乗じられ、燃料性状補正を施される。この燃料性状補正も、重質状態時にはリッチ側の燃料補正、軽質状態時にはリーン側の燃料補正を行う。

また、処理ブロック１６０４から出力された水温補正係数ＫＴＷは、第２燃料性状判定手段１０６−２から出力された燃料性状補正係数ＫＦＵ２を乗算器１６０６で乗じられ、燃料性状補正を施される。この燃料性状補正も、重質状態時にはリッチ側の燃料補正、軽質状態時にはリーン側の燃料補正を行う。

それぞれ燃料性状補正を施された始動後増量補正係数ＫＡＳｃと水温補正係数ＫＴＷｃは、乗算器１６０７により基本燃料量ＴＰを補正し、噴射燃料量Ｔｉｏｕｔとして出力される。

図１７の例は、前述の図１６の例に対して、燃料性状判定手段を始動後増量及び水温補正係数夫々に持たせている。

図１８は、内燃機関の加速時の加速増量に対して燃料性状補正を施す一例を示している。処理ブロック１７０１では、スロットル開度、エンジン回転数及びエンジン水温を入力し、これらの入力データより加速増量補正係数ＫＡＣを算出し、加速増量補正係数ＫＡＣを出力する。

加速増量補正係数ＫＡＣは、燃料性状判定手段１０６から出力された燃料性状補正係数ＫＦＵを乗算器１７０３で乗じられ、燃料性状補正を施される。

その後に、燃料性状補正後の加速増量補正係数ＫＡＣｃは、乗算器１７０４により噴射燃料量Ｔｉｏｕｔに加速増量補正として施され、加速増量補正後の噴射燃料量Ｔｉａｃｃとして燃料噴射弁に出力される。

図１９は、加速増量補正係数ＫＡＣを求める一例を示している。スロットル開度は遅延器１８０１と加算器１８０２で所定時間当りの差分を計算される。この差分とエンジン回転数により、処理ブロック１８０３で、加速増量係数をマップ検索される。また、処理ブロック１８０４では、エンジン水温により、加速増量係数の水温補正係数をテーブル検索を行う。そして乗算器１８０５で、水温補正係数によって加速増量補正係数を補正し、加速増量補正係数ＫＡＣを出力する。

図２０は、本発明の燃料性状判定手段を備えた燃料制御装置の制御手順の詳細なフローチャートの一例を示している。

ステップ２００１では、入力されたクランク角度センサ信号より計算されたエンジン回転数を読み込む。ステップ２００２では、エンジン負荷を読み込む。ステップ２００３では、エンジン回転数とエンジン負荷より基本燃料量の計算を行う。

そして、ステップ２００４では、エンジン回転数とエンジン負荷により、基本燃料補正係数の検索を行う。ステップ２００５では、エンジン回転数とエンジン負荷により目標空燃比の検索を行う。ステップ２００６では、酸素濃度センサの出力信号を読み込む。ステップ２００７では、酸素濃度センサ信号と目標空燃比、エンジン回転数、及びエンジン負荷により、空燃比帰還制御係数の計算を行う。

そして、ステップ２００８では、エンジン回転数とエンジン水温により、アイドル運転時の目標回転数（ＩＳＣ目標回転数）の計算を行う。ステップ２００９では、ＩＳＣ目標回転数よりアイドル運転時の目標吸気量（ＩＳＣ目標流量）の計算を行う。ステップ２０１０では、エンジン回転数とＩＳＣ目標回転数によりＩＳＣ点火時期補正量の計算を行う。

そして、ステップ２０１１では、ＩＳＣ点火時期補正量をサンプリングし、周波数解析を行う。ステップ２０１２では、周波数解析のパワスペクトルから燃料性状を判定し、燃料性状補正係数を計算する。

ステップ２０１３は、基本燃料補正係数、燃料性状補正係数、始動後増量補正係数、及び水温補正係数等により基本燃料量の補正を行い、噴射燃料量を計算する。ステップ２０１４では、エンジン回転数とエンジン負荷により基本点火時期を計算する。ステップ２０１５では基本点火時期に対してＩＳＣ点火時期補正量等で補正を施す。

図２１は、図１３に示されている実施形態による燃料性状判定手段の制御手順の詳細なフローチャートの一例を示している。

ステップ２１０１〜２１０３では、エンジン水温条件、エンジン回転数条件、及びアイドル状態が成立しているか否かを判断する。一つでも成立していない場合には本制御は行わず、全条件が成立している場合のみ、ステップ２１０４に進み、ＩＳＣ点火時期補正量を読み込む。

ステップ２１０５では、読み込まれたＩＳＣ点火時期補正量が周波数解析に必要なデータ量か否か判断し、データ量が揃った場合には、ステップ２１０６に進み、ＩＳＣ点火時期補正量の周波数解析を行う。

そして、ステップ２１０７では、周波数解析結果の特有のパワスペクトルを検出する。ステップ２１０８では、特有のパワスペクトルにより燃料性状補正係数を検索し、ステップ２１０９では、その値の加重平均を行う。

図２２は、図１５に示されている実施形態による燃料性状判定手段の制御手順の詳細なフローチャートの一例を示している。

ステップ２２０１〜２２０３では、エンジン水温条件、エンジン回転数条件、及びアイドル状態が成立しているか否かを判断する。一つでも成立していない場合には本制御は行わず、全条件が成立している場合のみ、ステップ２２０４に進み、ＩＳＣ点火時期補正量を読み込む。

ステップ２２０５では、ＩＳＣ点火時期補正量に複数のバンドパスフィルタによるフィルタ処理を個々に施す。ステップ２２０６では、複数のバンドパスフィルタよりエンジン水温に応じて一つをバンドパスフィルタを選択し、所定のフィルタリング値を選択する。ステップ２２０７では、選択されたフィルタリング値により燃料性状補正係数を検索し、ステップ２２０８では、その値に加重平均を施す。

図２３は、図１６に示されている実施形態における燃料性状補正係数による燃料補正の詳細なフローチャートの一例を示している。

ステップ２３０１では、基本燃料量を読み込む。ステップ２３０２では、始動後増量補正係数を読み込む。ステップ２３０３では、基本燃料量に始動後増量補正係数を乗じて補正を施す。ステップ２３０４では水温補正係数を読み込む。ステップ２３０５で前述の始動後増量補正係数を施された基本燃料量に、水温補正係数を乗じて補正を施す。

ステップ２３０６では、更に、読み込まれた燃料性状補正係数を乗じて補正を施す。そして、ステップ２３０７では、最終的な噴射燃料量として出力する。

図２４は、図１７に示されている実施形態における燃料性状補正係数による燃料補正の詳細なフローチャートの一例を示している。

ステップ２４０１では、始動後増量補正係数を読み込む。ステップ２４０２では、燃料性状補正係数１を始動後増量補正係数に乗じて補正を施す。

ステップ２４０３では、水温補正係数を読み込む。ステップ２４０４では、燃料性状補正係数２を水温補正係数に乗じて補正を施す。

ステップ２４０５、２４０６では、燃料性状補正係数で補正された始動後増量補正係数及び水温補正係数を基本燃料量に乗じ、ステップ２４０７で燃料噴射量として出力する。

図２５は、図１８に示されている実施形態による機関加速時の加速増量に対する燃料性状補正を施す詳細なフローチャートの一例を示している。

ステップ２５０１では、スロットル開度を読み込む。ステップ２５０２では、エンジン回転数を読み込む。ステップ２５０３では、エンジン水温を読み込む。

ステップ２５０４では、スロットル開度、エンジン回転数、及びエンジン水温を元に加速増量係数を計算する。

ステップ２５０５では、燃料性状補正係数を読み込み、ステップ２５０６で加速増量係数に燃料性状補正係数を乗じて燃料性状補正を施す。

ステップ２５０７では、燃料性状補正を施された加速増量補正係数を基本燃料量に乗じて、ステップ２５０８で燃料噴射量として燃料噴射弁に出力する。

図２６は、加速増量を求める詳細なフローチャートの一例を示している。

ステップ２６０１では、スロットル開度を読み込む。ステップ２６０２では、スロットル開度変化量の所定時間の差分値を計算する。ステップ２６０３でエンジン回転数を読み込む。

ステップ２６０４では、スロットル開度変化量の所定時間の差分値とエンジン回転数から加速増量係数を検索する。ステップ２６０５では、エンジン水温を読み込み、ステップ２６０６でエンジン水温より加速増量水温補正係数を検索する。

ステップ２６０７では、加速増量補正係数に加速増量水温補正係数を乗じて水温補正を
施し、ステップ２６０８で最終的な加速増量補正係数を出力する。

本発明による燃料性状判定装置を備えた内燃機関の制御装置の一つの実施形態を示すブロック図である。 本発明による燃料性状判定装置を備えた燃料制御装置が制御する内燃機関のハード構成の一つの実施形態を示すハード構成図である。 本発明による燃料性状判定装置を備えたエンジン制御装置の内部構成の一つの実施形態を示すブロック図である。 内燃機関の吸気通路における燃料の壁流滞留の一例を示す説明図である。 本実施形態による始動後増量補正係数の設定特性の一例を示すグラフである。 本実施形態による水温補正係数の設定特性の一例を示すグラフである。 エンジン始動時に排出されるＨＣ排出特性の一例を示すグラフである。 エンジン始動時のエンジン回転挙動の一例を示すグラフである。 アイドリング時のエンジントルクと点火時期との関係の一例を示すグラフである。 本実施形態によるＩＳＣ点火時期補正の制御ロジックの一例を示すブロック図である。 アイドリング回転数と点火時期補正量の挙動の一例を示すグラフである。 ＩＳＣ点火時期補正量の周波数解析のパワスペクトルの一例を示すグラフである。 本発明の燃料性状判定手段の制御ロジックの一つの実施形態を示すブロック図である。 本実施形態における周波数解析のためのデータ取り込みタイミングの一例をを示すタイムチャートである。 本発明の燃料性状判定手段の制御ロジックの他の実施形態を示すブロック図である。 本発明による燃料性状補正係数による始動時の燃料補正の一つの実施形態を示すブロック図である。 本発明による燃料性状補正係数による始動時の燃料補正の他の実施形態示すブロック図である。 本発明による機関加速時の加速増量に対する燃料性状補正の一つの実施形態示すブロック図である。 本実施形態における加速増量補正係数の算出処理の一つの実施形態示すブロック図である。 本発明による燃料性状判定手段を備えた燃料制御装置の制御手順を示すフローチャートである。 一つの実施形態による燃料性状判定手段制御手順のフローチャートである。 他の実施形態による燃料性状判定手段制御手順のフローチャートである。 本発明による燃料性状判定手段の出力する燃料性状補正係数に基づく燃料補正の一実施形態のフローチャートである。 本発明による燃料性状判定手段の出力する燃料性状補正係数に基づく燃料補正の他の実施形態のフローチャートである。 本発明による機関加速時の加速増量に対して燃料性状補正を施す制御手順の一実施形態を示すフローチャートである。 本実施形態における加速増量を求める制御手順のフローチャートである。

符号の説明

１０１ エンジン回転数計算手段
１０２ 基本燃料計算手段
１０３ 基本燃料補正係数計算手段
１０４ 基本点火時期計算手段
１０５ ＩＳＣ手段
１０６ 燃料性状判定手段（装置）
１０６−１ 第１燃料性状判定手段
１０６−２ 第２燃料性状判定手段
１０７ 空燃比帰還制御係数計算手段
１０８ 目標空燃比設定手段
１０９ 基本燃料補正手段
１１０ 点火時期補正手段
１１１〜１１４ １気筒〜４気筒燃料噴射手段
１１５〜１１８ １気筒〜４気筒点火手段
１１９ ＩＳＣバルブ制御手段
２０１ 内燃機関
２０２ スロットル絞りバルブ
２０３ アイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）
２０４ 吸気管
２０５ 吸気管圧力センサ
２０６ 燃料噴射弁
２０７ クランク角度センサ
２０８ 点火モジュール
２０９ 水温センサ
２１０ 酸素濃度センサ
２１１ スワールコントロール手段
２１２ イグニッションキースイッチ
２１３ 点火栓
２１４ シリンダブロック
２１５ 排気管
２１６ バルブ
２１７ スロットル開度センサ
２５０ エンジン制御装置
３０１ Ｉ／Ｏドライバ
３０２ 演算装置
３０３ 不揮発性メモリ
３０４ 揮発性メモリ
４０１ 吸気通路
１００１ 処理ブロック
１００２ 加算器
１００３ 処理ブロック
１３０１ ＡＮＤ回路
１３０２ スイッチ
１３０３ 周波数解析部
１３０４ パワスペクトル検出部
１３０５〜１３０８ 処理ブロック
１４０１ ＡＮＤ回路
１４０２ スイッチ
１４０３〜１４０５ バンドパスフィルタ
１４０６ スイッチ
１４０７〜１４１０ 処理ブロック
１５０１、１５０２ 処理ブロック
１５０４ 乗算器
１６０１ 処理ブロック
１６０３ 乗算器
１６０４ 処理ブロック
１６０６、１６０７ 乗算器
１７０１ 処理ブロック
１７０３、１７０４ 乗算器
１８０１ 遅延器
１８０２ 加算器
１８０３、１８０４ 処理ブロック
１８０５ 乗算器

Claims (7)

1. 内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、前記点火時期制御手段による点火時期制御によって内燃機関のアイドリング回転数を所定の目標回転数に制御する手段とを有する内燃機関の燃料性状判定装置であって、
   前記点火時期制御手段によってアイドリング回転数を所定の目標回転数に制御する制御量の時間変化量より燃料性状を判定する手段を有することを特徴とする内燃機関の燃料性状判定装置。
2. 点火時期制御によりアイドリング回転数を制御する手段は、アイドル運転時の目標回転数がアイドリング回転数の検出値より高い時には点火時期を進角側に設定し、アイドル運転時の目標回転数がアイドリング回転数の検出値より低い時には点火時期を遅角側に設定する手段であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料性状判定装置。
3. 前記燃料性状を判定する手段は、点火時期制御によりアイドリング回転数を制御する制御量に対して周波数解析を行う手段と、周波数解析結果より燃料性状を判定する手段とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料性状判定装置。
4. 前記燃料性状を判定する手段は、少なくとも１つ以上のバンドパスフィルタと、点火時期制御によりアイドリング回転数を制御する制御量を前記１つ以上のバンドパスフィルタでフィルタリングする手段と、前記バンドパスフィルタによるフィルタリング値より燃料性状を判定する手段とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料性状判定装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の内燃機関の燃料性状判定装置によって判定された燃料性状に応じて燃料補正を行う手段を有することを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。
6. 請求項１〜４の何れか一項に記載の内燃機関の燃料性状判定装置によって判定された燃料性状に応じた補正係数を計算する手段と、前記補正係数によって始動時の燃料補正を行う手段と、を有することを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。
7. 請求項１〜４の何れか一項に記載の内燃機関の燃料性状判定装置によって判定された燃料性状に応じた補正係数を計算する手段と、前記補正係数によって加速時の燃料補正を行う手段と、を有することを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。

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