JPH0385347A - 異種類燃料使用内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は異種類燃料使用内燃機関の燃料供給制御装置に
関し、詳しくは、異種類の燃料を切り換えて若しくは混
合して使用可能な内燃機関において、機関に供給される
燃料中の基準となる燃料の濃度を検出するセンサの異常
時におけるフェイルセーフ制御の改善技術に関する。

〈従来の技術〉 異種類の燃料を切り換えて若しくは混合して使用可能な
内燃機関としては、例えば、特開昭５６−９８５４０号
公報等に開示されるようなものがある。

このものは、ガソリンとアルコールとを切り換えて、若
しくは混合して使用できるようにしたもので、燃料中の
基準燃料たるアルコール濃度を検出スるアルコールセン
サを設け、該アルコ−）Ｌｔセンサの検出値に基づいて
燃料供給量を補正制御すると共に、排気中の酸素濃度を
検出する酸素センサを設けて、該酸素センサにより検出
される排気中の酸素濃度を介して実際の空燃比の目標空
燃比に対するリッチ・リーンを検出し、所定の運転状態
においてはこの検出結果に基づいて実際の空燃比を目標
空燃比に近づけるように燃料供給量のフィードバック補
正制御を行っている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記のような従来の異種燃料使用に対応した
内燃機関においては、アルコールセンサが異常となって
誤った検出値を出力するようになると、この誤ったアル
コール濃度検出値に基づいて誤った燃料供給量の設定が
行われるために、空燃比フィードバック制御が行われな
いときには空燃比が目標空燃比から大きくずれ、また、
空燃比フィードバック制御が行われる場合であっても、
フィードバック補正では補正しきれずに大きな空燃比ず
れを生じてしまうことがある。

このため、アルコールセンサの異常時では、機関運転性
能や排気性状が悪化してしまうという問題があり、かか
る問題点を解消するものとして、本出願人は、アルコー
ルセンサの異常時にアルコールセンサの濃度検出値を一
定割合で強制的に変化させ、排気通路に設けた酸素セン
サにより検出される排気中酸素濃度を介して検出される
空燃比が反転したところ、即ち、酸素センサにより検出
される空燃比が略目標空燃比に達したときの濃度検出値
に固定し、この固定濃度に基づいて燃料供給量等を制御
させるよう構成した制御装置を先に提案した（特願昭６
３−２４２２７３号参照）。

ところで、第６図に示すように、空燃比フィードバック
制御を行っているときに、アルコールセンサが異常とな
ると、かかる濃度検出値異常に伴って大きな空燃比ずれ
が生じ、この空燃比ずれを解消すべく空燃比フィードバ
ック補正係数ＬＡＭＢＤＡは増大又は減少設定されて限
界値に張りつくことになる。ここで、濃度検出値を強制
的に変化させ真の濃度に近づけるようにすると、限界値
となっている補正係数ＬＡＮＢＤＡによって空燃比を反
転させ得る補正が行えるようになり、酸素センサにより
検出される空燃比が反転するため、本出願人が先に提案
した装置によるとここでアルコール濃度が固定されてし
まう。

しかしながら、酸素センサが最初に反転したときにアル
コール濃度を固定してしまうと、空燃比フィードバック
補正係数ＬＡＭＢＤＡの値が限界値付近で目標空燃比を
得られることになるため、空燃比フィードバック補正係
数ＬＡＭＢＤＡを限界値付近で変化させることになり、
制御途中で補正係数ＬＡＭＢＤＡが限界値に張りついた
りして良好にフィードバック制御することができず、結
果、目標空燃比を精度良く得ることができないという問
題があった。

即ち、本出願人が先に提案したフェイルセーフ制御によ
ると、空燃比フィードバック制御中にセンサ異常が発生
すると、真のアルコール濃度にまで変化させる前に、空
燃比フィードバック補正制御で補正可能な限界の濃度誤
差まで変化すると、そこで濃度が固定されていたもので
あり、このためにフェイルセーフ濃度を固定してからの
フィードバック制御が限界値付近で行われることになっ
て良好なフェイルセーフ性能が得られなかったものであ
る。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、空燃比
のフィードバック制御中にアルコールセンサの異常が発
生したときに、真の濃度に近いフェイルセーフ濃度を設
定することにより空燃比フィードバック制御が良好に行
えるようにして、センサ異常時であっても目標空燃比を
精度良く得られる燃料供給制御装置を提供することを目
的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、異種類の燃
料を切り換えて若しくは混合して使用可能な内燃機関で
あって、機関に供給される燃料中の基準となる燃料の濃
度を検出する基準燃料濃度検出手段と、少なくともこの
基準燃料濃度検出手段による濃度検出値を含む運転条件
に基づいて機関への燃料供給量を制御する燃料供給制御
手段と、機関吸入混合気の空燃比の目標空燃比に対する
リッチ・リーンを検出する空燃比検出手段と、これによ
り検出された空燃比を目標空燃比に近づけるように前記
燃料供給量をフィードバック補正制御する空燃比フィー
ドバック制御手段と、を備えた異種類燃料使用内燃機関
の燃料供給制御装置において、 基準燃料濃度検出手段の異常を検出する異常検出手段と
、この異常検出手段による異常検出時に基準燃料濃度検
出手段による濃度検出値を空燃比フィードバック制御手
段による燃料供給量の増減補正方向を反転させる方向へ
徐々に強制的に変化させ、この変化値に基づいて燃料供
給制御手段による燃料供給量制御を行わせる濃度強制変
化手段と、この濃度強制変化手段により濃度検出値を強
制的に変化させている″ときに空燃比フィードバック制
御手段による燃料供給量の増減補正方向が反転したとき
の濃度検出値をフェイルセーフ濃度として固定するフェ
イルセーフ濃度設定手段と、を設けるようにした。

〈作用〉 かかる構成によると、基準燃料濃度検出手段が機関に供
給される燃料中の基準となる燃料の濃度を検出し、該基
本燃料濃度を少なくとも含む運転条件に基づき燃料供給
制御手段が燃料供給量を制御する。一方、空燃比フィー
ドバック制御手段は、空燃比検出手段により検出される
機関吸入混合気の空燃比の目標空燃比に対するリッチ・
リーンに基づき、実際の空燃比を目標空燃比に近づける
ように燃料供給量をフィードバック補正制御する。

ここで、異常検出手段が、基準燃料濃度検出手段の異常
を検出すると、濃度強制変化手段は濃度検出値を空燃比
フィードバック制御における増減補正方向を反転させる
方向へ徐々に強制的に変化させ、この変化値に基づいて
燃料供給量制御を行わせる。そして、フェイルセーフ濃
度設定手段は、上記のようにして基準燃料濃度の検出値
を強制的に変化させているときに、フィードバック制御
手段による燃料供給量の増減補正方向が反転したときの
濃度検出値をフェイルセーフ濃度として固定する。

従って、フィードバック制御手段により大きな増減補正
を行っているときには、濃度検出値を強制的に変化させ
ることが継続して行われ、フィードバック補正による補
正割合が小さくなってきて、補正方向が反転したときの
濃度で固定されるから、大きなフィードバック補正を必
要としない真の濃度に近い濃度にフェイルセーフ濃度が
設定されることになり、その後のフィードバック補正制
御を増減補正の基準値付近で行わせて目標空燃比が精度
良く得られるようになる。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

一実施例を示す第２図において、機関１は燃料としてガ
ソリンとアルコールとを切り換えて、若しくはこれらを
混合したアルコール混合燃料を使用できるようにしたも
ので、該機関ｌには、エアクリーナ２から吸気ダクト３
．スロットル弁４及び吸気マニホールド５を介して空気
が吸入される。

前記吸気マニホールド５のブランチ部には、各気筒毎に
燃料噴射弁６が設けられている。前記燃料噴射弁６は、
ソレノイドに通電されて開弁し、通電停止されて閉弁す
る電磁式燃料噴射弁であって、後述するコントロールユ
ニット１２からの駆動パルス信号により通電されて開弁
し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレ
ギュレータにより所定の圧力に調整された燃料を噴射供
給する。

尚、この例は、マルチポイントインジェクシッンシステ
ムであるが、スロットル弁４の上流などに全気筒共通に
単一の燃料噴射弁を設けるシングルポイントインジェク
ションシステムであっても良い。

機関１の燃焼室には点火栓７が設けられていて、これに
より火花点火して混合気を着火燃焼させる。

そして、機関１からは、排気マニホールド８゜排気ダク
ト９．三元触媒１０及びマフラー１１を介して排気が排
出される。三元触媒１０は、排気成分中のＣｏ、ＨＣを
酸化し、また、ＮＯｘを還元して、他の無害な物質に変
換する排気浄化装置であり、混合気を理論空燃比で燃焼
させたときに再転換効率が最も良好なものとなる。

コントロールユニット１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ。

ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイス等を含
んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセ
ンサからの入力信号を受け、後述の如く演算処理をして
、燃料噴射弁６の作動を制御する。

前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３中に熱線式或
いはフラップ式等のエアフローメータ１３が設けられて
いて、吸入空気流量Ｑに応じた電圧信号を出力する。

また、クランク角センサ１４が設けられていて、４気筒
の場合、クランク角１８０°毎の基準信号ＲＥＦと、ク
ランク角ｌ＠又は２°毎の単位角度信号ＰＯ５とを出力
する。ここで、前記基準信号ＲＥＦの周期、或いは、所
定時間内における前記単位角度信号ＰＯ３の発生数を計
測することによって、機関回転速度Ｎを算出可能である
。

また、機関１のウォータジャケットの冷却水温度Ｔｗを
検出する水温センサ１５等が設けられている。

更に、排気マニホールド８の集合部に空燃比検出手段と
しての酸素センサ１６が設けられ、排気中の酸素濃度を
介して機関１に吸入される混合気の空燃比を検出する。

前記酸素センサ１６は、理論空燃比付近を境に出力が急
変し、その出力に基づいて実際の空燃比の理論空燃比に
対するリッチ・リーンを検出する公知のものである。

また、燃料噴射弁６に供給される燃料中の基準燃料であ
るアルコール濃度ＭＥＴを検出する基準燃料濃度検出手
段としてのアルコールセンサ１７が燃料噴射弁６上流側
の図示しない燃料供給管若しくは燃料タンク内に設けら
れている。

ここにおいて、コントロールユニット１２に内蔵された
マイクロコンピュータは、第３図及び第４図のフローチ
ャートに示すＲＯＭ上のプログラムに従って演算処理を
行い、燃料噴射を制御すると共に、アルコールセンサ１
７異常時のフェイルセーフ制御を行う。

尚、本実施例において、異常検出手段、濃度強制変化手
段、燃料供給制御手段、空燃比フィードバック制御手段
、フェイルセーフ濃度設定手段としての機能は、前記第
３図及び第４図のフローチャートに示すようにソフトウ
ェア的に備えられている。

第３図のフローチャートに示すプログラムは、所定微小
時間（例えばＩｏＩｌｓ）毎に実行されるものであり、
まず、ステップｌ（図中ではＳｌとしである。以下同様
）では、エアフローメータ１３で検出した吸入空気流量
Ｑ、及び、クランク角センサ１４からの検出信号に基づ
いて算出した機関回転速度Ｎに基づいて基本燃料噴射量
（基本燃料供給量）Ｔｐ　（４−ＫＸＱ／Ｎ　；　Ｋは
定数）を演算する。

ステップ２では、水温センサ１５によって検出される冷
却水温度Ｔｗを主として、始動時増量や冷機時増量補正
等を含む各種補正係数Ｃ０ＥＦを設定する。

ステップ３では、実際の空燃比を目標空燃比（理論空燃
比）に近づけるための空燃比フィードバック補正係数Ｌ
Ａ？１ＢＤＡ　（基準値＝１）を比例積分制御により設
定する。この空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤ
Ａの比例積分制御については、第４図のフローチャート
のステップ１１〜ステツプ１７に示しである。

即ち、まず、ステップ１１では酸素センサ１６の出力電
圧Ｖｏｗと理論空燃比相当のスライスレベル電圧ＳＬと
を比較することにより、実際の空燃比が理論空燃比に対
してリッチであるかり−ンであるかを判別する。空燃比
がリッチであると判別されると、ステップ１２へ進んで
、今回のリッチ判別が初回であるか否かを判別する。リ
ッチ判別が初回であるときには、ステップ１４へ進み、
前回までの空燃比フィードバック補正係数ＬＡＮＢＤＡ
から所定の比例分Ｐを減算して燃料供給量の減量を図る
。−方、ステップ１２でリッチ判別が初回でないと判別
されたときには、ステップ１３へ進み、前回までの空燃
比フィードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡから所定の積分
分■を減算し、リッチ状態が解消されるまでこの所定の
積分分■ずつの減少設定を繰り返す。

また、ステップ１１で空燃比がリーンであると判別され
たときには、前記リッチ判別時と同様に、初回であれば
所定比個分だけ加算補正し、初回でない場合には所定積
分分■だけ加算補正し、空燃比フィードバック補正係数
ＬＡＭＢＤＡの増大設定によって燃料供給量が増量され
て、空燃比のリーン状態が解消されるようにする。

尚、前記所定の比例分Ｐ及び積分分！は、例えば基本燃
料噴射量Ｔｐと機関回転速度Ｎとに基づいて可変設定さ
れるよう構成しても良いし、また、固定値であっても良
い。また、空燃比フィードバヅク補正係数ＬＡＭＢＤＡ
は、比例積分制御されるものに限らず、微分制御を加え
たり、比例制御と微分制御とを組み合わせるなどしても
良い。

次のステップ４では、アルコールセンサ１７によって検
出された供給燃料中のアルコール濃度ＭＥＴに基づいて
アルコール濃度補正係数ＫＭＥＴを設定する。これは、
アルコール濃度による理論空燃比の違いを補償するため
のものである。

ステップ５では、バッテリ電圧による電磁式燃料噴射弁
６の無効開弁時間の変化を補正するための電圧補正分子
ｓを設定する。

そして、次のステップ６では、以下の式に従って基本燃
料噴射量Ｔｐを補正演算して最終的な燃料噴射量（燃料
供給量）Ｔｉを設定する。

Ｔ　ｉ＋Ｔ　ｐ　Ｘ　Ｃｏ　Ｅ　Ｆ　ＸＬＡＭＢＤＡＸ
　ＫＭＥＴ＋Ｔ　ｓ次のステップ７では、前記燃料噴射
量Ｔｉを出力レジスタにセットする。これにより、所定
の燃料噴射タイミングになると、この出力レジスタにセ
ットされた最新の燃料噴射量Ｔｉが読み出され、この燃
料噴射量Ｔｉに相当するパルス巾の駆動パルス信号が燃
料噴射弁６に与えられることにより機関ｌへ燃料が噴射
供給される。

ところで、前記燃料噴射量Ｔｉの演算に用いられるアル
コール濃度補正係数ＫＭＥＴは、前述のようにアルコー
ルセンサ１７の検出値に基づいて設定されるものである
ため、アルコールセンサ１７が異常となって実際の濃度
とは大きく異なる検出値を出力するようになると、空燃
比制御性が悪化して運転性に支障を来すことになってし
まう、このために、アルコールセンサ１７の異常時のフ
ェイルセーフ制御機能が、第４図のフローチャートのス
テップ１８以降に示すように備えられている。

ステップ１８では、アルコールセンサ１７の異常判別を
行う。異常判別は、例えば空燃比フィードバック補正係
数ＬＡＭＢＤＡが所定の限界値（例えば±２５％）に達
していて、補正係数ＬＡＭＢＤＡが所定時間以上継続し
て限界値に張り付いている場合、又は、アルコールセン
サ１７による検出値が所定割合以上で急変したときなど
を異常と見做す。

このステップ１８でアルコールセンサ１７が異常である
と判別されたときには、ステップ１９へ進んで所定のフ
ェイルセーフ制御が完了しているか否か判別する０本実
施例では、アルコールセンサ１７が異常になると、アル
コールセンサ１７の検出値ではなく真のアルコール濃度
に近いフェイルセーフ濃度を設定し、このフェイルセー
フ濃度に基づいてアルコール濃度補正係数ＫＭＥＴを設
定させるようにするから、フェイルセーフ制御の完了は
前記フェイルセーフ濃度が設定されているか否かを示す
。

ステップ１９でフェイルセーフ制御が完了していないと
判別されたときには、ステップ２０へ進む。

ステップ２０では、前回における空燃比フィードバック
補正係数ＬＡＭＢＤＡが基準値である１よりも大であっ
たか小であったか、即ち、前回の補正係数ＬＡＭＢＤＡ
によって燃料供給量が増量補正されていたか減量補正さ
れていたかを判別する。

ステップ２０で前回の補正係数ＬＡＭＢＤＡが１未満で
あって減量補正されていたと判別されると、今度はステ
ップ２１で今回ステップ１１〜ステツプ１７で設定され
た補正係数ＬＡＮＢＤＡと基準値（１）とを比較する。

そして、今回の補正係数ＬＡＭＢＤＡも１未満であって
依然として減量補正を必要としているときには、アルコ
ール濃度ＭＥＴがセンサ異常によって過大であるために
燃料供給量Ｔｔが理論空燃比相当量よりも多くなってい
るものと見做し、ステップ２２へ進んでアルコール濃度
ＭＥＴを所定値だけ減少補正する。

一方、前回まで補正係数ＬＡＭＢＤＡによって減少補正
していたのに、今回は増大補正に反転したとき、即ち、
ステップ２１で今回の補正係数ＬＡＭＢＤＡが１以上で
あると判別されたときには、補正係数ＬＡＭＢＤＡによ
る大きな割合の補正を必要とせず、補正係数ＬＡＭＢＤ
Ａなしで略理論空燃比となる燃料噴射量Ｔｉが設定され
た状態であるから、現状のアルコール濃度ＭＥＴが真の
濃度に近いと見做すことができるのでこれをフェイルセ
ーフ濃度として固定すべく、ステップ２５へ進んでフェ
イルセーフ完了を指示する。

また、ステップ２０で前回の補正係数ＬＡＭＢＤＡが１
以上であって増量補正していたと判別されると、ステッ
プ２３で今回の補正係数ＬＡＭＢＤＡが基準値ｌよりも
大であるか小であるかを判別し、継続して増量補正して
いるか、また、増量補正から減量補正へ反転したかを判
別する。

補正係数ＬＡＭＢＤＡによって継続して増量補正されて
いるときには、センサ異常によりアルコール濃度が過少
であるために燃料供給量Ｔｉが理論空燃比相当量よりも
少なくなっているものと見做し、ステップ２４へ進んで
アルコール濃度ＭＥＴを所定値αだけ増大補正しく第５
図参照）、また、増量補正から減量補正へ反転したとき
には、補正係数ＬＡＭＢＤＡなしで略理論空燃比となる
燃料噴射量Ｔｉが設定された状態であるから、現状のア
ルコール濃度ＭＥＴをフェイルセーフ濃度として固定す
べく、ステップ２５へ進んでフェイルセーフ完了を指示
する。

このように、本実施例によると、アルコールセンサ１７
が異常になると、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭ
ＢＤＡによる増減補正を反転させる方向に徐々に濃度を
変化させ、増減補正が反転したところが略真の濃度に対
応する値であると見做し、その濃度で固定してその後の
燃料制御に用いるようにしたので、第５図に示すように
、空燃比フィードバック補正係数ＬＡＮ０ＤＡが基準値
１付近になってからアルコール濃度ＭＥＴが固定される
ことになり、その後の空燃比フィードバック制御におい
て補正係数ＬＡＭＢＤ＾を基準近傍で変化させて良好な
フィードバック制御性が得られて、フィードバック補正
制御によって目標空燃比を精度良く得ることができるよ
うになる。

尚、本実施例では、アルコールセンサ１７の異常時に濃
度検出値を強制的に変化させるときの所定値αを一定と
したが、機関運転状態や空燃比フィードバック補正係数
ＬＡＭＢＤＡ等に応じて可変設定するようにしても良い
。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、基準燃料濃度を検
出する手段が異常となったときに、空燃比フィードバッ
ク制御による燃料供給量の増減補正方向が反転する方向
に濃度を強制的に変化させ、増減補正方向が反転したと
ころの濃度をフェイルセーフ濃度として設定し、このフ
ェイルセーフ濃度に基づいてその後燃料供給量が制御さ
れるようにした。これにより、空燃比フィードバック制
御が増大又は減少補正の限界値付近であるときにフェイ
ルセーフ濃度が設定されることがなく、フェイルセーフ
濃度を真の濃度に近づけることができるため、フェイル
セーフ濃度に基づいて燃料供給を制御するときに空燃比
フィードバック制御を基準付近で行わせて良好な制御性
を確保し、濃度検出手段に異常が発生しても目標空燃比
で燃料供給を制御させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図及び第４図
はそれぞれ同上実施例における制御内容を示すフローチ
ャート、第５図は同上実施例におけるフェイルセーフ制
御の特性を示すタイムチャート、第６図は従来のフェイ
ルセーフ制御の問題点を説明するためのタイムチャート
である。 １・・・機関　　６・・・燃料噴射弁　　１２・・・コ
ントロ−ルユニッ ト １３・・・エアフローメータ １４・・・ クランク角センサ １６・・・酸素センサ １７・・・ア ルコールセンサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 異種類の燃料を切り換えて若しくは混合して使用可能な
   内燃機関であって、機関に供給される燃料中の基準とな
   る燃料の濃度を検出する基準燃料濃度検出手段と、少な
   くとも該基準燃料濃度検出手段による濃度検出値を含む
   運転条件に基づいて機関への燃料供給量を制御する燃料
   供給制御手段と、機関吸入混合気の空燃比の目標空燃比
   に対するリッチ・リーンを検出する空燃比検出手段と、
   前記検出された空燃比を目標空燃比に近づけるように前
   記燃料供給量をフィードバック補正制御する空燃比フィ
   ードバック制御手段と、を備えた異種類燃料使用内燃機
   関の燃料供給制御装置において、 前記基準燃料濃度検出手段の異常を検出する異常検出手
   段と、 該異常検出手段による異常検出時に前記基準燃料濃度検
   出手段による濃度検出値を前記空燃比フィードバック制
   御手段による燃料供給量の増減補正方向を反転させる方
   向へ徐々に強制的に変化させ、該変化値に基づいて前記
   燃料供給制御手段による燃料供給量制御を行わせる濃度
   強制変化手段と、 該濃度強制変化手段により濃度検出値を強制的に変化さ
   せているときに前記空燃比フィードバック制御手段によ
   る燃料供給量の増減補正方向が反転したときの濃度検出
   値をフェイルセーフ濃度として固定するフェイルセーフ
   濃度設定手段と、を設けたことを特徴とする異種類燃料
   使用内燃機関の燃料供給制御装置。