JPH06100113B2

JPH06100113B2 - 燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH06100113B2
Application number: JP17822289A
Authority: JP
Inventors: 将栗原
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH0343638A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はアルコール混合燃料を用いたエンジンに適用す
る燃料噴射制御装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、自動車用エンジンの燃料としては純正ガソリン
が使用されるが、メタノールからなるアルコールを混合
してあるアルコール混合ガソリンが使用される場合があ
る。そして、純正ガソリンとアルコール混合ガソリンと
を比較すると、当然にオクタン価も変ってくるから、エ
ンジンについての燃料噴射量、点火時期等も異なってく
ることになり、アルコール混合燃料用のエンジンが搭載
されている。

ここで、純正ガソリンを用いた場合の基本噴射量T_Pにつ
いてみると、吸入空気量をＱ、エンジン回転数をＮ、定
数をＫとすると、基本噴射量T_Pは、 T_P＝Ｋ×Q/N ……（１）として演算される。そして、基本噴射量T_Pを、水温セン
サ、酸素センサ等の各種センサ、エンジンスイッチ、ス
ロットルバルブスイッチ等の各種スイッチからの信号に
基づいて補正し、最終的に噴射弁による燃料噴射量Ti
を、 Ti＝T_P×α×α′×C_OEF＋T_S …（２）ただし、α：空燃比フィードバック補正係数 α′：基本空燃比学習補正係数 C_OEF:各種補正係数 T_S:バッテリ電圧補正係数として演算する。この際、酸素センサからの酵素濃度信
号に基づき、空燃比フィードバック補正係数αを補正す
ると共に、基本噴射量T_Pとエンジン回転数Ｎとから基本
空燃比学習補正係数α′を学習補正することにより、空
燃比（空気と燃料の重量比）A/Fが15:1となるように制
御している。

このように、補正ガソリンの空燃比A/Fは15:1である
が、アルコール混合ガソリンの空燃比は第６図に示すよ
うな特性となり、アルコール濃度が100％では空燃比は
6:1となることが知られている。

従って、アルコール混合ガソリンを使用する場合には、
（２）式から燃料噴射量Tiを、 Ti＝C_K×T_P×α×α′×C_OEF＋T_S ……（３）ただし、C_K:アルコール濃度によって定まる定数として演算する必要がある。

ここで、アルコール混合ガソリン中のアルコール濃度を
検出するアルコールセンサとしては、ガソリンとアルコ
ールが有する固有抵抗値からアルコール濃度を検出する
抵抗式アルコールセンサ、アルコール混合ガソリン中の
誘電率からアルコール濃度を検出する静電容量式アルコ
ールセンサ、光の透過光量を利用した光学的アルコール
センサ等が検討されている。これら各アルコールセンサ
のうち、例えば抵抗式アルコールセンサは、第７図に示
すように、流路となる配管ａの途中に一対の電極b,cを
所定寸法離間して対向配設し、該電極b,c間に介在する
アルコール混合ガソリンｄのアルコール濃度が高くなる
と抵抗値が低下することに基づき（第８図参照）、該電
極b,cと電圧検出抵抗ｅとを直流電源ｆに直列接続し、
該電圧検出抵抗ｅから導出された出力電圧Ｅの変化から
アルコール濃度を検出するようになっている。

即ち、アルコール濃度Ｃが高くなると電極b,cの抵抗値
が低下するから、電圧検出抵抗ｅからの出力電圧Ｅは、
第９図に示す如く、アルコール濃度Ｃに正比例した検出
電圧として導出することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、アルコール混合ガソリン使用の自動車におい
ては、アルコール濃度に応じて空燃比が6:1〜15:1まで
の間で約３倍の相違がある。

一方、アルコールセンサが故障した場合には第９図に実
線で示す特性の出力電圧Ｅを出力することはできず、第
９図中に点線で示す如く、アルコール濃度に関係なく、
アルコール濃度０％のときの所定の下限電圧E₁以下また
はアルコール濃度100％のときの上限電圧E₂以上を出力
してしまうことがある。ここで、前記下限電圧E₁とはア
ルコール濃度Ｃが０％のときの正常な出力電圧よりも低
い値をいい、前記上限電圧E₂とはアルコール濃度Ｃが10
0％のときの正常な出力電圧よりも高い値をいう。

このように、アルコールセンサが故障し、正常な検出電
圧を出力しえない場合には、（３）式による燃料噴射量
Tiを演算することができない。即ち、下限電圧E₁以下の
検出電圧であるときには、ガソリン濃度が100％として
演算され、逆に上限電圧E₂以上の検出電圧であるときに
は、アルコール濃度が100％として演算されてしまう。
この結果、正常なエンジン制御を行なうことができず、
安全走行が阻害され、事故の原因となるという問題点が
ある。

このような問題点を解決するには、アルコールセンサが
正常に作動している状態のアルコール濃度を記憶し、ア
ルコールセンサの故障後にもこの正常時のアルコール濃
度に固定して燃料噴射量の制御を行ない、自動車の走行
を行なわせることができる。

しかし、長距離走行時のように途中でアルコール濃度の
異なるアルコール混合ガソリンを給油した場合、または
メタノール100％のアルコールや純正ガソリンを給油し
た場合には、燃料タンク内のアルコール濃度が大幅に変
ってしまい、適正な噴射量制御を行なうことができない
という新たな問題点が発生する。

本発明はこのような従来技術の未解決な問題点に鑑みな
されたもので、アルコール濃度検出手段が故障した後に
新燃料を給油した場合にも高精度な燃料噴射制御を行な
うことができるようにした燃料噴射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〕

上記目的を達成するために、本発明は、第１図の機能ブ
ロック図に示すように、アルコール混合燃料を貯える燃
料タンクと、該燃料タンク内の燃料を吐出する燃料ポン
プと、燃料配管を介して該燃料ポンプから供給された燃
料をエンジンに噴射する噴射弁とからなる燃料噴射制御
装置において、前記燃料タンク内の残量を検出する残量
検出手段と、前記燃料タンク，燃料ポンプおよび燃料配
管を含む燃料供給系統内の所望位置に設けられ、燃料中
のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段
と、該アルコール濃度検出手段による検出濃度が正常な
検出範囲を逸脱し、該アルコール濃度検出手段が故障し
たか否かを判定する故障判定手段と、該故障判定手段が
アルコール濃度検出手段が故障したと判定した後に給油
が行なわれたか否かを判定する給油判定手段と、該給油
判定手段によって給油が行なわれたと判定したときに
は、前記残量検出手段によって検出された給油前の残量
と給油後の現在残量、アルコールまたはガソリンのみか
らなる予め定められた給油油種、および前記アルコール
濃度検出手段で検出された故障前のアルコール濃度から
新燃料のアルコール濃度を演算するアルコール濃度演算
手段と、該アルコール濃度演算手段によって演算された
新燃料のアルコール濃度に基づいて前記噴射弁による燃
料噴射制御を行なわせる故障時噴射制御手段とから構成
したことを特徴とする。

〔作用〕

このように構成することにより、故障判定手段がアルコ
ール濃度検出手段が故障したものと判定した後に、給油
判定手段がアルコールまたはガソリンからなる予め定め
られた所定油種の燃料を給油したと判定したときには、
アルコール濃度演算手段が、燃料タンク内の新燃料のア
ルコール濃度を演算し、故障時噴射制御手段はこの演算
されたアルコール濃度で燃料噴射量を演算し、噴射弁を
作動する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第２図ないし第５図を参照しつ
つ、詳細に説明する。

第２図ないし第４図は本発明の第１の実施例を示す。

同図において、１は自動車のエンジンで、該エンジン１
には燃焼室にアルコール混合ガソリンを噴射する噴射弁
２が設けられると共に外気を吸気するインテイクマニホ
ード３が設けられ、吸気フィルタ４との間には吸入空気
量を計測するエアフローメータ５が設けられている。ま
た、エンジン１には排気マニホールド６が設けられ、該
排気マニホールド６には酸素センサ（図示せず）が設け
られている。

７はアルコール混合ガソリンＦを貯える燃料タンクで、
該燃料タンク７内には当該アルコール混合ガソリンＦを
吐出する燃料ポンプ８が設けられている。

９は前記燃料ポンプ８に付設されたフロート式の残量計
で、該残量計９は燃料タンク７内に貯えられたアルコー
ル混合ガソリンＦの残量を検出するものである。なお、
前記残量計９は燃料タンク７のタンク形状に拘らず該燃
料タンク７内の残量Ｑに応じた検出信号を出力する構成
としてもよく、また燃料タンク７の液面高さのみを検出
し、別途タンク内残量Ｑを演算する残量演算回路と組合
せてもよい。

10は燃料配管で、該燃料配管10の一端は燃料ポンプ８の
吐出側と接続され、その他端は噴射弁2,圧力レギュレー
タ11の流入側と接続され、その途中には燃料フィルタ1
2,アルコールセンサ13が設けられている。一方、前記圧
力レギュレータ11の流出側はリターン配管14を介して燃
料タンク７と接続されている。ここで、前記アルコール
センサ13は燃料配管10内を流れるアルコール混合ガソリ
ン８中のアルコール濃度を検出し、出力電圧Ｅを出力す
るためのもので、該アルコールセンサ13としては、例え
ば第７図に示す抵抗式アルコールセンサ等が用いられ
る。また、圧力レギュレータ11はインテイクマニホール
ド３内の圧力を制御圧として導くことにより、燃圧と該
インテイクマニホールド３内圧力との差が常に一定とな
るように制御するものである。

さらに、15はマイクロコンピュータ等によって構成され
た演算装置で、該演算装置15は第３図に示すように入出
力制御回路16、例えばCPU,MPU等で構成される処理回路1
7、例えばROM,RAM等で構成される記憶回路18を含んで構
成されている。そして、入出力制御回路16の入力側はエ
アフローメータ5,残量計9,アルコールセンサ13,クラン
ク角センサ19,酸素センサ，水温センサ，車速センサ等
の各種センサ、エンジンスイッチ，スロットルバルブス
イッチ，シフトスイッチ等の各種スイッチ、およびバッ
テリ（いずれも図示せず）と接続され、出力側は噴射弁
2,報知器20等と接続されている。ここで、前記報知器20
はアルコールセンサ13の故障を報知するだけでなく、次
回の給油時（故障と判定された場合の給油時）には、純
正なアルコールまたはガソリンのみからなる予め定めら
れた一方の油種のみを給油すべきことを報知するもの
で、例えば給油液種指示ランプ，音声合成による音声報
知器等が適用され、通常運転室内に設けられる。

また、記憶回路18には第４図に示す噴射量演算処理用の
プログラムが格納されていると共に、その記憶エリア18
Aには現在のアルコール濃度に対する検出電圧Ｅ、アル
コール濃度０％のときの所定の下限電圧E₁およびアルコ
ール濃度100％のときの所定の上限電圧E₂、前回プログ
ラムサイクルの残量値Q₀,Q₀′、アルコールセンサ13が
故障したときには給油開始時点での給油前残量Ｑ′等を
記憶するようになっている。

さらに、演算装置15はエアフローメータ５からの吸入空
気量Ｑとクランク角センサ19からのエンジン回転数Ｎと
によって、（１）式の基本噴射量T_Pを演算する基本噴射
量演算機能と、アルコールセンサ13からのアルコール検
出濃度Ｃに対応する出力電圧Ｅによって、（３）式から
燃料噴射量Tiを演算する機能と、アルコールセンサ13の
出力電圧Ｅをプログラムサイクル毎に記憶し、これを下
限電圧E₁または上限電圧E₂と比較し、該アルコールセン
サ13が故障したか否か判定する故障判定機能と、アルコ
ールセンサ13が故障したと判定したときは、記憶されて
いる故障直前のアルコール濃度Ｃ（出力電圧Ｅ）に固定
して燃料噴射制御を行なう故障時噴射量演算機能と、ア
ルコールセンサ13が故障したときには、報知器21を作動
する故障報知機能と、残量値Ｑの変化から給油が開始さ
れたか否かを判定する給油開始判定機能と、給油が開始
されたと判定したときそれ以前の残量値Ｑを記憶させる
機能と、給油後には残量値Ｑ′の変化から給油が終了し
たか否かを判定する給油終了判定機能、給油が終了した
ときには給油前の残量値Ｑ′、実給油量（Ｑ′−Ｑ）、
報知器20で報知した給油油種、およびアルコールセンサ
13の出力値Ｅから新燃料のアルコール濃度Ｃを演算する
アルコール濃度演算機能と、さらに演算したアルコール
濃度に基づいて（３）式から噴射量を演算する機能とを
有している。

本実施例はこのように構成されるが、次にその作動につ
いて第４図を参照しつつ述べる。

まず、エンジンスイッチがONとなって処理がスタートす
ると、ステップ１で演算装置15はその処理回路17の制御
のもとにアルコールセンサ13から出力電圧Ｅを読込む。
そして、次のステップ２では、演算装置15はクランク角
センサ19からのエンジン回転数Ｎ、エアフローメータ５
からの吸入空気量Ｑを読込んで（１）式による基本噴射
量T_Pを演算すると共に、ステップ１で読込んだ出力電圧
Ｅ（アルコール濃度Ｃ）、その他の各種センサ，スイッ
チ等からの信号に基づいて、アルコール混合ガソリンの
燃料噴射量Tiを演算し、この燃料噴射量Tiに対応したパ
ルスデューティの噴射パルスを噴射弁２に出力する。こ
れにより、燃料タンク７内のアルコール混合ガソリンＦ
は燃料ポンプ8,燃料配管10,燃料フィルタ12,アルコール
センサ13等を介して噴射弁２に供給され、エンジン１を
駆動する。以上のようにして行なわれるステップ２の処
理が通常の噴射制御である。

このように、ステップ２による通常の噴射制御を行なっ
たら、次のステップ３では記憶回路18の記憶エリア18A
内にステップ１で読込んだアルコールセンサ13からの出
力電圧Ｅを記憶する。そして、次のステップ４では、こ
の出力電圧Ｅを記憶エリア18A内に格納してある下限電
圧E₁,上限電圧E₂と比較し、前記出力電圧Ｅがこれら各
電圧E₁,E₂の範囲内であれば、アルコールセンサ13は正
常に作動しているものと判定し、ステップ１に戻って通
常の噴射制御を行なう。一方、出力電圧Ｅが下限電圧E₁
以下または上限電圧E₂以上であれば、アルコール濃度が
０〜100％の範囲を逸脱した出力電圧であるから、アル
コールセンサ13が故障したものと判定する。かくして、
ステップ４が本発明の故障判定手段を構成している。

さて、ステップ４でアルコールセンサ13が故障したと判
定したときには、次のステップ５に進み、記憶回路18の
記憶エリア18Aに記憶した故障直前の出力電圧Ｅにより
（３）式による燃料噴射量Tiを演算し、この燃料噴射量
Tiに固定する。即ち、アルコールセンサ13が故障したと
いうことは、通常の噴射制御を行なうことは不可能であ
るが、ステップ３で故障前のプログラムサイクルにおけ
る出力電圧Ｅが記憶されているから、新たに燃料を給油
しない限り、燃料タンク７内のアルコール混合ガソリン
Ｆのアルコール濃度は、この出力電圧Ｅに基づく値と変
わらないと考えられる。そこで、ステップ５では故障直
前に記憶されたアルコール濃度Ｃによって（３）式の燃
料噴射量Tiを演算するようにして、噴射制御を固定させ
る。

また、ステップ５の処理を行なったら次のステップ６に
進み、報知器20に作動信号を出力し運転者にアルコール
センサ13が故障した旨およびアルコールのみまたはガソ
リンのみを給油すべき旨を報知する。

次に、ステップ5,6の処理が終了したら、次のステップ
７で残量計９から残量値Ｑを読込み、ステップ８で記憶
回路18から前回プログラムサイクルでの残量値Q₀を読出
し、ステップ９で両者の差ΔＱ＝Ｑ−Q₀から残量値Ｑの
変化があったか否かを比較し、両者の差がなければ、ス
テップ７で読込んだ残量値Ｑをステップ10で前回プログ
ラムサイクルでの残量値Q₀として記憶エリア18Aに格納
し、ステップ５に戻る。一方、ステップ９で今回の検出
残量値Ｑと前回プログラムサイクルでの残量値Q₀との差
ΔＱが所定値以上であれば、給油を開始したものと判定
する。

次に、ステップ９で「YES」と判定したときには、給油
作業が開始されたものであるから、ステップ11に移って
給油前残量値Ｑを記憶エリア18Aに記憶せしめる。そし
て、ステップ12では残量計９から給油が開始された後の
残量値Ｑ′を読み、ステップ13で前回プログラムサイク
ルでの残量Q₀′を読出し、ステップ14で両者の差ΔＱ′
＝Ｑ′−Q₀′から残量値Ｑ′が一定であるか否かを比較
し、両者の差が所定値以上であれば給油中として、ステ
ップ12で読込んだ残量値Ｑ′をステップ15において前回
プログラムサイクルでの残量値Q₀′として記憶エリア18
Aに格納し、ステップ12に戻る。一方、ステップ14で今
回の検出残量Ｑ′と前回プログラムサイクルでの残量値
Q₀′との差ΔＱ′が所定値以下であれば給油が終了した
ものと判定する。従ってステップ７〜15が本発明による
給油判定手段の具体例である。

さて、ステップ14で給油が終了したと判定したときには
ステップ16に移り、ステップ11で記憶した給油前残量値
Ｑ、今回給油に伴なう実給油量（＝Ｑ′−Ｑ）、報知器
20で報知した予め定められた給油油種、ステップ３で記
憶したアルコールセンサ13の故障前の出力値Ｅ等に基づ
いて、給油後の新燃料のアルコール濃度Ｃを演算する。
従ってステップ16は本発明のアルコール濃度演算手段を
構成する。

さらに、ステップ16の演算が行なわれたら、ステップ17
において、演算した新燃料のアルコール濃度Ｃに基づ
き、ステップ２において燃料噴射量を演算する場合と同
様に（１），（２）式によって給油後のアルコール混合
ガソリンの燃料噴射量Tiを演算し、この燃料噴射量Tiに
対応したパルスデューティの噴射パルスを噴射弁２に出
力する。これにより、燃料タンク７内の新アルコール混
合ガソリンＦは燃料ポンプ8,燃料配管10,燃料フィルタ1
2,アルコールセンサ13等を介して噴射弁２に供給され、
エンジン１を駆動する。従って、ステップ17は本発明の
故障時噴射制御手段を構成する。

かくして、ステップ９〜15の処理で、報知器20で報知し
た油種のアルコールまたはガソリンを給油したときに
は、ステップ16の処理で給油後の新燃料のアルコール濃
度を演算によって正確に求めることができる。従って、
アルコールセンサ13が故障した後に、燃料タンク７に給
油を行なった場合でも、正確なアルコール濃度に基づく
噴射制御も可能となり、高精度な制御が可能となると共
に、オーバリッチ，オーバリーン等によるエンジンスト
ール事故等を防止でき、安全性を高めることができる。

次に、第５図は本発明の第２の実施例を示し、本実施例
の特徴は燃料タンク７の給油口にキャップスイッチが設
けられている車種において、当該キャップスイッチを利
用して給油判定手段を構成したことにある。

即ち、第５図において、ステップ26において報知器20が
作動した後にキャップスイッチからの信号を読込み、ス
テップ28でスイッチ信号が出力されたら、給油開始と判
定し、一方ステップ32でスイッチ信号の出力が停止した
ら給油終了と判定するものである。

本実施例はこのように構成されるが、第１の実施例と同
様の効果を有する。

なお、実施例では本発明のアルコール濃度検出手段とし
て抵抗式アルコールセンサを例示したが、静電容量式ア
ルコールセンサ等を用いてもよく、この場合にはこの静
電容量式アルコールセンサの下限出力電圧と上限出力電
圧とから故障判定を行なえばよい。

〔発明の効果〕

本発明による燃料噴射制御装置は以上詳細に述べた如く
であって、アルコール濃度検出手段が故障したか否かを
常時監視し、該アルコール濃度検出手段が故障したとき
には給油が行なわれたか否かを監視し、故障後に予め定
められた油種の給油が行なわれたときにはアルコール濃
度演算手段によって新燃料のアルコール濃度を演算によ
って求め、故障時の燃料噴射制御を行なわせる構成とし
たから、アルコール濃度検出手段が故障していても正確
な噴射制御を行なわせることができ、また空燃比が大幅
に変化してしまうことによる突然のエンジン停止事故等
を未然に防止し、自動車の安全走行を確保することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図な
いし第４図は本発明の第１の実施例に係り、第２図は本
実施例による燃料噴射制御装置の全体構成図、第３図は
回路構成を示すブロック図、第４図は噴射量演算処理を
示す流れ図、第５図は本発明の第２の実施例による噴射
量演算処理を示す流れ図、第６図ないし第９図は従来技
術に係り、第６図はアルコール濃度と空燃比との関係を
示す線図、第７図は抵抗式アルコールセンサの具体的構
成を示す構成図、第８図はアルコール濃度と電極間抵抗
との関係を示す線図、第９図はアルコール濃度と出力電
圧との関係を示す線図である。１……エンジン、２……噴射弁、７……燃料タンク、８
……燃料ポンプ、９……残量計、10……燃料配管、13…
…アルコールセンサ、15……演算装置、20……報知器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルコール混合燃料を貯える燃料タンク
と、該燃料タンク内の燃料を吐出する燃料ポンプと、燃
料配管を介して該燃料ポンプから供給された燃料をエン
ジンに噴射する噴射弁とからなる燃料噴射制御装置にお
いて、前記燃料タンク内の残量を検出する残量検出手段
と、前記燃料タンク，燃料ポンプおよび燃料配管を含む
燃料供給系統内の所望位置に設けられ、燃料中のアルコ
ール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、該アル
コール濃度検出手段による検出濃度が正常な検出範囲を
逸脱し、該アルコール濃度検出手段が故障したか否かを
判定する故障判定手段と、該故障判定手段がアルコール
濃度検出手段が故障したと判定した後に給油が行なわれ
たか否かを判定する給油判定手段と、該給油判定手段に
よって給油が行なわれたと判定したときには、前記残量
検出手段によって検出された給油前の残量と給油後の現
在残量、アルコールまたはガソリンのみからなる予め定
められた給油油種、および前記アルコール濃度検出手段
で検出された故障前のアルコール濃度から新燃料のアル
コール濃度を演算するアルコール濃度演算手段と、該ア
ルコール濃度演算手段によって演算された新燃料のアル
コール濃度に基づいて前記噴射弁による燃料噴射制御を
行なわせる故障時噴射制御手段とから構成したことを特
徴とする燃料噴射制御装置。