JPH0629581B2

JPH0629581B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0629581B2
Application number: JP13085286A
Authority: JP
Inventors: 佳久川村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-06-04
Filing date: 1986-06-04
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPS62288332A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車等内燃機関における使用燃料の性状を
検出するとともに、その検出結果に基づき、特に、高負
荷時の空燃比を適切に補正する装置に関する。

（従来の技術）近時、エンジンにより高い燃料経済性、運転性が要求さ
れる傾向にあり、かかる観点からマイクロコンピュータ
等を応用して空燃比をより精密に制御することが行なわ
れる。

このような制御では燃料の特質も入力情報として重要な
位置を占めることがある。

従来の空燃比制御装置としては、例えば特開昭６０−４
５７４２号公報に記載のものがある。この装置では排気
管に設けた酸素センサにより空燃比を検出し、その検出
結果に基づき燃料噴射量を操作して空燃比を理論空燃比
となるようにフィードバック制御している。

すなわち、インジェクタに出力される噴射パルス信号
（最終噴射量）Ｔｉを空燃比、吸入空気量、エンジン回
転数および冷却水温等の検出結果に基づいて次式に従
って演算する。

Ｔｉ＝Ｔｐ×Ｃ_０×α×Ｔｓ…… 但し、Ｔｐ：基本噴射量Ｃ_０：各種補正係数 α ：空燃比フィードバック補正係数Ｔｓ：電圧補正分上記式において、各種補正係数Ｃ_０は次式に従って
演算される。

Ｃ_０＝１＋ＫＴＲＭ＋ＫＭＲ＋ＫＴＷ＋ＫＡＳ＋ＫＡＩ＋ＫＡＣＣ＋ＫＨ…… 但し、ＫＴＲＭ：混合比の補正係数ＫＭＲ：混合比の補正係数ＫＴＷ：水温増量補正係数ＫＡＳ：始動及び始動後増量補正係数ＫＡＩ：アイドル後増量補正係数ＫＡＣＣ：加速減量補正係数ＫＨ：高水温増量補正係数上記補正値のうち、ＫＭＲは高負荷時の運転性を向上さ
せるもので、空燃比のフィードバック制御が停止される
高負荷時にはこのＫＭＲを用いて空燃比を理論空燃比よ
りもリッチな所定の目標空燃比に制御し、出力の確保や
エンジン温度の抑制を図っている。

なお、上記各補正値は、機関の供給燃料として全て標準
燃料（例えばレギュラーガソリン）が使用されることを
前提として設定されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の空燃比制御装置にあっ
ては、機関の使用燃料の性状（例えば、重質化レベル）
として標準燃料に対応する一律なものを基準とし、燃料
の性状が常時一定であるという前提に立って、上記のよ
うな各種補正値を演算、設定するという構成となってい
たため、供給燃料の性状が変化し、これに伴って燃料の
揮発性に関する性状が変化したような場合でも、供給燃
料の性状変化に対する空燃比補正がなされない。したが
って、このような場合には、標準燃料の使用を前提とし
て演算された空燃比と実際上の空燃比との間にずれが生
じてしまい、正確な空燃比制御を期し難かった。

すなわち、例えば重質ガソリンを使用した場合、通常の
レギュラーガソリンに比して揮発性が悪く、燃焼までに
気化が完了して予混合燃焼を行なうガソリン成分が希薄
となるから、標準燃料の性状を基準として演算された空
燃比よりも実際上の空燃比は希薄（リーン）なものとな
る。また、軟質ガソリンを使用した場合、上記とは逆に
実際上の空燃比がリッチなものとなる。

このため、特に空燃比のフィードバック制御が停止され
る高負荷時においては、上述のようにＫＭＲを用いて空
燃比を補正することで出力の確保やエンジン温度の抑制
を図ったとしても、燃料性状の影響によってそれが不十
分あるいは過剰になる可能性があった。

そこで本発明は、使用燃料の揮発性に関する性状を検出
し、その検出結果に基づいて高負荷時の供給空燃比を適
切に補正することにより、燃料の性状変化に拘らず高負
荷時の実際上の空燃比を適切なものとして、エンジンの
運転性をより一層向上させることを目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明による内燃機関の空燃比制御装置は、上記目的達
成のため、その基本概念図を第１図に示すように、使用
燃料の揮発性に関する性状を検出する性状検出手段ａ
と、エンジンの高負荷運転状態を検出する運転状態検出
手段ｂと、エンジンが高負荷運転状態にあるときの供給
空燃比を基準燃料の性状を基に設定する空燃比設定手段
ｃと、検出された使用燃料の性状が基準燃料よりも重質
であるときは設定された供給空燃比よりもリッチ側に、
検出された使用燃料の性状が基準燃料よりも軟質である
ときは設定された供給空燃比よりもリーン側の空燃比に
なるように、エンジンが高負荷運転状態にあるときの実
際の供給空燃比を補正する補正手段ｄと、を備えてい
る。

（作用）本発明では、エンジンの高負荷運転時に、使用燃料の性
状が基準燃料よりも重質であれば設定された供給空燃比
よりもリッチ側に、基準燃料よりも軟質であれば設定さ
れた供給空燃比よりもリーン側に供給空燃比が補正され
る。したがって、使用燃料の揮発性に関する燃料性状が
変化しても、高負荷時の実際上の空燃比が適切なものと
なり、エンジンの運転性が向上する。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜13図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の
第１実施例を示す図であり、筒内圧信号から燃焼速度を
検出し、この検出値に基づいて燃料の揮発性に関する性
状を判別するようにした例を示している。

まず、構成を説明する。第２図において、１はエンジン
であり、吸入空気はエアクリーナ２より吸気管３を通し
て各気筒に供給され、燃料は噴射信号Ｓｉに基づきイン
ジェクタ（操作手段）４により噴射される。気筒内で燃
焼した廃棄は排気管５を通して触媒コンバータ６に導入
され、触媒コンバータ６内で排気中の有害成分（ＣＯ、
ＨＣ、ＮＯｘ）を三元触媒により清浄化して排出され
る。

吸入空気の流量Ｑａはエアフローメータ７により検出さ
れ、吸気量３内の絞弁８によって制御される。絞弁８の
開度Ｃｖは絞弁開度センサ９により検出される。また、
気筒内の燃焼圧力（以下、筒内圧という）Ｐａは圧力セ
ンサ10により検出され、圧力センサ10は圧電素子により
構成され点火プラグ11の座金としてモールド成形されて
いる。圧力センサ10は点火プラグ11を介して圧電素子に
作用する筒内圧Ｐａを検出し、この筒内圧Ｐａに対応す
る電圧値を有するアナログ信号を出力する。

エンジン１の回転数Ｎはクランク角センサ12により検出
され、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度Ｔｗは
水温センサ18により検出される。さらに、排気中の酸素
濃度は酸素センサ14により検出され、酸素センサ14は理
論空燃比でその出力Ｖｓが急変する特性をもつもの等が
用いられる。

上記エアフローメータ７、絞弁開度センサ９、クランク
角センサ12は運転状態検出手段15を構成しており、運転
状態検出手段15、圧力センサ10、水温センサ13および酸
素センサ14からの出力はコントロールユニット16に入力
される。コントロールユニット16は圧力センサ10と共に
性条件出手段としての機能を有する他、単体で空燃比検
出手段および補正手段としての機能を有し、ＣＰＵ21、
ＲＯＭ22、ＲＡＭ23、ＮＶＭ（不揮発メモリ）24および
Ｉ／Ｏポート25により構成される。ＣＰＵ21はＲＯＭ22
に書き込まれているプログラムに従ってＩ／Ｏボート25
より必要とする外部データを取り込んだり、またはＲＡ
Ｍ23およびＮＶＭ24との間でデータ授受を行なったりし
ながら、燃料の揮発性に関する性状の判別やその結果に
基づく空燃比制御に必要な処理値を演算処理し、必要に
応じて処理したデータをＩ／Ｏポート25へ出力する。Ｉ
／Ｏポート25にはセンサ群７、９、10、12、13、14から
の信号が入力されるとともに、Ｉ／Ｏポート25からは噴
射信号Ｓｉが出力される。ＲＯＭ22はＣＰＵ21における
演算プログラムを格納しており、ＲＡＭ23およびＮＶＭ
24は演算に使用するデータをマップ等の形で記憶してい
る。

次に、作用を説明するが、最初に燃料の揮発性に関する
性状の変化とその影響についてガソリンを例にとり説明
する。

ガソリンは数百種類以上の炭化水素（ＨＣ）から構成さ
れており、炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）の割合や結合様式に
よりパラフィン族、オレフィン族、ナフテン族およびア
ロマティツク族の４種類に分類される。一般的な傾向と
して、ＣやＨの数の多いものほど沸点が高く、原油から
の分留温度（50％留出温度Ｔ_５０で代表する）が高くな
る。また、ガソリンの重質度合はＴ_５０で代表され、軟
質（揮発性が高い）なものでＴ_５０＝80〜90℃、重質
（揮発性が低い）なものでＴ_５０＝110〜120℃であり、
市場にはＴ_５０＝95〜100℃位のものが最も多く流通し
ている。したがって、前述の最終噴射量ＴｉはＴ_５０＝
95〜100℃の燃料（すなわち、レギュラーガソリン）を
使用することを前提に各種補正を行なって決定してい
る。

第３図はガソリンの重質度合が変わったときの燃料状態
の変化を所定条件下（空燃比、吸入空気量、機関温度お
よび点火時期が一定時）における筒内圧信号の変化とし
て示したものである。なお、図中のＰmaxは筒内圧信号
の最大点であり、θｐmaxはＰmaxを与えるクランク角で
ある。また、図中のｔは点火時期θｉからθｐmaxに至
るまでの実際の燃焼機関を示す。

第３図に示すように、軟質ガソリンの場合には、筒内圧
信号の最大値Ｐmaxが大きく燃焼が速く進行するが、燃
料が重質下するに従ってＰmaxが小さくθｐmaxがより遅
れ側に進行する。これは、燃焼の初期段階まで（すなわ
ち着火からθｐmaxまで）に気化が完了し、予混合燃焼
するガソリン成分（第４図ハッチング部分）が燃料の重
質化に従って減少していくことに起因する。すなわち、
エンジンのトルクとして有効に作用するθｐmaxまでの
燃焼に寄与するガソリン成分が重質になるほど希薄にな
り、重質化が進むに従って希薄空燃比となって燃焼速度
が遅く（Ｐmaxが遅れ側に）なることを示している。

また、この現象は機関温度が低ければ低い程重質ガソリ
ンの揮発性が悪化し、空燃比がより希薄化して顕著にな
る。

本実施例は燃料性状に上記のような特質があることに鑑
み、特に燃焼速度をパラメータとした因果関係に着目し
て後述するようなプグラムによって燃料の性状を適切に
検出するとともに、この検出結果に基づいて高負荷時の
空燃比制御をより適切に行なっている。

第５図はＲＯＭ22に書き込まれている高負荷時の空燃比
制御プログラムを示すフローチャートであり、本プログ
ラムはエンジン回転に同期して一度実行される。

まず、Ｐ_１で吸入空気量Ｑａを読み込み、Ｐ_２でエンジ
ン回転数Ｎを読み込む。回転数Ｎは、クランク角センサ
12からの基準信号（360°毎の信号）の間隔時間を計測
するか、あるいは位置信号（１°毎の信号）の所定時間
内におけるパルス数を計測して算出する。次いで、Ｐ_３
でＱａとＮをパラメータとする２次元のテーブルマップ
から基本噴射量Ｔｐ｛Ｔｐ＝func（ＱＡ，ｎ）｝をルッ
クアップする。

次いで、Ｐ_４〜Ｐ_６で混合比補正係数について燃料性状
補正を行なう。すなわち、Ｐ_４では混合比補正係数ＫＭ
Ｒ｛ＫＭＲ＝func（Ｔｐ，Ｎ）｝をルックアップし、Ｐ
_５で燃料性状補正係数ＫＭＲＤ｛ＫＭＲＤ＝func（Ｔ
_５０）、但しＴ_５０は燃料性状パラメータ｝を第６図に
示すテーブルマップからルックアップする。補正係数Ｋ
ＭＲＤ（既に説明済みの係数については適宜このように
略して用いることとする。以下、同様）は燃料性状によ
って第６図に示すような特性を有する補正係数であり、
燃料が重質化するに従って補正係数ＫＭＲＤは大きくな
る。なお、燃料性状パラメータＴ_５０の検出プログラム
については、第７図を用いて後述する。

次いで、Ｐ_６で次式に従って混合比補正係数ＫＭＲを
補正する。

ＫＭＲ＝ＫＭＲ′×ＫＭＲＤ…… 但し、ＫＭＲ′：Ｐ_４でルックアップした値Ｐ_７では混合比補正係数ＫＴＲＭ｛ＫＴＲＭ＝func（Ｔ
ｐ，Ｎ）｝をルックアップし、Ｐ_８で水温増量補正係数
ＫＴＷをそのときの冷却水温Ｔｗに応じてルックアップ
する。ここで、補正係数ＫＭＲは高速および高負荷域で
は０より大きい値となり、それ以外は０となる。また、
補正係数ＫＴＲＭは中速以下の低負荷領域ではマイナス
となり、それ以外は０となる。

次いで、Ｐ_９で燃料性状補正係数ＫＴＷＤ｛ＫＴＷＤ＝
func（Ｔ_５０）｝をルックアップし、Ｐ_１０で次式に
従って水温増量補正係数ＫＴＷを補正する。補正係数Ｋ
ＴＷは、エンジン低温時に燃焼を安定させるためのもの
で、燃料の揮発性によってその要求量が大きく変化する
ことから、上記のように燃料性状に応じた補正を行なう
と良い。

ＫＴＷ＝ＫＴＷ′＋ＫＴＷＤ…… 但し、ＫＴＷ′：Ｐ_８でルックアップした値Ｐ_１１では始動及び始動後増量補正係数ＫＡＳを演算す
る。補正係数ＫＡＳは指導性の向上や始動直後のエンジ
ン安定性を良くするためのもので、冷却水温Ｔｗおよび
始動後の経過時間に応じてその補正量が決定される。次
いで、Ｐ_１２でアイドル後増量補正係数ＫＡＩを演算す
る。補正係数ＫＡＩは暖機途中の発進・加速を円滑にす
るためのもので、スロットルスイッチがＯＮからＯＦＦ
になった直後に冷却水温Ｔｗと始動後の経過時間に応じ
て補正量が定まり、時間の経過とともに一定の割合で０
になるまで減量する。さらに、Ｐ_１３で加速減量補正係
数ＫＡＣＣを演算する。

以上の始動及び始動後増量補正係数ＫＡＳ、アイドル後
増量補正係数ＫＡＩおよび加速減量補正係数ＫＡＣＣは
従来の公知文献に記載のものと同様に周知であるため、
ここでは詳細な説明を省いた。

次いで、Ｐ_１４〜Ｐ_１７の各ステップで高水温増量補正
係数ＫＨを求める。ここで、Ｐ_１４〜Ｐ_１６のステップ
はエンジンが高水温時の高負荷条件下にあるか否かを判
別する処理である。まず、Ｐ_１４でスロットルバルブス
イッチがＯＮか否かを判別し、ＯＦＦのときは、Ｐ_１５
で混合比補正係数ＫＭＲ′（このＫＭＲ′は前述のＰ_４
でルックアップした値）が０より大きいか否かを判別す
る。次いで、Ｐ_１６で冷却水温Ｔｗが100℃以上である
か否かを判別し、100℃以上であればＰ_１７に進んで高
水温増量補正係数ＫＨをルックアップする。すなわち、
高水温時の高負荷条件下ではノッキングが発生し易くな
るので、空燃比をリッチにしてノッキングの発生を抑え
る必要があり、また、ホットスタート後には燃料配管中
にガソリン蒸気が発生して空燃比が一時的にリーンにな
ることがあるので、このようなノッキング発生および一
時的なリーン状態を防止するために適切な補正を行なう
ことが望まれる。

次いで、Ｐ_２０に進み、空燃比フイードバック補正係数
αを演算する。空燃比フイードバック補正係数αは基本
空燃比と理論空燃比（λ＝１）とのずれを補正するもの
であるが、本発明との関係が薄いので詳しい説明は省略
する。なお、始動時や高負荷時にフイードバック制御を
行なわず、αを１にクランプすることは従来と同様であ
る。

次いで、Ｐ_２１に進み、前述の、式に従って最終噴
射量Ｔｉを演算し、Ｐ_２２でＴｉをＩ／Ｏレジスタにス
トアし、所定クランク角度でこのＴｉに対応するパルス
幅を有する燃料噴射信号Ｓｉをインジェクタ４に出力す
る。

一方、前述のＰ_１４〜Ｐ_１６の各ステップ処理のうち何
れか一つでも条件を満たさない場合は、エンジンが高水
温かつ高負荷の条件下にないと判断して、高水温かつ高
負荷時の増量補正の処理を行なわず、Ｐ_１９でＫＨ＝０
としてＰ_２０に進む。

本装置では、空燃比のフイードバック制御が行なわれな
い高負荷運転時において、使用燃料の性条検出情報に基
づいて燃料噴射量が適切に補正される。例えば、重質ガ
ソリンを使用した場合には、実際に燃焼に寄与するガソ
リン成分は標準燃料に比べて少なく、混合比が事実上リ
ーンになるが、本装置によれば、使用燃料の重質化レベ
ルを適切に判別し、その重質度合に応じて目標空燃比か
らのずれを適切に補正しているので、この場合には燃料
噴射量の総量が増加するように補正される。したがっ
て、上述のように重質ガソリンを使用した場合に燃焼に
寄与するガソリン成分が少なくなってしまい、混合比が
リーンとなる状態が回避され、空燃比制御本来の実行を
図ることができる。その結果、高負荷運転時の空燃比が
そのときの使用燃料の性状に対応する適切な値に補正さ
れることになって、当初予定の出力向上やエンジン温度
の抑制を実現することができる。

第７図は燃料の揮発性に関する性状のパラメータＴ_５０
を検出するプログラムを示すフローチャートであり、本
プログラムは所定時間毎に一度実行される。

Ｐ_３１〜Ｐ_３４の各ステップはエンジンが所定の運転状
態にあるか否かを判別する処理である。まず、Ｐ_３１で
冷却水温Ｔｗが所定範囲内にあるか否かを判別し、Ｔｗ
_１≦Ｔｗ≦Ｔｗ_２のときは機関温度が所定範囲内である
と判断してＰ_３２に進む。ここで、ＴｗはＴｗ＝10℃〜
40℃になるよう範囲に設定することが望ましい。Ｐ_３２
でエンジン回転数Ｎが所定範囲内にあるか否かを判別
し、所定範囲内（Ｎ_１≦Ｎ≦Ｎ_２）のときはＰ_３３に進
んで吸入空気量Ｑａが所定範囲内にあるか否かを判別す
る。エンジン回転数Ｎおよび吸入空気量Ｑａは酸素セン
サ14によるλコントロール（空燃比制御）域におさまる
ような範囲に設定される。

Ｑａ_１≦Ｑａ≦Ｑａ_２のときはＰ_３４でエンジンが定常
状態（急加速、急加速でない状態）にあつか否かを判別
し、定常状態のときはＰ_３５に進む。定常状態であるか
否かの判別は所定時間内におけるエンジン回転数Ｎや吸
入空気量Ｑａの変化量で判断する。

以上のＰ_３１〜Ｐ_３４の各ステップ処理のうち何れか一
つでも条件を満たさない場合は、機関が燃料性状判別を
行なうのに適した所定の運転状態にないと判断して以降
の処理を中止する（すなわち、リターンする）。

Ｐ_３５ではＱａとＮをパラメータとする２次元のテーブ
ルマップから基本燃焼速度パラメータθc₀｛θc₀＝func
（Ｑａ，Ｎ）｝をルックアップする。この基準燃焼速度
パラメータθc₀は基準条件下で基準燃料を使用したとき
の燃焼速度を表しており、後述するステップで実際に使
用する燃料の燃焼速度と比較することにより、燃焼速度
の差異（例えば、燃料が重質化すると燃焼速度が遅くな
る）が検出される。

次いで、Ｐ_３６で温度補正係数ｋ_１｛ｋ_１＝func（Ｔ
ｗ）｝を第８図に示すテーブルマップからルックアップ
する。温度補正係数ｋ_１は同一の燃料性状であっても機
関温度によって変化する燃焼速度パラメータを機関温度
Ｔｗに応じて補正するもので、基準温度（基準条件）Ｔ
ｗ_０ではｋ_１＝１に、Ｔｗ＜Ｔｗ_０ではｋ_１＜１に、Ｔ
ｗ＞Ｔｗ_０ではｋ_１＞１にそれぞれ設定される。

次いで、Ｐ_３７で燃焼ピーク角（筒内圧ｐａが極大とな
るクランク角）θｐを検出し、ｐ_３８に進む。なお、θ
ｐの検出については後述のプログラムで詳述する。

Ｐ_３８では点火時期θｉと燃焼ピーク角θｐとから実際
の燃焼機関である計測燃焼機関θｃを次式に従って演
算する。（第９図参照）。

θｃ＝θｐ−θｉ…… 但し、θｉ：点火時期に対応するクランク角 θｐ：筒内圧Ｐａが極大となるクランク角（燃焼ピーク角） θｉ、θｐは第９図に示すように所定の基準クランク信
号Ｓｒに〔Ｈ〕レベルのパルスが発生した基準クランク
角θrefを基準とし、同図（ｂ）に示すようにこのθref
からの経過クランク角でそれぞれ表される。

Ｐ_３９では、基準条件下の計測燃焼機関θｃ_１を温度補
正係数ｋ１と計測燃焼機関θｃとの積θｃ_１（θｃ_１＝
ｋ_１×θｃ）により算出する。このθｃ_１は基準条件下
で検出した実際の燃焼速度パラメータに相当する。次い
で、Ｐ_４０で基準条件下の計測燃焼機関θｃ_１と基準燃
焼速度パラメータθｃ_１との差Δθｃ_１を次式に従っ
て演算する。

Δθｃ_１＝θｃ_１−θｃ_０…… すなわち、ここでは基準条件下で基準燃料を使用した場
合の燃焼速度パラメータθｃ_０と、実際に使用している
燃料の燃焼速度パラメータ（計測燃焼機関）θｃ_１との
差を検出している。燃焼速度は燃料の揮発性に関する性
状と一定の相関があることから、燃焼速度を正確に検出
すれば、燃料の揮発性に関する性状を適切に判別するこ
とが可能になる。

さらに、Ｐ_４１でΔθｃ_１の移動平均Δθｃ_１ ^＊を次式
に従って演算する。

但し、ｍ：定数Ｐ_４２ではΔθｃ_１ ^＊の値に基づいて燃料性状パラメー
タＴ_５０を第10図に示すような特性を有するテーブルマ
ップからルックアップし、Ｐ_４３でこのＴ_５０の値をＮ
ＶＭ24にストアする。

このように、使用燃料の性状による燃焼速度の差異を基
準燃料の燃焼速度と比較することにより、そのときの使
用燃料の揮発性に関する燃料性状パラメータを適切に求
めることができる。

第11図は燃焼ピーク角θｐを検出するプログラムを示す
フローチャートであり、この処理は前記第７図で述べた
ステップのＰ_３７に相当する。本プログラムはクランク
角で２°毎に一度実行される。

まず、Ｐ_５１で現在のクランク角（ピストン位置）θが
圧縮上死点ＴＤＣに対応しているか否かを判別して、θ
＝ＴＤＣのときはＰ_５２で筒内圧Ｐａを表すアナログ信
号をＡ／Ｄ変換し、筒内圧変換値ＡＤ_０として記憶した
後Ｐ_５３に進む。一方、θ≠ＴＤＣのときはＰ_５２をジ
ャンプしてＰ_５３に進む。Ｐ_５３ではクランク角θが第
12図に示すＴＤＣ超過値（ＴＤＣ＋α°）以上であるか
否か、すなわちエンジン１がＴＤＣを越えてα°以上回
転したか否かを判別する。ここでは、α＝２°〜４°に
設定される。これは燃焼による筒内圧Ｐａのピーク（燃
焼ピーク角θｐ）がＴＤＣ以後に現れることから、α°
という不感帯を設けてＴＤＣのときの筒内圧Ｐａを燃焼
ピーク値として誤って採用するのを避けるためである。

θ＜ＴＤＣ＋α°のとき、すなわちθが上死点前（ＢＴ
ＤＣ）にあるか又はＴＤＣ≦θ＜ＴＤＣ＋α°のときは
今回のルーチンを終了する。一方、θ≧ＴＤＣ＋α°の
ときはＰ_５４以後の燃焼ピーク角を検出する処理を実行
する。まず、Ｐ_５４でクランク角θが燃焼ピーク角判別
制限値θｅを超えているか否かを判別する。θｅは筒内
の燃焼が十分に終了したと想定できるクランク角であ
り、ＴＤＣを超えた所定値に設定される（第12図参
照）。燃焼ピーク角はＴＤＣを超えてθｅまでの間にあ
ると想定され、例えば第12図に示すＦ_１、Ｆ_２点がこれ
に相当する（曲線Ｘは燃焼状態が異なるときを表す）。
したがって、燃焼ピークを求めるための筒内圧ＰａのＡ
／Ｄ変換処理はθｅまでとされる。

Ｐ_５４でθ≦θｅのときはＰ_５５でθをカウントするθ
カウンタをインクリメントし、Ｐ_５６でこのときの筒内
圧ＰａをＡ／Ｄ変換して筒内圧変換チャージャＡＤ_１を
求め、これを記憶する。次いで、Ｐ_５７で筒内圧変換値
ＡＤ_１とＡＤ_０の差値ΔＰを求めてＰ_５８に進む。差値
ΔＰは筒内圧Ｐａが増大方向にあれば正、減少方向にあ
れば負の値となる。また、燃焼ピーク時近くでは非常に
小さな値となる。Ｐ_５８では差値ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜
の基準値ΔＰ_０と比較する。基準値ΔＰ_０は筒内圧Ｐａ
の変化が略フラットになったか否かを判別するための値
である。｜ΔＰ｜≦ΔＰ_０のときは筒内圧Ｐａの変化が
略フラットであると判断し、Ｐ_５９でθカウンタのカウ
ント値を燃焼ピーク角θｐとして記憶するとともに、Ｐ
_６０で今回のルーチンの筒内圧変化値ＡＤ_１をＡＤ_０と
してルーチンを終了する。一方、｜ΔＰ｜＞ΔＰ_０のと
きはフラットではないと判断してＰ_６０に進む。

ここで、｜ΔＰ｜≦ΔＰ_０の条件を満たすのは筒内圧Ｐ
ａの最大時、最小時あるいは極大、極小時である。な
お、このような状態の判別は本実施例の例に限らず、例
えば筒内圧Ｐａの微分値を用いて行ってもよい。

｜ΔＰ｜≦ΔＰ_０の条件に対して実際の筒内圧Ｐａの変
化の態様は第13図（ａ）〜（ｃ）の例に集約される。第
13図（ａ）は最も一般的なＰａの変化カーブを示してい
る。この例であれば、ＴＤＣ後に｜ΔＰ｜≦ΔＰ_０なる
条件を満足するクランク角がθｐとなり、容易に燃焼ピ
ーク角を求めることができる。第13図（ｂ）、（ｃ）は
何れも低負荷の場合でＴＤＣ以後にＰａが２ケ所フラッ
トになる状態が起こる。第13図（ｂ）の場合はθｐのと
きの筒内圧Ｐａ_１がＴＤＣのときの値Ｐａ_TDCよりも小
さくなるとともに、その途中に極小値Ｐａ_２が現れる。
しかし、このときはＰａ_２が現れるため、Ｐａ_２が極大
値となってθｐの識別が可能である。一方、第13図
（ｃ）の場合は極小値が現れずフラット部分Ｐａ_３の後
ろに燃焼ピーク角θｐに対応するＰａ_１が現れる（Ｐａ
_１＜Ｐａ_３）。これは燃焼圧力が非常に低い場合であ
り、Ａ／Ｄ変換方式では実際上θｐの検出が困難とな
る。因に、Ｐａの微分処理を行えば判別は可能である
が、やや精度に欠ける。しかし、このようにＰａがＴＤ
Ｃ以後一様に減少するのは極低負荷の場合であり、この
場合はθｐの検出を停止して、運転状態（エンジン回転
数Ｎおよび負荷Ｑａ）によって判断する。

このように、θがＴＤＣ＋α°〜Ｑｅの範囲内にあれ
ば、上述のＡ／Ｄ変換方式によって燃焼ピーク角θｐを
正確に検出することができる。

一方、Ｐ_５４でθ≧θｅのときは筒内の燃焼が十分に終
了していると判断してＰ_６１でθｐの過去数回分の平均
値を求め、θｐのデータとしての信頼性を高めて今回の
ルーチンを終了する。

なお、燃焼ピーク角の検出は筒内圧センサのような圧電
素子を用いたものに限らず、例えば燃焼室内の光をガラ
ス窓と光ファイバを介して検出し、この検出光を識別し
て行うようにしてもよい。

このように、本実施例では燃料の揮発性の関する性状と
燃焼速度との関係に着目し、使用燃料の燃焼速度を正確
に検出することにより、その使用燃料の性状を適切に判
別している。そして、正確に検出した燃料性状パラメー
タＴ_５０を高負荷時の燃料噴射量制御に適用しているの
で、従来の課題として指摘した燃料性状の差異による高
負荷時の空燃比制御のずれという不具合を解消すること
ができる。

第14図は本発明の第２実施例を示す図であり、本実施例
では第１実施例よりもスロットルがほぼ全開に近い高負
荷時に本発明を適用している。

本実施例の説明にあたり、第１実施例と同一処理を行な
うステップには同一番号を付してその説明を省略し、異
なるステップには○印で囲むステップ番号を付してその
内容を説明する。

第14図のプログラムにおいて、Ｐ_４を経るとＰ_７１で基
本噴射量Ｔｐを所定値Ｔｐ_０と比較し、Ｔｐ_０≦Ｔｐで
あればＰ_７２に進む。Ｐ_７２でエンジン回転数Ｎを所定
値Ｎ_０と比較し、Ｎ_０≦ＮであればＰ_５に進む。一方、
Ｐ_７１、Ｐ_７２で所定値よりも小さい場合には何れもＰ
_７にジャンプする。

また、Ｐ_２０を経るとＰ_７３で次式に従って最終噴射
量Ｔｉを演算する。このＰ_７３は第１実施例のＰ_２１の
式から高水温増量補正係数ＫＨを省いたものに相当す
る。

Ｔｉ＝Ｔｐ×（１＋ＫＴＲＭ＋ＫＭＲ＋ＫＴＷ＋ＫＡＳ＋ＫＡＣＣ）×α＋ＴＳ…… 本実施例では、全開附近でのＫＭＲの制御が高精度に実
行できるときは高水温増量補正係数ＫＨの補正が必要で
なくなることに着目して、高水温増量補正係数ＫＨの補
正は行っていない。したがって、本実施例では特に全開
付近の燃費向上とトルクの向上を図るとともに、領域を
限定することによりマッチング工数を低減することがで
きる。

なお、上述した各実施例においては燃料性状検出方法と
して、第７〜13図で示したように燃焼速度を検出し、こ
の検出値により燃料の揮発性に関する性状のパラメータ
Ｔ_５０を算出する態様を示したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、例えば燃焼光を光ファイバセンサ
で検出して判別する態様や加速運転条件下での空燃比の
応答遅れから判別する態様あるいは加速運転条件下での
発生トルク（または、図示平均有効圧）に相関するパラ
メータの応答遅れから判別する態様等を採用してもよい
ことはいうまでもない。

（効果）本発明によれば、使用燃料の揮発性に関する性状を検出
し、その検出結果に基づいて高負荷時における空燃比を
決定するパラメータ（ＡＩＲ又はＦＵＥＬ）を適切に補
正しているので、燃料の性状変化に拘らず常に高負荷時
の空燃比を最適なものにすることができ、エンジンの運
転性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜13図は本発明の第
１実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図、第
３図はそのガソリンの重質度合が変わったときの燃焼状
態の変化をクランク角信号と筒内圧信号との関係で示す
図、第４図はその重質度合により異なるガソリン成分の
割合を示す図、第５図はその高負荷時の空燃比制御のプ
ログラムを示すフローチャート、第６図はその燃料性状
補正係数ＫＴＳＤのテーブルマップ、第７図は燃料の揮
発性に関する性状の判別プログラムを示すフローチャー
ト、第８図はその温度補正係数ｋ_１のテーブルマップ、
第９図（ａ）はその基準クランク角信号を示す図、第９
図（ｂ）はその基準クランク角信号との関係で筒内圧の
変化を示す図、第10図はその燃料の揮発性に関する性状
パラメータＴ_５０のテーブルマップ、第11図はその燃焼
ピーク角を検出するプログラムを示すフローチャート、
第12図はその筒内圧の変化を示す図、第13図（ａ）〜
（ｃ）はその作用を説明するためのそれぞれ一般的な筒
内圧の変化を示す図、第14図は本発明の第２実施例を示
すその高負荷時の空燃比制御のプログラムを示すフロー
チャートである。１……エンジン、４……インジェクタ、 15……運転状態検出手段、 16……コントロールユニット（性状検出手段、空燃比設
定手段、補正手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）使用燃料の揮発性に関する性状を検出
する性状検出手段と、ｂ）エンジンの高負荷運転状態を検出する運転状態検出
手段と、ｃ）エンジンが高負荷運転状態にあるときの供給空燃比
を基準燃料の性状を基に設定する空燃比設定手段と、ｄ）検出された使用燃料の性状が基準燃料よりも重質で
あるときは設定された供給空燃比よりもリッチ側に、検
出された使用燃料の性状が基準燃料よりも軟質であると
きは設定された供給空燃比よりもリーン側の空燃比にな
るように、エンジンが高負荷運転状態にあるときの実際
の供給空燃比を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。