JPH07224737A

JPH07224737A - 燃料性状検出装置

Info

Publication number: JPH07224737A
Application number: JP6018626A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Yamashita; 嘉之山下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1994-02-15
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は燃料性状検出装置に関し、噴射しよ
うとする燃料の燃料性状を始動直後から高精度に検出で
き、燃料性状が大きく変化した直後のドライバビリティ
及びエミッションの悪化を防止できることを目的とす
る。【構成】燃料タンクＭ１から燃料噴射装置Ｍ２までの
燃料通路Ｍ３にヒータＭ４を配設している。ヒータ制御
手段Ｍ５は、上記燃料通路内の燃料が所定圧力下で沸点
近傍になるように上記ヒータで燃料を加熱する。温度検
出手段Ｍ６は、上記加熱された燃料の温度を検出する。
燃料性状検出手段Ｍ７は、上記温度検出手段で検出され
た沸点近傍の燃料の温度から燃料性状を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料性状検出装置に関
し、内燃機関の燃料性状を検出する燃料性状検出装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関に使用される燃料には、その蒸
留特性から、低沸点が多い軽質燃料と、高沸点分が多い
重質燃料とがある。このような燃料性状を検出する装置
として例えば特開平３−１１１４０号公報に記載のもの
がある。

【０００３】上記の公報には加速運転時に、酸素センサ
の検出信号から混合気がリッチ傾向かリーン傾向か検出
して燃料性状を検出することが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、機関
の始動後酸素センサの暖機等のためにある程度時間を経
過しなければ燃料性状を検出できない。このため、燃料
交換直後等の大きく燃料性状が変化したような場合に
は、噴射しようとする燃料の燃料性状を精度良く検出す
ることができず、燃料性状に応じた燃料噴射量の制御等
を誤り、ドライバビリティが悪化し、またエミッション
が悪化するおそれがあるという問題があった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
加熱した燃料の沸点温度を検出し、この沸点温度から燃
料性状を検出することにより、噴射しようとする燃料の
燃料性状を始動直後から高精度に検出でき、燃料性状が
大きく変化した直後のドライバビリティ及びエミッショ
ンの悪化を防止できる燃料性状検出装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図を
示す。

【０００７】同図中、燃料タンクＭ１から燃料噴射装置
Ｍ２までの燃料通路Ｍ３にヒータＭ４を配設している。

【０００８】ヒータ制御手段Ｍ５は、上記燃料通路内の
燃料が所定圧力下で沸点近傍になるように上記ヒータで
燃料を加熱する。

【０００９】温度検出手段Ｍ６は、上記加熱された燃料
の温度を検出する。

【００１０】燃料性状検出手段Ｍ７は、上記温度検出手
段で検出された沸点近傍の燃料の温度から燃料性状を検
出する。

【００１１】

【作用】本発明においては、加熱した燃料の沸点温度を
検出し、この沸点温度から燃料性状を検出することによ
り、噴射しようとする燃料の燃料性状を始動直後から高
精度に検出でき、燃料交換等で燃料性状が大きく変化し
た直後にも噴射しようとする燃料の燃料性状を正しく検
出でき、燃料性状に応じた制御を誤ることがなく、ドラ
イバビリティ及びエミッションの悪化を防止できる。

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。

【００１３】図２は、本発明装置の一実施例の要部構成
図である。同図において１は燃料タンクであり、内部に
燃料１ａが充填されている。この燃料タンク１に充填さ
れている燃料は常に一定の燃料性状を有しているわけで
はなく、気化し易い軽質燃料が充填される場合や、また
気化し難い重質燃料が充填される場合もある。

【００１４】この燃料タンク１の内部には燃料ポンプ２
が配設されており、この燃料ポンプ２が駆動することに
より燃料１ａは燃料通路３を介して燃料タンク１の外部
に搬出される。この燃料通路３は燃料噴射装置Ｍ２であ
るインジェクタ９に燃料１ａを供給するための通路であ
り、その途中位置に燃料１ａの流れ方向に対する上流側
より逆止弁１６，ヒータ４，圧力検出部１０，デリバリ
パイプ６が配設されている。

【００１５】逆止弁１６は、後述するように燃料通路３
の逆止弁３の逆止弁１６の配設位置よりも下流側におけ
る燃圧が高くなった場合において、燃料１ａが燃料通路
３を通り燃料タンク１に逆流するのを防止する機能を奏
するものである。

【００１６】ヒータ４は、電熱線，ニクロム線またはリ
ボンヒータ等により構成される電気ヒータであり、電源
スイッチ１５を閉成（ＯＮ）することにより電源５と接
続されて加熱を行うものである。このヒータ４は、燃料
通路３を囲繞するよう配設されており、電源スイッチ１
５がＯＮされることにより燃料通路３内を流れる燃料１
ａは加熱される。

【００１７】また、ヒータ４の配設位置よりも若干下流
側には燃料通路３内の燃料１ａが導入される構成とされ
た圧力検出部１０が配設されている。この圧力検出部１
０には、後述するようにヒータ４を制御するためのヒー
タ制御用プレッシャレギュレータ１１が配設されてい
る。このヒータ制御用プレッシャレギュレータ１１は、
開放圧が例えば3.55Kg/cm²程度に設定されており、圧力
検出部１０内の燃圧が3.55Kg/cm²以上となるとヒータ制
御用プレッシャレギュレータ１１は開放されて燃料１ａ
をバイパス通路１２を介してリターン通路８に逃がす構
成とされている。また、ヒータ制御用プレッシャレギュ
レータ１１には、このヒータ制御用プレッシャレギュレ
ータ１１の作動状態を確認する作動確認センサ１４が配
設されており、この作動確認センサ１４から出力される
作動確認信号によりヒータ制御用プレッシャレギュレー
タ１１が開放状態か、或いは閉鎖状態かを検知すること
ができる。

【００１８】更に、圧力検出部１０には温度センサ１７
が設けられており、圧力検出部１０内の燃温を検出す
る。

【００１９】インジェクタ９は、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）２１から供給される燃料噴射信号に応じて開弁及び
閉弁し、燃料通路３及びデリバリパイプ６を通り供給さ
れた燃料１ａを図示しない燃焼室に向け噴射する。ＥＣ
Ｕ２１は、マイクロコンピュータにより構成されてお
り、各種センサから供給される信号に基づき機関（エン
ジン）が最も効率の良い状態で稼働するよう制御処理を
行うものである。

【００２０】また、デリバリパイプ６にはリターン通路
８が接続されており、インジェクタ９で噴射されなかっ
た燃料は、このリターン通路８を通り燃料タンク１に還
流する構成とされている。このリターン通路８には燃料
１ａの流れ方向に対して上流側より通路内圧保持用プレ
ッシャレギュレータ７，燃料クーラ１３が配設されてい
る。

【００２１】通路内圧保持用プレッシャレギュレータ７
は、開放圧が例えば2.55Kg/cm²に設定されており、リタ
ーン通路８のデリバリパイプ６側の燃圧が2.55Kg/cm²以
上となると通路内圧保持用プッレシャレギュレータ７は
開放されて燃料１ａを燃料タンク１に向け流す構成され
ている。

【００２２】また、燃料クーラ１３は燃料タンク１に温
度の高い燃料１ａが流入するのを防止するため設けられ
ている。この燃料クーラ１３には、通路内圧保持用プレ
ッシャレギュレータ７が開放された場合にリターン通路
８を通る燃料、及びヒータ制御用プレッシャレギュレー
タ１１が開放された場合にバイパス通路１２を通る燃料
が導入され、冷却が行われる。

【００２３】一方、前記したヒータ制御用プレッシャレ
ギュレータ１１に配設された作動確認センサ１４及びヒ
ータ４へ通電するための電源スイッチ１５がＥＣＵ２１
に接続されている。ＥＣＵ２１は本発明に係るヒータ制
御手段Ｍ５及び燃料性状検出手段Ｍ７として機能するも
のであり、作動確認センサ１４から供給されるヒータ制
御用プレッシャレギュレータ１１の作動状態を示す信号
に基づきヒータ４への通電制御を行い、かつ温度センサ
１７の検出信号に基づき燃料性状の検出を行う。

【００２４】前記したように、機関の始動性及び出力の
向上を図り得る燃料状態は、燃料が霧化し易くかつ気化
されていない状態（適正噴射状態）であり、この適正噴
射状態は燃料１ａの燃料温度が当該燃料の沸点温度と略
一致している状態である。また、燃料１ａの性状は均一
ではなく、沸点の高い重質燃料や沸点の低い軽質燃料等
が存在する。

【００２５】図３は、燃料１ａの沸点温度と燃料流路３
内における燃圧との関係を示している。同図において重
質燃料の特性を実線で、軽質燃料の特性を破線で夫々示
している。周知のように、燃料性状が重質である場合と
軽質である場合で沸点の温度は異なり、いま重質燃料の
沸点をt1, 軽質燃料の沸点をt2とする。しかるに、燃圧
の値は燃料性状が重質であろうとまた軽質であろうと略
一定となる（同図にＰで示す。）従って、燃料の温度を測定し、測定温度が所定の設定温
度を越えたか否かでヒータの通電及び通電停止を行う構
成では、燃料が沸点まで加熱されなかったり、また沸点
に達した後も通電が継続される状態が発生する。

【００２６】具体例として、ヒータへの通電及び通電停
止の切り換えを行う基準となる設定温度がt3(t2 ＜t3＜
t1) であったとすると、燃料が重質燃料であった場合に
はまだ沸点t1に達していないにも拘らず、燃料温度が設
定温度t3以上となった時点でヒータへの通電は停止され
るため、燃料を適正噴射状態とすることができない。ま
た、燃料が軽質燃料であった場合には、燃料が沸点t2に
達したにも拘わらずヒータへの通電は継続され、燃料内
部にボイドが発生したり、また消費電力が大となってし
まう。

【００２７】そこで、本実施例では燃料通路３内の燃圧
を測定し、この燃圧に基づきヒータ４への通電及び通電
停止を行うことにより、燃料性状に拘わらず燃料１ａを
上記適正噴射状態に加熱する。また、燃料通路３内の燃
圧を測定するに際し、圧力センサを用いることなく、ヒ
ータ制御用プレッシャレギュレータ１１の作動状態を確
認する作動確認センサ１４により燃圧を間接的に測定す
る。

【００２８】このように、圧力センサではなく作動確認
センサ１４により燃圧を間接的に測定する構成とするこ
とにより、圧力センサを用いたならば必要となるＡ／Ｄ
コンバータ（圧力センサの出力はアナログ信号である）
を不要とすることができるためＥＣＵ２１の構成の簡単
化を図ることができ、また単純な開閉スイッチである作
動確認センサ１４は圧力センサに対して安価であるため
コストの低減を図ることができる。

【００２９】ここで、圧力検出部１０とヒータ制御用プ
レッシャレギュレータ１１は燃料の加熱を調整する機能
を持つ。通路内保持用プレッシャレギュレータ７は開放
圧が2.55Kg/cm²程度とヒータ制御用プレッシャレギュレ
ータ１１の開放圧が3.55Kg/cm²より低く設定されている
ために、加熱しない場合、燃料１ａはプレッシャレギュ
レータ１１及びバイパス通路１２を通ることはなく、デ
リバリタイプ６よりインジェクタ９にて燃焼室に噴射さ
れるか、又は通路内保持用プレッシャレギュレータ及び
リターン通路８を通って燃料タンク１に戻る。従って、
燃料ポンプ２からプレッシャレギュレータまでの燃料通
路３内の燃料圧力はほぼ2.55Kg/cm²に保持される。

【００３０】ここで、ヒータ４に通電して燃料加熱を行
うと、ヒータ４を中心に燃温は上昇し、平行して燃料の
蒸気圧も上昇する。燃温が沸点（重質燃料でも１気圧に
おいて２００℃前後）まで達すると、蒸気圧も１気圧と
なり、燃料通路３から分岐した流れのない圧力検出部１
０には、燃料ポンプ２による2.55Kg/cm²と燃料の蒸気圧
分１Kg/cm²の計3.55Kg/cm²がかかる。この圧力によりプ
レッシャレギュレータ１１が開き、燃料はバイパス通路
１２を通って燃料タンク１に戻る。プレッシャレギュレ
ータ１１が作動している間は、電源スイッチ１５を遮断
して燃料のヒータ４の加熱は行われないため、インジェ
クタ９に供給される燃料の温度はほぼ沸点に保たれるこ
とになる。またプレッシャレギュレータ７及び１１より
出た燃料は、燃料クーラ１３により冷却されてから燃料
タンク１に戻り、逆止弁１６により燃料通路３内には加
熱した燃料が逆流しない。

【００３１】そして、センサ１４によりプレッシャレギ
ュレータ１１の作動を確認したとき、温度センサ１７の
検出温度をＥＣＵ２１に取り込む。これによりＥＣＵ２
１には使用している燃料の沸点温度が常に取り込まれ、
ＥＣＵ２１ではこの沸点を図３のマップと比較すること
により、使用燃料が重質燃料か軽質燃料かの燃料性状を
判定でき、判定した燃料性状に応じた各種常数を読み込
んで燃料噴射量の演算等に利用する。

【００３２】上記した原理に基づきＥＣＵ２１が実際に
行うヒータ４への通電制御及び燃料性状判定処理につい
て図４を用いて説明する。尚、同図に示される処理はソ
フトウェアプログラムとしてＥＣＵ２１に内蔵されたＲ
ＯＭ（リード・オンリ・メモリ）に格納されている。

【００３３】同図に示す処理が起動すると、ステップＳ
１０において燃料ポンプ２が稼働しているかどうかを判
定する。燃料ポンプ２が稼働していない場合はエンジン
が停止されている状態であるため、処理はステップＳ１
２に進みヒータ４への通電を行うことなく処理を終了す
る。

【００３４】一方、ステッフＳ１０において燃料ポンプ
２が稼働していると判定された場合には、処理はステッ
プＳ１４に進み、作動確認センサ１４の出力信号に基づ
きヒータ制御用プレッシャレギュレータ１１が開放状態
（ＯＮの状態）となっているかどうかを判定する。

【００３５】ステップＳ１４でヒータ制御用プレッシャ
レギュレータ１１が閉鎖状態となっていると判定された
場合は、燃料流路３内の燃料１ａの燃圧は適正噴射状態
における圧力よりも小さくなっている。よって、ステッ
プＳ１４で否定判定された場合には処理はステップＳ１
６に進みＥＣＵ２１は電源スイッチ１５を閉成操作して
ヒータ４への通電を行い、ステップＳ１０に戻る。

【００３６】ヒータ制御用プレッシャレギュレータ１１
が開放状態となっている時は、燃料流路３内の燃料１ａ
の燃圧は適正噴射状態或いはそれ以上の圧力となってい
る。よって、ステップＳ１４においてヒータ制御用プレ
ッシャレギュレータ１１が開放状態となっていると判定
されたこの場合は、燃料１ａを加熱する必要はないため
処理はステップＳ１８に進む。

【００３７】ステップＳ１８ではＥＣＵ２１は温度セン
サ１７で検出される燃料の気化温度の検出信号を読み取
り、ステップＳ２０で電源スイッチ１５を開成操作して
ヒータ４への通電を停止する。この後、ステップＳ２２
で燃料の気化温度を図３のマップと比較して使用してい
る燃料の燃料性状を判定把握する。

【００３８】次のステップＳ２４では燃料性状の判定結
果が重質か否かを判別し、重質燃料の場合はステップＳ
２６に進んで重質燃料用の燃料噴射量演算等に用いる各
種常数を読み込む。また重質燃料でない場合はステップ
Ｓ２８に進んで軽質燃料用の燃料噴射量演算等に用いる
各種常数を読み込む。

【００３９】このステップＳ２６又はＳ２８で読み込ま
れた常数を用いて以降の燃料噴射量等の演算が行われ
る。ステップＳ２６又はＳ２８を実行後はステップＳ１
０に戻る。

【００４０】このように、インジェクタ９から噴射する
直前の圧力検出部１０における加熱した燃料の沸点温度
を温度センサ１７で検出し、この沸点温度を図３のマッ
プと比較して燃料性状を検出するため、燃料交換等で燃
料性状が大きく変化した場合にも、始動直後に噴射直前
の燃料を高精度に検出でき、燃料性状に応じた燃料噴射
量等の制御を誤りなく行うことができ、ドライバビリテ
ィ及びエミッションの悪化を防止できる。

【００４１】更に噴射直前の燃料が沸点近傍にあるた
め、噴射時の霧化が良好となり、始動性が向上する。

【００４２】

【発明の効果】上述の如く、本発明の燃料性状検出装置
によれば、加熱した燃料の沸点温度を検出し、この沸点
温度から燃料性状を検出することにより、噴射しようと
する燃料の燃料性状を始動直後から高精度に検出でき、
燃料交換等で燃料性状が大きく変化した直後にも噴射し
ようとする燃料の燃料性状を正しく検出でき、燃料性状
に応じた制御を誤ることがなく、ドライバビリティ及び
エミッションの悪化を防止でき、また、噴射しようとす
る燃料が沸点近傍にあり、噴射時の霧化が良好で始動性
が向上する等の特長を有し、実用上きわめて有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の第１実施例の要部構成図である。

【図３】燃料性状による燃圧と燃料温度の関係を示す図
である。

【図４】ＥＣＵが実行する通電制御及び燃料性状判定処
理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１，Ｍ１燃料タンク１ａ燃料２燃料ポンプ３，Ｍ３燃料通路４，Ｍ４ヒータ５電源６デリバリパイプ７通路内圧保持用プレッシャレギュレータ８リターン配管９インジェクタ１０圧力検出部１１ヒータ制御用プレッシャレギュレータ１２バイパス通路１３燃料クーラ１４作動確認センサ１５電源スイッチ１６逆止弁１７温度センサ２１ＥＣＵＭ２燃料噴射装置Ｍ５ヒータ制御手段Ｍ６温度検出手段Ｍ７燃料性状検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 31/125 Ｇ０１Ｎ 33/22 Ｂ 7055−2Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料タンクから燃料噴射装置までの燃料
通路にヒータを配設した内燃機関の燃料性状検出装置に
おいて、上記燃料通路内の燃料が所定圧力下で沸点近傍になるよ
うに上記ヒータで燃料を加熱するヒータ制御手段と、上記加熱された燃料の温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段で検出された沸点近傍の燃料の温度か
ら燃料性状を検出する燃料性状検出手段とを有すること
を特徴とする燃料性状検出装置。