JPH10184436A - 内燃機関の燃料性状検出装置 - Google Patents

内燃機関の燃料性状検出装置

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JPH10184436A
JPH10184436A JP34607996A JP34607996A JPH10184436A JP H10184436 A JPH10184436 A JP H10184436A JP 34607996 A JP34607996 A JP 34607996A JP 34607996 A JP34607996 A JP 34607996A JP H10184436 A JPH10184436 A JP H10184436A
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広樹 松岡
Masaaki Tanaka
正明 田中
Shigemitsu Iizaka
重光 飯坂
Michio Furuhashi
道雄 古橋
Toshinari Nagai
俊成 永井
Takashi Kawai
孝史 川合
Kenji Harima
謙司 播磨
Yuichi Goto
雄一 後藤
Takayuki Otsuka
孝之 大塚
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料の性状を高い精度で検出する。 【解決手段】 内燃機関の排気通路10に触媒12を備
え、該触媒の下流側に空燃比を検出するための空燃比セ
ンサ16を配置した内燃機関において、前記空燃比セン
サの出力周波数に基づいて燃料の性状を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の燃料性状
検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関では、特定性状の燃料(通常は
最も普及している燃料)を使用した時に最も高い機関出
力が得られるように燃料噴射量を設定しているため、上
記特定性状の燃料よりも重質な燃料が機関へ供給される
と機関出力が低下する。これは燃料が重質になればなる
ほど揮発性が悪化し、機関燃焼に寄与する燃料量が少な
くなるためである。そこで、燃料の性状に伴う揮発性の
違いによって機関の気筒内における燃焼速度(筒内圧縮
行程開始から筒内圧力が最大になるまでの時間)が異な
ることを利用して燃料の性状を判別する燃料性状判別装
置が公知である(特開昭62−282139号公報参
照)。また、燃料の性状に伴う揮発性の違いによって燃
焼行程中の機関の気筒内における最大筒内圧力が異なる
ことを利用して燃料の性状を判別することも公知である
(特開昭62−282265号公報参照)。上記二つの
公知例では、検出した燃料速度又は最大筒内圧力を基準
値と比較し、その差から燃料性状を判別している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記燃焼速度や最大筒
内圧力に基づいて燃料の性状を判別する場合、機関燃焼
行程中という非常に短い間に燃焼速度や筒内圧力を検出
するため、検出値の精度が低いという問題がある。また
検出値と基準値との差も小さく、この理由からも燃料性
状を判別することは困難である。更に、検出値と基準値
との差を増大して検出精度を高めるために、燃料の揮発
性に差が出る機関冷間期間(例えば機関始動直後からの
短い期間)に検出を行うことも考えられるが、これでも
検出期間が短いため検出精度を高めることは困難であ
る。本発明の目的は燃料の性状を高い精度で検出可能な
内燃機関の燃料性状検出装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、内燃機
関の排気通路に触媒を備え、該触媒の下流側に空燃比を
検出するための空燃比センサを配置した内燃機関におい
て、前記空燃比センサの出力周波数に基づいて燃料の性
状を判断する。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。図1において、10は排気
通路、12は排気通路10に配置された触媒、14は触
媒12の排気上流側の排気通路10に配置された上流側
空燃比センサ、16は触媒12の排気下流側の排気通路
10に配置された下流側空燃比センサである。本願にお
いて『排気上流側』及び『排気下流側』という用語は機
関から排出される排気ガスの流れに関連して用いられる
用語である。上流側空燃比センサ14及び下流側空燃比
センサ16は制御装置(ECU)18に接続される。ま
た制御装置18には、吸気通路(図示せず)に設けら
れ、吸入空気量を検出するエアフローメータ20と、機
関クランク軸(図示せず)の一定回転毎にパルス信号を
発生するクランク角センサ22と、機関シリンダブロッ
クのウォータジャケット(図示せず)に設けられ、機関
冷却水温度に応じたアナログ電圧を出力する冷却水温度
センサ24とが接続される。更に、制御装置18は機関
気筒へ燃料を供給する燃料噴射弁26と、気筒内の燃料
を燃焼開始させる点火プラグ28とに接続される。
【0006】制御装置18は、予め定められた特定の性
状の燃料が使用されている場合に、上流側空燃比センサ
14、下流側空燃比センサ16、エアフローメータ2
0、クランク角センサ22、及び冷却水温度センサ24
からの信号に基づき、機関運転状態に応じて最適な点火
時期となるように点火プラグ28の点火時期を制御す
る。更に、制御装置18は、予め定められた特定の性状
の燃料が使用されている場合に空燃比が理論空燃比近傍
に維持されるように、上流側空燃比センサ14及び下流
側空燃比センサ16からの信号に基づいて燃料噴射弁2
6の開弁時間、即ち、空燃比をフィードバック制御す
る。この空燃比のフィードバック制御は、上流側O2
ンサ14の出力が図2(A)のように理論空燃比相当出
力VR1を中心として上下に変動するように、即ち、空燃
比が理論空燃比近傍でリッチ空燃比とリーン空燃比とを
交互に繰り返すように行われる。
【0007】本実施形態の触媒12は三元触媒であり、
この三元触媒は排気中のHC、CO、NOX の三成分を
同時に浄化することができる。触媒12は流入する排気
空燃比がリーンの時(即ち、機関燃焼室で理論空燃比よ
りリーンな混合気の燃焼が行われている時)には排気中
の酸素を吸着し、流入する排気空燃比がリッチの時(燃
焼室で理論空燃比よりリッチな混合気の燃焼が行われて
いる時)には吸着した酸素を放出する酸素の吸放出作用
(O2 ストレージ作用)を行う。本実施形態の空燃比セ
ンサはO2 センサであり、このO2 センサは、図4に示
すように、空燃比がリーンの時に0V、リッチの時に1
Vの出力電圧を発生し、この出力電圧は理論空燃比近傍
で急激に変化して理論空燃比相当出力(比較電圧)VR
を横切る。即ち、O2 センサはそれぞれ排気空燃比が理
論空燃比に対してリーン側かリッチ側かに応じて異なる
出力電圧を発生する。
【0008】次に、燃料の性状検出について説明する。
上述したように、予め定められた性状の燃料が使用さ
れ、空燃比をフィードバック制御した場合、触媒12か
ら流出する排気の空燃比の変動周波数は触媒12のO2
ストレージ作用により小さくなるため、下流側O2 セン
サ16の出力は、図2(B)のように、上流側O2 セン
サ14の出力周波数よりも小さい周波数で理論空燃比相
当出力VR2を交互に横切る。一方、予め定められた性状
よりも重質な性状の燃料が使用され、上述と同様に空燃
比をフィードバック制御した場合、下流側O2 センサ1
6の出力は、図2(C)に示すように、予め定められた
性状の燃料が使用されている場合よりも大きな周波数で
理論空燃比相当出力VR2を交互に横切る。本発明は、こ
の燃料性状に伴う下流側O2 センサの出力周波数の違い
に基づき、燃料性状を検出する。このように、重質な燃
料が使用された場合に、下流側O2 センサの出力周波数
が増大する理由は次のように考えられる。重質の燃料は
揮発性が低く、気筒内において燃焼に消費される燃料量
は少なく、従って、燃焼により消費される酸素量も少な
い。このため、触媒12の上流側においては、排気ガス
中には含有される酸素及び未燃燃料は高く維持される傾
向にある。一方、触媒12内においては、未燃燃料が一
時的に触媒12に吸着し、その吸着した未燃燃料は或る
短い期間を経てから一度に触媒12から放出される。放
出された未燃燃料は排気ガス中の酸素と反応し、排気ガ
ス中の酸素濃度が急激に低下する。従って、下流側O2
センサは、未燃燃料が触媒に吸着されている間はリーン
状態を検出し、未燃燃料が触媒から放出された時にはリ
ッチ状態を検出する。この未燃燃料の吸着と放出とが短
時間の周期で断続的に行われるため、下流側O2 センサ
の出力周波数が増大するものと考えられる。本実施形態
では上流側O2 センサ14及び下流側O2 センサ16の
出力周波数を検出し、これら出力周波数の比を算出し、
該出力周波数比に対応した予め制御装置のマップに格納
された制御パラメータ値を読み取り、燃料噴射弁26の
開弁時間及び点火プラグ28の点火時期を該制御パラメ
ータ値に補正する。この補正は、具体的には、燃料性状
が重質であると検出された時には、燃料噴射弁の開弁時
間を長くして、供給燃料量を増大させるか、或いは、点
火プラグの点火時期を進角、即ち、早める補正を行う。
従って、本発明によれば、空燃比センサの出力周波数比
に基づき燃料の性状を検出するため、機関運転中に比較
的長い期間にわたる検出が可能となり、検出精度が向上
する。
【0009】次に図3を参照し、燃料性状を検出して該
検出された燃料性状に基づいて機関運転状態を制御する
本実施形態の制御フローを説明する。初めにステップS
310において、給油後であるか否かが判別される。こ
の給油後であるか否かの判別は、例えば給油口の蓋の開
閉や燃料ゲージの増大を検出することにより行う。ステ
ップS310において給油後ではないと判別された時に
は使用されている燃料に変化がないものとして処理を終
了する。ステップS310において給油後であると判別
された時にはステップS312へ進み、検出条件が成立
しているか否かが判別される。検出条件は、触媒12の
暖機状態、即ち触媒12が活性化温度に達しているか否
か、O2 センサが活性化されているか否か、燃料噴射フ
ィードバック制御がなされているか否か、機関回転数や
負荷が所定の範囲内にあるか否か等がある。ステップS
312において検出条件が成立していないと判別された
時には処理を終了する。ステップS312において検出
条件が成立していると判別された時にはステップS31
6へ進み、上流側O2 センサ14の出力周波数(VO
M)及び下流側O2 センサ16の出力周波数(VOS)
を検出し、ステップS316へ進む。ステップS316
では、これら出力周波数の比(VOS/VOM)を算出
し、ステップS318へ進む。ステップS318では、
ステップS316において算出された出力周波数比に基
づき、制御装置18に格納されているマップから上記出
力周波数比に対応した制御パラメータ値を読み取り、ス
テップS320へ進む。ステップS320では、上記制
御パラメータ値に現在の制御パラメータ値を補正して処
理を終了する。
【0010】上記実施形態では上流側と下流側とのO2
センサの出力周波数比に基づき、制御パラメータ値を補
正したが、これは本発明を制限するものではなく、下流
側O 2 センサの出力周波数が増大すると下流側O2 セン
サの出力軌跡の長さが増大することを利用して、上流側
と下流側とのO2 センサの出力軌跡長比に基づいて制御
パラメータ値を補正することも可能である。また、上流
側O2 センサの出力周波数は各機関運転状態においてあ
まり変動化しないために、下流側O2 センサの出力周波
数又は出力軌跡長の変化のみにより燃料性状を検出する
ことも可能である。更に、予め定められた特定の性状の
燃料が使用されている時に未燃燃料を発生するような空
燃比制御を行っている場合には、予め定められた特定の
性状の燃料よりも軽質な性状の燃料が使用されると、下
流側O2 センサの出力周波数は上記実施形態とは逆に小
さくなるため、このことを利用して燃料の性状が軽質で
あることを検出することも可能である。
【0011】
【発明の効果】本発明によれば、空燃比センサの出力周
波数に基づき燃料の性状を検出するため、長い検出期間
にわたり検出が可能であるため、高い精度で燃料性状を
検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる内燃機関の構成を示す図であ
る。
【図2】(A)は上流側O2 センサの出力波形を示し、
(B)は予め定められた性状の燃料が用いられている時
における下流側O2 センサの出力波形を示し、(C)は
予め定められた性状の燃料よりも重質な燃料が用いられ
ている時における下流側O2 センサの出力波形を示す図
である。
【図3】燃料性状を検出し、該検出された燃料性状に基
づいて機関運転状態を制御する制御フローを示すフロー
チャートである。
【図4】O2 センサの出力特性を説明する図である。
【符号の説明】
10…排気通路 12…触媒 14…上流側空燃比センサ 16…下流側空燃比センサ 18…制御装置 20…エアフローメータ 22…クランク角センサ 24…冷却水温度センサ 26…燃料噴射弁 28…点火プラグ
フロントページの続き (72)発明者 古橋 道雄 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 永井 俊成 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 川合 孝史 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 播磨 謙司 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 後藤 雄一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大塚 孝之 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気通路に触媒を備え、該触
    媒の下流側に空燃比を検出するための空燃比センサを配
    置した内燃機関において、前記空燃比センサの出力周波
    数に基づいて燃料の性状を検出することを特徴とする内
    燃機関の燃料性状検出装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010270677A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の制御装置
JP2011163261A (ja) * 2010-02-12 2011-08-25 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
DE102008050299B4 (de) 2007-10-29 2019-04-25 Ford Global Technologies, Llc Eingabe des Kraftstoff/Luft-Sensors für gesteuerte Modulation des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses

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DE102008050299B4 (de) 2007-10-29 2019-04-25 Ford Global Technologies, Llc Eingabe des Kraftstoff/Luft-Sensors für gesteuerte Modulation des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses
JP2010270677A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の制御装置
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