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JP5095973B2 - 多種類燃料エンジン用燃料噴射制御装置 - Google Patents

多種類燃料エンジン用燃料噴射制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、ガソリンだけでなく、アルコールのみの燃料や、ガソリンとアルコールを混合した燃料により運転可能な多種類燃料エンジンに用いられる燃料噴射制御装置に関する。
近年、ガソリンを燃料とするだけでなく、アルコール（エタノール）のみ、或いは、ガソリンとアルコールが混合された燃料でも運転可能な多種類燃料エンジンを搭載したＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）が開発されている。燃焼時の酸素に対する量論係数の違いからアルコールはガソリンに比べて燃料中のアルコール濃度が高くなるに従い、同一の吸入空気量に対し、より多くの燃料を供給する必要が生じる。そのため、このような多種類燃料エンジンにおいては、最適な空燃比となるように、基本燃料噴射時間を燃料中のアルコール濃度により補正する制御が行われている（例えば、特許文献１参照）。このとき、燃料中のアルコール濃度は、排気ガスに含まれる酸素濃度を測定する酸素濃度センサ（以下、「Ｏ2センサ」と呼ぶ）の検出値を用いて求められる空燃比補正係数から推定される。
特開昭６３−５１３１号公報
しかしながら、従来の制御方法では、基本燃料噴射時間は、例えば、エンジン回転数と吸気圧とを測定してこれらの値からマップを検索して求められる。そのため、燃料中のアルコール濃度が変化しても、基本燃料噴射時間は、エンジン回転数と吸気圧に対して予め設定された値であるため、アルコール濃度に対する燃料噴射量の調整範囲が狭いという課題があった。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、エンジンの状態に応じて基本燃料噴射時間を決定するためのマップを複数有し、アルコール濃度に応じてこのマップを切り替えるように構成した多種類燃料エンジン用燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
本発明に係る多種類燃料エンジン用燃料噴射制御装置は、エンジンの状態および基本燃料噴射時間が対応付けられた燃料噴射制御マップを、燃料に含まれるアルコール濃度に応じて複数記憶する記憶手段（例えば、実施形態における記憶領域２６）と、排気管に配設され、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（例えば、実施形態におけるＯ2センサ１５）と、基本燃料噴射時間を、記憶手段に記憶された複数の燃料噴射制御マップのうち、現在選択されているアルコール濃度の燃料噴射制御マップを用いて決定する基本燃料噴射時間決定手段（例えば、実施形態における基本燃料噴射制御時間決定部２２）と、酸素濃度センサからの検出値により、エンジンの空燃比が目標空燃比になるように基本燃料噴射時間を補正するための空燃比補正係数を決定する空燃比補正係数決定手段（例えば、実施形態における補正係数決定部２４）と、基本燃料噴射時間決定手段により決定された基本燃料噴射時間、および、空燃比補正係数決定手段により決定された空燃比補正係数により、燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段（例えば、実施形態における燃料噴射量決定部２５）と、空燃比補正係数から、燃料のアルコール濃度に近いアルコール濃度の燃料噴射制御マップを選択するマップ切替手段（例えば、実施形態におけるマップ切替部２１）とを有し、空燃比補正係数決定手段は、空燃比補正係数を積分的に平均処理することで決定された今回の空燃比補正係数をＫo2ｎ、前回求められた学習平均値をＫrefｎ−１、所定の平均化係数をβとしたときに、今回の学習平均値Ｋrefｎを次式Ｋrefｎ ＝ β・Ｋo2ｎ ＋ （１−β）・Ｋrefｎ−１により所定の時間繰り返して求めることで、学習平均値Ｋrefを更新するように構成され、マップ切替手段は、空燃比補正係数決定手段により最終的に求められた学習平均値Ｋrefの値が所定の上限値を超えているときは、より高いアルコール濃度に対応した燃料噴射制御マップに切り替え、学習平均値Ｋrefの値が所定の下限値以下のときは、より低いアルコール濃度に対応した燃料噴射制御マップに切り替え、学習平均値Ｋrefの値が所定の下限値より大きく且つ所定の上限値以下のときは、燃料噴射制御マップの切り替えを行わない制御を行うように構成され、記憶手段が、少なくとも３つ以上の異なるアルコール濃度に対応した複数の燃料噴射制御マップを記憶しており、複数の燃料噴射制御マップのうちで、最も低いアルコール濃度に対応した低濃度燃料噴射制御マップには低濃度マップ上限値が設定され、最も高いアルコール濃度に対応した高濃度燃料噴射制御マップには高濃度マップ下限値が設定され、且つ、最も低いアルコール濃度よりも高く最も高いアルコール濃度よりも低いアルコール濃度に対応した１又は複数の中間濃度燃料噴射制御マップには中間濃度マップ下限値および中間濃度マップ上限値が設定されており、低濃度燃料噴射制御マップにおける低濃度マップ上限値は、中間濃度燃料噴射制御マップに設定された中間濃度マップ上限値以上の値に設定され、高濃度燃料噴射制御マップにおける高濃度マップ下限値は、中間濃度燃料噴射制御マップに設定された中間濃度マップ下限値よりも小さい値に設定されていることを特徴とする。
このような多種類燃料エンジン用燃料噴射制御装置は、吸気管に配設され、吸気圧を検出する吸気管絶対圧センサと、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段（例えば、実施形態におけるクランク角センサ１６およびエンジン回転数検出部２３）とを有し、エンジンの状態として、吸気圧とエンジン回転数とから決定される空気量に基づいて基本燃料噴射時間を決定するように構成されることが好ましい。
このとき、本発明に係る多種類燃料エンジン用燃料噴射制御装置が、スロットルバルブのスロットル開度を検出するスロットル開度センサを有し、また、記憶手段が、アルコール濃度毎に、吸気圧およびエンジン回転数と基本燃料噴射時間とが対応付けられた燃料噴射制御マップであるＰｂマップと、スロットル開度およびエンジン回転数と基本燃料噴射時間とが対応付けられた燃料噴射制御マップであるスロットルマップとの燃料噴射制御マップの組（例えば、実施形態におけるマップセット４０）を有し、アルコール濃度に応じて選択されたＰｂマップおよびスロットルマップのうち、アイドリング時、定速時、緩やかな加・減速時、及び低負荷時にはＰｂマップを選択し、急加速・急減速時、高負荷時にはスロットルマップを選択して用いるように構成され、選択されたマップが記憶手段に記憶されることが好ましい。
本発明に係る多種類燃料エンジン用燃料噴射制御装置を以上のように構成すると、燃料に含まれるアルコール濃度に応じて基本燃料噴射時間を変えることができるため、アルコール濃度に対する燃料噴射量の調整範囲が広くなり、燃料に含まれるアルコールの濃度が変わっても、このエンジンを安定して運転することができる。特に、第２の本発明に係る多種類燃料エンジン用燃料噴射制御装置によると、燃料に含まれるアルコール濃度を空燃比補正係数から推定することができるので、燃料タンク内にアルコール濃度センサを設ける必要がなく、この燃料噴射制御装置のコストダウンを行うことができる。
このとき、基本燃料噴射時間を吸気圧とエンジン回転数とから決定するように構成することにより、特にアイドリング回転付近のエンジン回転数を安定させることができる。また、アルコール濃度毎に、吸気圧とエンジン回転数とから基本燃料噴射時間を決定する燃料噴射制御マップと、スロットル開度とエンジン回転数とから基本燃料噴射時間を決定する燃料噴射制御マップとの組を有し、エンジンの状態によりこれらのマップを切り替えるように構成することにより、アイドリング時の安定性を確保するとともに、高負荷時のレスポンスを向上させることができる。
なお、少なくとも３つ以上のアルコール濃度に対応した吸入空気温度、大気圧、エンジン冷却水温度などによる環境補正係数テーブルや、加速補正を切り替えることにより良好な運転性能を得るマップセットを記憶することにより、次の始動とマップセットを切り替え制御できるまでの運転をそのまま記憶したマップセットと環境補正係数、加速補正、点火時期マップで運転することができる。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１において、エンジン１は、燃焼室２に連通する吸気管３および排気管４を有し、吸気管３に、吸入する空気の量を調整するスロットルバルブ５と、燃料を噴射するインジェクタ６が設けられている。また、このエンジン１には、スロットルバルブ５の開度を検出するスロットル開度センサ１１、吸気管３内の圧力（吸気圧）を検出する吸気管絶対圧センサ１２、吸気管３を通って燃焼室２に流れ込む空気の温度（吸気温）を検出する吸気温センサ１３、エンジン１のシリンダヘッドおよびシリンダブロックに形成されたウォータジャケットを流れてこれらを冷却した冷却水の温度（水温）を検出する水温センサ１４、排気管４に設けられ、燃焼室２から排出された排気ガスの酸素濃度を検出するＯ2センサ１５、および、クランクシャフトの回転角度（クランク角）を検出するクランク角センサ１６を有し、これらのセンサの検出値はエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２０に入力され、このＥＣＵ２０により、これらの検出値に基づいて、インジェクタ６からの燃料噴射量が制御される。なお、本実施例においては水冷エンジンの場合で説明するが、空冷エンジンでも同様の制御を行うことができる。
次に、ＥＣＵ２０による燃料噴射量の決定方法について説明する。このエンジン１は、空気量検出方式として、スピードデンシティ方式を採用しており、クランク角センサ１６から出力されるパルス信号をＥＣＵ２０のエンジン回転数検出部２３でカウントして求められるエンジン回転数Ｎeと、吸気管絶対圧センサ１２により検出される吸気管３内の吸気圧Ｐbとによって決定される運転状態での空気質量に応じて、ある標準大気条件下と標準暖機状態で実験的に求められた所定目標空燃比（通常は理論空燃比）を得るための必要燃料噴射量を決定し、この燃料噴射量を供給するためのインジェクタ６の開弁時間（これを以降の説明では「基本燃料噴射時間Ｔi」と呼ぶ）を決定している。具体的には、ＥＣＵ２０の記憶領域２６（ＲＯＭ等）に、吸気圧Ｐbとエンジン回転数Ｎeとを引数とし、これらの引数に対応するそれぞれの基本燃料噴射時間が設定された２次元マップである燃料噴射制御マップ３０を記憶させておき、基本燃料噴射時間決定部２２にて、上述の検出値から対応する基本燃料噴射時間Ｔiを求めるように構成されている。
このように燃料噴射制御マップ３０に記憶された基本燃料噴射時間Ｔiは、大気条件を決めて実験的に求められているため、エンジン１が運転されているときの大気条件が異なれば、目標空燃比を得ることができない。そのため、このような環境条件に応じて、ＥＣＵ２０は基本燃料噴射時間Ｔiを補正するように構成されている。このような環境補正項としては、吸気温ＴAが変わることによる空気密度の変化分を補正する吸気温補正係数ＫＴＡがあり、吸気温センサ１３により検出された吸気温ＴAからＥＣＵ２０の補正係数決定部２４により求められる。
また、エンジン１は、様々な条件下での運転が要求され、その運転条件下で最適な結果が得られるよう目標空燃比を補正する必要がある。このような目標空燃比補正項としては、エンジン１の温度が低く燃焼が不安定になり、ドライバビリティが悪化するのを防止するための水温補正係数ＫＴＷや、高回転高負荷運転時に、エンジン１に大きなトルクが要求されているときの出力空燃比を実現するための全開補正係数ＫＷＯＴがあり、ＥＣＵ２０はこれらの補正係数により基本燃料噴射時間Ｔiを補正するように構成されている。ここで、水温補正係数ＫＴＷは、ＥＣＵ２０の補正係数決定部２４により、水温センサ１４により検出される冷却水の水温ＴWから求められ、また、全開補正係数ＫＷＯＴは、スロットル開度センサ１１により検出されるスロットル開度ＴＨからを求められる。
さらに、このようなエンジン１においては、排気ガスに含まれる炭化水素および一酸化炭素を酸化させ、また、窒素酸化物を還元するために三元触媒が設けられているが、この三元触媒の浄化能力を有効に使用するためには、このエンジン１における空燃比を精度良く理論空燃比に維持する必要がある。このような制御は、上述の環境補正項や目標空燃比補正項のようなフィードフォワード制御では対応することができない。そのため、ＥＣＵ２０の補正係数決定部２４は、Ｏ2センサ１５による排気管４内の酸素濃度から理論空燃費を維持するための空燃比補正係数ＫＯ2を求め、フィードバック制御により基本燃料噴射時間Ｔiを補正する。
以上より、補正後の燃料噴射時間Ｔoutは、次式（１）により求められる。
Ｔout ＝ Ｔi × ＫＴＡ × ＫＷＯＴ × ＫＴＷ × ＫＯ2 …（１）
ところで、ガソリンにアルコールが混合された燃料、若しくは、アルコールのみの燃料の場合、上述のように、量論係数の違いから同一の吸入空気量に対しアルコールはガソリンに比べて多くの燃料を要求する。そのため、空燃比補正係数ＫＯ2が大きいときは、燃料噴射量が少ない状態、すなわち、アルコール濃度が濃い状態であることを示し、空燃比補正係数ＫＯ2が小さいときは、燃料噴射量が多い状態、すなわち、アルコール濃度が薄い状態であることを示している。図６に示すように、燃料に含まれるアルコール濃度と空燃費補正係数ＫＯ2とはほぼ比例することが知られている。そこで、本実施例に係るＥＣＵ２０は、異なるアルコール濃度に対応した複数の燃料噴射制御マップ３０を記憶しておき、空燃比補正係数ＫＯ2の値に応じて最適な燃料噴射制御マップ３０を選択するように構成されている。
次に、ＥＣＵ２０のマップ切替部２１によるマップセット切替処理Ｓ１００について図２を用いて説明する。なお、以降の説明においては、アルコール濃度に応じた燃料噴射制御マップ３０をマップセット４０と呼び、本実施例では、燃料全体に対してアルコール濃度が０％のときのマップセット（これを「Ｅ０マップセット」と呼ぶ）、３０％のときのマップセット（これを「Ｅ３０マップセット」と呼ぶ）、７０％のときのマップセット（これを「Ｅ７０マップセット」と呼ぶ）、および、１００％のときのマップセット（これを「Ｅ１００マップセット」と呼ぶ）からなる４組のマップセットを有している場合について説明する。
また、本実施例においては、アルコール濃度に応じた上述の燃料噴射制御マップ３０、すなわち、マップセット４０（Ｅ０〜Ｅ１００）に対応させて、アルコール濃度に応じて環境補正項（ＫＴＡ）、目標空燃比補正項（ＫＴＷ，ＫＷＯＴ）や加速補正等の補正係数、始動時の燃料噴射量、また、点火時期等を記憶領域２６に記憶させておき、マップセット４０の切り替え時にこれらの補正係数等もアルコール濃度に応じて切り替えるようして、より、良好な燃料供給、燃焼制御を行うように構成した場合について説明する。
ところで、本実施例においては、空燃比補正係数ＫＯ2からアルコール濃度を推定するが、エンジン１の運転中、空燃比補正係数ＫＯ2は、図３に示すように、エンジン１の経時変動又は外的影響によって振動する。そのため、マップセット切替処理Ｓ１００においては、空燃比補正係数ＫＯ2の学習平均値Ｋrefを求め、この学習平均値Ｋrefにより、マップセット４０を選択をするように構成されている。このマップセット切替処理Ｓ１００が実行されると、まず、マップセット切替部２１は、各センサから信号を読み出し、エンジン回転数Ｎe、吸気温ＴA、および、水温ＴWを算出し、また、Ｏ2センサ１５の活性状態を検出し、これらの状態から以降の処理を続行するか否かを判断する（ステップＳ１０１）。具体的には、エンジン回転数Ｎeの変動幅が所定の設定範囲を超えているとき、および、吸気温ＴAや水温ＴWが所定の設定値より低いとき、あるいは、Ｏ2センサ１５が活性状態になっていいないときはマップセット４０の切替判断を行わずに終了する。一方、エンジン回転数Ｎe、吸気温ＴA、および、水温ＴWが所定の条件を満たすときは、次に、平均学習係数Ｋrefが所定の学習領域にあることを確認する（ステップＳ１０２）。
そして、所定の時間、空燃比補正係数ＫＯ2の値を積分的に平均処理し、これにより、平均学習係数Ｋrefを更新する（ステップＳ１０３）。例えば、前回の平均学習係数をＫrefn-1とし、今回の空燃比補正係数をＫＯ2nとしたとき、今回の平均学習係数Ｋrefnを次式（２）により求め、この処理を所定の時間（所定のサイクル）繰り返す。なお、この式（２）において、βは平均化係数を表わしており、通常０．１程度の値に設定される。
Ｋrefn ＝ β・Ｋｏ2n ＋ （１−β）・Ｋrefn-1 …（２）
このようにして更新された空燃比補正係数の平均学習係数Ｋref（ステップＳ１０３で最終的に求められたＫrefn）が、現在設定されているマップセット４０の上限値を超えているか、若しくは、下限値以下であるかを判断し（ステップＳ１０４）、範囲内にあるときはそのまま処理を終了する（これにより、現在選択されているマップセット４０が、基本燃料噴射時間Ｔiの算出に用いられる）。一方、平均学習係数Ｋrefが上限値を超えているときは、アルコール濃度が高いマップセット４０（一つ上のマップセットであって、例えば現在のマップセットがＥ３０のときは、Ｅ７０マップセット）に切り替え、下限値以下のときは、アルコール濃度が低いマップセット４０（一つ下のマップセットであって、例えば現在のマップセットがＥ３０のときはＥ０マップセット）に切り替える（ステップＳ１０５）。
ここで、マップセット４０（Ｅ０〜Ｅ１００）は、平均学習係数Ｋrefが１．０のとき（目標空燃比と一致しているとき、すなわち、選択されているマップセット４０とアルコール濃度が一致しているとき）を中心に、その上下限値がそれぞれ個別に設定されている。例えば、図４に示すように、Ｅ０マップセットは、上限値として１．１が設定され、Ｅ３０マップセットは、上限値として１．０８が、下限値として０．８５が設定され、Ｅ７０マップセットは、上限値として１．１が、下限値として０．８５が設定され、Ｅ１００マップセットは、下限値として０．８０が設定されている。なお、空燃比がリッチになるようにマップセット４０（燃料噴射制御マップ３０）を切り替えてもドラバビリティが悪化する虞は少ないが、リーンになるように切り替えるとドライバビリティが悪化する可能性があるため、上限値はドライバビリティ確保を重視するように設定され、下限値は確実性を重視するように設定されている。
また、このマップセット４０の切り替えと同様に、平均学習係数Ｋrefが上限値を超えているかまたは下限値以下であるかに応じて、環境補正項・目標空燃比補正項を切り替え（ステップＳ１０６）、加速補正を切り替え（ステップＳ１０７）、点火時期マップを切り替える（ステップＳ１０８）。そして、このようにしてアルコール濃度に応じて選択されたマップセット４０を記憶領域２６に記憶する（ステップＳ１０９）。このように選択されたマップセット４０をＥＣＵ２０の記憶領域２６に記憶しておくことにより、次回の始動において、前回エンジン１を停止したときのマップセット４０が用いられるため、適切な始動噴射燃料量を供給することが可能となる。
以上より、ＥＣＵ２０における燃料噴射量（時間）の決定は、図５に示すような処理となる。まず、マップ切替部２１が、上述のマップセット切替処理Ｓ１００を実行し、マップセット４０の切り替え判断を行う（ステップＳ１００）。そして、このようにして決定されたマップセット４０の燃料噴射制御マップ３０を用いて、基本燃料噴射時間決定部２２が、エンジン回転数Ｎeと吸気圧Ｐbとから基本燃料噴射時間Ｔiを決定する（ステップＳ１１０）。また、補正係数決定部２４が、上述の補正係数（吸気温補正係数ＫＴＡ、水温補正係数ＫＴＷ、全開補正係数ＫＷＯＴ、空燃比補正係数ＫＯ2（または、平均学習係数Ｋref））を算出する（ステップＳ１２０）。最後に、燃料噴射量決定部２５が、上述の式（１）により補正後の燃料噴射時間Ｔoutを算出し、インジェクタ無効時間等を考慮して最終的な燃料噴射量（時間）を決定し、インジェクタ６を制御する（ステップＳ１３０）。
なお、メインスイッチがオンされてエンジン１が始動したときは、ＥＣＵ２０は、初期設定を行い、センサ出力を読み込んでフェイル判定を行った後、上述のステップＳ１０９で最後に記憶領域２６に記憶されたマップセット４０を読み出すとともに、このマップセット４０に対応した始動時の噴射量、環境補正項、目標空燃比補正項、加速補正、点火時期マップを記憶領域２６から読み込んで燃料噴射量を決定してこのエンジン１を運転するように構成されている。また、その後は上述のように、ＥＣＵ２０は、吸気温ＴA、水温ＴW、エンジン回転数Ｎe、スロットル開度Ｔhを検出するとともに、Ｏ2センサ１５の活性状態を検出し、これらの状態から、マップセットの切り替えを行えるか否かを判断し、条件を満たした段階で上述の処理によりマップセット４０を切り替えてエンジン１を運転するように構成されている。
以上説明したように、アルコール濃度に応じた燃料噴射制御マップ３０の組であるマップセット４０を複数（Ｅ０〜Ｅ１００）記憶しておき、空燃比補正係数ＫＯ2（平均学習係数Ｋref）に応じて切り替えることにより、図６に示すように、アルコール濃度（混合比）に応じて最適な燃料噴射制御マップ３０を選択することができる（空燃比補正係数ＫＯ2が１．０近傍（図６における太い実線で囲まれた領域）になるように制御される）ので、この燃料噴射制御マップ３０から選択される基本燃料噴射時間Ｔiに対する補正量（上述の補正係数）も小さくすることができる。そのため、運転条件の違いによる補正量のズレを低減可能となり、より精度の高い空燃比を実現することができる。特に、上述のように、燃料噴射制御マップ３０を、スピードデンシティ方式に基づく吸気圧とエンジン回転数を基準とした燃料噴射制御マップ（これを「Ｐｂマップ３１」と呼ぶ）にすることにより、エンジン１のアイドリング回転数付近でのエンジン回転を安定させることができる。
また、以上の実施例では、燃料に含まれるアルコールの濃度に応じて４組のマップセット４０（Ｅ０〜Ｅ１００マップセット）を設定した場合について説明したが、このマップセット４０は４組に限られない。例えばインジェクタ６の流量誤差やその他のシステム誤差などの相対的精度の向上に応じてマップセットを３つの組としても良い。
なお、以上の説明においては、空気量検出方式としてスピードデンシティ方式を採用した場合について説明したが、スピードスロットル方式を併用し、それぞれの方式に対応した燃料噴射制御マップ３０を切り替えるように構成することも可能である。ここで、スピードスロットル方式とは、エンジン回転数Ｎeと、スロットル開度センサ１１により検出されるスロットル開度ＴＨとによって決定される運転状態での空気質量に応じて、ある大気条件下で実験的に求められた所定目標空燃比を得るための必要燃料噴射量を決定し、この燃料噴射量を供給するためのインジェクタ６の開弁時間（基本燃料噴射時間Ｔi）を決定する方式であり、スロットルバルブ５の開度に対する高レスポンスを得ることができる。このスピードスロットル方式においても、スロットル開度ＴＨとエンジン回転数Ｎeとを引数とし、これらの引数に対応するそれぞれの基本燃料噴射時間が設定された２次元マップである燃料噴射制御マップ３０（これを「スロットルマップ３２」と呼ぶ）がＥＣＵ２０の記憶領域２６に記憶されている。そのため、予め設定されたアルコール濃度に応じたＰｂマップ３１とスロットルマップ３２の組が、上述の実施例の場合、Ｅ０〜Ｅ１００の４枚のマップセット４０に対応してＥＣＵ２０に記憶される。
このように、スピードデンシティ方式とスピードスロットル方式とを併用するときのＥＣＵ２０における燃料噴射量（時間）の決定は、図７に示すような処理となる。まず、図５の場合と同様に、上述のマップセット切替処理Ｓ１００を実行し、アルコール濃度に応じたマップセット（Ｅ０〜Ｅ１００マップ）４０の切り替え判断を行う（ステップＳ１００）。また、運転状態に応じて、空気量検出方式を、スピードデンシティ方式とするか、若しくは、スピードスロットル方式とするかを決定する（ステップＳ１０５）。この空気量検出方式の選択としては、アイドリング時、定速時、緩やかな加・減速時、および、低負荷時には、スピードデンシティ方式（吸気圧とエンジン回転数を基準とした燃料噴射制御マップ）を選択し、急加速・急減速時、高負荷時にはスピードスロットル方式（スロットル開度とエンジン回転数を基準とした燃料噴射制御マップ）を選択する。そして、ステップＳ１００で決定されたマップセット４０において、ステップＳ１０５で選択された吸気量検出方式に対応した燃料噴射制御マップ３０（Ｐｂマップ３１若しくはスロットルマップ３２）を用いて基本燃料噴射時間Ｔiを決定する（ステップＳ１１０）。さらに、上述の補正係数（吸気温補正係数ＫＴＡ、水温補正係数ＫＴＷ、全開補正係数ＫＷＯＴ、空燃比補正係数ＫＯ2（または、平均学習係数Ｋref））を算出し（ステップＳ１２０）、最後に、燃料噴射量決定部２５が、上述の式（１）により補正後の燃料噴射時間Ｔoutを算出し、インジェクタ無効時間等を考慮して最終的な噴射量（時間）を決定し、インジェクタ６を制御する（ステップＳ１３０）。
このように、空気量検出方式を切り替え、それに応じて、Ｐｂマップ３１とスロットルマップ３２とを切り替えることにより、それぞれの燃料噴射制御マップ３０における高精度な領域を使ったより正確な燃料量の供給を可能とするとともに、パーシャル域から全開までのスロットルの動きに対応する燃料量の素早い追従性を得ることができる。そのため、アイドリング時等における安定性を確保するとともに、高負荷時等におけるレスポンスを向上させることができる。
なお、以上の実施例では、アルコール濃度の判定に空燃比補正係数ＫＯ2を用いているが、このエンジン１にアルコール濃度センサを設けて構成することも可能である。また、環境補正項、目標空燃比補正項、加速補正、始動時の燃料噴射量、および、点火時期等は、アルコール濃度に応じて変更せずに、予め定められた値を用いても良い（その場合、図２におけるステップＳ１０６〜Ｓ１０８は実装されない）。
本発明に係る燃料噴射制御装置が適用されるエンジンの構成を示すブロック図である。 マップセット切替処理の内容を示すフローチャートである。 空燃比補正係数の振る舞いと平均学習係数の関係を示す説明図である。 平均学習係数によるマップセットの切り換えを示す説明図である。 燃料噴射量の決定方法を示すフローチャートである。 マップセット毎のアルコール濃度と空燃比補正係数との関係を示すグラフである。 スピードデンシティ方式とスピードスロットル方式とを併用したときの燃料噴射量の決定方法を示すフローチャートである。
符号の説明
１ エンジン
３ 吸気管
４ 排気管
５ スロットルバルブ
１１ スロットル開度センサ
１２ 吸気管絶対圧センサ
１５ Ｏ2センサ（酸素濃度センサ）
１６ クランク角センサ（エンジン回転数検出手段）
２０ ＥＣＵ
２１ マップ切替部（マップ切替手段）
２２ 基本燃料噴射時間決定部（基本燃料噴射量決定手段）
２３ エンジン回転数検出部（エンジン回転数検出手段）
２４ 補正係数決定部（アルコール濃度検出手段，空燃比補正係数決定手段）
２５ 燃料噴射量決定部（燃料噴射量決定手段）
２６ 記憶領域（記憶手段）
３０ 燃料噴射制御マップ
３１ Ｐｂマップ
３２ スロットルマップ
４０ マップセット（燃料噴射制御マップの組）

Claims (3)

  1. エンジン(1)の状態および基本燃料噴射時間が対応付けられた燃料噴射制御マップ(30)を、燃料に含まれるアルコール濃度に応じて複数記憶する記憶手段(26)と、
    排気管(4)に配設され、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ(15)と、
    前記基本燃料噴射時間を、前記記憶手段(26)に記憶された複数の前記燃料噴射制御マップ(30)のうち、現在選択されているアルコール濃度の前記燃料噴射制御マップ(30)を用いて決定する基本燃料噴射時間決定手段(22)と、
    前記酸素濃度センサ(15)からの検出値により、前記エンジン(1)の空燃比が目標空燃比になるように前記基本燃料噴射時間を補正するための空燃比補正係数を決定する空燃比補正係数決定手段(24)と、
    前記基本燃料噴射時間決定手段(22)により決定された前記基本燃料噴射時間、および、前記空燃比補正係数決定手段(24)により決定された前記空燃比補正係数により、燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段(25)と、
    前記空燃比補正係数から、前記燃料のアルコール濃度に近いアルコール濃度の前記燃料噴射制御マップ(30)を選択するマップ切替手段(21)とを有し、
    前記空燃比補正係数決定手段(24)は、前記空燃比補正係数を積分的に平均処理することで決定された今回の空燃比補正係数をＫo2ｎ、前回求められた学習平均値をＫrefｎ−１、所定の平均化係数をβとしたときに、今回の学習平均値Ｋrefｎを次式
    Ｋrefｎ ＝ β・Ｋo2ｎ ＋ （１−β）・Ｋrefｎ−１
    により所定の時間繰り返して求めることで、前記学習平均値Ｋrefを更新するように構成され、
    前記マップ切替手段(21)は、
    前記空燃比補正係数決定手段(24)により最終的に求められた前記学習平均値Ｋrefの値が所定の上限値を超えているときは、より高いアルコール濃度に対応した燃料噴射制御マップ(30)に切り替え、
    前記学習平均値Ｋrefの値が所定の下限値以下のときは、より低いアルコール濃度に対応した燃料噴射制御マップ(30)に切り替え、
    前記学習平均値Ｋrefの値が前記所定の下限値より大きく且つ前記所定の上限値以下のときは、燃料噴射制御マップ(30)の切り替えを行わない制御を行うように構成され、
    前記記憶手段(26)が、少なくとも３つ以上の異なるアルコール濃度に対応した前記複数の燃料噴射制御マップ(30)を記憶しており、
    前記複数の燃料噴射制御マップ(30)のうちで、最も低いアルコール濃度に対応した低濃度燃料噴射制御マップ(30)には低濃度マップ上限値が設定され、最も高いアルコール濃度に対応した高濃度燃料噴射制御マップ(30)には高濃度マップ下限値が設定され、且つ、前記最も低いアルコール濃度よりも高く前記最も高いアルコール濃度よりも低いアルコール濃度に対応した１又は複数の中間濃度燃料噴射制御マップ(30)には中間濃度マップ下限値および中間濃度マップ上限値が設定されており、
    前記低濃度燃料噴射制御マップ(30)における前記低濃度マップ上限値は、前記中間濃度燃料噴射制御マップ(30)に設定された前記中間濃度マップ上限値以上の値に設定され、
    前記高濃度燃料噴射制御マップ(30)における前記高濃度マップ下限値は、前記中間濃度燃料噴射制御マップ(30)に設定された前記中間濃度マップ下限値よりも小さい値に設定されていることを特徴とする多種類燃料エンジン用燃料噴射制御装置。
  2. 吸気管(3)に配設され、吸気圧を検出する吸気管絶対圧センサ(12)と、
    エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段(16)とを有し、
    前記エンジン(1)の状態として、前記吸気圧と前記エンジン回転数とから決定される空気量に基づいて前記基本燃料噴射時間を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の多種類燃料エンジン用燃料噴射制御装置。
  3. スロットルバルブ(5)のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ(11)を有し、
    前記記憶手段(26)が、前記アルコール濃度毎に、吸気圧およびエンジン回転数と基本燃料噴射時間とが対応付けられた前記燃料噴射制御マップ(30)であるＰｂマップ(31)と、スロットル開度およびエンジン回転数と基本燃料噴射時間とが対応付けられた前記燃料噴射制御マップ(30)であるスロットルマップ(32)との燃料噴射制御マップの組(40)を有し、
    アルコール濃度に応じて選択された前記Ｐｂマップ(31)および前記スロットルマップ(32)のうち、アイドリング時、定速時、緩やかな加・減速時、及び低負荷時には前記Ｐｂマップ(31)を選択し、急加速・急減速時、高負荷時には前記スロットルマップ(32)を選択して用いるように構成され、前記選択されたマップが前記記憶手段(26)に記憶されることを特徴とする請求項２に記載の多種類燃料エンジン用燃料噴射制御装置。
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