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JPH0730720B2 - 内燃機関における代替燃料の混合比検出方法 - Google Patents

内燃機関における代替燃料の混合比検出方法

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Publication number
JPH0730720B2
JPH0730720B2 JP61097957A JP9795786A JPH0730720B2 JP H0730720 B2 JPH0730720 B2 JP H0730720B2 JP 61097957 A JP61097957 A JP 61097957A JP 9795786 A JP9795786 A JP 9795786A JP H0730720 B2 JPH0730720 B2 JP H0730720B2
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JP
Japan
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fuel
internal combustion
ratio
combustion engine
mixed
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JP61097957A
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定寧 上野
国生 寺島
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関用の代替燃料、例えばガソリン中にア
ルコールを混合させた場合のアルコール混合比を検出す
るに好適な内燃機関用代替燃料の混合比検出方法に関す
る。
〔従来の技術〕
自動車内燃機関の燃料としてガソリン中にエタノール、
あるいはメタノール等のアルコールを混合したアルコー
ル混合燃料は周知であり、これらの混合燃料を用いた内
燃機関の制御方法、並びに燃料の混合比率を検出する方
法は多く提案されている。
周知のように内燃機関はその燃料組成によつて出力,排
気有害成分の発生量が左右されるものであり、また燃料
組成によつて点火磁気等を変える必要がある。このた
め、単にアルコールを混合した燃料を内燃機関に供給す
るだけでは内燃機関を最適制御することは不可能であ
る。また現在の内燃機関、および制御システムはアルコ
ールを無制限に混合させることはできず、そのためには
内燃機関および制御方法を一部変更を加える必要があ
り、しかも、その変更は燃料組成にも関係するものであ
る。
一般に現在の自動車用内燃機関に混入できるアルコール
の混合比率はその内燃機関の仕様によつて一様ではない
が、その上限値はガソリンの約10%程度であると言われ
ている。したがつて、その内燃機関にアルコール燃料を
混合させる場合はその内燃機関に通したアルコール量
(ガソリンとアルコール量との混合比率)を検出する必
要がある。しかも現在の排気ガス規制の中で燃焼効率を
高めて内燃機関を最適に制御するためには高分解能を有
する検出装置が必要である。
上記した混合燃料の比率を検出方法としては混合燃料中
に光源と受光素子とを配設し、混合比の値に応じて光の
屈折率が変化することを利用した方法、例えば特開昭57
−51920号がある。また燃料組成によつて決まる混合燃
料の誘電率の変化から、混合比率を求める方法等があ
る。静電容量は下式で与えられる。
C=ε・s/d …(1) C:静電容量 s:平行電極板の面積 d:平行電極板間の距離 ε:燃料の誘電率 上記の方法は具体的には燃料中に平行電極板を設け、上
記平行板間の静電容量の値から混合比率を求める方法で
例えば特開昭56−98540号に開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来技術に示された検出方法は、い
ずれも専用の検出装置が必要であり、それらの設置場
所、さらには設置方法等、特別な配慮が必要であるばか
りでなく、これらの方法はいずれも温度依存性が高いた
め、温度補正回路を設けなければならないという問題が
あつた。
本発明の目的は、新たな検出装置を追加することなく、
構成が簡単で精度の高い内燃機関における代替燃料の混
合比検出方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、空燃比制御が行われる内燃機関の基準燃料
に混合される代替燃料の混合比を検出する内燃機関にお
ける代替燃料の混合比検出方法において、あらかじめ上
記基準燃料のみを燃料とした上記内燃機関の所定の運転
条件下における空燃比または燃料の燃焼に関係するパラ
メータを記憶するとともに、上記代替燃料が混入されて
いる混合燃料を燃料として上記運転条件と同一条件下に
おける空燃比または燃料の燃焼に関係するパラメータを
記憶し、上記二つの記憶値の比を求め、その比から上記
混合比を算出することによつて達成される。
〔作用〕
基準燃料と、代価燃料が混入されている混合燃料との同
一運転条件下における燃焼状態の比較を行うことにより
代替燃料の混合比を検出しているため、温度による影響
をほとんど受けずに信頼性のある混合比を検出すること
ができる。
〔実施例〕
ガソリン燃料に混合されるアルコール燃料はメタノール
(以下MAと記す)およびエタノール(以下EAと記す)と
称される含酸素系の燃料があり、またメチルt−ブチル
エーテ(以下MTBEと記す)と称されるエーテル数があ
る。尚上記MTBEは無鉛ガソリン用の高オクタン価調合材
として知られている。これらの補助燃料がガソリン燃料
に混合された場合、その混合比を検出する方法につい
て、以下図面にしたがつて説明する。
第2図は本発明を説明するためのシステム構成図であ
る。1は内燃機関であり吸気管2と排気管3が接続され
ている。吸気管2側にはエリクリーナ4,エアフローメー
タ5,絞弁6が設けられ、吸気管2に吸入される空気流量
は絞弁6の開閉状態に応じて決まり、その実際の流量は
エアフローメータ5によつて計測される。一方、燃料移
送管7から供給される混合燃料はデジタル制御装置8か
らのデユーテイ信号によつて、その時の内燃機関の運転
状態に応じた燃料量がインジエクタ9から噴射される。
(例えばこの時の噴射量はエアフローメータ5と内燃機
関の回転センサ15とから基本噴射量が決定される)排気
管3側に設けられた空燃比センサ10は排気ガス中の酸素
濃度を検出し、その検出信号を上記デジタル制御装置8
にフイードバツクさせることにより、エンジン1はその
時の混合燃料に対応した例えば理論空燃比で安定化制御
されることになる。11は基準燃料、即ちガソリン100%
の時、内燃機関が暖気終了後における上記インジエクタ
の開弁時間t0をあらかじめ記憶させておくための初期設
定スイツチである。この場合上記t0はその時の燃料噴射
量QF0あるいは蒸気QF0とその時の吸入空気量QA0との
比、即ちその時の空燃比に換算した値であつてもよい。
また12は警報表示装置であり、燃料が所定の混合比にな
つているか否かを表示するもので、場合によつては燃料
混合比が規定外の時に警報を発する機能を付加しても良
い。尚13,14は燃料温度センサ、冷却水温度センサであ
り、内燃機関の制御における各種補正に利用するもので
ある。
第3図は第2図に示すデジタル制御装置8を更に詳細に
説明する図であり第1図は本発明の混合比検出方法の一
実施例を示すフローチヤートである。
第3図において、第2図に示したデジタル制御装置8は
入出力制御装置8−1,CPU8−2,記憶装置であるROM8−3
およびRAM8−4からなり、標準的なCPU制御システムか
ら構成されている。そして入出力制御装置8−1には第
2図で説明した各種内燃機関の作動パラメータが入力さ
れ、その時の必要な燃料はインジエクタ9から噴射され
る。
次にインジエクタ9から噴射される混合燃料の混合比を
検出する検出手法を説明する。第1図において、内燃機
関にガソリン100%の燃料が入つている初期の状態の
時、あらかじめ前記した初期設定スイツチ11を操作して
デジタル制御装置8に入力する。この時ステツプ17にて
内燃機関が暖気終了後のアイドル状態であつて、O2セン
サ10によるフイードバツク制御が行われているか否かの
判定が行われる。判定結果がYESであれば、例えばエア
フローメータ5からの吸入空気量信号QA0と回転数セン
サ15からの内燃機関の回転数信号Nから周知の算出方法
で基本燃料噴射量QF0が演算される(ステツプ18)。基
準燃料噴射量QF0が決定されたならば、ステツプ19でそ
の時の吸入空気量QA0から基準空燃比QA0/QF0が演算さ
れ、演算結果は記憶装置RAM84に記憶される(ステツプ2
0)。ここまでの段階はその内燃機関が標準燃料、即ち
ガソリン100%を使用した場合であつてアイドリング状
態にある時の空燃比を基準空燃比として記憶装置RAMに
記憶する初期設定段階である。
次に前述する補助燃料としてMA,EAあるいはMTBEを所定
量だけガソリンに混合させた後前述と同様にステツプ21
で暖気後のアイドル状態でO2センサ10によるフイードバ
ツク制御が実行されているか否かの判定を径て、混合燃
料の噴射量QF1を内燃機関の吸入空気量を回転数から演
算される(ステツプ22)。混合燃料の噴射量QF1が決定
されたならば、その時の吸入空気量QA0との比、即ち混
合燃料における空燃比QA0/QF1はステツプ23で演算され
る。混合燃料における空燃比が算出されたならば、その
値をガソリン100%における空燃比との比、即ちQA0/
QF1:QF0/QF0をステツプ24で比較される。その場合の比
較値は基準燃料としてのガソリン混合燃料共にアイドル
運転と言う同一条件であるため、吸入空気量QA0が夫々
等しいことからQF1/QF0となる。したがつてこのことは
同一運転条件下における混合燃料の噴射量と基準燃料の
噴射量との比を意味する。更にこのことを言い換えれ
ば、上記比較値はデユーテイー制御が行われているイン
ジエクタの開弁時間の比として表わすこともできる。そ
して例えばガソリン100%における理論空燃比の燃料噴
射量を基準にして、その量と代替燃料の噴射量との変化
率を求めることにより、逆に代替燃料の混合比を算出す
ることが可能となる。
尚、前述の説明は同一運転条件として吸入空気量QA0
一様の場合について述べたが上記同一運転条件として、
基準燃料と混合燃料とが等しい時、即ちQF1=QF0の時の
夫々の吸入空気量の比較からも求めることができる。
この様に混合燃料を使用した場合の混合比は内燃機関の
同一運転条件下におけるガソリン100%の時と混合燃料
の時の夫々の燃料噴射量の比、又はデユーテイ比で表示
することが可能となる。そしてこれらの比は空燃比制御
が行われる過程で算出可能であるため、特別な検出装置
は全く不要である。
一方、本発明の検出方法と他の検出手段による検出方法
との検出感度の比較を説明する。第4図は本発明に基づ
く検出方法の混合燃料の混合比率wt%に対する噴射燃料
流量の変化(kg/h)及びその変化率(%)を示す図であ
り、第5図は混合燃料の割合を光の屈折率の変化を利用
した場合、第4図と同じ関係を示す図である(但し前者
は吸入空気量を10kg/hの場合を示す)。即ち、第4図に
おいて、今空気流量を10kg/hとした時、ガソリン100%
における理論空燃比は14.7であることから、その時の燃
料流量は0.68kg/hである。この時の変化率を0としてMA
をガソリンに対して10%混入した場合、その変化率は約
6%である。一方、屈折率を利用した場合、第5図から
ガソリン100%の時の屈折率は1.55である。この時の変
化率を0としてMAをガソリンに対して同様に10%混入し
た場合、屈折率の変化率は約3.8%となる。したがつて
本発明の検出方法は高感度で混合比を検出することが可
能となる。しかも、光の屈折率の変化を利用した検出方
法、又は前述した静電容量の変化を利用した検出方法
は、前者は発受光素子を備えた検出装置、後者は混合燃
料中に電極板と言うように特別な検出装置が必要であ
り、これら検出装置は熱的影響及び機械的振動の影響を
受けやすいため、その設置場所に特別な配慮が必要とな
る。したがつて上記検出装置を用いることは高価となる
ばかりではなく、信頼性の点で好ましいものではない。
また本発明の検出方法は例えば暖気完了時におけるアイ
ドリング時などの同一条件下におけるガソリン燃料と、
代替燃料を混入した時の燃料との双方の燃焼状態の比較
を行つているので、温度の影響は非常に小さい。また本
発明は燃焼時空気中の酸素量に影響を受けやすいが、平
地ではその影響は殆どない。しかし高地走行する場合は
あらかじめ大気圧センサを備えることによつて、大気圧
から酸素量の補正を容易に行うことができる。
同一条件下における測定例としては上記実施例のほか
に、所定の燃料流量、所定の部分負荷運転,所定の理論
空燃比以外の空燃比などがあり得る。
〔発明の効果〕
以上、本発明はガソリン100%に時の内燃機関の燃焼噴
射量に関するパラメータと、その値を基準にし、且つ上
記と同一条件における混合燃料の燃料噴射量に関するパ
ラメータとの比によつて混合比を求めるものである。こ
のことは従来のO2センサを用いた空燃比制御が行われて
いる内燃機関であれば、上記パラメータは制御の過程で
容易に算出し得るものである。即ち上記パラメータは燃
料噴射量インジエクタの開弁時間、あるいは空燃比等が
それである。したがつて本発明は検出装置として従来か
ら用いられているO2センスのみで特別な検出装置は不要
であり、構成が簡単で且つ高精度に混合比を検出するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の混合比検出方法を説明するフローチヤ
ート、第2図,第3図は本発明を説明する構成図、第4
図は本発明の混合比検出方法による混合比率の変化を示
すグラフ、第5図は従来技術による混合比率の変化を示
すグラフである。 1……内燃機関、5……エアフローメータ、6……絞
弁、8……デジタル制御装置、9……インジエクタ、10
……O2センサ、11……初期設定スイツチ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空燃比制御が行われる内燃機関の基準燃料
    に混合される代替燃料の混合比を検出する内燃機関にお
    ける代替燃料の混合比検出方法において、あらかじめ上
    記基準燃料のみを燃料とした上記内燃機関の所定の運転
    条件下における空燃比または燃料の燃焼に関係するパラ
    メータを記憶するとともに、上記代替燃料が混入されて
    いる混合燃料を燃料として上記運転条件と同一条件下に
    おける空燃比または燃料の燃焼に関係するパラメータを
    記憶し、上記二つの記憶値の比を求め、その比から上記
    混合比を算出することを特徴とする内燃機関における代
    替燃料の混合比検出方法。
JP61097957A 1986-04-30 1986-04-30 内燃機関における代替燃料の混合比検出方法 Expired - Fee Related JPH0730720B2 (ja)

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