车载发动机的燃料流量检测方法技术领域
本发明涉及一种使用汽油、液化气、燃气等作为燃料并采用火花点火方式的车载
发动机的燃料流量检测方法。
背景技术
车载发动机的燃料流量是例如在发动机正常运转的情况下求出发动机的油耗等
时，在表示发动机性能方面极其重要的测量值。
以往，作为燃料流量的实际测量方法公知有如下方法，如图5所示，其着眼于喷射
器的喷射时间Ti与燃料流量Qfp相关的特性，来检测燃料流量，例如在图1所示的使用LPG燃
料的电子控制燃料喷射系统的实施例中，如图6所示，不仅计算喷射时间Ti的信息，还根据
发动机转速Ne信息、蓄电池电压VB信息、燃料喷射压力Pf信息、燃料温度Tf信息、进气歧管
压力Pi信息等许多信息来算出燃料流量Qf。另外，在图5中，“F”表示燃料，在图6中，“E”表示
发动机负荷信息等，“Ks”表示常数，“Ke”表示通过实验得到的修正系数，“Vsd”表示车速，
“FE”表示油耗。
因此，在以往的燃料流量Qf的算出方法中，由于燃料喷射量受到许多因素的影响，
因而有必要考虑喷射信息以外的因素，例如，有必要通过图6所示的修正系数Kd进行修正，
以抵消如图7所示的因燃料喷出压力Pf而使喷射器的喷射流量Qfp增加的倾向以及如图8所
示的因燃料温度Tf而使喷射器的喷射流量Qfp降低的倾向，另外，电子控制燃料喷射系统所
使用的喷射器一般由磁路构成，因而如图5所示，在低脉冲部分存在不灵敏区，该不灵敏区
部分受到蓄电池电压VB等影响，因而为了修正该情况，有必要进行图6所示的修正Ts。进而，
为了修正燃料流量的计算值与实测值的偏离(背离)，有必要通过根据发动机转速Ne和负荷
信息(例如进气歧管压力等)形成的二维插值图(two-dimensional interpolation map)等
来进行修正。
此外，如图9所示，由于喷射器会随着老化(经过年数Y)而导致喷射流量Qfp发生变
化，因而存在燃料流量的精度发生变化等难以求出正确的燃料流量的问题，其中“a”是随着
发生老化燃料流量没有变化时的特性的例子，“b”是随着发生老化而燃料流量降低时的特
性的例子，“c”是随着发生老化而燃料流量上升时的特征的例子。尤其，在根据燃料喷射时
间来计算燃料流量的以往的方法中，存在如下问题：除了搭载有喷射器的燃料喷射系统之
外，无法算出燃料流量、油耗，且在化油器或气体混合器(gasmixer)方式的燃料系统中，无
法检测燃料流量、油耗。
于是，在日本特开2000-328999号公报中，提出了一种根据发动机的吸入空气流量
Qa和空气过剩率λ来求出燃料消耗量(燃料流量)Qf、油耗FE的发明。
然而，在上述公报所提出的发明中，在输入信息中使用直接检测出的空气流量Qa
和空气过剩率传感器所检测出的空气过剩率λ，由于在空气过剩率传感器信息中只知道理
论空燃比与实际空燃比的比率，因而存在如下问题：在燃料组成变动(例如在燃气发动机中
使用液化石油气燃料的情况下，丙烷/丁烷的比率发生变化而使理论空燃比改变)时，仅根
据空气过剩率的信息难以推定出正确的空燃比，这成为算出燃料流量时产生误差的主要原
因。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-328999号公报
发明内容
本发明是为了解决上述以往的车载发动机中的问题点而提出的，其课题在于，提
供一种车载发动机的燃料流量检测方法，不仅能够适用于采用搭载有喷射器的燃料喷射系
统之外的化油器或气体混合器方式的燃料系统的火花点火式发动机，且该检测方法在输入
信息中不使用空气流量和空气过剩率传感器的直接检测出的值，即使在燃料组成变动的情
况下也能够检测出正确的燃料流量。
为了解决上述问题而提出的本发明为一种车载发动机的燃料流量检测方法，该车
载发动机采用火花点火方式并使用汽油、液化气、燃气等作为燃料，其特征在于，根据检测
出的吸入空气流量Qa，和燃烧后的空燃比R或者氧比率RO来算出燃料流量。
另外，所述吸入空气流量使用根据设置于发动机的节流阀下游的进气歧管压力传
感器的信息、空气温度传感器的信息和发动机转速的信息算出的推定吸入空气流量；或者
所述吸入空气流量使用根据节流阀开度、大气压力和空气温度的信息算出的推定吸入空气
流量信息。
进而，使用下面的第一算式来计算所述燃料流量。
第一算式：
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尤其，在进行控制使发动机停止或者燃料供给停止时，燃料流量Qf为0。
另外，本发明中，可以通过车载发动机的电子控制单元(ECU)来求出燃料流量，或
者，也可以通过与车载发动机的电子控制单元(ECU)不同的电子控制单元(ECU)来检测燃料
流量。
当然，能够用本发明所求出的燃料流量的值除以车速来算出油耗。
根据本发明，在使用以往所熟知的、仅知道理论空燃比与实际空燃比的比率的空
气过剩率传感器信息的燃料流量算出方法中，在燃料组成变动(例如在燃气发动机中使用
液化石油气燃料的情况下，丙烷/丁烷的比率发生变化而使理论空燃比改变)时，难以推定
出正确的空燃比，这成为算出燃料流量时产生误差的主要原因，相对于此，本发明根据空燃
比反馈控制信息及其他信息(一般称作燃料学习值信息)等来判断燃料种类，并推定理论空
燃比，因而能够获得更加正确的空燃比信息，不仅能够适用于采用搭载了喷射器的燃料喷
射系统之外的化油器或气体混合器方式的燃料系统的火花点火式发动机，而且在输入信息
中不使用空气流量和空气过剩率传感器那样的直接检测出的值，即使在燃料组成变动的情
况下，也能够不产生误差地检测出正确的燃料流量。
附图说明
图1是优选用于实施以往的例子及本发明的车载发动机的电子控制燃料喷射系统
的电路框图。
图2是示出上述图1所示的电子控制燃料喷射系统中的本发明的燃料流量的计算
方法的说明图。
图3是上述图1所示的电子控制燃料喷射系统中的本发明的燃料流量的计算结果
与实测燃料流量的关联图。
图4是用于计算上述图1所示的电子控制燃料喷射系统中的燃料流量和油耗的各
种因素之间的关系图。
图5是示出以往方式的燃料流量检测原理的关联图。
图6是示出以往方式的油耗和燃料流量的计算方法的说明图。
图7是示出在以往方式中燃料喷射压力对燃料喷射流量的影响的关系图。
图8是示出在以往方式中燃料温度对燃料喷射流量的影响的关系图。
图9是示出在以往方式中喷射器老化对燃料喷射流量的影响的关系图。
附图标记说明
1发动机、2吸气节流阀、3进气歧管、4压力传感器、5喷射器、6点火装置、7凸轮轴旋
转传感器、8燃烧室、9曲轴旋转传感器、10冷却水温度传感器、11排气处理装置、12电子控制
装置(ECU)、13燃料压力控制装置(调节器)、14燃料喷射压力传感器、15燃料温度传感器、16
氧浓度传感器。
具体实施方式
图1是示出优选用于实施本发明的车载发动机的燃料流量检测方法的车载发动机
1的电子控制燃料喷射系统的图，本发明中，如图2所示，基于作为输入信息的空气流量Qa、
氧比率RO的信息，通过“燃料流量Qf＝空气流量Qa/氧比率RO×K”来计算燃料流量Qf。
此处，对于空气流量Qa，使用为了控制发动机而检测出的空气流量信息。具体地
说，使用根据发动机转速和吸气温度算出的推定空气流量信息，其中，所述发动机转速是根
据设置于吸气节流阀2的下游的进气歧管压力传感器4和曲轴旋转传感器9的检测值而求出
的，所述吸气温度由燃料温度传感器15检测出。或者，使用根据吸气节流阀2的节流阀开度、
所述发动机转速、吸气温度、和大气压力求出的推定空气流量信息。
并且，氧比率RO为示出当前的发动机的运转状态的空燃比的状态的信息，根据安
装于发动机排气管上的氧浓度传感器16的检测信号进行运算，来求出该氧比率RO。另外，在
仅安装氧气(O2)传感器的系统中，由于仅知道理论空燃比附近的信息，因而在进行反馈控
制时，可以使用推定为理论空燃比的信息。
另外，在根据运转状况将空气过剩率控制在富集侧(enriched side)或稀薄侧
(lean side)时，在传感器能够检测的范围内，使用此时的氧浓度传感器16的值，若超过传
感器的范围，则将ECU运算内部的控制目标空燃比信息等作为推定氧比率信息来处理。
此外，在上述“燃料流量Qf＝空气流量Qa/氧比率RO×K”的算式中，“K”是转换系
数，由“K＝Kaf×Ke”算出。
此处，“Kaf”表示理论空燃比，根据使用的燃料确定，例如，在燃料为汽油时Kaf＝
14.7，在燃料为天然燃气时Kaf＝16.8。另外，“Ke”表示修正系数，是用于对推定求出的燃料
流量与实测值的偏离进行补偿的系数，通过从曲轴旋转传感器9获得的发动机转速信息和
例如设置于进气歧管3的压力传感器4的负荷信息等的二维插值图形成，且通过实机适合实
验(actual machine adaptation experiment)设定“Ke”。另外，在图2中，“EL”表示发动机
旋转和负荷信息等。
此外，在发动机停止或切断燃料供给的状况下，由于燃料没有流动，因而进行“燃
料流量Qf＝0”的处理。
并且，对于根据上述各处理而求出的燃料流量Qf，能够与以往的处理同样地用该
燃料流量Qf除以车速Vsd来算出油耗(FE[Kg/Km])。
图3示出本发明的实施方式的基于本发明的车载发动机的燃料流量检测方法计算
出的燃料流量Qf与实测燃料流量Aqf的关联图，从该图可知，计算流量与实测流量具有很高
的关联性，能够高精度地推测燃料流量。此外，此结果为在“未修正”即修正系数Ke＝1.0的
情况下计算出的结果，如果正确使用该修正系数在各发动机运转条件下进行修正，则能够
进一步提高精度。
图4是用于计算使用了本发明图1所示的车载发动机1的电子控制燃料喷射系统的
实施例中的燃料流量和油耗的各种因素之间的关系图，其中，“T”表示节流阀开度，根据进
气歧管3的压力传感器4所检测出的进气歧管压力等，推定吸入空气流量Qa，由氧浓度传感
器16检测出氧浓度OC。
进一步说明，打开吸气节流阀2，随着发动机1加速，空气流量Qa上升，氧浓度OC呈
现出大致固定的值，通过本发明推定并计算出的燃料流量Qf，以与空气流量Qa大致相同的
倾向发生流量变化。
其后，通过加速减速可知，燃料流量Qf仍然以与空气流量Qa大致相同的倾向进行
变化。并且，在复原吸气节流阀2变为切断燃料供给的状态时，燃料流量Qf显示为0。其后可
知，在急剧加速而将空燃比控制在富集侧时，燃料流量Qf也会增加，且实时地对燃料流量Qf
进行检测。
如上所述，本发明根据检测出的吸入空气流量Qa和燃烧后的空燃比R或氧比率RO
来算出燃料流量，由此与以往的根据喷射器的燃料喷射时间来计算燃料流量的方法相比，
能够比较容易地算出燃料流量，另外，相对于干扰因素及喷射器老化而具有可靠性，此外，
在没使用喷射器的系统(例如，气体混合器等)中也能够检测燃料流量及油耗。
另外，本发明中，就内置于电子控制单元(ECU)程序内部的油耗信息而言，能够利
用CAN(Controller Area Network：控制器局域网)等的通信手段将其传递至外部装置，或
者能够通过发动机的电子控制单元(ECU)之外的装置将其搭载于车辆上，将油耗信息显示
在主体装置上，或者，能够通过使用CAN等的通信手段将其传递至外部装置来进行控制。
进而，本发明中，在具备车速传感器及发动机转速传感器的车辆中，搭载吸入空气
流量计、测量排气中的空气过剩率的氧浓度传感器及数据收集运算装置，当所述车辆实际
上在路面上行驶时，将从所述车速传感器及发动机转速传感器获得的车速Vsd及发动机转
速和所述吸入空气流量计及氧浓度传感器的输出(信息)，输入所述数据收集运算装置，根
据吸入空气量和排气中的氧比率RO求出燃料消耗率，根据该求出的燃料消耗率和车速求出
燃料消耗量(油耗：FE)，根据该燃料消耗量(油耗：FE)和所述发动机转速求出燃料供给重
量，根据该求出的燃料供给重量和轴向平均有效压力(axial average effective
pressure)的关系求出车辆的轴向平均有效压力，用该求出的轴向平均有效压力求出发动
机输出(功率)。