JP3966202B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンの他にアルコールとガソリンの各種組成の混合燃料でも走行可能な、いわゆるフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）と言われる自動車がある。
【０００３】
アルコールは、通常のガソリン（混合燃料）に対してＣ（炭素）原子の含有量が異なるため、フレキシブルフューエルビークルに用いられる内燃機関にアルコールとガソリンの混合燃料を供給するにあたっては、燃料内のアルコール濃度に従って燃料噴射量を調整する必要がある。
【０００４】
そして、このようなフレキシブルフューエルビークルにおいては、燃料内のアルコール濃度を燃料タンク内に配設されたアルコール濃度センサにて検出し、アルコール濃度センサの故障時には、排気空燃比に基づいて算出される空燃比フィードバック補正係数の平均値とアルコール濃度との相関関係により、アルコール濃度推定を行うものが従来から知られている（特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１６３９９２号公報（第１−４頁、第５図）。
【０００６】
ところで、上記従来技術のように、排気空燃比を用いて燃料内のアルコール濃度を推定する場合、さまざまな外乱因子（例えば、ブローバイガス等）によって排気空燃比が大きく影響を受けることになる。そこで、排気空燃比に影響を及ぼす外乱因子が発生している場合には、排気空燃比を用いた燃料内のアルコール濃度推定を禁止することが考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルコール濃度の異なる燃料を給油した直後のように燃料内のアルコール濃度が大きく変化したとき、外乱因子の発生によってアルコール濃度推定が実施されないと、燃料内のアルコール濃度に応じた補正を燃料噴射量に対して行えないため、燃焼室内がオーバーリーンまたはオーバーリッチ状態に陥り、運転性能、排気性能が悪化してしてまう虞がある
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の制御装置は、運転状態に基づいて燃料内の単一組成分濃度推定の許可／禁止を判定する第１許可判定手段と、空燃比補正量が所定の範囲外にあるか否かによって燃料内の単一組成分濃度推定の許可／禁止を判定し、燃料噴射量を補正するための空燃比補正量が所定の範囲外にある場合に燃料内の単一組成分濃度推定を許可する第２許可判定手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、空燃比補正量が所定の範囲外にある場合には、第２許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が許可されるので、推定された単一組成分濃度推定値を用いることで、空燃比補正量不足によって運転性能や、排気性能が悪化してしまうことを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示している。尚、図１に示す内燃機関は、アルコールを含む燃料を用いる内燃機関であって、車両に搭載されるものである。
【００１１】
エンジン本体１の燃焼室２には、吸気弁３を介して吸気通路４が接続されていると共に、排気弁５を介して排気通路６が接続されている。
【００１２】
吸気通路４には、エアクリーナ７、吸入空気量を検出するエアフローメータ８、吸入空気量を制御するスロットル弁９及び吸気中に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１１が配設されている。
【００１３】
燃料噴射弁１１は、エンジンコントロールユニット１２（以下、ＥＣＵと記す）からの噴射指令信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるよう吸気中に燃料を噴射供給している。
【００１４】
排気通路６には、排気中の酸素濃度を検出することによって排気中の空燃比を算出可能にする空燃比検出手段としての酸素濃度センサ１３と、三元触媒１４が配設されている。
【００１５】
三元触媒１４は理論空燃比を中心とするいわゆるウィンドウに空燃比がある場合に最大の転化効率をもって排気中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを同時に浄化できるため、ＥＣＵ１２では、三元触媒１４の上流側に設けた酸素濃度センサ１３からの出力に基づいて排気空燃比が上記のウィンドウの範囲内で変動するように排気空燃比のフィードバック制御を行う。
【００１６】
また、ＥＣＵ１２には、エンジン本体１の冷却水温度を検知する水温センサ１５からの信号が入力されていると共に、第１燃料性状代表値付与手段であるアルコール濃度入力装置１６（詳細は後述）からの信号が入力が可能になっている。
【００１７】
アルコールを含む燃料は、通常のガソリンに対してＣ（炭素）原子の含有量が異なるため、同一の当量比を得るには大きな噴射量が要求されることになり、アルコールとガソリンの混合燃料をエンジンに供給するにあたっては、燃料内のアルコール濃度に従って燃料噴射量を調整する必要がある。
【００１８】
そこで、本実施形態では、燃料内単一組成分濃度として、燃料内のアルコール濃度を以下の手順で推定する。図２は、燃料内のアルコール濃度を推定する制御の流れを示している。
【００１９】
まず、ステップ（以下、単にＳと表記する）１では、酸素濃度センサ１３の出力信号を基に算出された空燃比フィードバック補正係数αを計算する。
【００２０】
Ｓ２では、空燃比学習条件が成立しているか否かを判定し、空燃比学習条件が成立している場合には、Ｓ３に進み、各運転領域毎のαｍ算出マップのマップ値の書き換えを行う。空燃比学習条件が成立していない場合には、各αｍ算出マップのマップ値の書き換えを行わずにＳ４に進む。ここで、αｍは上記αに基づいて算出される空燃比学習補正係数である。尚、空燃比フィードバック補正係数α及び空燃比学習補正係数αｍは、上述した排気空燃比のフィードバック制御に用いられる空燃比補正量であり、燃料噴射弁１１からの燃料噴射量がα及びαｍに応じて補正される。また、空燃比フィードバック補正係数α及び空燃比学習補正係数αｍの算出方法は、公知のいかなる算出方法でも使用可能であるため、これらの算出方法についての詳細な説明は省略する。
【００２１】
Ｓ４では、現在の各運転領域毎のαｍマップを参照し、各運転領域毎に空燃比補正量としての空燃比学習補正係数αｍを求める。
【００２２】
ここで、Ｓ１〜Ｓ４が空燃比補正量算出手段に相当する。
【００２３】
第１許可判定手段に相当するＳ５では、排気空燃比に影響を与える外乱が発生しているか否か、すなわちアルコール濃度推定を行うための通常許可条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、このＳ５において、水温、エンジン始動後時間、空燃比学習制御の進行状況、給油履歴、排気空燃比に影響を及ぼすブローバイガスの発生量が所定値以下などの条件（運転状態）が整ったか否かを判定し、条件が整っている場合にはＳ６に進み、条件が整っていない場合にはＳ９に進む。
【００２４】
Ｓ６では、次式（１）のように表される空燃比感度補正総量αｔを算出する。
【００２５】
【数１】
αｔ＝α×αｍ′×ＥＴＡＨＯＳ …（１）
ここで、ＥＴＡＨＯＳは前回の第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１（後述）、すなわち現在記憶している第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から算出される燃料性状分補正量であって、後述する図３を用い、前回の第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から逆引きで算出されるαｔの前回値である。
【００２６】
また、このＳ６におけるαｍ′は、Ｓ４にて求めた各運転領域別のαｍのうち代表的な回転負荷領域のαｍの平均値、換言すればエンジンとしての使用頻度が高い４領域程度のαｍの平均値である。
【００２７】
Ｓ７では、図３に示すマップを用い、Ｓ６にて算出された空燃比感度補正総量αｔから第１単一組成分濃度推定値としての第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を算出し、更新する。
【００２８】
図３においては、空燃比感度補正総量αｔに対して、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、連続的な特性を持っているが、これは、空燃比を理論空燃比保持するために、燃料噴射量に対して、空燃比偏差、すなわち酸素濃度センサ１３の検出値を基に算出される空燃比の目標空燃比に対する偏差に伴った補正を実現するために預けた特性である。また、図３について詳述すれば、空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある状態（αｔが１００％以上の領域）においては、空燃比感度補正総量αｔは第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１と略比例関係となっており、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にある状態（αｔが１００％以下の領域）においては、燃料内のアルコール濃度を０％と判定する。より具体的には、空燃比感度補正総量αｔ＝１００％である場合には、燃料内のアルコール濃度が０％と推定し、空燃比感度補正総量αｔ＝１４０％である場合には、燃料内のアルコール濃度が８５％と推定する。
【００２９】
そして、Ｓ８では、図４に示すＡＬＣ２算出マップを用い、Ｓ７で算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から第２単一組成分濃度推定値としての第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を算出し、更新する。
【００３０】
このＡＬＣ２算出マップは、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１に対して、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２が不感帯を持つ特性となっている。換言すれば、ＡＬＣ２算出マップは、排気空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある空燃比感度補正総量の特定領域に、空燃比感度補正総量の増減、すなわち第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１の増減に関わらず第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２が略一定となる不感帯を有しており、本実施形態においては、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１が０％〜３０％の領域では、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は一律０％、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１が６５％〜８５％の領域では、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は一律８５％となるように設定されている。
【００３１】
これは、ガソリン（すなわち、エタノール濃度が０％のＥ０燃料）を入れられた場合や、いつも規格品のブレンド燃料（ガソリン−アルコール燃料）、例えば燃料内のエタノール濃度が８５％のいわゆるＥ８５燃料を入れられた場合は、安定した制御値（制御定数）を用いるために設定した特性である。ここで、上記制御値とは、点火時期関連、燃料の壁流補正関連、冷機増量関連、いわゆるλコントロールの３元点調整定数、換言すれば、空燃比制御における目標空燃比、等が挙げられ、これらが変動するとエミッションの再現性が悪くなるため不感帯としたものである。
【００３２】
尚、Ｓ７で算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、燃料内のアルコール濃度による補正を必要とする燃焼パラメータのうち、燃料内のアルコール濃度に応じた性能保証を行う燃焼パラメータ、具体的には、運転条件に応じて算出される基本燃料噴射量（エンジン回転数と吸入吸気量から算出される）を補正する際に用いられる。
【００３３】
また、Ｓ８で算出された第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は、燃料内のアルコール濃度による補正を必要とする燃焼パラメータのうち、市場流通燃料に対する安定的な性能保証や、実濃度に対して推定濃度の偏差の保証を必要とする燃焼パラメータ、すなわち壁流補正量、冷機時増量、目標空燃比及び点火時期等のパラメータを補正する際に用いられる。
【００３４】
一方、Ｓ５にて条件が整っていないと判定されると第２許可判定手段に相当するＳ９に進み、Ｓ１にて算出した空燃比フィードバック補正係数αが所定範囲内にあるか否かを判定する。すなわち空燃比フィードバック補正係数αが８５％（０．８５）以上１２５％（１．２５）以下の範囲内にあるか否かを判定し、この範囲外に空燃比フィードバック補正係数αがある場合にはＳ１０に進み、この範囲内に空燃比フィードバック補正係数αがある場合には、アルコール濃度推定を行うことなく終了する。
【００３５】
ここで、空燃比フィードバック補正係数αが８５％（０．８５）以上１２５％（１．２５）以下の範囲外にあるときには、上述したＳ５にて通常許可条件が成立しないものとする。
【００３６】
尚、Ｓ９での判定の結果、アルコール濃度推定を行わないとなった場合（Ｓ１０に進まない場合）には、現在ＥＣＵ１２内に記憶している第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を更新せずに用いて燃料内のアルコール濃度に応じた性能保証を行う燃焼パラメータを補正すると共に、現在ＥＣＵ１２内に記憶している第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を更新せずに用いて燃料内のアルコール濃度による補正を必要とする燃焼パラメータのうち、市場流通燃料に対する安定的な性能保証や、実濃度に対して推定濃度の偏差の保証を必要とする燃焼パラメータを補正する。
【００３７】
Ｓ１０では、上述したＳ６と同様の方法で、空燃比感度補正総量αｔを算出し、Ｓ１１に進む。
【００３８】
そして、Ｓ１１では、上述したＳ７と同様に図３に示すマップを用い、Ｓ１０にて算出された空燃比感度補正総量αｔから第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を算出、更新し、終了する。つまり、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は更新せず、現在ＥＣＵ１２内に記憶している第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を継続して用いる。
【００３９】
尚、Ｓ１１で算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、前記したように、燃料内のアルコール濃度による補正を必要とする燃焼パラメータのうち、燃料内のアルコール濃度に応じた性能保証を行う燃焼パラメータ、具体的には、運転条件に応じて算出される基本燃料噴射量（エンジン回転数と吸入吸気量から算出される）を補正する際に用いられる。
【００４０】
ここで、Ｓ７にて算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、次回Ｓ７にて第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１が算出されるか、Ｓ１１にて第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１が算出されるまでＥＣＵ１２内に記憶される。また、Ｓ８にて算出された第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は、次回Ｓ８にて第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２が算出されるまでＥＣＵ１２内に記憶される。
【００４１】
このような内燃機関の制御装置においては、Ｓ５にて燃料内のアルコール濃度推定が許可されると、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１及び第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を算出、更新し、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を用いて運転条件に応じて算出される基本燃料噴射量を補正し、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を用いて内燃機関の燃焼パラメータである壁流補正量、冷機時増量、目標空燃比及び点火時期を補正し、Ｓ９にて燃料内のアルコール濃度推定が許可されると、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１のみを算出、更新し、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２の算出、更新は行わない。
【００４２】
つまり、給油直後のように、ＥＣＵ１２内に記憶されているアルコール濃度推定値と燃料タンク内にある実際の燃料内のアルコール濃度との間に大きな偏差がある場合には、アルコール濃度推定の外乱因子の発生によってアルコール濃度推定が許可されない場合（Ｓ５の通常許可条件が成立しない場合）においても、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を算出、更新し、この更新された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を用いて基本燃料噴射量を補正することができるので、排気空燃比フィードバック制御における空燃比補正の制御量不足を解決することができ、燃焼室内がオーバーリーンまたはオーバーリッチ状態に陥り、運転性能、排気性能が悪化してしまうことを防止することができる。
【００４３】
また、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２については、Ｓ９以降に進んだ場合には更新しない（すなわちＳ５の通常許可条件が成立した、より確実な条件の下でのみ更新する）ことにより、前述した第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２の使用目的に対して適切なものとなる。
【００４４】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００４５】
（１） 内燃機関の制御装置は、燃料内の単一組成分濃度を推定するものであって、排気空燃比を検出する空燃比算出手段と、燃料噴射量を補正するための空燃比補正量を空燃比算出手段の検出値に基づいて算出する空燃比補正量算出手段と、運転状態に基づいて燃料内の単一組成分濃度推定の許可／禁止を判定する第１許可判定手段と、空燃比補正量が所定の範囲外にあるか否かによって燃料内の単一組成分濃度推定の許可／禁止を判定し、空燃比補正量が所定の範囲外にある場合に燃料内の単一組成分濃度推定を許可する第２許可判定手段と、を有する。これによって、空燃比補正量不足によって運転性能や、排気性能が悪化してしまうことを防止することができる。
【００４６】
（２） 上記（１）に記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、燃料内の単一組成分濃度は空燃比補正量に基づいて推定され、かつ第１許可判定手段は排気空燃比に影響を与える外乱が発生しているときに単一組成分濃度推定を禁止すると判定する。
【００４７】
（３） 上記（２）に記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、ブローバイガスの発生量が所定値以上のときに、排気空燃比に影響を与える外乱が発生していると判定する。
【００４８】
（４） 上記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、第２許可判定手段において、空燃比検出手段の検出値に基づいて算出された空燃比フィードバック補正係数の値が、１．０から所定値以上外れた値をとったときに、燃料内の単一組成分濃度推定を許可する。
【００４９】
（５） 上記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、燃料内の単一組成分濃度を推定／更新し、更新された単一組成分濃度を記憶する内燃機関の制御装置であって、現在記憶している単一組成分濃度に基づき燃料性状分補正量を算出する燃料性状分補正量算出手段と、空燃比補正量と燃料性状分補正量とから空燃比感度補正総量を算出する空燃比感度補正総量算出手段と、空燃比検出手段で検出された排気空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある状態において空燃比感度補正総量と単一組成分濃度推定値とが略比例関係となる、第１単一組成分濃度を算出する第１単一組成分濃度推定手段と、を有し、第１許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が禁止され、第２許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が許可された場合には、第１単一組成分濃度推定手段から第１単一組成分濃度推定値を算出し、第１単一組成分濃度推定値を用いて運転条件に応じて算出される基本燃料噴射量を補正する。
【００５０】
（６） 上記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、燃料内の単一組成分濃度を推定／更新し、更新された単一組成分濃度を記憶する内燃機関の制御装置において、現在記憶している単一組成分濃度に基づき燃料性状分補正量を算出する燃料性状分補正量算出手段と、空燃比補正量と燃料性状分補正量とから空燃比感度補正総量を算出する空燃比感度補正総量算出手段と、運転条件に応じて算出される基本燃料噴射量を補正する第１単一組成分濃度を算出するものであって、空燃比検出手段で検出された排気空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある状態において空燃比感度補正総量と第１単一組成分濃度推定値とが略比例関係となる第１単一組成分濃度推定手段と、内燃機関の燃焼パラメータである壁流補正量、冷機時増量、目標空燃比及び点火時期を補正する第２単一組成分濃度を算出するものであって、空燃比検出手段の検出値に基づいて算出された空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある空燃比感度補正総量の特定領域に空燃比感度補正総量の増減に関わらず算出される第２単一組成分濃度推定値が略一定となる不感帯を有する第２単一組成分濃度推定手段と、を有し、第１許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が許可された場合には、第１単一組成分濃度推定手段から第１単一組成分濃度推定値を算出して更新すると共に、第２単一組成分濃度推定手段から第２単一組成分濃度推定値を算出して更新し、第１許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が禁止され、第２許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が許可された場合には、第１単一組成分濃度推定手段から第１単一組成分濃度推定値を算出して更新し、第２単一組成分濃度推定値の更新は行わない。
【００５１】
（７） 上記（１）〜（６）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、単一組成分濃度は、燃料内のアルコール濃度である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料性状推定装置の概略構成を示す説明図。
【図２】燃料内のアルコール濃度推定値を算出する制御の流れを示すフローチャート。
【図３】ＡＬＣ１算出マップの特性例を示す説明図。
【図４】ＡＬＣ２算出マップの特性例を示す説明図。
【符号の説明】
１…エンジン本体
２…燃焼室
３…吸気弁
４…吸気通路
５…排気弁
６…排気通路
７…エアクリーナ
８…エアフローメータ
９…スロットル弁
１１…燃料噴射弁
１２…エンジンコントロールユニット
１３…酸素濃度センサ
１４…三元触媒
１５…水温センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンの他にアルコールとガソリンの各種組成の混合燃料でも走行可能な、いわゆるフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）と言われる自動車がある。
【０００３】
アルコールは、通常のガソリン（混合燃料）に対してＣ（炭素）原子の含有量が異なるため、フレキシブルフューエルビークルに用いられる内燃機関にアルコールとガソリンの混合燃料を供給するにあたっては、燃料内のアルコール濃度に従って燃料噴射量を調整する必要がある。
【０００４】
そして、このようなフレキシブルフューエルビークルにおいては、燃料内のアルコール濃度を燃料タンク内に配設されたアルコール濃度センサにて検出し、アルコール濃度センサの故障時には、排気空燃比に基づいて算出される空燃比フィードバック補正係数の平均値とアルコール濃度との相関関係により、アルコール濃度推定を行うものが従来から知られている（特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１６３９９２号公報（第１−４頁、第５図）。
【０００６】
ところで、上記従来技術のように、排気空燃比を用いて燃料内のアルコール濃度を推定する場合、さまざまな外乱因子（例えば、ブローバイガス等）によって排気空燃比が大きく影響を受けることになる。そこで、排気空燃比に影響を及ぼす外乱因子が発生している場合には、排気空燃比を用いた燃料内のアルコール濃度推定を禁止することが考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルコール濃度の異なる燃料を給油した直後のように燃料内のアルコール濃度が大きく変化したとき、外乱因子の発生によってアルコール濃度推定が実施されないと、燃料内のアルコール濃度に応じた補正を燃料噴射量に対して行えないため、燃焼室内がオーバーリーンまたはオーバーリッチ状態に陥り、運転性能、排気性能が悪化してしてまう虞がある
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関の制御装置は、運転状態に基づいて燃料内の単一組成分濃度推定の許可／禁止を判定する第１許可判定手段と、空燃比補正量が所定の範囲外にあるか否かによって燃料内の単一組成分濃度推定の許可／禁止を判定し、燃料噴射量を補正するための空燃比補正量が所定の範囲外にある場合に燃料内の単一組成分濃度推定を許可する第２許可判定手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、空燃比補正量が所定の範囲外にある場合には、第２許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が許可されるので、推定された単一組成分濃度推定値を用いることで、空燃比補正量不足によって運転性能や、排気性能が悪化してしまうことを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示している。尚、図１に示す内燃機関は、アルコールを含む燃料を用いる内燃機関であって、車両に搭載されるものである。
【００１１】
エンジン本体１の燃焼室２には、吸気弁３を介して吸気通路４が接続されていると共に、排気弁５を介して排気通路６が接続されている。
【００１２】
吸気通路４には、エアクリーナ７、吸入空気量を検出するエアフローメータ８、吸入空気量を制御するスロットル弁９及び吸気中に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１１が配設されている。
【００１３】
燃料噴射弁１１は、エンジンコントロールユニット１２（以下、ＥＣＵと記す）からの噴射指令信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるよう吸気中に燃料を噴射供給している。
【００１４】
排気通路６には、排気中の酸素濃度を検出することによって排気中の空燃比を算出可能にする空燃比検出手段としての酸素濃度センサ１３と、三元触媒１４が配設されている。
【００１５】
三元触媒１４は理論空燃比を中心とするいわゆるウィンドウに空燃比がある場合に最大の転化効率をもって排気中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを同時に浄化できるため、ＥＣＵ１２では、三元触媒１４の上流側に設けた酸素濃度センサ１３からの出力に基づいて排気空燃比が上記のウィンドウの範囲内で変動するように排気空燃比のフィードバック制御を行う。
【００１６】
また、ＥＣＵ１２には、エンジン本体１の冷却水温度を検知する水温センサ１５からの信号が入力されていると共に、第１燃料性状代表値付与手段であるアルコール濃度入力装置１６（詳細は後述）からの信号が入力が可能になっている。
【００１７】
アルコールを含む燃料は、通常のガソリンに対してＣ（炭素）原子の含有量が異なるため、同一の当量比を得るには大きな噴射量が要求されることになり、アルコールとガソリンの混合燃料をエンジンに供給するにあたっては、燃料内のアルコール濃度に従って燃料噴射量を調整する必要がある。
【００１８】
そこで、本実施形態では、燃料内単一組成分濃度として、燃料内のアルコール濃度を以下の手順で推定する。図２は、燃料内のアルコール濃度を推定する制御の流れを示している。
【００１９】
まず、ステップ（以下、単にＳと表記する）１では、酸素濃度センサ１３の出力信号を基に算出された空燃比フィードバック補正係数αを計算する。
【００２０】
Ｓ２では、空燃比学習条件が成立しているか否かを判定し、空燃比学習条件が成立している場合には、Ｓ３に進み、各運転領域毎のαｍ算出マップのマップ値の書き換えを行う。空燃比学習条件が成立していない場合には、各αｍ算出マップのマップ値の書き換えを行わずにＳ４に進む。ここで、αｍは上記αに基づいて算出される空燃比学習補正係数である。尚、空燃比フィードバック補正係数α及び空燃比学習補正係数αｍは、上述した排気空燃比のフィードバック制御に用いられる空燃比補正量であり、燃料噴射弁１１からの燃料噴射量がα及びαｍに応じて補正される。また、空燃比フィードバック補正係数α及び空燃比学習補正係数αｍの算出方法は、公知のいかなる算出方法でも使用可能であるため、これらの算出方法についての詳細な説明は省略する。
【００２１】
Ｓ４では、現在の各運転領域毎のαｍマップを参照し、各運転領域毎に空燃比補正量としての空燃比学習補正係数αｍを求める。
【００２２】
ここで、Ｓ１〜Ｓ４が空燃比補正量算出手段に相当する。
【００２３】
第１許可判定手段に相当するＳ５では、排気空燃比に影響を与える外乱が発生しているか否か、すなわちアルコール濃度推定を行うための通常許可条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、このＳ５において、水温、エンジン始動後時間、空燃比学習制御の進行状況、給油履歴、排気空燃比に影響を及ぼすブローバイガスの発生量が所定値以下などの条件（運転状態）が整ったか否かを判定し、条件が整っている場合にはＳ６に進み、条件が整っていない場合にはＳ９に進む。
【００２４】
Ｓ６では、次式（１）のように表される空燃比感度補正総量αｔを算出する。
【００２５】
【数１】
αｔ＝α×αｍ′×ＥＴＡＨＯＳ …（１）
ここで、ＥＴＡＨＯＳは前回の第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１（後述）、すなわち現在記憶している第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から算出される燃料性状分補正量であって、後述する図３を用い、前回の第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から逆引きで算出されるαｔの前回値である。
【００２６】
また、このＳ６におけるαｍ′は、Ｓ４にて求めた各運転領域別のαｍのうち代表的な回転負荷領域のαｍの平均値、換言すればエンジンとしての使用頻度が高い４領域程度のαｍの平均値である。
【００２７】
Ｓ７では、図３に示すマップを用い、Ｓ６にて算出された空燃比感度補正総量αｔから第１単一組成分濃度推定値としての第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を算出し、更新する。
【００２８】
図３においては、空燃比感度補正総量αｔに対して、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、連続的な特性を持っているが、これは、空燃比を理論空燃比保持するために、燃料噴射量に対して、空燃比偏差、すなわち酸素濃度センサ１３の検出値を基に算出される空燃比の目標空燃比に対する偏差に伴った補正を実現するために預けた特性である。また、図３について詳述すれば、空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある状態（αｔが１００％以上の領域）においては、空燃比感度補正総量αｔは第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１と略比例関係となっており、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にある状態（αｔが１００％以下の領域）においては、燃料内のアルコール濃度を０％と判定する。より具体的には、空燃比感度補正総量αｔ＝１００％である場合には、燃料内のアルコール濃度が０％と推定し、空燃比感度補正総量αｔ＝１４０％である場合には、燃料内のアルコール濃度が８５％と推定する。
【００２９】
そして、Ｓ８では、図４に示すＡＬＣ２算出マップを用い、Ｓ７で算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から第２単一組成分濃度推定値としての第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を算出し、更新する。
【００３０】
このＡＬＣ２算出マップは、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１に対して、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２が不感帯を持つ特性となっている。換言すれば、ＡＬＣ２算出マップは、排気空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある空燃比感度補正総量の特定領域に、空燃比感度補正総量の増減、すなわち第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１の増減に関わらず第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２が略一定となる不感帯を有しており、本実施形態においては、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１が０％〜３０％の領域では、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は一律０％、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１が６５％〜８５％の領域では、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は一律８５％となるように設定されている。
【００３１】
これは、ガソリン（すなわち、エタノール濃度が０％のＥ０燃料）を入れられた場合や、いつも規格品のブレンド燃料（ガソリン−アルコール燃料）、例えば燃料内のエタノール濃度が８５％のいわゆるＥ８５燃料を入れられた場合は、安定した制御値（制御定数）を用いるために設定した特性である。ここで、上記制御値とは、点火時期関連、燃料の壁流補正関連、冷機増量関連、いわゆるλコントロールの３元点調整定数、換言すれば、空燃比制御における目標空燃比、等が挙げられ、これらが変動するとエミッションの再現性が悪くなるため不感帯としたものである。
【００３２】
尚、Ｓ７で算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、燃料内のアルコール濃度による補正を必要とする燃焼パラメータのうち、燃料内のアルコール濃度に応じた性能保証を行う燃焼パラメータ、具体的には、運転条件に応じて算出される基本燃料噴射量（エンジン回転数と吸入吸気量から算出される）を補正する際に用いられる。
【００３３】
また、Ｓ８で算出された第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は、燃料内のアルコール濃度による補正を必要とする燃焼パラメータのうち、市場流通燃料に対する安定的な性能保証や、実濃度に対して推定濃度の偏差の保証を必要とする燃焼パラメータ、すなわち壁流補正量、冷機時増量、目標空燃比及び点火時期等のパラメータを補正する際に用いられる。
【００３４】
一方、Ｓ５にて条件が整っていないと判定されると第２許可判定手段に相当するＳ９に進み、Ｓ１にて算出した空燃比フィードバック補正係数αが所定範囲内にあるか否かを判定する。すなわち空燃比フィードバック補正係数αが８５％（０．８５）以上１２５％（１．２５）以下の範囲内にあるか否かを判定し、この範囲外に空燃比フィードバック補正係数αがある場合にはＳ１０に進み、この範囲内に空燃比フィードバック補正係数αがある場合には、アルコール濃度推定を行うことなく終了する。
【００３５】
ここで、空燃比フィードバック補正係数αが８５％（０．８５）以上１２５％（１．２５）以下の範囲外にあるときには、上述したＳ５にて通常許可条件が成立しないものとする。
【００３６】
尚、Ｓ９での判定の結果、アルコール濃度推定を行わないとなった場合（Ｓ１０に進まない場合）には、現在ＥＣＵ１２内に記憶している第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を更新せずに用いて燃料内のアルコール濃度に応じた性能保証を行う燃焼パラメータを補正すると共に、現在ＥＣＵ１２内に記憶している第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を更新せずに用いて燃料内のアルコール濃度による補正を必要とする燃焼パラメータのうち、市場流通燃料に対する安定的な性能保証や、実濃度に対して推定濃度の偏差の保証を必要とする燃焼パラメータを補正する。
【００３７】
Ｓ１０では、上述したＳ６と同様の方法で、空燃比感度補正総量αｔを算出し、Ｓ１１に進む。
【００３８】
そして、Ｓ１１では、上述したＳ７と同様に図３に示すマップを用い、Ｓ１０にて算出された空燃比感度補正総量αｔから第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を算出、更新し、終了する。つまり、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は更新せず、現在ＥＣＵ１２内に記憶している第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を継続して用いる。
【００３９】
尚、Ｓ１１で算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、前記したように、燃料内のアルコール濃度による補正を必要とする燃焼パラメータのうち、燃料内のアルコール濃度に応じた性能保証を行う燃焼パラメータ、具体的には、運転条件に応じて算出される基本燃料噴射量（エンジン回転数と吸入吸気量から算出される）を補正する際に用いられる。
【００４０】
ここで、Ｓ７にて算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、次回Ｓ７にて第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１が算出されるか、Ｓ１１にて第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１が算出されるまでＥＣＵ１２内に記憶される。また、Ｓ８にて算出された第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は、次回Ｓ８にて第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２が算出されるまでＥＣＵ１２内に記憶される。
【００４１】
このような内燃機関の制御装置においては、Ｓ５にて燃料内のアルコール濃度推定が許可されると、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１及び第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を算出、更新し、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を用いて運転条件に応じて算出される基本燃料噴射量を補正し、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を用いて内燃機関の燃焼パラメータである壁流補正量、冷機時増量、目標空燃比及び点火時期を補正し、Ｓ９にて燃料内のアルコール濃度推定が許可されると、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１のみを算出、更新し、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２の算出、更新は行わない。
【００４２】
つまり、給油直後のように、ＥＣＵ１２内に記憶されているアルコール濃度推定値と燃料タンク内にある実際の燃料内のアルコール濃度との間に大きな偏差がある場合には、アルコール濃度推定の外乱因子の発生によってアルコール濃度推定が許可されない場合（Ｓ５の通常許可条件が成立しない場合）においても、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を算出、更新し、この更新された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を用いて基本燃料噴射量を補正することができるので、排気空燃比フィードバック制御における空燃比補正の制御量不足を解決することができ、燃焼室内がオーバーリーンまたはオーバーリッチ状態に陥り、運転性能、排気性能が悪化してしまうことを防止することができる。
【００４３】
また、第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２については、Ｓ９以降に進んだ場合には更新しない（すなわちＳ５の通常許可条件が成立した、より確実な条件の下でのみ更新する）ことにより、前述した第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２の使用目的に対して適切なものとなる。
【００４４】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００４５】
（１） 内燃機関の制御装置は、燃料内の単一組成分濃度を推定するものであって、排気空燃比を検出する空燃比算出手段と、燃料噴射量を補正するための空燃比補正量を空燃比算出手段の検出値に基づいて算出する空燃比補正量算出手段と、運転状態に基づいて燃料内の単一組成分濃度推定の許可／禁止を判定する第１許可判定手段と、空燃比補正量が所定の範囲外にあるか否かによって燃料内の単一組成分濃度推定の許可／禁止を判定し、空燃比補正量が所定の範囲外にある場合に燃料内の単一組成分濃度推定を許可する第２許可判定手段と、を有する。これによって、空燃比補正量不足によって運転性能や、排気性能が悪化してしまうことを防止することができる。
【００４６】
（２） 上記（１）に記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、燃料内の単一組成分濃度は空燃比補正量に基づいて推定され、かつ第１許可判定手段は排気空燃比に影響を与える外乱が発生しているときに単一組成分濃度推定を禁止すると判定する。
【００４７】
（３） 上記（２）に記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、ブローバイガスの発生量が所定値以上のときに、排気空燃比に影響を与える外乱が発生していると判定する。
【００４８】
（４） 上記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、第２許可判定手段において、空燃比検出手段の検出値に基づいて算出された空燃比フィードバック補正係数の値が、１．０から所定値以上外れた値をとったときに、燃料内の単一組成分濃度推定を許可する。
【００４９】
（５） 上記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、燃料内の単一組成分濃度を推定／更新し、更新された単一組成分濃度を記憶する内燃機関の制御装置であって、現在記憶している単一組成分濃度に基づき燃料性状分補正量を算出する燃料性状分補正量算出手段と、空燃比補正量と燃料性状分補正量とから空燃比感度補正総量を算出する空燃比感度補正総量算出手段と、空燃比検出手段で検出された排気空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある状態において空燃比感度補正総量と単一組成分濃度推定値とが略比例関係となる、第１単一組成分濃度を算出する第１単一組成分濃度推定手段と、を有し、第１許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が禁止され、第２許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が許可された場合には、第１単一組成分濃度推定手段から第１単一組成分濃度推定値を算出し、第１単一組成分濃度推定値を用いて運転条件に応じて算出される基本燃料噴射量を補正する。
【００５０】
（６） 上記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置は、より具体的には、燃料内の単一組成分濃度を推定／更新し、更新された単一組成分濃度を記憶する内燃機関の制御装置において、現在記憶している単一組成分濃度に基づき燃料性状分補正量を算出する燃料性状分補正量算出手段と、空燃比補正量と燃料性状分補正量とから空燃比感度補正総量を算出する空燃比感度補正総量算出手段と、運転条件に応じて算出される基本燃料噴射量を補正する第１単一組成分濃度を算出するものであって、空燃比検出手段で検出された排気空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある状態において空燃比感度補正総量と第１単一組成分濃度推定値とが略比例関係となる第１単一組成分濃度推定手段と、内燃機関の燃焼パラメータである壁流補正量、冷機時増量、目標空燃比及び点火時期を補正する第２単一組成分濃度を算出するものであって、空燃比検出手段の検出値に基づいて算出された空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある空燃比感度補正総量の特定領域に空燃比感度補正総量の増減に関わらず算出される第２単一組成分濃度推定値が略一定となる不感帯を有する第２単一組成分濃度推定手段と、を有し、第１許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が許可された場合には、第１単一組成分濃度推定手段から第１単一組成分濃度推定値を算出して更新すると共に、第２単一組成分濃度推定手段から第２単一組成分濃度推定値を算出して更新し、第１許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が禁止され、第２許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が許可された場合には、第１単一組成分濃度推定手段から第１単一組成分濃度推定値を算出して更新し、第２単一組成分濃度推定値の更新は行わない。
【００５１】
（７） 上記（１）〜（６）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、単一組成分濃度は、燃料内のアルコール濃度である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料性状推定装置の概略構成を示す説明図。
【図２】燃料内のアルコール濃度推定値を算出する制御の流れを示すフローチャート。
【図３】ＡＬＣ１算出マップの特性例を示す説明図。
【図４】ＡＬＣ２算出マップの特性例を示す説明図。
【符号の説明】
１…エンジン本体
２…燃焼室
３…吸気弁
４…吸気通路
５…排気弁
６…排気通路
７…エアクリーナ
８…エアフローメータ
９…スロットル弁
１１…燃料噴射弁
１２…エンジンコントロールユニット
１３…酸素濃度センサ
１４…三元触媒
１５…水温センサ
Claims (5)
- 燃料内の単一組成分濃度を推定する内燃機関の制御装置において、
排気空燃比を検出する空燃比算出手段と、
燃料噴射量を補正するための空燃比補正量を空燃比算出手段の検出値に基づいて算出する空燃比補正量算出手段と、
運転状態に基づいて燃料内の単一組成分濃度推定の許可／禁止を判定する第１許可判定手段と、
空燃比補正量が所定の範囲外にあるか否かによって燃料内の単一組成分濃度推定の許可／禁止を判定し、空燃比補正量が所定の範囲外にある場合に燃料内の単一組成分濃度推定を許可する第２許可判定手段と、
現在記憶している単一組成分濃度に基づき燃料性状分補正量を算出する燃料性状分補正量算出手段と、
空燃比補正量と燃料性状分補正量とから空燃比感度補正総量を算出する空燃比感度補正総量算出手段と、
運転条件に応じて算出される基本燃料噴射量を補正する第１単一組成分濃度を算出するものであって、空燃比検出手段で検出された排気空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある状態において空燃比感度補正総量と第１単一組成分濃度推定値とが略比例関係となる第１単一組成分濃度推定手段と、
内燃機関の燃焼パラメータである壁流補正量を補正する第２単一組成分濃度を算出するものであって、空燃比検出手段の検出値に基づいて算出された空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある空燃比感度補正総量の特定領域に空燃比感度補正総量の増減に関わらず算出される第２単一組成分濃度推定値が略一定となる不感帯を有する第２単一組成分濃度推定手段と、を有し、
第１許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が許可された場合には、第１単一組成分濃度推定手段から第１単一組成分濃度推定値を算出して更新すると共に、第２単一組成分濃度推定手段から第２単一組成分濃度推定値を算出して更新し、
第１許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が禁止され、第２許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定が許可された場合には、第１単一組成分濃度推定手段から第１単一組成分濃度推定値を算出して更新し、第２単一組成分濃度推定値の更新は行わないことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 燃料内の単一組成分濃度は空燃比補正量に基づいて推定され、かつ第１許可判定手段は排気空燃比に影響を与える外乱が発生しているときに単一組成分濃度推定を禁止すると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
- ブローバイガスの発生量が所定値以上のときに、排気空燃比に影響を与える外乱が発生していると判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
- 第２許可判定手段は、空燃比検出手段の検出値に基づいて算出された空燃比フィードバック補正係数の値が、１．０から所定値以上外れた値をとったときに、燃料内の単一組成分濃度推定を許可することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
- 単一組成分濃度は、燃料内のアルコール濃度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
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