JP2005120890A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料内の単一組成分濃度を精度良く推定する。
【解決手段】 内燃機関の制御装置は、燃料内の単一組成分濃度推定の実行が許可された際に（Ｓ５５）、現在記憶している単一組成分濃度に関わらず燃料性状補正量ＥＴＨＯＳを予め設定された所定の基準燃料性状補正量として燃料噴射量Ｔｅを補正し、所定の基準燃料性状補正量によって燃料噴射量Ｔｅが補正された状態のときに、燃料内の単一組成分濃度を推定する。これによって、常に安定した精度で、かつ単一組成分濃度を推定する直前の運転状態に左右されずに、単一組成分濃度を推定することができる
【選択図】 図５

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

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。

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。

このため、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）。
特開平５−１６３９９２号公報（第１−４頁、第５図）

しかしながら、上記従来技術においては、空燃比フィードバック補正係数そのものとアルコール濃度との相関に基づいて、アルコール濃度推定を行っている。
すなわち、排気空燃比を検出する空燃比センサの出力と、空燃比センサの出力に応じた燃料噴射量の大きさにより、空燃比フィードバック補正係数の大きさは異なるものとなり、空燃比フィードバック補正係数を用いてアルコール濃度を推定する直前の運転状態により全く異なるアルコール濃度を推定してしまう虞がある。また、同様に理由により、燃料内の実際のアルコール濃度に対しての推定精度も著しく悪くなってしまう虞がある。

そこで、本発明は、燃料内の単一組成分濃度に応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置において、燃料噴射量を補正するための空燃比補正量を空燃比検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、空燃比補正量を用いて燃料内の単一組成分濃度を推定する燃料性状判定手段と、燃料性状判定手段で推定された燃料内の単一組成分濃度を記憶する単一組成分濃度記憶手段と、燃料噴射量を補正するための燃料性状補正量を単一組成分濃度記憶手段に現在記憶されている単一組成分濃度に基づいて算出する燃料性状補正量算出手段と、空燃比補正量算出手段で算出された空燃比補正量と燃料性状補正量算出手段で算出された燃料性状補正量とを用いて燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、燃料内の単一組成分濃度推定の実行を許可する許可判定手段と、を有し、燃料噴射量補正手段は、燃料内の単一組成分濃度推定の実行が許可された際に、現在記憶している単一組成分濃度に関わらず燃料性状補正量を予め設定された所定の基準燃料性状補正量として燃料噴射量を補正し、燃料性状判定手段は、上記所定の基準燃料性状補正量によって燃料噴射量が補正された状態のときに、燃料内の単一組成分濃度を推定することを特徴としている。

本発明によれば、燃料性状補正量が基準燃料性状補正量となった状態で単一組成分濃度の推定が実行されるので、空燃比補正量に対する単一組成分濃度の一義的な特性を常に使用することができ、常に安定した精度で、かつ単一組成分濃度を推定する直前の運転状態に左右されずに、単一組成分濃度を推定することができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、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ことが可能な内燃機関である。

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。

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。

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。

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。

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空燃比のフィードバック制御を行う。

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、エンジン回転数を検出するクランク角センサ１６、外気温を検知する外気温センサ１７、車両速度を検出する車速センサ１８及びシリンダの壁温を検出するシリンダ壁温センサ１９からの信号が入力されている。

ここで、エンジン運転中において、燃料の一部がシリンダの内壁面に付着し、ピストンとシリンダとの隙間から漏れだしてエンジンオイルを希釈するいわゆるオイル希釈が発生すると、燃焼室２内で燃焼する燃料量が減少することなり、空燃比が過度に希薄（エアリッチ）となって、運転性や排気性能の悪影響を及ぼす虞がある。また、オイル希釈によりエンジンオイルを希釈している燃料が、エンジンオイルから蒸発し、ブローバイシステム等から吸気系に吸入されると、空燃比が過度に過濃（燃料リッチ）となって、運転性や排気性能の悪影響を及ぼす虞がある。

また、アルコールを含む燃料は、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、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。

そこで、オイル希釈によりエンジンオイルに混入したオイル希釈燃料量を考慮しつつ、酸素濃度センサ１３の検出値を利用して、可及的速やかに、かつ精度良く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推定する。尚、本実施形態においては、給油される可能性のある燃料のなかで最もアルコール濃度が高い燃料をＥ８５燃料（エタノール濃度８５％）、最もアルコール濃度が低い燃料をＥ０燃料（エタノール濃度０％）としたものである。

この第１実施形態においては、オイル希釈燃料量及び燃料内のアルコール濃度を考慮して、図２に示すように、エンジンの運転状態によって決定される燃料噴射量Ｔｅを用いて算出される燃料噴射パルス幅Ｔｉの補正を行っている。

Ｓ２１では、基本噴射量Ｔｐを算出する。基本噴射量Ｔｐは、エンジン回転数Ｎｅとエアフローメータ８からの出力より得られる吸入空気量Ｑａとを用い、エンジン１回転当たりの吸入空気量（Ｑａ／Ｎｅ）に所定の定数Ｋを掛けることによって算出される。ここで、基本噴射量Ｔｐは、上述した燃料噴射量Ｔｅの算出の基になるものでエンジン負荷の代表値である。

Ｓ２２では、エンジン回転数Ｎｅとスロットルバルブ開度が割付られたマップから空燃比補正係数ＫＭＲを算出する。尚、空燃比補正係数ＫＭＲを算出するマップは、ＥＣＵ１２内に予め記憶させてある。

Ｓ２３では、エンジン冷却水温Ｔｗが割付られたテーブルから水温増量補正係数ＫＴＷを算出する。尚、水温増量補正係数ＫＴＷを算出するテーブルは、ＥＣＵ１２内に予め記憶させてある。

Ｓ２４では、オイル希釈燃料量の増加量の増加率であるオイル落ち割合Ｃと、負荷補正率Ｄを用いて、目標燃空比相当量ＴＦＢＹＡを算出する。ＴＦＢＹＡ＝１＋ＫＭＲ＋ＫＴＷ＋（Ｃ×Ｄ×ＧＵＢ）。

ここで、オイル落ち割合Ｃは、シリンダ壁温ＴＣとエンジン回転数Ｎｅとを用いて、図３に示すＭＯＦＤマップから算出されるものであって、エンジン回転数が低いほど燃料落ち割合は大きくなり、シリンダ壁温ＴＣが低いほど燃料落ち割合Ｃは大きくなっている。これは、エンジンが低回転では、ガス流動が小さくなり、燃料の気化微粒化が悪く、壁面に燃料が付着し易くなると考えられるためである。また、シリンダ壁温ＴＣに関しては、燃料の揮発特性による。

負荷補正率Ｄは、基本噴射量Ｔｐを用いて図４に示す負荷補正率算出テーブルから算出されるものであって、高負荷ほど燃焼室２での燃料の未燃分割合が多いため、負荷補正率Ｄは大きな値となる。これは圧力により燃料揮発性が変わることが影響すると考えられるためである。

ＧＵＢは、排気系への排出分をＨ１、オイル希釈燃料分をＨ２とすると、ＧＵＢ＝（Ｈ１＋Ｈ２）／Ｈ２となるように設定されているものであって、例えば１．６程度の値となる。つまり、オイル落ち割合Ｃと負荷補正率Ｄの積にＧＵＢを乗ずるのは、シリンダ壁に付着した燃料には、ピストンに掻き落とされてエンジンオイルを希釈するオイル希釈燃料となるものと、燃焼せずに排気系から捨てられるものとがあるので、その分を見込んで所定の定数ＧＵＢを乗じているのである。

Ｓ２５では、燃料噴射量Ｔｅを算出する。Ｔｅ＝Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×α×αｍ×ＫＴＲ。ここで、αは空燃比補正量としての空燃比フィードバック補正係数であり、本フローチャートとは別のフローチャートによって、酸素濃度センサ１３の出力信号を基に算出される。そして、αｍは上記αに基づいて算出された空燃比補正量としての空燃比学習補正係数、ＫＴＲは壁流燃料の補正量を表す過渡補正係数である。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。

Ｓ２６では、上述した燃料噴射量Ｔｅを噴射するのに要するパルス幅である燃料噴射パルス幅Ｔｉを算出する。Ｔｉ＝Ｔｅ×ＫＩＮＪ×ＥＴＨＯＳ＋Ｔｓ。ここで、ＫＩＮＪは噴射量補正係数、Ｔｓは燃料噴射弁１１の通電時間と実際の噴射時間との差の補正量である無効パルス幅である。また、ＥＴＨＯＳは、後述する手法で算出される燃料性状補正量である。

そして、Ｓ２７で燃料噴射パルス幅Ｔｉを出力して、燃料噴射弁１１が燃料噴射パルス幅Ｔｉで燃料噴射を行うよう制御する。

次に、燃料内のアルコール濃度を以下の手順で推定する。図５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。

まず、Ｓ５１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補正量としての空燃比フィードバック補正係数αを読み込む。

Ｓ５２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、Ｓ５３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Ｓ５４に進む。

Ｓ５４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。

Ｓ５５では、ＥＴＨＯＳ固定中フラグ（詳細は後述する）が「１」であるか「０」であるかを判定し、ＥＴＨＯＳ固定中フラグ＝１であればＳ５７へ進み、ＥＴＨＯＳ固定中フラグ＝０の場合にはアルコール濃度推定を行うことなく今回のルーチンを終了する。

Ｓ５７では、空燃比感度補正総量αｔを算出する。αｔ＝α×αｍ_a。ここでαｍ_aは、Ｓ５４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。

Ｓ５８では、図６に示すマップを用い、Ｓ５７にて算出された空燃比感度補正総量αｔから最新の第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を算出する。尚、Ｓ５８にて算出された最新の第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、次回Ｓ５８にて最新の第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。

図６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、この図６は燃料内のアルコール濃度が０％の状態を基準（後述）としたマップであり、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％（Ｅ０燃料）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％（Ｅ８５燃料）と推定する。

そして、Ｓ５９では、図７に示すＡＬＣ２算出マップを用い、Ｓ５８で算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を算出する。尚、Ｓ５９にて算出された最新の第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は、次回Ｓ５９にて最新の第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。

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。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。

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）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。

尚、Ｓ５８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、本実施形態においては燃料性状補正量ＥＴＨＯＳの算出に用いられる。また、Ｓ５９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。

次に、図８を用いて、燃料性状補正量ＥＴＨＯＳの算出に伴って決定されるＥＴＨＯＳ算出完了フラグについて説明する。

Ｓ８１では、燃料内のアルコール濃度推定を行うための許可条件が成立しているか否かを判定する。すなわち、このＳ８１においては、水温、エンジン始動後時間、空燃比学習制御の進行状況、給油履歴などの条件が整ったか否かを判定し、条件が整っている場合にはＳ８２に進み、条件が整っていない場合にはＳ８１ａへ進む。

Ｓ８２では、前回図８のルーチンのＳ８１でアルコール濃度推定を行うための許可条件が成立していたか否かを判定し、許可条件が前回成立していた場合にはＳ８６へ進み、今回初めて許可条件が成立した場合にはＳ８３へ進む。

Ｓ８３では、現在設定されている燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが燃料内のアルコール濃度が８５％の時に算出される値、つまりＥ８５燃料相当のＥＴＨＯＳであるか否かを判定する。換言すれば、現在設定されている燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが予め設定された基準燃料補正量（本実施形態においては、Ｅ８５燃料相当のＥＴＨＯＳが基準燃料補正量）であるか否か、すなわちＥＴＨＯＳ＝１４０％であるか否かを判定する。ここで、ＥＴＨＯＳは上述した図５のＳ５８で算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１、すなわち現在記憶している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、上述した図６を用い、現在記憶している第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から逆引きで算出されるαｔ相当の値である。

Ｓ８３にて、現在設定されている燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが基準燃料補正量であると判定された場合には、初期化を行う必要がないためＳ８３ａへ進む。Ｓ８３にて、現在設定されている燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが基準燃料補正量でない場合には、燃料性状補正量ＥＴＨＯＳを基準燃料補正量に初期化すべくＳ８４へ進む。

Ｓ８４では、現在設定されている燃料性状補正量ＥＴＨＯＳを、現在記憶している第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１の値に関わらず、基準燃料補正量（Ｅ８５燃料相当のＥＴＨＯＳ、すなわちＥＴＨＯＳ＝１４０％）に初期化し、Ｓ８５へ進む。

Ｓ８５では、タイマーのカウントを開始し、Ｓ８６へ進む。

Ｓ８６では、タイマーのカウント状況をチェックし、タイマーカウント値がＣ_lmt以上となっているか否か、すなわちＳ８５にてタイマーをカウントを開始してから予め設定された所定時間が経過しているか否かを判定し、所定時間が経過している場合にはＳ８７へ進む。所定時間が経過していない場合には、Ｓ８９へ進む。尚、Ｓ８６にて所定時間が経過していない場合には、次回のルーチンにおいて、Ｓ８２で前回許可条件が成立していたと判定されてＳ８６に進み、Ｓ８６にて所定時間経過していると判定されるまで同じルーチンを繰り返す。

Ｓ８７では、現在記憶している第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から、前述のように図６のマップを逆引きすることによりＥＴＨＯＳを算出する。

そして、Ｓ８８では、ＥＴＨＯＳ固定中フラグ＝０とする。

一方、Ｓ８１で燃料内のアルコール濃度推定を行うための許可条件が成立しておらずＳ８１ａに進んだ場合には、Ｓ８１ａにて、現在タイマーがカウント中であれば、タイマーのカウントをクリアし、Ｓ８７へ進む。

また、Ｓ８３にて、現在設定されている燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが基準燃料補正量であると判定されてＳ８３ａへ進んだ場合には、Ｓ８３ａにて、タイマーカウント値にＣ_lmtを代入し、タイマーカウント値Ｃ_lmtからタイマーのカウントを開始し、Ｓ８９へ進む。そして、Ｓ８９では、ＥＴＨＯＳ固定中フラグ＝１としてルーチンを終了する。

尚、Ｓ８３ａにて、タイマーカウント値Ｃ_lmtからタイマーのカウントを開始することによって、次回に図８のルーチンにおいてもアルコール濃度推定の許可条件が成立していれば、Ｓ８６からＳ８７へ進むことになる。

この第１実施形態においては、燃料内のアルコール濃度推定が許可されている間は、図５のルーチンにおいてアルコール濃度推定が随時行われることになるが、燃料性状補正量ＥＴＨＯＳは、アルコール濃度推定が許可された時点で基準燃料性状補正量でなければ、所定時間の間、基準燃料性状補正量に固定される。つまり、燃料性状補正量ＥＴＨＯＳは、この所定時間の間は推定されたアルコール濃度の値に関わらず固定され、この所定時間が経過した直後から推定されたアルコール濃度の値に応じて、換言すれば図５のＳ５８で算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１に応じて算出された値となる。また、アルコール濃度推定が許可された時点で燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが基準燃料性状補正量である場合には、図５のルーチンにおいて算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１に応じて、直ちに最新の燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが算出される。

換言すれば、燃料内のアルコール濃度推定が行われる際には、燃料噴射量Ｔｅを補正する燃料性状補正量ＥＴＨＯＳは常に基準燃料性状補正量となっていると共に、燃料噴射量Ｔｅが基準燃料性状補正量で補正された状態で空燃比補正量が安定した状態になってから算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を用いて燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが更新される。

すなわち、この第１実施形態においては、燃料噴射量Ｔｅを補正する燃料性状補正量ＥＴＨＯＳを基準燃料相当（本実施形態ではＥ８５燃料相当）とした状態、すなわち基準燃料性状補正量とした状態で燃料内のアルコール濃度推定が実施されることになるので、空燃比補正量に対する燃料内のアルコール濃度の一義的な特性を常に使用することができ、常に安定した精度で、かつ直前の運転条件に左右されることなく燃料内のアルコール濃度を推定することができる。

また、燃料性状補正量ＥＴＨＯＳは、基準燃料性状補正量で補正された燃料噴射量Ｔｅを基準に空燃比補正量が安定した状態で推定された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を用いて更新される。つまり、精度良く推定された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を用いて燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが算出されるので燃料噴射量Ｔｅの補正を精度よく行うことができる。

そして、燃料内のアルコール濃度推定が許可された時点で設定されている燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが基準燃料性状補正量である場合には、推定された燃料内のアルコール濃度（第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１）に応じた燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが直ちに算出されるので、燃料内のアルコール濃度に応じた燃料噴射量Ｔｅの補正を可及的速やかに行うこうとができる。

尚、この第１実施形態においては、燃料性状補正量ＥＴＨＯＳの基準燃料性状補正量をＥ８５燃料相当のＥＴＨＯＳとしているが、燃料性状補正量ＥＴＨＯＳの基準燃料性状補正量はＥ８５燃料相当のＥＴＨＯＳに限定されるものではない。但し、基準燃料性状補正量をＥ８５燃料相当以外のＥＴＨＯＳに設定する場合には、相当するアルコール濃度が低くなる程、図６に示すマップ（横軸をαｔ、縦軸をＡＬＣ１とするマップ）の特性線の傾きが小さくなるものとする。つまり、空燃比感度補正総量αｔと第１アルコール濃度推定値との相関性は、基準とするアルコール濃度に応じて変化することになる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、上述した第１実施形態と重複する構成については同様の符号を付し、説明を省略するものとする。

この第２実施形態は、ＥＣＵ１２内に記憶された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を予め設定された所定の基準燃料濃度とした状態で、燃料内のアルコール濃度推定を実施するものである。

この第２実施形態においては、オイル希釈燃料量及び燃料内のアルコール濃度を考慮して、図９に示すように、エンジンの運転状態によって決定される燃料噴射量Ｔｅを用いて算出される燃料噴射パルス幅Ｔｉの補正を行っている。

Ｓ９１では、基本噴射量Ｔｐを算出する。基本噴射量Ｔｐは、エンジン回転数Ｎｅとエアフローメータ８からの出力より得られる吸入空気量Ｑａとを用い、エンジン１回転当たりの吸入空気量（Ｑａ／Ｎｅ）に所定の定数Ｋを掛けることによって算出される。ここで、基本噴射量Ｔｐは、上述した燃料噴射量Ｔｅの算出の基になるものでエンジン負荷の代表値である。

Ｓ９２では、エンジン回転数Ｎｅとスロットルバルブ開度が割付られたマップから空燃比補正係数ＫＭＲを算出する。尚、空燃比補正係数ＫＭＲを算出するマップは、ＥＣＵ１２内に予め記憶させてある。

Ｓ９３では、エンジン冷却水温Ｔｗが割付られたテーブルから水温増量補正係数ＫＴＷを算出する。尚、水温増量補正係数ＫＴＷを算出するテーブルは、ＥＣＵ１２内に予め記憶させてある。

Ｓ９４では、オイル希釈燃料量の増加量の増加率であるオイル落ち割合Ｃと、負荷補正率Ｄを用いて、目標燃空比相当量ＴＦＢＹＡを算出する。ＴＦＢＹＡ＝１＋ＫＭＲ＋ＫＴＷ＋（Ｃ×Ｄ×ＧＵＢ）。尚、Ｃはオイル落ち割合、Ｄは負荷補正率Ｄ、ＧＵＢは上述した第１実施例と同様に定義されるものである。

Ｓ９５では、現在設定されている第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１に基づいて、後述する図１１のマップを逆引きすることにより燃料性状補正量ＥＴＨＯＳを算出する。

Ｓ９６では、燃料噴射量Ｔｅを算出する。Ｔｅ＝Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×α×αｍ×ＫＴＲ。尚、αは空燃比フィードバック補正係数、αｍは空燃比学習補正係数、ＫＴＲは過渡補正係数である。

Ｓ９７では、上述した燃料噴射量Ｔｅを噴射するのに要するパルス幅である燃料噴射パルス幅Ｔｉを算出する。Ｔｉ＝Ｔｅ×ＫＩＮＪ×ＥＴＨＯＳ＋Ｔｓ。尚、ＫＩＮＪは噴射量補正係数、Ｔｓは無効パルス幅である。

そして、Ｓ９８で燃料噴射パルス幅Ｔｉを出力して、燃料噴射弁１１が燃料噴射パルス幅Ｔｉで燃料噴射を行うよう制御する。

次に燃料内のアルコール濃度を以下の手順で推定する。図１０は、第２実施形態における燃料内のアルコール濃度推定の制御の流れを示している。

まず、Ｓ１１１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補正量としての空燃比フィードバック補正係数αを読み込む。

Ｓ１１２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、Ｓ１１３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Ｓ１１４に進む。

Ｓ１１４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。

Ｓ１１５では、アルコール濃度推定を行うための許可条件が成立しているか否かを判定する。すなわち、このＳ１１５においては、水温、エンジン始動後時間、空燃比学習制御の進行状況、給油履歴などの条件が整ったか否かを判定し、条件が整っていない場合にはＳ１１６に進み、条件が整っている場合にはＳ１１７に進む。

Ｓ１１７では、前回のルーチンで、アルコール濃度推定を行うための許可条件が成立しているか否かを判定し、前回許可条件が成立していない場合にはＳ１１８に進み、前回許可条件が成立している場合にはＳ１２１へ進む。

Ｓ１１８では、現在ＥＣＵ１２内に記憶されている第１アルコール濃度ＡＬＣ１が０％であるか否か、すなわち現在ＥＣＵ１２内に記憶されている第１アルコール濃度ＡＬＣ１が基準燃料濃度であるか否かを判定する。この第２実施形態においては、第１アルコール濃度推定値の基準燃料濃度は０％に設定されている。そして、現在記憶されている第１アルコール濃度ＡＬＣ１が基準燃料濃度でない場合には、この第１アルコール濃度ＡＬＣ１を基準燃料濃度（０％）に初期化すべくＳ１１９へ進む。現在記憶されている第１アルコール濃度ＡＬＣ１が基準燃料濃度である場合には、初期化を行う必要がないためＳ１２２へ進む。

Ｓ１１９では、現在ＥＣＵ１２内に記憶されている第１アルコール濃度ＡＬＣ１を基準燃料濃度（０％）に初期化してＳ１２０へ進む。

Ｓ１２０では、タイマーのカウントを開始し、Ｓ１２１へ進む。

Ｓ１２１では、タイマーのカウント状況をチェックし、Ｓ１２１にてタイマーをカウントを開始してから予め設定された所定時間が経過しているか否かを判定し、所定時間が経過している場合にはＳ１２２へ進む。所定時間が経過していない場合には、今回のルーチンを終了する。この場合には、次回のルーチンにおいて、Ｓ１１７で前回許可条件が成立していたと判定されてＳ１２１に進み、Ｓ１２１にて所定時間経過していると判定されるまで同じルーチンを繰り返す。

Ｓ１２２では、空燃比感度補正総量αｔを算出する。αｔ＝α×αｍ_a。ここでαｍ_aは、Ｓ１１４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。

Ｓ１２３では、図１１に示すマップを用い、Ｓ１２２にて算出された空燃比感度補正総量αｔから最新の第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を算出する。尚、Ｓ１２３にて算出された最新の第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１は、上述したＳ１１９で基準燃料濃度に初期化される場合を除き、次回Ｓ１２３にて最新の第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。

図１１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１１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。

そして、Ｓ１２４では、図１２に示すＡＬＣ２算出マップを用い、Ｓ１２３で算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１から第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２を算出する。尚、Ｓ１２４にて算出された最新の第２アルコール濃度推定値ＡＬＣ２は、次回Ｓ１２４にて最新の第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。

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。すなわち、この第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、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。

尚、Ｓ１２２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、本実施形態においては燃料性状補正量ＥＴＨＯＳの算出に用いられる。また、Ｓ１２４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。

このような第２実施形態においては、燃料内のアルコール濃度推定が許可された時点で記憶されている第１アルコール濃度ＡＬＣ１が基準燃料濃度（０％）でなければ、所定時間の間、第１アルコール濃度ＡＬＣ１が基準燃料濃度に固定される。つまり、燃料性状補正量ＥＴＨＯＳも、実質的に、第１実施形態における基準燃料性状補正量に相当する値に固定されことになる。また、燃料内のアルコール濃度推定が許可された時点で記憶されている第１アルコール濃度ＡＬＣ１が基準燃料濃度（０％）であれば、直ちに燃料内のアルコール濃度推定が実施される。つまり、上述した第１実施形態と同様に、算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１に応じて、直ちに最新の燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが算出される。

換言すれば、この第２実施形態は、上述した第１実施形態と同様に燃料内のアルコール濃度推定が行われる際には、燃料噴射量Ｔｅを補正する燃料性状補正量ＥＴＨＯＳは常に基準燃料性状補正量となっていると共に、燃料噴射量Ｔｅが基準燃料性状補正量で補正された状態で空燃比補正量が安定した状態になってから算出された第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を用いて燃料性状補正量ＥＴＨＯＳが更新される。

従って、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１を基準燃料濃度とした状態でアルコール濃度推定が実施される第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

尚、この第２実施形態においては、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１の基準燃料濃度を０％としているが、第１アルコール濃度推定値ＡＬＣ１の基準燃料濃度は０％に限定されるものではない。但し、基準燃料濃度を０％以上の値に設定する場合には、基準燃料濃度が高くなる程、図１１に示すマップ（横軸をαｔ、縦軸をＡＬＣ１とするマップ）の特性線の傾きが大きくなるものとする。つまり、空燃比感度補正総量αｔと第１アルコール濃度推定値との相関性は、基準燃料濃度に応じて変化することになる。

また、上述した第１及び第２実施形態において、燃料内のアルコール濃度推定の実施は、Ｓ５５，Ｓ８１、Ｓ１１５における許可条件の設定次第で、エンジン始動からエンジン停止までの間に複数回実施することも可能であり、１回のみ実施するようにすることも可能である。

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。

（１） 内燃機関の制御装置は、燃料内の単一組成分濃度に応じて燃料噴射量を補正するものであって、燃料噴射量を補正するための空燃比補正量を空燃比検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、空燃比補正量を用いて燃料内の単一組成分濃度を推定する燃料性状判定手段と、燃料性状判定手段で推定された燃料内の単一組成分濃度を記憶する単一組成分濃度記憶手段と、燃料噴射量を補正するための燃料性状補正量を単一組成分濃度記憶手段に現在記憶されている単一組成分濃度に基づいて算出する燃料性状補正量算出手段と、空燃比補正量算出手段で算出された空燃比補正量と燃料性状補正量算出手段で算出された燃料性状補正量とを用いて燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、燃料内の単一組成分濃度推定の実行を許可する許可判定手段と、を有し、燃料噴射量補正手段は、燃料内の単一組成分濃度推定の実行が許可された際に、現在記憶している単一組成分濃度に関わらず燃料性状補正量を予め設定された所定の基準燃料性状補正量として燃料噴射量を補正し、燃料性状判定手段は、上記所定の基準燃料性状補正量によって燃料噴射量が補正された状態のときに、燃料内の単一組成分濃度を推定する。これによって、燃料性状補正量が基準燃料性状補正量となった状態で燃料内の単一組成分濃度の推定が実施されることになるので、空燃比補正量に対する単一組成分濃度の一義的な特性を常に使用することができ、常に安定した精度で、かつ直前の運転条件に左右されることなく燃料内の単一組成分濃度を推定することができる。

（２） 上記（１）に記載の内燃機関の制御装置において、燃料性状判定手段は、許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定の実行が許可され、上記所定の基準燃料性状補正量によって燃料噴射量が補正された状態が所定時間継続した後に、燃料内の単一組成分濃度を推定する。これによって、燃料性状補正量は、基準燃料性状補正量で補正された燃料噴射量を基準に空燃比補正量が安定した状態で推定された単一組成分濃度を用いて算出されるので、燃料噴射量の補正を精度よく行うことができる。

（３） 上記（１）または（２）に記載の内燃機関の制御装置において、許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定の実行が許可された際に、単一組成分濃度記憶手段に記憶された単一組成分濃度に基づく燃料性状補正量が基準燃料性状補正量と一致している場合には、直ちに燃料内の単一組成分濃度を推定する。これによって、燃料内の単一組成分濃度に応じた燃料噴射量の補正を可及的速やかに行うことができる。

（４） 上記（１）に記載の内燃機関の制御装置において、基準燃料性状補正量は、予め設定された所定の基準燃料濃度に基づいて算出される。

（５） 上記（４）に記載の内燃機関の制御装置において、燃料性状判定手段は、許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定の実行が許可され、上記所定の基準燃料濃度に基づいた基準燃料性状補正量によって燃料噴射量が補正された状態が所定時間継続した後に、燃料内の単一組成分濃度を推定する。

（６） 上記（４）または（５）に記載の内燃機関の制御装置において、許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定の実行が許可された際に、単一組成分濃度記憶手段に記憶された単一組成分濃度に基づく燃料性状補正量が基準燃料濃度に基づいた基準燃料性状補正量と一致している場合には、直ちに燃料内の単一組成分濃度を推定する。

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す説明図。 本発明の第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。 ＭＯＦＤマップの特性例を示す説明図。 負荷補正テーブルの特性例を示す説明図。 本発明の第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。 本発明の第１実施形態に係るＡＬＣ１算出マップの特性例を示す説明図。 本発明の第１実施形態に係るＡＬＣ２算出マップの特性例を示す説明図。 本発明の第１実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る制御の流れを示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係るＡＬＣ１算出マップの特性例を示す説明図。 本発明の第２実施形態に係る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
１６…クランク角センサ
１７…外気温センサ
１８…車速センサ
１９…シリンダ壁温センサ

Claims (6)

1. 燃料内の単一組成分濃度に応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置において、
   燃料噴射量を補正するための空燃比補正量を空燃比検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、
   空燃比補正量を用いて燃料内の単一組成分濃度を推定する燃料性状判定手段と、
   燃料性状判定手段で推定された燃料内の単一組成分濃度を記憶する単一組成分濃度記憶手段と、
   燃料噴射量を補正するための燃料性状補正量を単一組成分濃度記憶手段に現在記憶されている単一組成分濃度に基づいて算出する燃料性状補正量算出手段と、
   空燃比補正量算出手段で算出された空燃比補正量と燃料性状補正量算出手段で算出された燃料性状補正量とを用いて燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、
   燃料内の単一組成分濃度推定の実行を許可する許可判定手段と、を有し、
   燃料噴射量補正手段は、燃料内の単一組成分濃度推定の実行が許可された際に、現在記憶している単一組成分濃度に関わらず燃料性状補正量を予め設定された所定の基準燃料性状補正量として燃料噴射量を補正し、
   燃料性状判定手段は、上記所定の基準燃料性状補正量によって燃料噴射量が補正された状態のときに、燃料内の単一組成分濃度を推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 燃料性状判定手段は、許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定の実行が許可され、上記所定の基準燃料性状補正量によって燃料噴射量が補正された状態が所定時間継続した後に、燃料内の単一組成分濃度を推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。
3. 許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定の実行が許可された際に、単一組成分濃度記憶手段に記憶された単一組成分濃度に基づく燃料性状補正量が基準燃料性状補正量と一致している場合には、直ちに燃料内の単一組成分濃度を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 基準燃料性状補正量は、予め設定された所定の基準燃料濃度に基づいて算出され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。
5. 燃料性状判定手段は、許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定の実行が許可され、上記所定の基準燃料濃度に基づいた基準燃料性状補正量によって燃料噴射量が補正された状態が所定時間継続した後に、燃料内の単一組成分濃度を推定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 許可判定手段により燃料内の単一組成分濃度推定の実行が許可された際に、単一組成分濃度記憶手段に記憶された単一組成分濃度に基づく燃料性状補正量が基準燃料濃度に基づいた基準燃料性状補正量と一致している場合には、直ちに燃料内の単一組成分濃度を推定することを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置。

Images