JP2008309034A - 内燃機関制御装置及び内燃機関制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】代替燃料が正規燃料に混入している場合に懸念される、空燃比が最適値よりもリーン側にずれるといった不具合を抑制する内燃機関制御装置及び内燃機関制御システムを提供する。
【解決手段】運転者のアクセル踏込量に応じた要求吸気量に基づきスロットルバルブの要求開度を算出し、要求吸気量に基づき、１燃焼サイクルあたりに燃料噴射弁が燃料を噴射する時間の要求値である要求噴射時間InjＴを算出し（Ｓ１４）、エンジン回転速度に基づき１燃焼サイクルあたりに噴射可能な噴射可能時間InjMaxを算出し（Ｓ１５）、要求噴射時間InjＴが噴射可能時間InjMaxより大きいか否かを判定する（Ｓ１６）。そして、要求噴射時間InjＴが噴射可能時間InjMaxより大きいと肯定判定された場合に、小さい開度となるように要求開度を減補正する（Ｓ１７）。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の運転状態を制御する内燃機関制御装置及び内燃機関制御システムに関する。

一般的には、内燃機関の１燃焼サイクルあたりに燃料噴射弁が燃料を噴射する時間の要求値である要求噴射時間を、運転者のアクセル操作量に応じて算出している（例えば特許文献１参照）。そして、要求噴射時間となるように燃焼噴射弁の弁体を作動させることで、アクセル操作量に応じた量の燃料を噴射している。なお、例えばガソリン機関等の火花点火式内燃機関においては、アクセル操作量に応じて要求吸気量を算出し、その要求吸気量に対して最適な空燃比となるように要求噴射時間を算出している。
特開２００６−１８３５００号公報

ところで、近年では、ガソリンや軽油（以下、これらを正規燃料と呼ぶ）の代替燃料としてアルコール燃料等が注目されている。そして、例えば、燃料タンクに正規燃料が残っている状態で代替燃料を補給して混合燃料とした場合、その混合燃料が燃料噴射弁から噴射されることとなり、その場合には以下の問題が生じ得るとの知見を本発明者は得た。

すなわち、例えばアルコール燃料によりガソリンと同等の空気過剰率を得ようとすると、ガソリンよりも多く（例えば約１．６倍）の燃料噴射量を要することが分かっている。つまり、所定時間噴射して得られる内燃機関の出力トルクについて、ガソリンにアルコールが混入した混合燃料を噴射した場合に得られる出力トルクは、ガソリン１００％の燃料を噴射した場合に比べて小さくなる。よって、混合燃料の場合にはガソリン１００％の場合に比べて噴射時間を長くする必要がある。

すると、前述した１燃焼サイクルあたりの要求噴射時間が、１燃焼サイクル（７２０℃Ａ）あたりに噴射できる時間（噴射可能時間）を超えてしまうといった問題が生じ得ることとなる。特に、内燃機関の出力軸回転速度（エンジン回転速度）を高速回転にした運転領域では、１燃焼サイクルの所要時間が短くなるため、噴射可能時間も短くなってしまい、要求噴射時間が噴射可能時間を超えてしまう状態に陥りやすくなる。

そして、上述の如く要求噴射時間が噴射可能時間を超えた場合には、空燃比が最適値よりもリーン側にずれてしまうといった不具合が生じる。特に、内燃機関がガソリン機関である場合には、空燃比リーンにより希薄燃焼になると、例えば燃焼状態が不安定になることに起因して、触媒装置に流入するＨＣやＯ₂が増大し、これらのＨＣやＯ₂が触媒装置内で燃焼し、その結果、触媒装置が高温となり劣化するといった不具合も生じ得る。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、代替燃料が正規燃料に混入している場合に懸念される、空燃比が最適値よりもリーン側にずれるといった不具合を抑制する内燃機関制御装置及び内燃機関制御システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、運転者のアクセル操作量に応じた要求吸気量に基づき吸気量制御バルブの要求開度を算出する要求開度算出手段と、１燃焼サイクルあたりに燃料噴射弁が燃料を噴射する時間の要求値である要求噴射時間を算出する要求噴射時間算出手段と、内燃機関の出力軸の回転速度に基づき１燃焼サイクルあたりに噴射可能な噴射可能時間を算出する噴射可能時間算出手段と、前記要求噴射時間が前記噴射可能時間より大きいか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記要求噴射時間が前記噴射可能時間より大きいと肯定判定された場合に、前記要求開度を減補正する開度補正手段と、を備えることを特徴とする。

これによれば、要求噴射時間が噴射可能時間より大きいと肯定判定された場合には、吸気量制御バルブの要求開度が小さくなるように減補正される。そのため、アクセル操作量に応じて算出される要求吸気量よりも実際の吸気量は少なくなる。よって、代替燃料が正規燃料に混入することにともないアクセル操作量に応じた要求吸気量に対して最適な空燃比となる量の燃料を噴射できない、といった状態に陥ったとしても、空燃比が最適値よりもリーン側にずれることを抑制できる。

因みに、近年では、吸気バルブを吸気カムにより駆動させることに替え、電磁アクチュエータにより駆動させる機構が開発されてきており、この場合には吸気バルブの作動を制御することにより吸気量を調整することが可能となる。本発明にかかる「吸気量制御バルブ」は、吸気管に取り付けられて吸気量を調整するスロットルバルブに限られるものではなく、上述した電磁アクチュエータ駆動の吸気バルブをも含むものである。

請求項２記載の発明では、前記開度補正手段は、前記肯定判定が為された後、前記判定手段による判定が前記否定判定に変わるまで、前記要求開度を徐々に減補正することを特徴とする。

これによれば、否定判定に変わるまで（要求噴射時間が噴射可能時間以下に変わるまで）吸気量制御バルブの要求開度を徐々に小さくするように減補正するので、吸気量制御バルブの要求開度は、空燃比が最適値になるまで低減するよう補正されることとなる。よって、空燃比を最適値にできる。

請求項３記載の発明では、前記要求噴射時間算出手段は、実際の空燃比が目標空燃比に近づくように前記要求噴射時間を算出することを特徴とするので、代替燃料が混入して空燃比がリーンになると、実際の空燃比が目標空燃比に近づくように増量補正されて要求噴射時間が長くなる。その結果、要求噴射時間が噴射可能時間より大きくなるといった肯定判定の状態となる。よって、このように実際の空燃比が目標空燃比に近づくように要求噴射時間を算出する場合に、請求項１又は２に記載の発明を適用することが望ましい。

請求項４記載の発明では、前記判定手段は、前記判定を所定周期で繰り返し実施しており、前記肯定判定が為された後、解除信号を取得するまでは、前記判定手段による判定結果にかかわらず前記開度補正手段により補正された開度を超えないように制限することを特徴とする。

これによれば、一旦肯定判定が為されると解除信号を取得するまでは、アクセル操作量に応じて算出される要求吸気量よりも実際の吸気量が少ないといった運転（以下、縮退運転と呼ぶ）の状態が継続されることとなる。そして、その縮退運転状態は、アクセル操作量に応じた出力トルクが得られていない運転状態であるため、アクセル操作した運転者に異常を感じさせることができる。よって、上述の如く空燃比がリーン側にずれる不具合を抑制しつつ、異常報知手段としての機能をも発揮させることができる。

請求項５記載の発明では、前記解除信号は、燃料タンクへの燃料補給が為された場合に出力される信号であることを特徴とする。上記解除信号の具体例としては、給油キャップの開閉を検出する検出手段からの出力信号や、燃料タンク内の燃料の残量を検出する検出手段からの出力信号等が挙げられる。

例えば、次回燃料タンクに補給する燃料が正規燃料であれば、混合燃料の状態が肯定判定とならない状態になる可能性があり、上記発明によれば、このように正規燃料を次回補給したことにより肯定判定とならない状態になった場合に、縮退運転を維持することが解除されるので、好適である。

請求項６記載の発明では、１燃焼サイクルあたりに燃料噴射弁が燃料を噴射する時間の要求値である要求噴射時間を、運転者のアクセル操作量に応じて算出する要求噴射時間算出手段と、内燃機関の出力軸の回転速度が上限値を超えた場合に、前記内燃機関の出力を低下させるオーバーラン制御手段と、前記出力軸の回転速度に基づき１燃焼サイクルあたりに噴射可能な噴射可能時間を算出する噴射可能時間算出手段と、前記要求噴射時間が前記噴射可能時間より大きいか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記要求噴射時間が前記噴射可能時間より大きいと肯定判定された場合に、前記上限値を減補正する上限値補正手段と、を備えることを特徴とする。

これによれば、要求噴射時間が噴射可能時間より大きいと肯定判定された場合には、オーバーラン制御手段で用いられる上限値が小さくなるように減補正される。そのため、エンジン回転速度が上限値を超えるような高速回転になる頻度が低減されるので、噴射可能時間が要求噴射時間より短くなってしまう頻度が低減され、ひいては、肯定判定される頻度を抑制できる。よって、アルコール燃料等の代替燃料がガソリン等の正規燃料に混入することにともない、アクセル操作量に応じた要求吸気量に対して最適な空燃比となる量の燃料を噴射できない状態に陥ったとしても、空燃比が最適値よりもリーン側にずれることを抑制できる。

請求項７記載の発明では、前記判定手段は、前記判定を所定周期で繰り返し実施しており、前記肯定判定を取得した後、解除信号を取得するまでは、前記判定手段による判定結果にかかわらず前記上限値補正手段により補正された上限値を維持させることを特徴とする。

これによれば、一旦肯定判定が為されると解除信号を取得するまでは、上述の縮退運転状態が継続されることとなる。そして、その縮退運転状態は、アクセル操作量に応じた出力トルクが得られていない運転状態であるため、アクセル操作した運転者に異常を感じさせることができる。よって、上述の如く空燃比がリーン側にずれる不具合を抑制しつつ、異常報知手段としての機能をも発揮させることができる。

請求項８記載の発明では、前記解除信号は、燃料タンクへの燃料補給が為された場合に出力される信号であることを特徴とする。上記解除信号の具体例としては、給油キャップの開閉を検出する検出手段からの出力信号や、燃料タンク内の燃料の残量を検出する検出手段からの出力信号等が挙げられる。

例えば、次回燃料タンクに補給する燃料が正規燃料であれば、混合燃料の状態が肯定判定とならない状態になる可能性があり、上記発明によれば、このように正規燃料を次回補給したことにより肯定判定とならない状態になった場合に、縮退運転を維持することが解除されるので、好適である。

請求項９記載の発明では、前記判定手段により肯定判定されることがないと想定される正規燃料と、前記正規燃料以外の混入燃料との比率である混合比を、前記補正手段による補正の大きさに基づき推定する混合比推定手段を備えることを特徴とする。

これによれば、混入燃料の濃度を検出するアルコール濃度センサ等のセンサを不要にしつつ、正規燃料と混入燃料との混合比を推定できる。因みに、吸気量、燃料噴射量及び点火時期等を混合比が不明の状態で制御すると、内燃機関の運転状態が悪化してエミッション悪化等の問題が生じるが、本発明により推定された混合比に基づき上記各種制御を行えば前記問題を抑制できる。

請求項１０記載の発明では、上記発明にかかる内燃機関制御装置と、吸気量を調整する吸気量制御バルブ及び燃料を噴射する燃料噴射弁の少なくとも一方と、を備えることを特徴とする内燃機関制御システムである。この内燃機関制御システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態は、内燃機関である車載多気筒ガソリンエンジンを対象に内燃機関制御システムを構築するものとしており、当該制御システムにおいては、内燃機関制御装置として機能する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として、燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施することとしている。先ずは、図１を用いて内燃機関制御システムの全体概略構成図を説明する。

図１に示すエンジン１０において、吸気管１１の最上流部にはエアクリーナ１２が設けられ、このエアクリーナ１２の下流側には吸入空気量（吸気量）を検出するためのエアフロメータ１３が設けられている。エアフロメータ１３の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１４（吸気量制御バルブ）が設けられている。スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１５に内蔵されたスロットル開度センサにより検出されるようになっている。本実施形態では、複数気筒に対して１つのスロットルバルブ１４を設けるように構成しているが、各々の気筒に対してスロットルバルブ１４を設けるように構成してもよく、この場合には、各々の燃焼室２３に対して吸気量を独立して制御してもよい。

スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられ、このサージタンク１６には吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には燃料を噴射する電磁駆動式の燃料噴射弁１９が取り付けられている。

燃料タンク１９Ｔから燃料噴射弁１９までの燃料経路には、電動の燃料ポンプ１９ａが備えられている。本実施形態に係る燃料ポンプ１９ａは燃料タンク１９Ｔ内に設置されたインタンク式であり、燃料タンク１９Ｔ内の燃料は燃料ポンプ１９ａによりデリバリパイプ１９ｂに供給され、デリバリパイプ１９ｂから各々の燃料噴射弁１９に分配される。

エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられており、吸気バルブ２１の開動作により空気と燃料との混合気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２４（排気通路）に排出される。

エンジン１０のシリンダヘッドには気筒毎に点火プラグ２７が取り付けられており、点火プラグ２７には、点火コイル等よりなる点火装置（図示略）を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２７の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内に導入した混合気が着火され燃焼に供される。

排気管２４には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒３１が設けられ、この触媒３１の上流側には、排ガスを検出対象として混合気の空燃比（酸素濃度）を検出するためのＡ／Ｆセンサ３２が設けられている。

また、エンジン１０のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ３３や、エンジンの所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ３５が取り付けられている。その他、本制御システムでは、ドライバによるアクセル操作量（アクセルペダル踏込量）を検出するアクセルセンサ３６や、大気圧を検出する大気圧センサ３７が設けられている。

ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、その都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ４０のマイコン４１には、前述した各種センサから各々検出信号が入力される。そして、同マイコン４１は、随時入力される各種の検出信号に基づいて燃料噴射量や点火時期、スロットル開度等を演算し、燃料噴射弁１９や点火装置、スロットルアクチュエータ１５の駆動を制御する。燃料噴射量の制御について詳しくは、マイコン４１は、都度のエンジン運転状態に基づいて目標空燃比を設定するとともに、Ａ／Ｆセンサ３２の出力値により算出した実空燃比が目標空燃比に一致するよう空燃比フィードバック制御を実施する。

また、ＥＣＵ４０は、燃料ポンプ１９ａの作動をオンオフ制御しており、通常時においては、オンオフ制御のデューティ比は予め設定された設定値に固定されている。そして、燃料ポンプ１９ａから吐出される燃料の吐出圧が閾値を超えると、プレッシャレギュレータ１９ｃが作動することにより燃料は燃料タンク１９Ｔに戻される。よって、デリバリパイプ１９ｂ内の燃料圧力は閾値を超えない範囲で所定の値に保たれる。

なお、燃料ポンプ１９ａはインタンク式であり、プレッシャレギュレータ１９ｃは燃料タンク１９Ｔ内に備えられているため、閾値を超えた吐出圧の燃料はデリバリパイプ１９ｂに供給されることはない。つまり、デリバリパイプ１９ｂから燃料タンク１９Ｔへのリターン配管を廃止したリターンレス式が採用されている。

ところで、燃料タンク１９Ｔ内のガソリンにアルコール燃料を混入させて混合燃料を燃料噴射弁１９から噴射させる場合には、ガソリンよりも多くの燃料噴射量を要することが分かっている。本実施形態では、ガソリン１００％の状態からアルコール燃料を混入させた状態に移り変わった場合に好適に対処することを図っている。

以下、前記対処を図るためのＥＣＵ４０によるスロットルアクチュエータ１５の制御内容を、図２及び図３に示すフローチャートに基づいて説明する。本処理はＥＣＵ４０内のマイコン４１により所定の時間周期（例えば１０ｍｓｅｃ周期）で繰り返し実行される。

先ず、図２のステップＳ１０において、エアフロメータ１３により測定された値に基づき実際の吸気量を算出する。次に、ステップＳ１１において、算出された吸気量に基づき、気筒当りの基本燃料時間Baseを算出する。基本燃料時間Baseは、吸気量が多いほど大きい値となるよう算出される。

次に、ステップＳ１２において、クランク角度センサ３５から出力される信号に基づき算出されるエンジン回転速度と、吸気管圧力センサ１７により測定された値に基づき算出された吸気圧とに基づき、燃料増量値CmpHvを算出する。燃料増量値CmpHvは、エンジン回転速度及び吸気圧が大きいほど大きい値となるよう算出される。

次に、ステップＳ１３において、Ａ／Ｆセンサ３２により測定された値に基づき算出された実空燃比と目標空燃比との偏差（実空燃比−目標空燃比）に基づき、燃料補正値CmpAfを算出する。燃料補正値CmpAfは、前記偏差が大きいほど大きい値となるよう算出され、実空燃比を目標空燃比に近づけるようにするための補正値である。

次に、ステップＳ１４（要求噴射時間算出手段）において、次の算出式に基づき１気筒当りに噴射する燃料の要求噴射時間InjＴを算出する。
InjＴ＝基本燃料時間Base×燃料増量値CmpHv×燃料補正値CmpAf
なお、要求噴射時間InjＴだけ燃料噴射弁１９を開弁作動させれば、デリバリパイプ１９ｂ内の圧力は所定の値に保たれているため、要求噴射時間InjＴに応じた量の燃料が燃料噴射弁１９から噴射されることとなる。そして、要求噴射時間InjＴに応じた量の燃料を１燃焼サイクル中に噴射することを前提として、ステップＳ１１では基本燃料時間Baseを算出している。

次に、ステップＳ１５（噴射可能時間算出手段）において、エンジン回転速度に基づき最大噴射可能時間InjMaxを算出する。本実施形態では、１燃焼サイクル７２０℃Ａ中、７００℃Ａを最大噴射可能クランク角度としており、７００℃Ａだけクランク軸が回転するのにかかる時間が最大噴射可能時間InjMaxとなる。

次に、ステップＳ１６（判定手段）において、要求噴射時間InjＴが噴射可能時間InjMaxより大きいか否かを判定する。InjＴ＞InjMaxであると肯定判定されると、噴射量が不足した状態となり実空燃比が目標空燃比からリーン側にずれることが懸念される。この懸念を解消すべく、上記肯定判定（Ｓ１６：ＹＥＳ）がなされた場合にはステップＳ１７（開度補正手段）に進み、スロットル開度を強制的に小さくして実吸気量を低減させることで、上記懸念の解消を図る。つまり、ステップＳ１７では、スロットルバルブを徐々に閉じて開度制限するよう補正指令を行う。具体的には開度制限補正指令のフラグを立てる。そして、このような開度制限の補正指令が為されると、後述する図３のスロットル制御ルーチンにおいて、スロットル開度が小さくなる。

一方、ステップＳ１６において、InjＴ＞InjMaxではないと否定判定（Ｓ１６：ＮＯ）されると、ステップＳ１８に進み、スロットル開度が、アクセル踏込量（要求吸気量）に応じた開度であるか否かを判定する。要求吸気量に応じた開度でないと判定（Ｓ１８：ＮＯ）された場合には、続くステップＳ１９において、制限された開度から要求吸気量に応じた開度に戻すよう、スロットルバルブ１４を徐々に開く補正指令を行う。具体的には要求開度復帰補正指令のフラグを立てる。

図３は、ＥＣＵ４０からスロットルアクチュエータ１５に出力される制御値を算出するための、スロットル開度制御処理の内容を示すフローチャートであり、先ず、ステップＳ２０（要求開度算出手段）において、スロットルバルブ１４の基本要求開度ＴＨBaseを算出する。具体的には、運転者のアクセル踏込量に応じた要求吸気量に基づきスロットルバルブ１４の基本要求開度ＴＨBaseを算出する。次に、ステップＳ２１において、ステップＳ１７による開度制限の補正指令が為されているか否かをフラグに基づき判定する。

開度制限補正指令有りと判定（Ｓ２１：ＹＥＳ）されると、続くステップＳ２２において、開度制限補正の履歴有無を判定する。開度制限補正履歴が無いと判定（Ｓ２２：ＮＯ）されれば、ステップＳ２３において、開度制限によるスロットル開度の減少量としての補正量ΔＴＨを次の算出式に基づき算出する。
ΔＴＨ＝ΔＴＨ前回値＋α
なお、算出式中のαの値は予め設定された値に固定されている。

そして、続くステップＳ２４では、ＥＣＵ４０からスロットルアクチュエータ１５に出力される最終的な制御値ＴＨfinを次の算出式に基づき算出する。
ＴＨfin＝基本要求開度ＴＨBase＋補正量ΔＴＨ
一方、開度制限補正指令無しと判定（Ｓ２１：ＮＯ）された場合には、ステップＳ２５に進み、ステップＳ２１の判定が肯定判定から否定判定に今回切り換わったものであるかを判定する。今回切り換わったものであると判定（Ｓ２５：ＹＥＳ）されれば、ステップＳ２６（混合比推定手段）において、ガソリンとアルコール燃料との比である混合比を算出する。具体的には、先ず、補正後の開度である制御値ＴＨfinと、アクセル踏込量に応じた基本要求開度ＴＨBaseとの偏差を開度補正量ΔＴＨとして算出する。そして、その補正量ΔＴＨと混合比との関係を示すマップを予め記憶させておき、該マップを用いて補正量ΔＴＨに基づき混合比を算出する。

次に、ステップＳ２７において補正量ΔＴＨを前回の補正量ΔＴＨと比較して大きい方の値を履歴補正量ΔＴＨＭとして、バックアップＲＡＭに記憶する。なお、このように記憶された履歴補正量ΔＴＨＭの値は、イグニッションスイッチがオフ操作されると削除される。或いは、燃料タンク１９Ｔへの燃料補給が為されると削除されるように設定してもよい。或いは、これらの削除を行うことなく履歴補正量ΔＴＨＭの値を記憶保持させるようにしてもよい。

なお、燃料補給が為されたか否かの判定は、給油キャップの開閉を検出する検出手段３８（図１参照）からの出力信号や、燃料タンク内の燃料の残量を検出する検出手段からの出力信号等に基づき行えばよい。換言すれば、上記検出手段からの出力信号（解除信号）を取得するまで前記履歴の記憶を維持させる。

続くステップＳ２８では、ＥＣＵ４０からスロットルアクチュエータ１５に出力される最終的な制御値ＴＨfinを、基本要求開度ＴＨBaseとする。なお、ステップＳ２５において今回切り換わったものでないと判定（Ｓ２５：ＮＯ）されれば、ステップＳ２６による混合比の算出を行うことなくステップＳ２８に進み、制御値ＴＨfinを基本要求開度ＴＨBaseとする処理を行う。

一方、ステップＳ２７による履歴の記憶がなされれば、ステップＳ２２において、開度制限補正の履歴有りと判定されることとなり、その場合にはステップＳ２９において、記憶された履歴補正量ΔＴＨＭを補正量ΔＴＨとして設定する。つまり、開度制限補正指令有りから無しに一旦切り換われば（Ｓ２５：ＹＥＳ）、その時の履歴補正量ΔＴＨＭが算出（Ｓ２６）、記憶され（Ｓ２７）、それ以後において開度制限補正指令が有った場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）には、ステップＳ２３における補正量ΔＴＨの算出を実行することなく、記憶された履歴補正量ΔＴＨＭの値だけ基本要求開度ＴＨBaseを減少させる（Ｓ２４）こととなる。

図４に、ステップＳ１６のInjＴ＞InjMaxの判定等に基づき燃料ポンプ１９ａの駆動を制御した場合における一態様を例示する。図４（ａ）は、クランク角度センサ３５から出力される信号に基づき算出されるエンジン回転速度ＮＥの変化を示す。図４（ｂ）中の実線は、最大噴射可能時間InjMaxの変化を示し、点線は、アルコール燃料が混入していない場合における１気筒当りの要求噴射時間InjＴの変化を示す。図４（ｃ）は、制御値ＴＨfinによるスロットル開度の変化を示す。

該図４に示すように、アクセル踏込量増大によりエンジン回転速度が上昇するにともない最大噴射可能時間InjMaxは下降し、エンジン回転速度が下降するにともない最大噴射可能時間InjMaxは上昇する。そして、エンジン回転速度の上昇にともない最大噴射可能時間InjMaxが下降してｔ１の時点になると、アルコール燃料がガソリンに混入していることに起因して、要求噴射時間InjＴが最大噴射可能時間InjMaxより大きくなる。

このｔ１時点で、ステップＳ１６のInjＴ＞InjMaxの判定が否定判定から肯定判定に移行することとなる。すると、InjＴ＞InjMaxの肯定判定状態が続く限りステップＳ２３等の処理により制御値ＴＨfinはαずつ徐々に小さくなり、スロットル開度は徐々に小さくなる。すると、実際の吸気量が減少することにともない、実空燃比が目標空燃比に近づくこととなる。よって、ステップＳ１３における燃料補正値CmpAfが小さくなり、要求噴射時間InjＴの値が小さくなる。すると、ステップＳ１６のInjＴ＞InjMaxの判定が肯定判定から否定判定に変化し、制御値ＴＨfinは、InjＴ＝InjMaxとなるように均衡がとれた値で推移する。このような均衡状態がｔ２時点からｔ３時点まで続く。

その後、アクセル踏込量減少によるエンジン回転速度の下降にともない最大噴射可能時間InjMaxが上昇してｔ３の時点になると、要求噴射時間InjＴが最大噴射可能時間InjMaxより小さくなり、ステップＳ１６のInjＴ＞InjMaxの判定処理が否定判定を継続することとなる。

さらにその後、アクセル踏込量増大等により再び要求噴射時間InjＴが最大噴射可能時間InjMaxより大きくなると、図４（ｃ）中の一点鎖線に示すように、記憶された履歴補正量ΔＴＨＭの値となるようにスロットル開度は小さくなり、制限される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

（１）アルコール燃料がガソリンに混入していることに起因して、要求噴射時間InjＴが最大噴射可能時間InjMaxより大きくなった場合に、スロットル開度を小さくして開度制限する。そのため、アクセル踏込量に応じて算出される要求吸気量よりも実際の吸気量は少なくなる。よって、アルコール燃料がガソリンに混入することにともないアクセル踏込量に応じた要求吸気量に対して最適な空燃比となる量の燃料を噴射できない、といった状態に陥ったとしても、実空燃比が目標空燃比（例えば理論空燃比）よりもリーン側にずれるといった不具合を抑制できる。

（２）ここで、空燃比リーンにより希薄燃焼になると、例えば燃焼状態が不安定になることに起因して、触媒３１に流入するＨＣやＯ₂が増大し、これらのＨＣやＯ₂が触媒３１近傍で燃焼し、その結果、触媒３１が高温となり劣化するといった不具合が懸念される。これに対し、本実施形態によれば、上述の如く空燃比がリーン側にずれることを抑制できるので、上記懸念を解消できる。

（３）開度制限補正指令有りから無しに一旦切り換われば（Ｓ２５：ＹＥＳ）、その時の履歴補正量ΔＴＨＭが記憶され（Ｓ２７）、それ以後において開度制限補正指令が有った場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）には、ステップＳ２３における補正量ΔＴＨの算出を実行することなく、記憶された履歴補正量ΔＴＨＭの値だけ基本要求開度ＴＨBaseを減少させる（Ｓ２４）。よって、アクセル踏込量に応じた要求吸気量よりも実際の吸気量が少ないといった縮退運転の状態が継続されることとなる。そして、その縮退運転状態は、アクセル踏込量に応じた出力トルクが得られていない運転状態であるため、アクセルペダルを踏込んだ運転者に異常を感じさせることができる。よって、上述の如く空燃比がリーン側にずれる不具合を抑制しつつ、異常報知手段としての機能をも発揮させることができる。

（４）要求噴射時間InjＴが最大噴射可能時間InjMaxより大きくなっている期間（ｔ１〜ｔ２,ｔ３）、スロットル開度を小さくし制限する補正が継続されるので、実空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）に近づくようにできる。

（５）ガソリンとアルコール燃料との比である混合比を、補正後の開度である制御値ＴＨfinと、アクセル踏込量に応じた基本要求開度ＴＨBaseとの偏差である補正量ΔＴＨ（補正の大きさ）の最大値である履歴補正量ΔＴＨＭに基づき算出している。よって、アルコール燃料の濃度を検出するアルコール濃度センサ等のセンサを不要にしつつ、ガソリンとアルコール燃料との混合比を算出（推定）できる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、エンジン回転速度が上限値ＮＥＬを超えた場合に、スロットル開度を全閉にするとともに燃料噴射弁１９からの燃料の噴射をカットして、エンジン出力を低下させるオーバ−ラン燃料カット制御（図６のステップＳ４１参照）を実行する。そして、上記第１の実施形態では、スロットル開度を小さくする開度制限補正を行うことにより、吸気量を低減させて、要求噴射時間InjＴの値が小さくすることで、ステップＳ１６のInjＴ＞InjMaxの判定が肯定判定になることを抑制している。これに対し、本実施形態では、オーバ−ラン燃料カット制御で用いる前記上限値ＮＥＬを低下させることにより、要求噴射時間InjＴの値が小さくすることで、ステップＳ１６のInjＴ＞InjMaxの判定が肯定判定になることを抑制している。

より詳細に説明すると、図５及び図６は、本実施形態に係るＥＣＵ４０による燃料噴射弁１９の制御内容を示すフローチャートであり、図２及び図３中の処理と同じ処理を行うステップについては、同一の符号を付し、その説明を援用する。また、ハード構成は本実施形態と第１の実施形態とで同じである。

そして、図５に示すように、ステップＳ１６において、要求噴射時間InjＴが噴射可能時間InjMaxより大きいと肯定判定された場合には、ステップＳ１７１（上限値補正手段）に進み、オーバ−ラン燃料カット制御で用いる上限値ＮＥＬを下げるよう補正指令を行う。一方、ステップＳ１６において、InjＴ＞InjMaxではないと否定判定されると、ステップＳ１８１に進み、上限値ＮＥＬが通常値であるか否かを判定する。通常値でないと判定（Ｓ１８１：ＮＯ）された場合には、続くステップＳ１９１において上限値ＮＥＬを通常値に戻すよう補正指令を行う。

図６に示す処理では、先ず、ステップＳ３０において、通常上限値ＮＥＬBase（通常値）を読出す。次に、ステップＳ３１において、ステップＳ１７１による上限値低下の補正指令が為されているか否かをフラグに基づき判定する。

上限値低下補正指令有りと判定（Ｓ３１：ＹＥＳ）されると、続くステップＳ３２において、上限値低下補正の履歴有無を判定する。上限値低下補正履歴が無いと判定（Ｓ３２：ＮＯ）されれば、ステップＳ３３において、上限値ＮＥＬの低下量ΔＮＥＬを次の算出式に基づき算出する。
ΔＮＥＬ＝ΔＮＥＬ前回値−β
なお、算出式中のβの値は予め設定された値に固定されている。

そして、続くステップＳ３４では、最終的な上限値ＮＥＬfinを次の算出式に基づき算出する。
Ｐfin＝通常上限値ＮＥＬBase−低下量ΔＮＥＬ
この最終上限値ＮＥＬfinとなるように燃料噴射弁１９の駆動は制御される。

一方、上限値低下補正指令無しと判定（Ｓ３１：ＮＯ）された場合には、ステップＳ３５に進み、ステップＳ３１の判定が肯定判定から否定判定に今回切り換わったものであるかを判定する。今回切り換わったものであると判定（Ｓ３５：ＹＥＳ）されれば、ステップＳ３６（混合比推定手段）において、ガソリンとアルコール燃料との比である混合比を、マップを用いて算出する。ここで用いるマップは、上限値ＮＥＬの低下量ΔＮＥＬと混合比との関係を予め記憶させたものであり、低下量ΔＮＥＬの値が大きいほどアルコール燃料の混入割合が大きくなるよう混合比は算定される。

次に、ステップＳ３７において低下量ΔＮＥＬを前回の低下量ΔＮＥＬと比較して大きい方の値を履歴低下量ΔＮＥＬＭとして記憶する。なお、このように記憶された履歴低下量ΔＮＥＬＭの値は、イグニッションスイッチがオフ操作されると削除される。或いは、燃料タンク１９Ｔへの燃料補給が為されると削除されるように設定してもよい。或いは、これらの削除を行うことなく履歴低下量ΔＮＥＬＭの値を記憶保持させるようにしてもよい。

なお、燃料補給が為されたか否かの判定は、給油キャップの開閉を検出する検出手段３８（図１参照）からの出力信号や、燃料タンク内の燃料の残量を検出する検出手段からの出力信号等に基づき行えばよい。

続くステップＳ３８では、最終的な上限値ＮＥＬfinを通常上限値ＮＥＬBaseとする。なお、ステップＳ３５において今回切り換わったものでないと判定（Ｓ３５：ＮＯ）されれば、ステップＳ３６による混合比の算出を行うことなくステップＳ３８に進み、最終的な上限値ＮＥＬfinを通常上限値ＮＥＬBaseとする処理を行う。

一方、ステップＳ３７による履歴の記憶がなされれば、ステップＳ３２において、上限値低下補正の履歴有りと判定されることとなり、その場合にはステップＳ３９において、記憶された履歴低下量ΔＮＥＬＭを低下量ΔＮＥＬとして設定する。つまり、上限値低下補正指令有りから無しに一旦切り換われば（Ｓ３５：ＹＥＳ）、その時の履歴低下量ΔＮＥＬＭが算出（Ｓ３６）、記憶され（Ｓ３７）、それ以後において上限値低下補正指令が有った場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）には、ステップＳ３３における低下量ΔＮＥＬの算出を実行することなく、記憶された履歴低下量ΔＮＥＬＭの値だけ通常上限値ＮＥＬBaseを減少させる（Ｓ３４）こととなる。

続くステップＳ４０では、実際のエンジン回転速度ＮＥと最終的な上限値ＮＥＬfinとを大小比較して、ＮＥ＞ＮＥＬfinであると判定（Ｓ４０：ＹＥＳ）されれば、ステップＳ４１（オーバーラン制御手段）において燃料噴射カット制御を実行し、ＮＥ＞ＮＥＬfinでないと判定（Ｓ４０：ＮＯ）されれば、燃料噴射カット制御を解除して要求噴射時間InjＴに基づき燃料噴射弁１９の駆動を制御する。

次に、上記図５及び図６の処理による一態様を、図７を用いて説明する。図７（ａ）中の点線は、オーバ−ラン燃料カット制御の上限値ＮＥＬの変化を示し、実線は、エンジン回転速度ＮＥの変化を示す。図７（ｂ）中の実線は、最大噴射可能時間InjMaxの変化を示し、点線は、アルコール燃料が混入していない場合における１気筒当りの要求噴射時間InjＴの変化を示す。

該図７に示すように、アクセル踏込量増大によりエンジン回転速度が上昇するにともない最大噴射可能時間InjMaxは下降し、エンジン回転速度が下降するにともない最大噴射可能時間InjMaxは上昇する。そして、エンジン回転速度の上昇にともない最大噴射可能時間InjMaxが下降してｔ４の時点になると、アルコール燃料がガソリンに混入していることに起因して、要求噴射時間InjＴが最大噴射可能時間InjMaxより大きくなる。

このｔ４時点で、ステップＳ１６のInjＴ＞InjMaxの判定が否定判定から肯定判定に移行することとなる。すると、InjＴ＞InjMaxの肯定判定状態が続く限りステップＳ３３等の処理により上限値ＮＥＬfinはβずつ徐々に小さくなり、上限値ＮＥＬは徐々に低くなる。すると、燃料噴射カット制御によりエンジン回転速度ＮＥが下降することにともない最大噴射可能時間InjMaxが大きくなる。すると、ステップＳ１６のInjＴ＞InjMaxの判定が肯定判定から否定判定に変化し、最終上限値ＮＥＬfinは、InjＴ＝InjMaxとなるように均衡がとれた値で推移する。このような均衡状態がｔ５時点からｔ６時点まで続く。

その後、アクセル踏込量減少によるエンジン回転速度ＮＥの下降にともない最大噴射可能時間InjMaxが上昇してｔ６の時点になると、要求噴射時間InjＴが最大噴射可能時間InjMaxより小さくなり、ステップＳ１６のInjＴ＞InjMaxの判定処理が否定判定を継続することとなる。

さらにその後、アクセル踏込量増大等により再び要求噴射時間InjＴが最大噴射可能時間InjMaxより大きくなると、記憶された履歴低下量ΔＮＥＬＭの値となるように上限値ＮＥＬは小さくなり、制限される。

以上詳述した本実施形態によっても、上記第１の実施形態と同様にして以下の効果が得られる。

（１）要求噴射時間InjＴが最大噴射可能時間InjMaxより大きくなった場合に、燃料噴射カット制御の最終上限値ＮＥＬfinを低下させる。そのため、エンジン回転速度ＮＥが上限値ＮＥＬを超えるような高速回転になる頻度が低減されるので、前記肯定判定が為される程度に最大噴射可能時間InjMaxが短くなってしまう頻度が低減される。よって、アルコール燃料等の代替燃料がガソリン等の正規燃料に混入することにともない、アクセル踏込量に応じた要求吸気量に対して最適な空燃比となる量の燃料を噴射できない状態に陥ったとしても、空燃比が最適値よりもリーン側にずれるといった不具合を抑制できる。

（２）ここで、空燃比リーンにより希薄燃焼になると、例えば燃焼状態が不安定になることに起因して、触媒３１に流入するＨＣやＯ₂が増大し、これらのＨＣやＯ₂が触媒３１近傍で燃焼し、その結果、触媒３１が高温となり劣化するといった不具合が懸念される。これに対し、本実施形態によれば、上述の如く空燃比がリーン側にずれることを抑制できるので、上記懸念を解消できる。

（３）上限値低下補正指令有りから無しに一旦切り換われば（Ｓ３５：ＹＥＳ）、その時の履歴低下量ΔＮＥＬＭが記憶され（Ｓ３７）、それ以後において上限値低下補正指令が有った場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）には、ステップＳ３３における低下量ΔＮＥＬの算出を実行することなく、記憶された履歴低下量ΔＮＥＬＭの値だけ通常上限値ＮＥＬBaseを減少させる（Ｓ３４）。よって、アクセル踏込量に応じた要求吸気量よりも実際の吸気量が少ないといった縮退運転の状態が継続されることとなる。そして、その縮退運転状態は、アクセル踏込量に応じた出力トルクが得られていない運転状態であるため、アクセルペダルを踏込んだ運転者に異常を感じさせることができる。よって、上述の如く空燃比がリーン側にずれる不具合を抑制しつつ、異常報知手段としての機能をも発揮させることができる。

（４）要求噴射時間InjＴが最大噴射可能時間InjMaxより大きくなっている期間（ｔ４〜ｔ５,ｔ６）、オーバ−ラン燃料カット制御が継続されるので、空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）に近づくようにできる。

（５）ガソリンとアルコール燃料との比である混合比を、上限値ＮＥＬの低下量ΔＮＥＬ（補正の大きさ）の最大値である履歴低下量ΔＮＥＬＭに基づき算出している。よって、アルコール燃料の濃度を検出するアルコール濃度センサ等のセンサを不要にしつつ、ガソリンとアルコール燃料との混合比を算出（推定）できる。

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記第２の実施形態に係るステップＳ４１（オーバーラン制御手段）では、スロットル開度を全閉にするとともに燃料噴射をカットしているが、本発明に係るオーバーラン制御手段はこのような全閉及びカットを行うことに限定されるものではなく、例えば、スロットル開度を所定開度以下となるように制限するとともに燃料噴射量を所定量以下となるように制限するようにしてもよい。

・上記実施形態では内燃機関（エンジン１０）としてガソリン機関等の火花点火式内燃機関を対象としているが、ディーゼル機関等の圧縮着火式内燃機関を対象としてもよい。

・上記実施形態では、吸気マニホールド１８又は吸気管に燃料噴射弁１９を取り付けたポート噴射式のエンジン１０を対象としているが、シリンダヘッドに燃料噴射弁１９を取り付けて燃焼室２３内に直接燃料を噴射する直噴式のエンジン１０を対象としてもよい。但し、ポート噴射式の場合には、１燃焼サイクル７２０℃Ａ中、最大噴射可能クランク角度を約７００℃Ａに確保できるのに対し、直噴式の場合には、最大噴射可能クランク角度がポート噴射式の場合に比べて小さくなってしまうため、アルコール燃料が僅かに混入しただけでも要求噴射時間InjＴが噴射可能時間InjMaxより大きくなる。故に、直噴式のエンジン１０を対象にした場合でも有効であると考えられる。

・図３中のステップＳ２６及び図７中のステップＳ３６による混合比算出手段に替えて、アルコール燃料の混入の有無のみを判定するようにしてもよい。具体的には、ステップＳ２１にて開度制限補正指令が為されていると判定（Ｓ２１：ＮＯ）されれば、アルコール燃料の混入可能性有り、と判定するようにしてもよいし、ステップＳ３１にて上限値低下補正指令が為されていると判定（Ｓ３１：ＮＯ）されれば、アルコール燃料の混入可能性有り、と判定するようにしてもよい。

第１の実施形態に係る内燃機関制御システムの全体概略構成図。 図１のＥＣＵによる制御内容を示すフローチャート。 図２の処理内容に応じたスロットル制御ルーチンを示すフローチャート。 図２及び図３の処理による一態様を示すタイミングチャート。 第２の実施形態に係るＥＣＵによる制御内容を示すフローチャート。 図５の処理内容に応じたポンプ制御ルーチンを示すフローチャート。 図５及び図６の処理による一態様を示すタイミングチャート。

符号の説明

１４…スロットルバルブ（吸気量制御バルブ）、１９…燃料噴射弁、４０…ＥＣＵ（内燃機関制御装置、要求開度算出手段）、Ｓ１４…要求噴射時間算出手段、Ｓ１５…噴射可能時間算出手段、Ｓ１６…判定手段、Ｓ１７…開度補正手段、Ｓ２０…要求開度算出手段、Ｓ２６,Ｓ３６…混合比推定手段、Ｓ３６…オーバーラン制御手段、InjMax…噴射可能時間、InjＴ…要求噴射時間。

Claims (10)

1. 運転者のアクセル操作量に応じた要求吸気量に基づき吸気量制御バルブの要求開度を算出する要求開度算出手段と、
   １燃焼サイクルあたりに燃料噴射弁が燃料を噴射する時間の要求値である要求噴射時間を算出する要求噴射時間算出手段と、
   内燃機関の出力軸の回転速度に基づき１燃焼サイクルあたりに噴射可能な噴射可能時間を算出する噴射可能時間算出手段と、
   前記要求噴射時間が前記噴射可能時間より大きいか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記要求噴射時間が前記噴射可能時間より大きいと肯定判定された場合に、前記要求開度を減補正する開度補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 前記開度補正手段は、前記肯定判定が為された後、前記判定手段による判定が前記否定判定に変わるまで、前記要求開度を徐々に減補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記要求噴射時間算出手段は、実際の空燃比が目標空燃比に近づくように前記要求噴射時間を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関制御装置。
4. 前記判定手段は、前記判定を所定周期で繰り返し実施しており、
   前記肯定判定が為された後、解除信号を取得するまでは、前記判定手段による判定結果にかかわらず前記開度補正手段により補正された開度を超えないように制限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制御装置。
5. 前記解除信号は、燃料タンクへの燃料補給が為された場合に出力される信号であることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関制御装置。
6. １燃焼サイクルあたりに燃料噴射弁が燃料を噴射する時間の要求値である要求噴射時間を、運転者のアクセル操作量に応じて算出する要求噴射時間算出手段と、
   内燃機関の出力軸の回転速度が上限値を超えた場合に、前記内燃機関の出力を低下させるオーバーラン制御手段と、
   前記出力軸の回転速度に基づき１燃焼サイクルあたりに噴射可能な噴射可能時間を算出する噴射可能時間算出手段と、
   前記要求噴射時間が前記噴射可能時間より大きいか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記要求噴射時間が前記噴射可能時間より大きいと肯定判定された場合に、前記上限値を減補正する上限値補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関制御装置。
7. 前記判定手段は、前記判定を所定周期で繰り返し実施しており、
   前記肯定判定を取得した後、解除信号を取得するまでは、前記判定手段による判定結果にかかわらず前記上限値補正手段により補正された上限値を維持させることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関制御装置。
8. 前記解除信号は、燃料タンクへの燃料補給が為された場合に出力される信号であることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関制御装置。
9. 前記判定手段により肯定判定されることがないと想定される正規燃料と、前記正規燃料以外の混入燃料との比率である混合比を、前記補正手段による補正の大きさに基づき推定する混合比推定手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関制御装置と、
    吸気量を調整する吸気量制御バルブ及び燃料を噴射する燃料噴射弁の少なくとも一方と、
    を備えることを特徴とする内燃機関制御システム。

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