JP2007278121A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アルコールを含んだ主燃料と該主燃料よりも揮発性が高い補助燃料を供給可能なエンジンにおいて、冷却水温センサ異常時の低温時の始動性等を向上できるようにする。
【解決手段】冷却水温センサ２６の異常時には、アルコール濃度センサ３７で検出した主燃料のアルコール濃度が高濃度領域のときに補助燃料の供給を実施する。これにより、実際の冷却水温が低温領域で且つ主燃料のアルコール濃度が高濃度領域のとき（つまり主燃料の揮発性を十分に確保できないとき）に確実に補助燃料の供給を実施できるようにする。更に、冷却水温センサ２６の異常時には、主燃料のアルコール濃度が高いときに暖機後の標準冷却水温よりも低い疑似水温を設定し、この疑似水温を用いて主燃料噴射量の暖機増量係数を算出する。これにより、実際の冷却水温が低温領域で且つ主燃料のアルコール濃度が高濃度領域のときに主燃料の噴射量を十分に増量補正できるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料としてアルコールを含んだ燃料を使用可能な内燃機関の制御装置に関するものである。

車両に搭載される内燃機関の燃料として、エタノールやメタノール等のアルコール、或はアルコールとガソリンを混合した混合燃料を使用できるようにしたものがあるが、これらのアルコールを含んだアルコール燃料は、ガソリンに比べて低温時の揮発性が低い（つまり燃焼性が悪い）ため、アルコール燃料を使用した場合に低温時の始動性や始動後のドライバビリティが悪化する傾向がある。

この対策として、特許文献１（特開昭５８−４８７３７号公報）に記載されているように、アルコール燃料を主燃料として供給する主燃料噴射装置とは別に、主燃料よりも揮発性の高い補助燃料（例えばガソリン）を供給するための補助燃料供給装置を設け、冷却水温センサで検出した冷却水温が所定温度以下のときに、主燃料に加えて、揮発性の高い補助燃料を供給するようにしたものがある。更に、アルコール燃料は、アルコール濃度が高くなるほど揮発性が低くなることを考慮に入れて、冷却水温センサで検出した冷却水温が所定温度以下の低温領域で且つアルコール濃度センサで検出した主燃料のアルコール濃度が所定濃度以上の高濃度領域のときに、補助燃料を供給するようにしたものもある。

また、アルコール燃料の理論空燃比（例えばエタノール１００％の場合は８．９）は、ガソリンの理論空燃比（例えば１４．７）よりも小さいため、アルコール燃料を使用した場合にガソリンと同じ条件で燃料噴射制御を実行すると、燃料噴射量が不足して排気エミッションやドライバビリティが悪化することは避けられない。

この対策として、特許文献２（特公昭６４−１１８１１号公報）に記載されているように、アルコール濃度センサで検出した燃料のアルコール濃度に応じて燃料噴射量を増量補正するようにしたものがある。更に、低温時ほどアルコール燃料の揮発性が低下することを考慮に入れて、冷却水温センサで検出した冷却水温とアルコール濃度センサで検出した燃料のアルコール濃度とに応じて燃料噴射量を増量補正するようにしたものもある。
特開昭５８−４８７３７号公報（第１頁〜第２頁等） 特公昭６４−１１８１１号公報（第１頁等）

上述したように、冷却水温センサで検出した冷却水温が低温領域で且つアルコール濃度センサで検出した主燃料のアルコール濃度が高濃度領域のときに補助燃料の供給を実施する補助燃料供給制御では、冷却水温センサの異常時のフェールセーフとして、暖機後の標準冷却水温（例えば８０℃）を冷却水温の代用情報として用いるようにすると、実際の冷却水温が低温領域で且つ主燃料のアルコール濃度が高濃度領域のとき（つまり主燃料の揮発性を十分に確保できないとき）に、冷却水温の代用情報である暖機後の標準冷却水温が低温領域内とならないため、補助燃料の供給が実施されなくなって、低温時の始動性や始動直後のドライバビリティが悪化する可能性がある。

また、冷却水温センサで検出した冷却水温とアルコール濃度センサで検出した燃料のアルコール濃度とに応じて燃料噴射量を増量補正する燃料噴射制御では、冷却水温センサの異常時のフェールセーフとして、暖機後の標準冷却水温（例えば８０℃）を冷却水温の代用情報として用いるようにすると、実際の冷却水温が低温領域で且つ主燃料のアルコール濃度が高濃度領域のとのとき（つまり主燃料の揮発性を十分に確保できないとき）に、冷却水温の代用情報である暖機後の標準冷却水温を用いて燃料噴射量の増量係数を設定するため、燃料増量補正量が不足して、低温時の始動性や始動直後のドライバビリティが悪化する可能性がある。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、アルコールを含んだ燃料を使用可能なシステムにおいて、冷却水温センサ異常時の始動性やドライバビリティを向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の燃料としてアルコールを含んだ主燃料と該主燃料よりも揮発性が高い補助燃料とを供給可能なシステムに適用され、冷却水温センサで検出した冷却水温とアルコール濃度取得手段で検出又は推定した主燃料のアルコール濃度とに基づいて補助燃料の供給を制御する内燃機関の制御装置において、冷却水温センサが異常の場合には、主燃料のアルコール濃度が所定の補助燃料供給判定値以上のときに補助燃料の供給を実施するようにしたものである。

この構成では、冷却水温センサが異常の場合には、主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値以上の高濃度領域であれば、冷却水温の低温領域から高温領域までの全温度領域で、補助燃料の供給を実施するようになる。これにより、実際の冷却水温が低温領域で且つ主燃料のアルコール濃度が高濃度領域のとき（つまり主燃料の揮発性を十分に確保できないとき）に、確実に補助燃料の供給を実施することができ、冷却水温センサの異常時における低温時の始動性や始動直後のドライバビリティを向上させることができる。しかも、主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値よりも低いときには、主燃料の揮発性を十分に確保できるアルコール濃度であると判断して、補助燃料の供給を実施しないようにすることができ、補助燃料の過剰な使用を防止することができる。

この場合、請求項２のように、冷却水温センサが異常の場合には、内燃機関が始動不能状態で且つ主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値以上のときに補助燃料の供給を実施するようにしても良い。このようにすれば、冷却水温センサが異常の場合に、内燃機関が始動不能状態で且つ主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値以上のときに限って補助燃料の供給を実施し、内燃機関が始動可能なときには主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値以上でも、主燃料の揮発性を十分に確保できると判断して、補助燃料の供給を実施しないようにすることができ、補助燃料の消費量を低減することができる。

また、請求項３のように、内燃機関の吸気温度と燃料温度のうちの少なくとも一方に応じて補助燃料供給判定値を変化させるようにしても良い。つまり、内燃機関の温度情報となる吸気温度や燃料温度に応じて補助燃料供給判定値を変化させれば、内燃機関の温度に応じて主燃料の揮発性が変化して補助燃料の供給が必要となるアルコール濃度が変化するのに対応して、補助燃料供給判定値を適正値に変化させることができる。

更に、内燃機関の前回の停止直前の冷却水温と前回の停止から今回の始動までの停止時間も内燃機関の温度情報となるため、請求項４のように、内燃機関の前回の停止直前の冷却水温と前回の停止から今回の始動までの停止時間とに応じて補助燃料供給判定値を変化させるようにしても良い。このようにしても、内燃機関の温度に応じて主燃料の揮発性が変化して補助燃料の供給が必要となるアルコール濃度が変化するのに対応して、補助燃料供給判定値を適正値に変化させることができる。

また、請求項５のように、冷却水温センサで検出した冷却水温とアルコール濃度取得手段で検出又は推定した主燃料のアルコール濃度とに基づいて主燃料の噴射量を制御する内燃機関の制御装置において、冷却水温センサが異常の場合には、主燃料のアルコール濃度が所定値よりも高いときに暖機後の標準冷却水温よりも低い疑似水温を設定し、この疑似水温を冷却水温の代用情報として用いて主燃料の噴射量を制御するようにしても良い。

このようにすれば、冷却水温センサが異常の場合に、実際の冷却水温が低温領域で且つ主燃料のアルコール濃度が高濃度領域のとき（つまり主燃料の揮発性を十分に確保できないとき）に、暖機後の標準冷却水温よりも低い疑似水温を用いて主燃料の噴射量の増量係数を設定することができるため、主燃料の噴射量を十分に増量補正することができ、冷却水温センサの異常時における低温時の始動性や始動直後のドライバビリティを向上させることができると共に、始動可能領域も拡大することができる。

この場合、請求項６のように、主燃料のアルコール濃度が高くなるほど疑似水温の低下度合が大きくなるように該疑似水温を設定するようにしても良い。このようにすれば、主燃料のアルコール濃度が高くなるほど揮発性の低下度合が大きくなるのに対応して、疑似水温の低下度合を大きくして主燃料の増量補正量を大きくすることができる。

また、内燃機関の温度に応じて冷却水温、吸気温度、燃料温度が変化するため、吸気温度や燃料温度は、冷却水温の情報となる。そこで、請求項７のように、内燃機関の吸気温度と燃料温度のうちの少なくとも一方に応じて疑似水温を補正するようにしても良い。つまり、冷却水温の情報となる吸気温度や燃料温度に応じて疑似水温を補正すれば、実際の冷却水温に対する疑似水温の誤差を小さくすることができ、疑似水温の設定精度を向上させることができる。

更に、内燃機関の前回の停止直前の冷却水温と前回の停止から今回の始動までの停止時間も冷却水温の情報となるため、請求項８のように、内燃機関の前回の停止直前の冷却水温と前回の停止から今回の始動までの停止時間とに応じて疑似水温を補正するようにしても良い。このようにしても、実際の冷却水温に対する疑似水温の誤差を小さくすることができ、疑似水温の設定精度を向上させることができる。

また、請求項９のように、内燃機関の始動後の経過時間又は動作量（例えば積算回転数、積算噴射回数、積算点火回数、積算走行距離等）が増加するに従って疑似水温が徐々に上昇して暖機後の標準冷却水温に近付くように該疑似水温を設定するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の始動後の実際の冷却水温の挙動と同じように疑似水温を変化させることができ、始動後の疑似水温の設定精度を向上させることができる。

この場合、請求項１０のように、内燃機関の排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する排出ガスセンサの出力がリッチになったときに疑似水温が暖機後の標準冷却水温に近付く速度を速くするようにしても良い。排出ガスセンサの出力がリッチになったときには、内燃機関の温度が高くなったため、燃料の揮発性が高くなって空燃比がリッチになったと判断できる。従って、排出ガスセンサの出力がリッチになったときには、内燃機関の温度が高くなって実際の冷却水温の上昇速度が速くなるため、それに対応して疑似水温が暖機後の標準冷却水温に近付く速度を速くすることで、空燃比制御性を向上できる。

また、請求項１１のように、排出ガスセンサの出力に基づいて主燃料の噴射量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を実行する場合に、内燃機関の始動後で空燃比フィードバック制御中に冷却水温センサが異常になった場合には、疑似水温を暖機後の標準冷却水温に設定したり、冷却水温センサの異常が内燃機関の始動時からの場合よりも高温側に設定するようにしても良い。空燃比フィードバック制御は、冷却水温がある程度高くなってから開始されるため、空燃比フィードバック制御中に冷却水温センサが異常になった場合には、疑似水温を暖機後の標準冷却水温に設定したり、疑似水温を冷却水温センサの異常が内燃機関の始動時からの場合よりも高温側に設定することで、疑似水温を実際の冷却水温に近付けることができ、疑似水温の設定精度を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を２つの実施例１，２を用いて説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図１４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８には、後述する補助燃料を噴射する噴射ノズル１９が取り付けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ後述する主燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

また、エンジン１１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２６や、エンジン１１のクランク軸２７が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２８が取り付けられている。このクランク角センサ２８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。また、吸気温度センサ４２によって吸気温度が検出される。

エンジン１１の燃料としては、エタノールやメタノール等のアルコール、或はアルコールとガソリンを混合した混合燃料等を使用可能であり、これらのアルコールを含んだアルコール燃料を主燃料としてエンジン１１に供給し、この主燃料よりも揮発性が高い混合燃料やガソリン等を補助燃料としてエンジン１１に供給するようになっている。主燃料を貯溜するメイン燃料タンク３０内には、主燃料を汲み上げるメイン燃料ポンプ３１が設けられている。このメイン燃料ポンプ３１から吐出される主燃料は、燃料配管３２を通してデリバリパイプ３３に送られ、このデリバリパイプ３３から各気筒の燃料噴射弁２１に分配される。燃料配管３２のうちのメイン燃料ポンプ３１付近には、フィルタ３４とプレッシャレギュレータ３５が接続され、このプレッシャレギュレータ３５によってメイン燃料ポンプ３１の吐出圧が所定圧力に調圧され、その圧力を越える主燃料の余剰分が燃料戻し管３６によりメイン燃料タンク３０内に戻されるようになっている。

また、デリバリパイプ３３には、主燃料のアルコール濃度（例えばエタノール濃度）を検出するアルコール濃度センサ３７（アルコール濃度取得手段）が設けられ、このアルコール濃度センサ３７に、燃料温度を検出する燃料温度センサが一体的に設けられている。尚、アルコール濃度センサ３７と燃料温度センサを別個に設けるようにしても良い。

一方、補助燃料を貯溜するサブ燃料タンク３８内には、補助燃料を汲み上げるサブ燃料ポンプ３９が設けられている。このサブ燃料ポンプ３９から吐出される補助燃料は、燃料配管４０を通して噴射ノズル１９から噴射される。また、燃料配管４０には、デューティ制御弁４１が設けられ、このデューティ制御弁４１の開度を制御することで噴射ノズル１９の補助燃料噴射量が調整される。

上述した各種センサの出力は、制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２９に入力される。このＥＣＵ２９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の主燃料噴射量や噴射ノズル１９の補助燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。

その際、ＥＣＵ２９は、後述する図１３の補助燃料供給制御プログラムを実行することで、次のようにして補助燃料の供給を制御する。始動開始から所定期間内に冷却水温センサ２６が正常の場合には、冷却水温センサ２６で検出した冷却水温とアルコール濃度センサ３７で検出した主燃料のアルコール濃度（例えばエタノール濃度）が通常の補助燃料供給領域内であるか否かを判定する。図２に示すように、通常の補助燃料供給領域は、冷却水温が所定水温（例えば１５℃）以下で且つ主燃料のアルコール濃度が所定濃度（例えば８０％）以上の領域であり、主燃料の揮発性（つまり燃焼性）を十分に確保できない領域である。

そして、冷却水温と主燃料のアルコール濃度が通常の補助燃料供給領域内のときには、主燃料の揮発性を十分に確保できないと判断して、主燃料よりも揮発性の高い補助燃料の供給を実施する。これに対して、冷却水温と主燃料のアルコール濃度が通常の補助燃料供給領域外のときには、主燃料の揮発性を十分に確保できると判断して、補助燃料の供給を実施しない。

一方、始動開始から所定期間内に冷却水温センサ２６が異常の場合には、主燃料のアルコール濃度が冷却水温センサ異常時の補助燃料供給領域内であるか否かを判定する。図２に示すように、冷却水温センサ異常時の補助燃料供給領域は、主燃料のアルコール濃度が所定の補助燃料供給判定値（例えば７０％）以上の領域であり、この冷却水温センサ異常時の補助燃料供給領域内に、通常の補助燃料供給領域が含まれている。

そして、主燃料のアルコール濃度が冷却水温センサ異常時の補助燃料供給領域内のときには、主燃料の揮発性を十分に確保できない可能性があると判断して、主燃料よりも揮発性の高い補助燃料の供給を実施する。これに対して、主燃料のアルコール濃度が冷却水温センサ異常時の補助燃料供給領域外のときには、主燃料の揮発性を十分に確保できると判断して、補助燃料の供給を実施しない。

また、ＥＣＵ２９は、図示しない燃料噴射制御プログラムを実行することで、特許請求の範囲でいう燃料噴射制御手段として機能し、次式に示すように、基本噴射量に暖機増量係数と空燃比Ｆ／Ｂ（フィードバック）補正値と空燃比学習値とアルコール濃度補正値等を乗算して主燃料噴射量を求める。

主燃料噴射量＝基本噴射量×暖機増量係数
×空燃比Ｆ／Ｂ補正値×空燃比学習値×アルコール濃度補正値
ここで、基本噴射量は、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度や吸入空気量等）に応じた基本噴射量をマップ等により算出する。空燃比Ｆ／Ｂ補正値は、排出ガスセンサ２４の出力に基づいて排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるようにＰＩＤ制御等により算出した補正量であり、空燃比学習値は、所定の学習タイミングで空燃比Ｆ／Ｂ補正値を学習して記憶した学習値である。

また、アルコール濃度補正値は、図３に示すアルコール濃度補正値のマップを参照して、主燃料のアルコール濃度に応じたアルコール濃度補正値を算出する。一般に、主燃料のアルコール濃度が高くなるほど理論空燃比が小さくなるため、図３に示すアルコール濃度補正値のマップは、主燃料のアルコール濃度が高くなるほどアルコール濃度補正値が大きくなって主燃料噴射量が増加するように設定されている。

また、暖機増量係数は、図４に示す暖機増量係数のマップを参照して、冷却水温と主燃料のアルコール濃度とに応じた暖機増量係数を算出する。一般に、冷却水温が低くなるほど主燃料の揮発性が低くなると共に、主燃料のアルコール濃度が高くなるほど主燃料の揮発性が低くなるため、図４に示す暖機増量係数のマップは、冷却水温が低くなるほど暖機増量係数が大きくなって主燃料噴射量が増加すると共に、主燃料のアルコール濃度が高くなるほど暖機増量係数が大きくなって主燃料噴射量が増加するように設定されている。尚、冷却水温センサ２６が異常の場合には、冷却水温の代用情報として疑似水温を用いて暖機増量係数を算出する。

その際、ＥＣＵ２９は、後述する図１４の疑似水温設定プログラムを実行することで、次のようにして疑似水温を設定する。エンジン始動時に冷却水温センサ２６が異常の場合には、まず、図５に示す疑似水温初期値のマップを参照して、主燃料のアルコール濃度に応じた疑似水温初期値を算出する。この疑似水温初期値のマップは、図５に実線で示すように、主燃料のアルコール濃度が所定濃度以下の領域では、疑似水温が暖機後の標準冷却水温（例えば８０℃）に固定され、主燃料のアルコール濃度が所定濃度よりも高い領域では、疑似水温が暖機後の標準冷却水温よりも低くなり、主燃料のアルコール濃度が高くなるのに比例して疑似水温が低くなるように設定されている。

これにより、実際の冷却水温が低温領域で且つ主燃料のアルコール濃度が高濃度領域のとき（つまり主燃料の揮発性を十分に確保できないとき）に、暖機後の標準冷却水温よりも低い疑似水温を用いて主燃料噴射量の暖機増量係数を設定して、主燃料噴射量を十分に増量補正する。

尚、疑似水温初期値のマップは、図５に破線で示すように、主燃料のアルコール濃度が所定濃度よりも高い領域で、主燃料のアルコール濃度が高くなるほど疑似水温の低下度合が大きくなるように設定しても良い。これにより、主燃料のアルコール濃度が高くなるほど揮発性の低下度合が大きくなるのに対応して、疑似水温の低下度合を大きくして主燃料噴射量の増量補正量を大きくすることができる。

この後、図６に示す第１の疑似水温下限ガード値のマップを参照して、吸気温度に応じた第１の疑似水温下限ガード値を算出する。この第１の疑似水温下限ガード値のマップは、吸気温度と冷却水温との関係に基づいて作成され、吸気温度が低温側所定値以下の領域では、第１の疑似水温下限ガード値が最小値に固定され、吸気温度が低温側所定値よりも高くて高温側所定値よりも低い領域では、吸気温度が高くなるほど第１の疑似水温下限ガード値が高くなり、吸気温度が高温側所定値以上の領域では、第１の疑似水温下限ガード値が最大値に固定されるように設定されている。

尚、図６のマップに代えて、図７に示す第１の疑似水温下限ガード値のマップを参照して、燃料温度に応じた第１の疑似水温下限ガード値を算出するようにしても良い。
また、図８に示す第２の疑似水温下限ガード値のマップを参照して、前回のエンジン停止直前の冷却水温とエンジン停止時間（前回のエンジン停止から今回のエンジン始動までの停止時間）とに応じた第２の疑似水温下限ガード値を算出する。この第２の疑似水温下限ガード値のマップは、前回のエンジン停止直前の冷却水温とエンジン停止時間と今回のエンジン始動時の冷却水温との関係に基づいて作成され、前回のエンジン停止直前の冷却水温が低くなるほど第２の疑似水温下限ガード値が低くなると共に、エンジン停止時間が長くなるほど第２の疑似水温下限ガード値が低くなるように設定されている。

この後、吸気温度（又は燃料温度）に応じた第１の疑似水温下限ガード値及び前回のエンジン停止直前の冷却水温とエンジン停止時間とに応じた第２の疑似水温下限ガード値で疑似水温初期値をガード処理して疑似水温初期値を補正することで、実際の冷却水温に対する疑似水温初期値の誤差を小さくして、疑似水温初期値の設定精度を向上させる。

このようにして、疑似水温初期値を設定した後、図９に示す始動後の疑似水温のマップを参照して、前回のエンジン停止直前の冷却水温と今回のエンジン始動後の経過時間とに応じた疑似水温を算出する。この始動後の疑似水温のマップは、前回のエンジン停止直前の冷却水温と今回のエンジン始動後の経過時間と冷却水温との関係に基づいて作成され、前回のエンジン停止直前の冷却水温が高くなるほど疑似水温が高くなると共に、今回のエンジン始動後の経過時間が長くなるに従って疑似水温が徐々に上昇して暖機後の標準冷却水温（例えば８０℃）に近付くように設定されている。これにより、エンジン始動後の実際の冷却水温の挙動と同じように疑似水温を変化させて、始動後の疑似水温の設定精度を向上させる。

尚、図９のマップに代えて、図１０に示す始動後の疑似水温のマップを参照して、前回のエンジン停止直前の冷却水温と今回のエンジン始動後の動作量の情報（例えば積算回転数、積算噴射回数、積算点火回数、積算走行距離等のうちのいずれか１つ）とに応じた疑似水温を算出するようにしても良い。

更に、図１１に実線で示すように、エンジン始動後に排出ガスセンサ２４の出力がリッチになったときには、その時点で、疑似水温が暖機後の標準冷却水温に近付く速度を速くするようにしても良い。排出ガスセンサ２４の出力がリッチになったときには、エンジン温度が高くなったため、主燃料の揮発性が高くなって空燃比がリッチになったと判断できる。従って、排出ガスセンサ２４の出力がリッチになったときには、エンジン温度が高くなって実際の冷却水温の上昇速度が速くなるため、それに対応して疑似水温が暖機後の標準冷却水温に近付く速度を速くする。

また、図１２に実線で示すように、エンジン始動後で空燃比Ｆ／Ｂ制御中に冷却水温センサ２６が異常になった場合には、冷却水温センサ２６の異常がエンジン始動時からの場合（破線参照）よりも、主燃料のアルコール濃度が所定濃度よりも高い領域で疑似水温初期値を高温側に設定するか又は疑似水温初期値を暖機後の標準冷却水温に設定するようにしても良い。空燃比Ｆ／Ｂ制御は、冷却水温がある程度高くなってから開始されるため、空燃比Ｆ／Ｂ制御中に冷却水温センサ２６が異常になった場合には、疑似水温初期値を暖機後の標準冷却水温に設定したり、冷却水温センサ２６の異常がエンジン始動時からの場合よりも疑似水温初期値を高温側に設定することで、疑似水温初期値を実際の冷却水温に近付けることができ、疑似水温初期値の設定精度を向上させることができる。

以下、ＥＣＵ２９が実行する図１３の補助燃料供給制御プログラム及び図１４の疑似水温設定プログラムの処理内容を説明する。

［補助燃料供給制御］
図１３に示す補助燃料供給制御プログラムは、ＥＣＵ２９の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう補助燃料供給制御断手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、始動開始から所定期間内であるかを判定する。この所定期間は、例えば、冷却水温、吸気温度、燃料温度等のうちの少なくとも１つに応じて設定された時間又はクランク角である。

このステップ１０１で、始動開始から所定期間内であると判定されれば、ステップ１０２に進み、冷却水温センサ２６の異常診断結果等に基づいて冷却水温センサ２６が正常であるか否かを判定する。冷却水温センサ２６が正常であると判定された場合には、ステップ１０３に進み、冷却水温センサ２６で検出した冷却水温が所定水温（例えば１５℃）以下であるか否かを判定し、次のステップ１０４で、アルコール濃度センサ３７で検出した主燃料のアルコール濃度が所定濃度（例えば８０％）以上であるか否かを判定することで、冷却水温と主燃料のアルコール濃度が通常の補助燃料供給領域（図２参照）内であるか否かを判定する。

これらのステップ１０３，１０４で、冷却水温と主燃料のアルコール濃度が通常の補助燃料供給領域内であると判定された場合（つまり冷却水温が所定水温以下で且つ主燃料のアルコール濃度が所定濃度以上であると判定された場合）には、主燃料の揮発性を十分に確保できないと判断して、ステップ１０８に進み、主燃料よりも揮発性の高い補助燃料の供給を実施する。

これに対して、上記ステップ１０３，１０４で、冷却水温と主燃料のアルコール濃度が通常の補助燃料供給領域内ではないと判定された場合（つまり冷却水温が所定水温よりも高いと判定された場合、又は、主燃料のアルコール濃度が所定濃度よりも低いと判定された場合）には、主燃料の揮発性を十分に確保できると判断して、ステップ１０９に進み、補助燃料の供給を実施しない。

一方、上記ステップ１０２で、冷却水温センサ２６が異常である（正常ではない）と判定された場合には、ステップ１０５に進み、疑似水温を暖機後の標準冷却水温（例えば８０℃）に設定し、この疑似水温を冷却水温の代用情報とする。但し、主燃料噴射量の暖機増量係数を算出する際は、後述する図１４の疑似水温設定プログラムにより設定した疑似水温を冷却水温の代用情報として用いる。

この後、ステップ１０６に進み、エンジン１１が始動不能状態であるか否かを、例えばエンジン回転速度が完爆判定値を越えない状態が所定期間以上継続したか否かによって判定する。エンジン１１が始動不能状態であると判定された場合には、ステップ１０７に進み、主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値（例えば７０％）以上であるか否かを判定することで、主燃料のアルコール濃度が冷却水温センサ異常時の補助燃料供給領域（図２参照）内であるか否かを判定する。

上記ステップ１０６でエンジン１１が始動不能状態であると判定され、且つ、ステップ１０７で主燃料のアルコール濃度が冷却水温センサ異常時の補助燃料供給領域内である（つまり主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値以上である）と判定された場合には、主燃料の揮発性を十分に確保できない可能性があると判断して、ステップ１０８に進み、主燃料よりも揮発性の高い補助燃料の供給を実施する。

これに対して、上記ステップ１０６でエンジン１１が始動可能であると判定された場合、又は、ステップ１０７で主燃料のアルコール濃度が冷却水温センサ異常時の補助燃料供給領域内ではない（つまり主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値よりも低い）と判定された場合には、主燃料の揮発性を十分に確保できると判断して、ステップ１１０に進み、補助燃料の供給を実施しない。従って、エンジン１１が始動可能なときには主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値以上でも、補助燃料の供給を実施しない。

［疑似水温設定プログラム］
図１４に示す疑似水温設定プログラムは、ＥＣＵ２９の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいう疑似水温設定手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、冷却水温センサ２６の異常診断結果等に基づいて冷却水温センサ２６が正常であるか否かを判定する。冷却水温センサ２６が正常であると判定された場合には、ステップ２０２以降の処理を実行することなく、本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ２０１で、冷却水温センサ２６が異常である（正常ではない）と判定された場合には、ステップ２０２以降の処理を次のようにして実行する。まず、ステップ２０２で、始動時（始動完了前）であるか否かを、例えば完爆判定前であるか否かによって判定する。このステップ２０２で、始動時であると判定された場合には、ステップ２０３に進み、図５に示す疑似水温初期値のマップを参照して、主燃料のアルコール濃度に応じた疑似水温初期値を算出することで、主燃料のアルコール濃度が所定濃度よりも高い領域では、疑似水温を暖機後の標準冷却水温よりも低くなるように設定する。

この後、ステップ２０４に進み、図６（又は図７）に示す第１の疑似水温下限ガード値のマップを参照して、吸気温度（又は燃料温度）に応じた第１の疑似水温下限ガード値を算出すると共に、図８に示す第２の疑似水温下限ガード値のマップを参照して、前回のエンジン停止直前の冷却水温とエンジン停止時間とに応じた第２の疑似水温下限ガード値を算出する。

この後、ステップ２０５に進み、吸気温度（又は燃料温度）に応じた第１の疑似水温下限ガード値及び前回のエンジン停止直前の冷却水温とエンジン停止時間とに応じた第２の疑似水温下限ガード値で疑似水温初期値をガード処理して疑似水温初期値を補正することで、実際の冷却水温に対する疑似水温初期値の誤差を小さくする。

この後、上記ステップ２０２で、始動時ではない（始動完了後である）と判定されたときに、ステップ２０６に進み、図９（又は図１０）に示す始動後の疑似水温のマップを参照して、前回のエンジン停止直前の冷却水温と今回のエンジン始動後の経過時間（又は積算回転数、積算噴射回数、積算点火回数、積算走行距離等のうちのいずれか１つ）とに応じた疑似水温を算出することで、始動後の疑似水温が徐々に上昇して暖機後の標準冷却水温に近付くように始動後の疑似水温を変化させる。

更に、図１１に実線で示すように、エンジン始動後に排出ガスセンサ２４の出力がリッチになったときには、その時点で、疑似水温が暖機後の標準冷却水温に近付く速度を速くするようにしても良い。

また、図１２に実線で示すように、エンジン始動後で空燃比Ｆ／Ｂ制御中に冷却水温センサ２６が異常になった場合には、冷却水温センサ２６の異常がエンジン始動時からの場合（破線参照）よりも、主燃料のアルコール濃度が所定濃度よりも高い領域で疑似水温初期値を高温側に設定するか又は疑似水温初期値を暖機後の標準冷却水温に設定するようにしても良い。

以上説明した本実施例１では、冷却水温センサ２６が異常の場合には、主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値以上のときに補助燃料の供給を実施するようにしたので、主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値以上の高濃度領域であれば、冷却水温の低温領域から高温領域までの全温度領域で、補助燃料の供給を実施するようになる。これにより、実際の冷却水温が低温領域で且つ主燃料のアルコール濃度が高濃度領域のとき（つまり主燃料の揮発性を十分に確保できないとき）に、確実に補助燃料の供給を実施することができ、冷却水温センサ２６の異常時における低温時の始動性や始動直後のドライバビリティを向上させることができる。しかも、主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値よりも低いときには、主燃料の揮発性を十分に確保できると判断して、補助燃料の供給を実施しないようにしたので、補助燃料の過剰な使用を防止することができる。

しかも、本実施例１では、冷却水温センサ２６が異常の場合に、エンジン１１が始動不能状態で且つ主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値以上のときに限って補助燃料の供給を実施し、エンジン１１が始動可能なときには主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値以上でも、主燃料の揮発性を十分に確保できると判断して、補助燃料の供給を実施しないようにしたので、補助燃料の使用量を低減することができる。

また、本実施例１では、冷却水温センサ２６が異常の場合には、主燃料のアルコール濃度が高いときに暖機後の標準冷却水温よりも低い疑似水温を設定し、この疑似水温を冷却水温の代用情報として用いて主燃料噴射量の暖機増量係数を算出する。これにより、実際の冷却水温が低温領域で且つ主燃料のアルコール濃度が高濃度領域のとき（つまり主燃料の揮発性を十分に確保できないとき）に、暖機後の標準冷却水温よりも低く設定した疑似水温を用いて主燃料噴射量の暖機増量係数を算出することができるため、主燃料の噴射量を十分に増量補正することができ、冷却水温センサ２６の異常時における低温時の始動性や始動直後のドライバビリティを向上させることができると共に、始動可能領域も拡大することができる。

しかも、本実施例１では、エンジン始動後の経過時間が長くなるに従って疑似水温が徐々に上昇して暖機後の標準冷却水温に近付くようにしたので、エンジン始動後の実際の冷却水温の挙動と同じように疑似水温を変化させることができ、疑似水温の設定精度ひいては疑似水温を用いた暖機増量係数の算出精度を向上させることができる。

次に、図１５乃至図１８を用いて本発明の実施例２を説明する。
前記実施例１では、冷却水温センサ異常時の補助燃料供給判定値を固定値としたが、本実施例２では、図１５の補助燃料供給制御プログラムを実行することで、冷却水温センサ異常時の補助燃料供給判定値Ｅを吸気温度に応じて変化させるようにしている。

図１５に示す補助燃料供給制御プログラムでは、始動開始から所定期間内に冷却水温センサ２６が正常であるか否かを判定し（ステップ１０１、１０２）、冷却水温センサ２６が正常の場合には、冷却水温が所定水温（例えば１５℃）以下で且つ主燃料のアルコール濃度が所定濃度（例えば８０％）以上であるか否かを判定することで、冷却水温と主燃料のアルコール濃度が通常の補助燃料供給領域（図１７参照）内であるか否かを判定する（ステップ１０３、１０４）。

その結果、冷却水温と主燃料のアルコール濃度が通常の補助燃料供給領域内であると判定された場合には、主燃料よりも揮発性の高い補助燃料の供給を実施する（ステップ１０８）。これに対して、冷却水温と主燃料のアルコール濃度が通常の補助燃料供給領域内ではないと判定された場合には、補助燃料の供給を実施しない（ステップ１０９）。

一方、冷却水温センサ２６が異常の場合には、疑似水温を暖機後の標準冷却水温（例えば８０℃）に設定した後、エンジン１１が始動不能状態であるか否かを判定する（ステップ１０５、１０６）。エンジン１１が始動不能状態であると判定された場合には、ステップ１０７ａに進み、図１６に示す補助燃料供給判定値Ｅのテーブルを参照して、吸気温度に応じた補助燃料供給判定値Ｅを算出する。

一般に、エンジン温度が高くなるほど吸気温度が高くなり、また、エンジン温度が高くなるほど主燃料の揮発性が高くなって、補助燃料の供給が必要となるアルコール濃度が高くなる。そこで、図１６に示す補助燃料供給判定値Ｅのテーブルは、エンジン温度の情報である吸気温度が高くなるほど補助燃料供給判定値Ｅが大きくなって補助燃料の供給を実施する主燃料のアルコール濃度が高くなるように設定されている。また、吸気温度が所定値（例えば３０℃）以上の領域では、補助燃料供給判定値Ｅを１００％よりも大きい値（例えば１１０％）に設定することで、補助燃料の供給を実施しないようにしている。

この後、ステップ１０７ｂに進み、主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値Ｅ以上であるか否かを判定することで、主燃料のアルコール濃度が冷却水温センサ異常時の補助燃料供給領域（図１７参照）内であるか否かを判定する。

上記ステップ１０６でエンジン１１が始動不能状態であると判定され、且つ、ステップ１０７ｂで主燃料のアルコール濃度が冷却水温センサ異常時の補助燃料供給領域内であると判定された場合には、主燃料よりも揮発性の高い補助燃料の供給を実施する（ステップ１０８）。これに対して、上記ステップ１０６でエンジン１１が始動可能であると判定された場合、又は、ステップ１０７ｂで主燃料のアルコール濃度が冷却水温センサ異常時の補助燃料供給領域内ではないと判定された場合には、補助燃料の供給を実施しない（ステップ１１０）。

以上説明した本実施例２では、エンジン温度の情報である吸気温度に応じて補助燃料供給判定値Ｅを変化させるようにしたので、エンジン温度に応じて主燃料の揮発性が変化して補助燃料の供給が必要となる主燃料のアルコール濃度が変化するのに対応して、補助燃料供給判定値Ｅを適正値に変化させることができ、補助燃料の過剰供給を防止することができる。

尚、上記実施例２では、吸気温度に応じて補助燃料供給判定値Ｅを変化させるようにしたが、燃料温度に応じて補助燃料供給判定値Ｅを変化させるようにしても良い。
また、図１８に示すように、前回のエンジン停止直前の冷却水温とエンジン停止時間とに応じた推定冷却水温を算出し、この推定冷却水温に応じて補助燃料供給判定値Ｅを変化させるようにしても良い。この場合、エンジン温度の情報である推定冷却水温が高くなるほど補助燃料供給判定値Ｅが大きくなって補助燃料の供給を実施する主燃料のアルコール濃度を高くする。また、推定冷却水温が所定値（例えば６０℃）以上の領域では、補助燃料供給判定値Ｅを１００％よりも大きい値（例えば１１０％）に設定することで、補助燃料の供給を実施しないようにする。

このようにしても、エンジン温度に応じて主燃料の揮発性が変化して補助燃料の供給が必要となる主燃料のアルコール濃度が変化するのに対応して、補助燃料供給判定値Ｅを適正値に変化させることができる。

［その他の実施例］
上記各実施例１，２では、主燃料のアルコール濃度に応じた疑似水温初期値を算出すると共に、吸気温度に応じた疑似水温下限ガード値を算出した後、主燃料のアルコール濃度に応じた疑似水温初期値を吸気温度に応じた疑似水温下限ガード値でガード処理して疑似水温初期値を補正するようにしたが、図１９に示す疑似水温初期値の二次元マップを参照して、主燃料のアルコール濃度と吸気温度とに応じた疑似水温初期値を算出するようにしても良い。或は、主燃料のアルコール濃度と燃料温度とに応じた疑似水温初期値を算出するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、冷却水温センサ２６が異常の場合に、エンジン１１が始動不能状態で且つ主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値以上のときに限って補助燃料の供給を実施するようにしたが、エンジン１１が始動不能状態であるか否かを判定する処理を省略して、冷却水温センサ２６が異常の場合に、主燃料のアルコール濃度が補助燃料供給判定値以上のときに補助燃料の供給を実施するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、アルコール濃度センサ３７で主燃料のアルコール濃度を検出するようにしたが、アルコール濃度センサ３７を備えていないシステムの場合には、空燃比Ｆ／Ｂ補正値等に基づいてアルコール濃度を推定するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、冷却水温センサ異常時に主燃料のアルコール濃度が所定の補助燃料供給判定値以上のときに補助燃料の供給を実施する技術と、冷却水温センサ異常時に主燃料のアルコール濃度が高いときに暖機後の標準冷却水温よりも低い疑似水温を設定し、この疑似水温を用いて主燃料の噴射量を増量補正する技術とを両方とも実行するようにしたが、いずれか一方のみを実行するようにしても良い。

また、冷却水温センサ異常時に主燃料のアルコール濃度が高いときに暖機後の標準冷却水温よりも低い疑似水温を設定し、この疑似水温を用いて主燃料の噴射量を増量補正する技術は、補助燃料供給装置を搭載していないシステムに適用しても良い。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 実施例１の補助燃料供給領域を示す図である。 アルコール濃度補正値のマップの一例を概念的に示す図である。 暖機増量係数のマップの一例を概念的に示す図である。 疑似水温初期値のマップ（その１）の一例を概念的に示す図である。 第１の疑似水温下限ガード値のマップ（その１）の一例を概念的に示す図である。 第１の疑似水温下限ガード値のマップ（その２）の一例を概念的に示す図である。 第２の疑似水温下限ガード値のマップの一例を概念的に示す図である。 始動後の疑似水温のマップ（その１）の一例を概念的に示す図である。 始動後の疑似水温のマップ（その２）の一例を概念的に示す図である。 始動後の疑似水温のマップ（その３）の一例を概念的に示す図である。 疑似水温初期値のマップ（その２）の一例を概念的に示す図である。 実施例１の補助燃料供給制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の疑似水温設定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の補助燃料供給制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の補助燃料供給判定値のテーブルの一例を概念的に示す図である。 実施例２の補助燃料供給領域を示す図である。 実施例２の変形例における補助燃料供給領域を示す図である。 他の実施例における疑似水温初期値の二次元マップの一例を概念的に示す図である。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、１９…噴射ノズル、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、２４…排出ガスセンサ、２６…冷却水温センサ、２９…ＥＣＵ（補助燃料供給制御手段，燃料噴射制御手段，疑似水温設定手段）、３０…メイン燃料タンク、３７…アルコール濃度センサ（アルコール濃度取得手段）、３８…サブ燃料タンク、４１…デューティ制御弁

Claims (11)

1. 内燃機関の燃料としてアルコールを含んだ主燃料と該主燃料よりも揮発性が高い補助燃料とを供給可能なシステムに適用され、前記主燃料のアルコール濃度を検出又は推定するアルコール濃度取得手段と、内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温センサと、前記冷却水温センサで検出した冷却水温と前記アルコール濃度取得手段で検出又は推定した主燃料のアルコール濃度とに基づいて前記補助燃料の供給を制御する補助燃料供給制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、
   前記補助燃料供給制御手段は、前記冷却水温センサが異常の場合には、前記アルコール濃度取得手段で検出又は推定した主燃料のアルコール濃度が所定の補助燃料供給判定値以上のときに前記補助燃料の供給を実施することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記補助燃料供給制御手段は、前記冷却水温センサが異常の場合には、内燃機関が始動不能状態で且つ前記アルコール濃度取得手段で検出又は推定した主燃料のアルコール濃度が前記補助燃料供給判定値以上のときに前記補助燃料の供給を実施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. 前記補助燃料供給制御手段は、内燃機関の吸気温度と燃料温度のうちの少なくとも一方に応じて前記補助燃料供給判定値を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記補助燃料供給制御手段は、内燃機関の前回の停止直前の冷却水温と前回の停止から今回の始動までの停止時間とに応じて前記補助燃料供給判定値を変化させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. 内燃機関の燃料としてアルコールを含んだ主燃料を供給可能なシステムに適用され、前記主燃料のアルコール濃度を検出又は推定するアルコール濃度取得手段と、内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温センサと、前記冷却水温センサで検出した冷却水温と前記アルコール濃度取得手段で検出又は推定した主燃料のアルコール濃度とに基づいて前記主燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、
   前記冷却水温センサが異常の場合には前記アルコール濃度取得手段で検出又は推定した主燃料のアルコール濃度が所定値よりも高いときに暖機後の標準冷却水温よりも低い疑似水温を設定する疑似水温設定手段を備え、
   前記燃料噴射制御手段は、前記冷却水温センサが異常の場合に前記冷却水温センサで検出した冷却水温に代えて前記疑似水温を用いて前記主燃料の噴射量を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 前記疑似水温設定手段は、前記アルコール濃度取得手段で検出又は推定した主燃料のアルコール濃度が高くなるほど前記疑似水温の低下度合が大きくなるように該疑似水温を設定することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記疑似水温設定手段は、内燃機関の吸気温度と燃料温度のうちの少なくとも一方に応じて前記疑似水温を補正することを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記疑似水温設定手段は、内燃機関の前回の停止直前の冷却水温と前回の停止から今回の始動までの停止時間とに応じて前記疑似水温を補正することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記疑似水温設定手段は、内燃機関の始動後の経過時間又は動作量が増加するに従って前記疑似水温が徐々に上昇して暖機後の標準冷却水温に近付くように該疑似水温を設定することを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
10. 内燃機関の排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する排出ガスセンサを備え、
    前記疑似水温設定手段は、前記排出ガスセンサの出力がリッチになったときに前記疑似水温が暖機後の標準冷却水温に近付く速度を速くすることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
11. 内燃機関の排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する排出ガスセンサを備え、
    前記燃料噴射制御手段は、前記排出ガスセンサの出力に基づいて前記主燃料の噴射量をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を実行し、
    前記疑似水温設定手段は、内燃機関の始動後で前記空燃比フィードバック制御中に前記冷却水温センサが異常になった場合には、前記疑似水温を暖機後の標準冷却水温に設定する又は前記冷却水温センサの異常が内燃機関の始動時からの場合よりも高温側に設定することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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