JP2009024677A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジンに供給する燃料のアルコール濃度の違いによる出力トルクの変化を少なくしてドライバビリティを向上させる。
【解決手段】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点火時期を設定して、ノッキングの発生を防止しながら適正な燃焼状態を確保する。更に、推定トルクを目標トルクに追従させる（推定筒内充填空気量を目標筒内充填空気量に追従させる）ようにスロットル開度を制御するトルク制御において、推定筒内充填空気量を求める際に燃料のアルコール濃度に応じて推定筒内充填空気量を補正してスロットル開度を変化させることで、燃料のアルコール濃度に応じた点火時期の補正によるトルク変化分を、燃料のアルコール濃度に応じた推定筒内充填空気量（スロットル開度）の補正によるトルク変化分で打ち消して、燃料のアルコール濃度の違いによる出力トルクの変化を少なくする。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関に供給する燃料の燃料性状に応じて点火時期を設定する内燃機関の制御装置に関する発明である。
車両に搭載される内燃機関の燃料として、ガソリン、エタノールやメタノール等のアルコール、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料をいずれも使用可能にしたものがある。このようなシステムでは、特許文献１（特開平１−１３５２８号公報）に記載されているように、内燃機関に供給する燃料のアルコール濃度（アルコール混合率）を燃料センサで検出し、そのアルコール濃度に応じて点火時期や空燃比を設定することで、点火時期や空燃比をアルコール濃度に応じた適正値に制御するようにしたものがある。
特開平１−１３５２８号公報（第２頁等）
一般に、内燃機関は、ノッキングが発生する直前の点火時期が最適点火時期（燃焼効率が最も良くなる点火時期）となり、燃料のアルコール濃度が高くなってオクタン価が高くなるほど点火時期のノック限界が進角側となる。このため、上記特許文献１のように燃料のアルコール濃度に応じて点火時期を設定するシステムでは、燃料のアルコール濃度が高くなるほど点火時期を進角させることで、ノッキングの発生を防止しながら出力トルクを増加させることができる。しかし、このような点火時期制御では、アルコール濃度が低い燃料を使用した場合に、アルコール濃度が高い燃料を使用した場合に比べて、点火時期が遅角されて出力トルクが減少するため、ドライバビリティが損なわれる可能性がある。
本発明は、このような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、燃料性状の違いによる出力トルクの変化を少なくすることができ、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、内燃機関に供給する燃料の性状を燃料性状検出手段で検出し、検出した燃料性状に応じて点火時期を点火時期設定手段で設定する内燃機関の制御装置において、内燃機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、内燃機関の出力トルクを推定する出力トルク推定手段と、推定した出力トルク（以下「推定トルク」という）を目標トルクに追従させるように制御するトルク制御を実行するトルク制御手段とを備え、出力トルク推定手段は、推定トルクを求める際に燃料性状検出手段で検出した燃料性状に応じて該推定トルクを補正してトルク制御の制御量を変化させるようにしたものである。
この構成では、燃料性状に応じて点火時期を設定することで、点火時期を燃料性状に応じた適正値に制御して、ノッキングの発生を防止しながら適正な燃焼状態を確保することができる。更に、推定トルクを目標トルクに追従させるように制御するトルク制御において、推定トルクを求める際に燃料性状に応じて推定トルクを補正してトルク制御の制御量を変化させることで、燃料性状に応じた点火時期の補正によるトルク減少分（又は増加分）を、燃料性状に応じた推定トルクの補正によるトルク増加分（又は減少分）で補うことができるため、燃料性状の違いによる出力トルクの変化を少なくすることができ、ドライバビリティを向上させることができる。
本発明は、請求項２のように、内燃機関は、燃料として、ガソリン、アルコール、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料をいずれも使用可能な自動車用エンジンに適用し、燃料性状検出手段は、燃料性状としてアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサを用いるようにすると良い。このようにすれば、燃料のアルコール濃度に応じて点火時期を設定することで、ノッキングの発生を防止しながら適正な燃焼状態を確保することができ、更に、燃料のアルコール濃度に応じて推定トルクを補正してトルク制御の制御量を変化させることで、燃料アルコール濃度に応じた点火時期の補正によるトルク変化分を、燃料のアルコール濃度に応じた推定トルクの補正によるトルク変化分で打ち消して、燃料のアルコール濃度の違いによる出力トルクの変化を防止することができる。
また、トルク制御は、請求項３のように、内燃機関の吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段と、目標トルクを目標吸入空気量に変換する吸気量変換手段とを設け、スロットルバルブ通過空気量の挙動及び／又は吸気系の応答遅れを考慮した物理モデルを用いて推定吸入空気量を推定トルクの情報として算出し、推定吸入空気量を目標吸入空気量に追従させるように吸入空気量調整手段を制御するようにしても良い。このようにすれば、吸入空気量の制御によって推定トルクを目標トルクに追従させるように制御するトルク制御を精度良く実行することができる。
この場合、請求項４のように、吸入空気量調整手段は、スロットル開度、吸気バルブリフト量、吸気バルブ開弁時期、排気バルブ開弁時期、ウエストゲートバルブ開度のうちの少なくとも１つを調整する手段を用いるようにすると良い。スロットル開度、吸気バルブリフト量、吸気バルブ開弁時期、排気バルブ開弁時期、ウエストゲートバルブ開度のいずれを調整しても、推定吸入空気量を目標吸入空気量に追従させるように吸入空気量を制御することができる。
ところで、燃料性状検出手段の異常時に、通常（燃料性状検出手段の正常時）と同じ制御をそのまま継続すると、燃料性状検出手段で誤検出した間違った燃料性状に基づいて出力トルクを過大に制御してしまう可能性がある。
この対策として、請求項５のように、燃料性状検出手段の異常の有無を異常診断手段により判定し、燃料性状検出手段の異常有りと判定されたときに、該燃料性状検出手段で検出した燃料性状に応じて推定トルクを補正する処理を禁止すると共に、点火時期を通常よりも遅角側（つまりトルク減少側）に設定する処理及び／又はスロットル開度を通常よりも閉じ側（つまりトルク減少側）に設定する処理を異常時制御手段により実行するようにすると良い。このようにすれば、燃料性状検出手段の異常時に、燃料性状検出手段で誤検出した間違った燃料性状に基づいて出力トルクを過大に制御することを未然に防止することができる。
この場合、燃料性状検出手段の異常診断方法は、種々の方法が考えられるが、例えば、請求項６のように、燃料性状検出手段で検出した燃料性状に基づいて内燃機関の始動開始から始動完了までの推定始動時間を算出すると共に、内燃機関の始動開始から始動完了までの実始動時間を計測し、推定始動時間と実始動時間とを比較して燃料性状検出手段の異常の有無を判定するようにしても良い。
実際の燃料性状に応じて燃料の気化特性等が変化して実始動時間が変化する。燃料性状検出手段が正常で、燃料性状検出手段で検出した燃料性状が実際の燃料性状とほぼ同じであれば、推定始動時間が実始動時間とほぼ同じになるが、燃料性状検出手段が異常で、燃料性状検出手段で検出した燃料性状と実際の燃料性状との差が大きくなると、推定始動時間と実始動時間との差が大きくなる。従って、推定始動時間と実始動時間とを比較すれば、内燃機関の始動時に燃料性状検出手段の異常の有無を精度良く判定することができる。
また、請求項７のように、内燃機関の冷却水温、油温、吸気温、大気圧のうちの少なくとも１つに応じて燃料性状検出手段の異常の有無を判定する際の判定条件を変更するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の温度（冷却水温、油温）や吸気温や大気圧によって燃料の気化特性等が変化して異常診断パラメータ（例えば始動時間）が変化するのに対応して判定条件を変化させることができ、燃料性状検出手段の異常診断精度を向上させることができる。ここで、判定条件を変化させる方法は、判定値を変化させても良いし、この判定値と異常診断パラメータを補正しても良い。
以下、本発明を実施するための最良の形態を自動車用バイフューエルエンジン（ガソリン、アルコール、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料をいずれも使用可能なエンジン）に適用して具体化した一実施例を説明する。
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（吸入空気量調整手段）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、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が設けられている。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、ノッキングを検出するノックセンサ２９が取り付けられている。また、クランク軸２７の外周側には、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、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。
エンジン１１は、燃料としてガソリン、エタノールやメタノール等のアルコール、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料をいずれも使用可能であり、これらのガソリン、アルコール、アルコール混合燃料のいずれかをエンジン１１に供給するようになっている。燃料を貯溜する燃料タンク３０内には、燃料を汲み上げる燃料ポンプ３１が設けられている。この燃料ポンプ３１から吐出される燃料は、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、その圧力を越える燃料の余剰分が燃料戻し管３６により燃料タンク３０内に戻されるようになっている。
また、燃料タンク３０には、燃料タンク３０内の燃料（エンジン１１に供給される燃料）のアルコール濃度（燃料性状）を検出するアルコール濃度センサ３７（燃料性状検出手段）が設けられている。尚、アルコール濃度センサ３７は、燃料配管３２に設けるようにしても良い等、燃料タンク３０から燃料噴射弁２１までの燃料供給経路中の適宜の位置に設けるようにすれば良い。
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）３８に入力される。このＥＣＵ３８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、ＥＣＵは、後述する図６のトルク制御ルーチンを実行することで、次のような制御を行う。一般に、ノッキングが発生する直前の点火時期が最適点火時期（燃焼効率が最も良くなる点火時期）となり、燃料のアルコール濃度が高くなってオクタン価が高くなるほど点火時期のノック限界が進角側となるため、アルコール濃度センサ３７で検出した燃料のアルコール濃度検出値が高くなるほど点火時期を進角させることで、ノッキングの発生を防止しながら適正な燃焼状態を確保して出力トルクを増加させる。
しかし、このような点火時期制御では、アルコール濃度が低い燃料（例えばガソリン）を使用した場合に、アルコール濃度が高い燃料（例えばエタノール１００％）を使用した場合に比べて、点火時期が遅角されて出力トルクが減少する。
そこで、エンジン１１の目標トルクを設定すると共に出力トルクを推定し、推定した出力トルク（以下「推定トルク」という）を目標トルクに追従させるように制御するトルク制御を実行する。本実施例のトルク制御では、目標トルクの情報として目標筒内充填空気量（目標吸入空気量）を用いると共に、推定トルクの情報として推定筒内充填空気量（推定吸入空気量）を用い、推定筒内充填空気量を目標筒内充填空気量に追従させるようにスロットル開度（スロットルバルブ１６の開度）を制御する。
図４のタイムチャートに示すように、このトルク制御において推定筒内充填空気量を求める際に、アルコール濃度センサ３７で検出した燃料のアルコール濃度検出値に応じて推定筒内充填空気量を補正してスロットル開度を変化させることで、燃料のアルコール濃度検出値に応じた点火時期の補正によるトルク減少分（又は増加分）を、燃料のアルコール濃度検出値に応じた推定筒内充填空気量（スロットル開度）の補正によるトルク増加分（又は減少分）で補って、燃料のアルコール濃度の違いによる出力トルクの変化を少なくする。
具体的には、図２に示すように、非線形制御（アクセル開度等に基づいて目標トルクを設定する制御）、アイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）、クルーズコントロール、トラクションコントロール等によって設定された各目標トルクの中から、目標トルク設定部３９（目標トルク設定手段）によって最終的な目標トルクを選択してトルク制御部４０（トルク制御手段）に出力する。
このトルク制御部４０は、図３に示すように、まず、吸気量変換部４１（吸気量変換手段）で、エンジン回転速度、点火時期、燃料のアルコール濃度検出値等を用いて目標トルクを目標筒内充填空気量に換算した後、目標吸気量実現部４２で、推定筒内充填空気量を目標筒内充填空気量に追従させるように目標スロットル開度を演算する。
この後、吸気量推定部４３（出力トルク推定手段）で、スロットルバルブ通過空気量の挙動と吸気系の応答遅れの一方又は両方を考慮した物理モデルを用いて、目標スロットル開度に基づいて１演算周期後（次に目標スロットル開度を演算する時点）の推定筒内充填空気量を演算し、この推定筒内充填空気量を燃料のアルコール濃度検出値を用いて補正して最終的な推定筒内充填空気量を求める。この場合、燃料のアルコール濃度検出値が低くなるほど目標スロットル開度が大きくなるように推定筒内充填空気量を補正することで、燃料のアルコール濃度検出値に応じた点火時期の補正によるトルク変化分を、燃料のアルコール濃度検出値に応じた推定筒内充填空気量の補正によるトルク変化分で打ち消すようにする。
この後、トルク変換部４４で、エンジン回転速度、点火時期、燃料のアルコール濃度検出値等を用いて、推定筒内充填空気量を推定トルクに換算する。
この後、図２に示すように、トルク制御部４０で演算した目標スロットル開度をエンジン１１に出力し、実スロットル開度が目標スロットル開度に一致するようにスロットルバルブ１６のモータ１５を制御することで、推定筒内充填空気量を目標筒内充填空気量に追従させるようにスロットル開度を制御する。
ところで、アルコール濃度センサ３７の異常時に、通常（アルコール濃度センサ３７の正常時）と同じ制御をそのまま継続すると、アルコール濃度センサ３７で誤検出した間違ったアルコール濃度検出値に基づいて出力トルクを過大に制御してしまう可能性がある。
この対策として、ＥＣＵ３８は、後述する図７の異常診断ルーチンを実行することで、アルコール濃度センサ３７の異常の有無を判定し、アルコール濃度センサ３７の異常の有りと判定されたときには、アルコール濃度センサ３７で検出した燃料のアルコール濃度検出値に応じて推定筒内充填空気量を補正する処理を禁止すると共に、点火時期を通常よりも遅角側（つまりトルク減少側）に補正する処理及びスロットル開度を通常よりも閉じ側（つまりトルク減少側）に補正する処理を実行する。これにより、アルコール濃度センサ３７の異常時に、アルコール濃度センサ３７で誤検出した間違ったアルコール濃度検出値に基づいて出力トルクを過大に制御することを未然に防止する。
この場合、アルコール濃度センサ３７の異常診断方法は、種々の方法が考えられるが、例えば、図５のタイムチャートに示すように、エンジン１１の始動開始（例えばスタータスイッチがオンされた時点）から始動完了（例えばエンジン回転速度が完爆判定値を越えた時点）までの実始動時間を測定すると共に、アルコール濃度センサ３７で検出した燃料のアルコール濃度検出値に基づいてエンジン１１の始動開始から始動完了までの推定始動時間をマップ等により算出し、推定始動時間と実始動時間とを比較してアルコール濃度センサ３７の異常の有無を判定する。
燃料の実際のアルコール濃度に応じて気化特性等が変化して実始動時間が変化する。アルコール濃度センサ３７が正常で、燃料のアルコール濃度検出値が燃料の実際のアルコール濃度とほぼ同じであれば、推定始動時間が実始動時間とほぼ同じになるが、アルコール濃度センサ３７が異常で、燃料のアルコール濃度検出値と燃料の実際のアルコール濃度との差が大きくなると、推定始動時間と実始動時間との差が大きくなる。従って、推定始動時間と実始動時間とを比較すれば、エンジン１１の始動時にアルコール濃度センサ３７の異常の有無を精度良く判定することができる。
以下、ＥＣＵ３８が実行する図６のトルク制御ルーチン及び図７の異常診断ルーチンの処理内容を説明する。
［トルク制御ルーチン］
図６に示すトルク制御ルーチンは、ＥＣＵ３８の電源オン中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、アルコール濃度センサ３７で検出した燃料のアルコール濃度検出値、目標トルク、推定筒内充填空気量、点火時期、エンジン回転速度等を読み込む。
この後、ステップ１０２に進み、燃料のアルコール濃度検出値に応じて点火プラグ２２の点火時期を補正する。この場合、例えば、燃料のアルコール濃度検出値に応じた点火時期補正量をマップ等により算出し、この点火時期補正量を用いて点火プラグ２２の点火時期を補正する。点火時期補正量のマップは、燃料のアルコール濃度検出値が高くなるほど点火時期を進角させるように点火時期補正量が設定されている。これにより、燃料のアルコール濃度が高くなるほど点火時期を進角させて、ノッキングの発生を防止しながら適正な燃焼状態を確保して出力トルクを増加させる。このステップ１０２の処理が特許請求の範囲でいう点火時期設定手段としての役割を果たす。
この後、ステップ１０３に進み、補正後の点火時期、エンジン回転速度、燃料のアルコール濃度検出値等を用いて目標トルクを目標筒内充填空気量に換算した後、ステップ１０４に進み、推定筒内充填空気量を目標筒内充填空気量に追従させるように目標スロットル開度を演算する。
この後、ステップ１０５に進み、スロットルバルブ通過空気量の挙動と吸気系の応答遅れの一方又は両方を考慮した物理モデルを用いて、目標スロットル開度に基づいて１演算周期後（次に目標スロットル開度を演算する時点）の推定筒内充填空気量を演算し、この推定筒内充填空気量を燃料のアルコール濃度検出値に応じて補正して最終的な推定筒内充填空気量を求める。この場合、燃料のアルコール濃度検出値が低くなるほど目標スロットル開度が大きくなるように推定筒内充填空気量を補正することで、燃料のアルコール濃度検出値に応じた点火時期の補正によるトルク変化分を、燃料のアルコール濃度検出値に応じた推定筒内充填空気量の補正によるトルク変化分で打ち消すようにする。
［異常診断ルーチン］
図７に示す異常診断ルーチンは、ＥＣＵ３８の電源オン中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、アルコール濃度センサ３７で検出した燃料のアルコール濃度検出値、エンジン回転速度等を読み込む。
この後、ステップ２０２に進み、エンジン１１の始動開始（例えばスタータスイッチがオンされた時点）から始動完了（例えばエンジン回転速度が完爆判定値を越えた時点）までの実始動時間を測定する。
この後、ステップ２０３に進み、燃料のアルコール濃度検出値に基づいてエンジン１１の始動開始から始動完了までの推定始動時間をマップ等により算出し、この推定始動時間を冷却水温、油温、吸気温、大気圧のうちの１つ又は複数に応じて補正する。これにより、エンジン１１の温度（冷却水温、油温）や吸気温や大気圧によって燃料の気化特性等が変化するのに対応して推定始動時間を変化させる。
この後、ステップ２０４に進み、推定始動時間と実始動時間との差ΔＴの絶対値が所定の異常判定値よりも大きいか否かによって、アルコール濃度センサ３７の異常の有無を判定する。これらのステップ２０１〜２０４の処理が特許請求の範囲でいう異常診断手段としての役割を果たす。
このステップ２０４で、推定始動時間と実始動時間との差ΔＴの絶対値が異常判定値以下であると判定された場合には、アルコール濃度センサ３７の異常無し（正常）と判断して、ステップ２０５に進み、通常のエンジン制御やトルク制御を実行する。
一方、上記ステップ２０４で、推定始動時間と実始動時間との差ΔＴの絶対値が異常判定値よりも大きいと判定された場合には、アルコール濃度センサ３７の異常有りと判断して、ステップ２０６に進み、アルコール濃度センサ３７で検出した燃料のアルコール濃度検出値に応じて推定筒内充填空気量を補正する処理を禁止する。
この後、ステップ２０７に進み、点火時期を通常よりも遅角側（つまりトルク減少側）に補正する処理を実行する。この場合、例えば、点火時期の設定に用いるアルコール濃度を点火時期が最遅角位置となる濃度（例えば０％）に固定して、点火時期を遅角側に補正する。
この後、ステップ２０８に進み、スロットル開度を通常よりも閉じ側（つまりトルク減少側）に補正する処理を実行する。この場合、例えば、目標スロットル開度の設定に用いるアルコール濃度を目標スロットル開度が最小となる濃度（例えば１００％）に固定して、スロットル開度を閉じ側に補正する。
これらのステップ２０６〜２０８の処理により、アルコール濃度センサ３７の異常時に、アルコール濃度センサ３７で誤検出した間違ったアルコール濃度検出値に基づいて出力トルクを過大に制御することを未然に防止する。これらのステップ２０６〜２０８の処理が特許請求の範囲でいう異常時制御手段としての役割を果たす。尚、点火時期を通常よりも遅角側に補正する処理とスロットル開度を通常よりも閉じ側に補正する処理のうちの一方のみを実行するようにしても良い。
以上説明した本実施例では、アルコール濃度センサ３７で検出した燃料のアルコール濃度検出値に応じて点火時期を設定するようにしたので、点火時期を燃料のアルコール濃度に応じた適正値に制御して、ノッキングの発生を防止しながら適正な燃焼状態を確保することができる。更に、推定トルクを目標トルクに追従させる（推定筒内充填空気量を目標筒内充填空気量に追従させる）ようにスロットル開度を制御するトルク制御において、推定筒内充填空気量を求める際に、アルコール濃度センサ３７で検出した燃料のアルコール濃度検出値に応じて推定筒内充填空気量を補正してスロットル開度を変化させるようにしたので、燃料のアルコール濃度検出値に応じた点火時期の補正によるトルク減少分（又は増加分）を、燃料のアルコール濃度検出値に応じた推定筒内充填空気量（スロットル開度）の補正によるトルク増加分（又は減少分）で補うことができる。これにより、燃料のアルコール濃度の違いによる出力トルクの変化を少なくすることができ、ドライバビリティを向上させることができる。
また、本実施例では、アルコール濃度センサ３７の異常の有無を判定し、アルコール濃度センサ３７の異常の有りと判定されたときには、アルコール濃度センサ３７で検出した燃料のアルコール濃度検出値に応じて推定筒内充填空気量を補正する処理を禁止すると共に、点火時期を通常よりも遅角側（つまりトルク減少側）に補正する処理やスロットル開度を通常よりも閉じ側（つまりトルク減少側）に補正する処理を実行するようにしたので、アルコール濃度センサ３７の異常時に、アルコール濃度センサ３７で誤検出した間違ったアルコール濃度検出値に基づいて出力トルクを過大に制御することを未然に防止することができる。
更に、本実施例では、エンジン１１の始動開始から始動完了までの実始動時間を計測すると共に、アルコール濃度センサ３７で検出した燃料のアルコール濃度検出値に基づいてエンジン１１の始動開始から始動完了までの推定始動時間を算出し、推定始動時間と実始動時間とを比較してアルコール濃度センサ３７の異常の有無を判定するようにしたので、エンジン１１の始動時にアルコール濃度センサ３７の異常の有無を精度良く判定することができる。
しかも、本実施例では、冷却水温、油温、吸気温、大気圧のうちの１つ又は複数に応じて推定始動時間を補正するようにしたので、エンジン１１の温度（冷却水温、油温）や吸気温や大気圧によって燃料の気化特性等が変化するのに対応して推定始動時間を変化させることができ、アルコール濃度センサ３７の異常診断精度を向上させることができる。
尚、冷却水温、油温、吸気温、大気圧のうちの１つ又は複数に応じて実始動時間や異常判定値を補正するようにしても良い。
また、上記実施例では、推定始動時間と実始動時間との差の絶対値が異常判定値よりも大きいか否かによってアルコール濃度センサ３７の異常の有無を判定するようにしたが、推定始動時間と実始動時間との比が異常判定値よりも大きいか否かによってアルコール濃度センサ３７の異常の有無を判定するようにしても良い。更に、アルコール濃度センサ３７の異常診断方法は、推定始動時間と実始動時間とを比較する方法に限定されず、適宜変更しても良い。
また、上記実施例では、トルク制御の際に、推定筒内充填空気量を目標筒内充填空気量に追従させるようにスロットル開度を制御するようにしたが、スロットル開度、吸気バルブリフト量、吸気バルブ開弁時期、排気バルブ開弁時期、ウエストゲートバルブ開度のうちの１つ又は複数を制御するようにしても良い。
また、上記実施例では、トルク制御の際に、吸入空気量を制御して推定トルクを目標トルクに追従させるようにしたが、燃料噴射量を制御して推定トルクを目標トルクに追従させるようにしても良い。
また、上記実施例では、燃料性状としてアルコール濃度を検出し、検出したアルコール濃度に応じて点火時期を設定するシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、燃料性状としてガソリン濃度、光の屈折率、光の透過率、粘度、比重（密度）、蒸発性等のいずれかを検出し、その検出した燃料性状に応じて点火時期を設定するシステムに本発明を適用しても良い。
本発明の一実施例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。 トルク制御システム全体の概要を示すブロック図である。 トルク制御部の機能を説明するブロック図である。 トルク制御を説明するタイムチャートである。 実始動時間を説明するタイムチャートである。 トルク制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 異常診断ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
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（吸入空気量調整手段）、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、３０…燃料タンク、３７…アルコール濃度センサ（燃料性状検出手段）、３８…ＥＣＵ（点火時期設定手段）、３９…目標トルク設定部（目標トルク設定手段）、４０…トルク制御部（トルク制御手段）、４１…吸気量変換部（吸気量変換手段）、４２…目標吸気量実現部、４３…吸気量推定部（出力トルク推定手段）

Claims (7)

  1. 内燃機関に供給する燃料の性状を検出する燃料性状検出手段と、前記燃料性状検出手段で検出した燃料性状に応じて点火時期を設定する点火時期設定手段とを備えた内燃機関の制御装置において、
    前記内燃機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
    前記内燃機関の出力トルクを推定する出力トルク推定手段と、
    前記出力トルク推定手段で推定した出力トルク（以下「推定トルク」という）を前記目標トルクに追従させるように制御するトルク制御を実行するトルク制御手段とを備え、
    前記出力トルク推定手段は、前記推定トルクを求める際に前記燃料性状検出手段で検出した燃料性状に応じて該推定トルクを補正して前記トルク制御の制御量を変化させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記内燃機関は、燃料として、ガソリン、アルコール、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料をいずれも使用可能な自動車用エンジンであり、
    前記燃料性状検出手段は、前記燃料性状としてアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサであ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. 前記内燃機関の吸入空気量を調整する吸入空気量調整手段と、
    前記目標トルクを目標吸入空気量に変換する吸気量変換手段とを備え、
    前記出力トルク推定手段は、スロットルバルブ通過空気量の挙動及び／又は吸気系の応答遅れを考慮した物理モデルを用いて推定吸入空気量を前記推定トルクの情報として算出し、
    前記トルク制御手段は、前記推定吸入空気量を前記目標吸入空気量に追従させるように前記吸入空気量調整手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記吸入空気量調整手段は、スロットル開度、吸気バルブリフト量、吸気バルブ開弁時期、排気バルブ開弁時期、ウエストゲートバルブ開度のうちの少なくとも１つを調整する手段であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記燃料性状検出手段の異常の有無を判定する異常診断手段と、
    前記異常診断手段により前記燃料性状検出手段の異常有りと判定されたときに、該燃料性状検出手段で検出した燃料性状に応じて前記推定トルクを補正する処理を禁止すると共に、点火時期を通常よりも遅角側に設定する処理及び／又はスロットル開度を通常よりも閉じ側に設定する処理を実行する異常時制御手段と
    を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記異常診断手段は、前記燃料性状検出手段で検出した燃料性状に基づいて前記内燃機関の始動開始から始動完了までの推定始動時間を算出すると共に、前記内燃機関の始動開始から始動完了までの実始動時間を計測し、前記推定始動時間と前記実始動時間とを比較して前記燃料性状検出手段の異常の有無を判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. 前記異常診断手段は、前記内燃機関の冷却水温、油温、吸気温、大気圧のうちの少なくとも１つに応じて前記燃料性状検出手段の異常の有無を判定する際の判定条件を変更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。
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