JP2009052456A - アルコール混合判定装置及びアルコール混合判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】システム異常による空燃比リーンずれとアルコール混合による空燃比リーンずれとを判別できるアルコール混合判定装置を提供する。
【解決手段】目標空燃比に対する実空燃比のリーン側へのずれ量が所定量以上であると判定された場合であって、エンジン始動時温度が所定範囲であるとの条件下でエンジン始動時に現れるエンジン回転速度のピーク値ＮＥＰが所定値以上である場合（ケース(1)）には、アルコールが混合されていると判定する。一方、リーン側ずれ量が所定量以上であると判定された場合であっても、前記条件下で前記ピーク値ＮＥＰが前記所定値未満である場合（ケース(3)）にはシステム異常であると判定する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の燃焼に用いる正規燃料にアルコールが混合されているか否かを判定するアルコール混合判定装置に関する。

近年では、ガソリンや軽油（以下、これらを正規燃料と呼ぶ）の代替燃料としてエタノール等のアルコールが注目されている。そして、燃料タンクに正規燃料が残っている状態でアルコールを補給してアルコール混合燃料とした場合を想定すると、正規燃料とアルコール混合燃料とでは物性が異なるため、物性の違いに応じて燃料噴射量や点火時期等の内燃機関の制御内容を変更する必要がある。

具体的には、アルコール混合燃料による燃焼エネルギーは同じ量の正規燃料による燃焼エネルギーに比べて小さいため、同じ出力トルクを得ようとすると、アルコール混合燃料の場合には燃料噴射量を多くする必要がある。そこで、実空燃比が目標空燃比に近づくように目標燃料噴射量を空燃比フィードバック制御するにあたり、アルコール混合燃料の場合には正規燃料の場合に比べて目標燃料噴射量を多くするよう制御内容を変更する必要がある。

但し、アルコールを燃焼させると、その物性上、化学反応の生成物として酸素が発生する。したがって、例えば実空燃比が目標空燃比に近づくように目標燃料噴射量を空燃比フィードバック制御しても、アルコール混合燃料を使用している場合にはリーン側への空燃比ずれ（以下、空燃比リーンずれと言う）が十分に解消されないことがある。

この点を鑑みた特許文献１記載の制御では、アルコール濃度が高いほど燃焼時の酸素発生による実空燃比と目標空燃比との差（リーン側ずれ量）がリーン側に大きくなることに着目して、リーン側ずれ量が大きいほど高アルコール濃度であると推定している。そして、高アルコール濃度であるほど、空燃比フィードバック制御にて算出される目標燃料噴射量を多くするよう変更（補正）している。
特開平５−１６３９９２号公報

しかしながら、空燃比センサ及び燃料噴射弁の経年劣化や故障等、システムのハード構成に異常が生じた場合には、実際には空燃比リーンずれが生じていないにも拘わらずずれが生じていると誤検出するおそれがある。そして、上記従来制御では、空燃比リーンずれを検出した場合に、その検出結果が前述のシステム異常に起因するものであるかアルコール混合によるものであるかを判別することができない。よって、システム異常により空燃比リーンずれが誤検出されている場合であっても、誤検出したリーン側ずれ量に応じて内燃機関の制御内容（目標燃料噴射量）を変更してしまう。

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、システム異常による空燃比リーンずれとアルコール混合による空燃比リーンずれとを判別できる、アルコール混合判定装置及びアルコール混合判定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、内燃機関の燃焼に用いる正規燃料にアルコールが混合されているか否かを判定するアルコール混合判定装置であって、前記内燃機関の運転状態に基づき算出された目標空燃比に対する実際の空燃比のリーン側へのずれ量が、所定量以上であるか否かを判定するリーンずれ判定手段と、前記リーンずれ判定手段により前記リーン側ずれ量が所定量以上であると判定された場合であって、前記内燃機関の始動時温度が所定範囲であるとの条件下で前記内燃機関を始動する時に現れる出力軸回転速度のピーク値が所定値以上である場合には、アルコールが混合されていると判定するアルコール混合判定手段と、前記リーンずれ判定手段により前記リーン側ずれ量が所定量以上であると判定された場合であっても、前記条件下で前記ピーク値が前記所定値未満である場合にはシステム異常であると判定する異常判定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明者は次に説明する共沸現象に着目して上記発明を想起した。すなわち、ガソリン等の正規燃料に比べてアルコールは揮発性が低い（気化しにくい）ものの、アルコールを正規燃料に混合してアルコール混合燃料とすると、正規燃料よりも揮発性が高くなるといった共沸現象が生じる。この現象は、液体の混合物が沸騰する時に液相と気相が同じ組成になることに起因した周知の現象である。

図５は、当該共沸現象により揮発性が高くなることを表す試験結果であり、燃料温度と蒸発率との関係を示すグラフである。図５中の実線はエタノール濃度０％のガソリン、点線は、前記ガソリンにエタノールを混合したエタノール濃度１０％の混合燃料、一点鎖線は、前記ガソリンにエタノールを混合したエタノール濃度２０％の混合燃料を示す。この試験では、計測する燃料を液体の状態にて４０℃から徐々に加熱していった時に、その燃料が液体の状態でどれだけ残っているかを計測することで、どれだけ蒸発したかを算出した結果である（ＪＩＳ：Ｋ２４２２、ＩＳＯ：５２７７参照）。つまり、温度上昇にともなう蒸発率変化を計測している。この試験結果によれば、エタノール濃度（アルコール濃度）が高いほど共沸現象により揮発性が高くなる。

ここで、内燃機関の冷間始動時には、噴射した燃料が液体の状態で吸気ポートや燃焼室内に一旦付着する。その後、付着した液体状態の燃料が徐々に気化し、その気化燃料が着火して燃焼し始める。したがって、使用する燃料の揮発性の違いに応じて、内燃機関始動時の出力軸回転速度（エンジン回転速度）の挙動に違いが現れる。つまり、共沸現象により揮発性が高くなっているアルコール混合燃料と正規燃料とでは、内燃機関始動時のエンジン回転速度が異なる挙動で変化する。

本発明者はこのような挙動の違いを確認すべく、エンジン（内燃機関）の始動時のエンジン回転速度の変化を、アルコール混合燃料と正規燃料との各々の場合で計測する試験を行った。図６は、当該試験の結果を示すグラフであり、図中の実線はアルコールが混合していない正規燃料、図中の点線はアルコールが全体量に対して１０％混合しているアルコール濃度１０％の混合燃料、図中の一点鎖線はアルコール濃度２０％の混合燃料の計測結果を示す。なお、始動時のエンジン温度を２５℃として当該試験を実施した。

図６に示す試験結果から本発明者は次の知見を得た。すなわち、内燃機関始動時から所定期間Ｔ（例えば３秒）にて現れるエンジン回転速度のピーク値ＮＥＰに関し、アルコール濃度０％の正規燃料のピーク値ＮＥＰ(0)よりも、アルコール混合燃料のピーク値ＮＥＰ(10)，ＮＥＰ(20)の方が高い値となる。

さらに本発明者は、始動時エンジン温度の条件を変化させて同様の試験を実施した。その結果、アルコール濃度の違いによる上記ピーク値ＮＥＰの違いは、始動時エンジン温度が所定範囲外（例えば２０℃〜１００℃の範囲外）の時には顕著に現れない、との知見を得た。このことは次の理由によると考察される。すなわち、始動時エンジン温度が高すぎると、低揮発性の燃料であっても噴射燃料は直ちに気化することとなるため、燃料の揮発性の違いが上記ピーク値ＮＥＰの違いとして現れなくなる。また、始動時エンジン温度が低すぎると、高揮発性の燃料であっても噴射燃料はなかなか気化しないこととなるため、燃料の揮発性の違いが上記ピーク値ＮＥＰの違いとして現れなくなる。

上記知見をまとめると、『内燃機関の始動時温度が所定範囲内であれば、アルコール濃度が０％の正規燃料のピーク値ＮＥＰ(0)よりもアルコール混合燃料のピーク値ＮＥＰ(10)，ＮＥＰ(20)の方が高い値となる』と言うことができる。したがって、システム異常が生じていない状態で正規燃料にアルコールを混合すれば、空燃比リーンずれが生じることに加え、内燃機関の始動時温度が所定範囲であるとの条件下にてピーク値ＮＥＰが高くなる。一方、アルコールが混合されていない状態でシステム異常により空燃比リーンずれを誤検出している場合には、前記条件下であってもピーク値ＮＥＰが高くなることはない。

この点に鑑みてなされた本発明によれば、リーンずれ判定手段により空燃比リーン側ずれ量が所定量以上であると判定された場合であって、内燃機関の始動時温度が所定範囲であるとの条件下でピーク値ＮＥＰが所定値γ１（図６参照）以上である場合には、アルコール混合判定手段によりアルコールが混合されていると判定する。このような場合には、アルコール混合燃料の共沸現象によりピーク値ＮＥＰ(10)，ＮＥＰ(20)が所定値γ１より高くなっていると判定できるからである。なお、前記所定値γ１は正規燃料のピーク値ＮＥＰ(0)以上の大きさに設定しておけばよい。

一方、空燃比リーン側ずれ量が所定量以上であり始動時温度が所定範囲であるとの条件を満たしているにも拘わらずピーク値ＮＥＰが所定値γ１未満である場合には、異常判定手段によりシステム異常であると判定する。以上により、本発明によれば、検出した空燃比リーンずれがシステム異常によるものであるかアルコール混合によるものであるかを、アルコール混合判定手段及び異常判定手段の両判定手段により判別できる。

なお、本発明に係る「リーンずれ判定手段」に関し、ずれ量が所定量以上であるか否かを判定するにあたり、実際の空燃比と目標空燃比との偏差に応じて燃料噴射量をフィードバック補正した後におけるずれ量を上記判定に用いるようにしてもよいし、フィードバック補正する前におけるずれ量を上記判定に用いるようにしてもよい。

例えば、フィードバック補正後のずれ量により判定する場合には、フィードバック補正を開始してから予め設定された時間が経過した時点でのずれ量を判定に用いることが具体例として挙げられる。フィードバック補正前のずれ量により判定する場合には、実空燃比が検出可能な状態になってから（センサが所定温度以上に上昇してから）予め設定された時間が経過するまでフィードバック補正を禁止し、その禁止期間中におけるずれ量を判定に用いることが具体例として挙げられる。

次に、上記図６の試験結果に現れているように、アルコール濃度が高いほど共沸現象に起因したピーク値上昇の度合いが大きくなる。また、アルコール濃度が高いほど燃焼時に生成される酸素が多くなることに起因して空燃比のリッチ側へのずれ量が大きくなる。この点に鑑み請求項２記載の発明では、前記アルコール混合判定手段によりアルコールが混合されていると判定された場合に、前記ピーク値及び前記リーン側ずれ量の少なくとも一方に基づきアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段を備えることを特徴とする。よって、アルコール濃度を検出するセンサを用いることなくアルコール濃度を推定できる。

ここで、システム異常が生じていなければ、アルコール燃料が混合されていないことにより空燃比リーン側ずれ量が所定量未満であると判定された場合であっても、共沸現象が生じていないためピーク値ＮＥＰは低くなっているものの、前記所定値以下に設定された第２所定値未満になることはない。この点に鑑み請求項３記載の発明では、前記リーンずれ判定手段により前記リーン側ずれ量が所定量未満であると判定された場合であって、前記ピーク値が前記所定値以下に設定された第２所定値未満である場合には、システム異常であると判定する第２異常判定手段を備えることを特徴とする。よって、空燃比リーン側ずれ量が所定量未満であると判定された場合においても、第２異常判定手段によりシステム異常の発生を検出できる。

請求項４記載の発明では、上記発明にかかるアルコール混合判定装置と、内燃機関の出力軸の回転速度を検出する回転速度センサ、及び空燃比を検出する空燃比センサの少なくとも一方と、を備えることを特徴とするアルコール混合判定システムである。このアルコール混合判定システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。

以下、本発明に係るアルコール混合判定装置を具体化した一実施形態について説明する。なお、ここでは一例として、特にこの装置が、４輪自動車用のレシプロ式エンジン（内燃機関）を対象にしてエンジン制御を行うシステム（エンジン制御システム）に組み込まれた場合について説明する。また、本実施形態が対象とするエンジンは正規燃料をガソリンとした点火式エンジンであり、この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用いても対応できるように図られたエンジンである。本実施形態では混合するアルコールとしてエタノールを想定している。

図１は、エンジン制御システムの概要を示す構成図であり、エンジンＥＣＵ１０（アルコール混合判定装置）には、クランク角センサ２１（回転速度センサ）、スロットル開度センサ２２、冷却水温度センサ２３、空燃比センサ２４及びアルコールセンサ２５からの検出信号が入力される。クランク角センサ２１はエンジンのクランク軸（出力軸）の回転速度ＮＥを検出する。スロットル開度センサ２２は吸入空気流量を制御するスロットルバルブの開度ＴＨ（エンジン負荷）を検出する。冷却水温度センサ２３はエンジン冷却水の温度ＴＷを検出する。空燃比センサ２４は燃焼室の排気側に配置され、排気中の酸素濃度を検出することで空燃比λ（空気過剰率）を検出する。

アルコールセンサ２５は、図示しない燃料タンク内に設けられており、燃料中のアルコール濃度Ｃを検出する。このアルコールセンサ２５は、燃料中に浸漬された１対の白金電極を有し、アルコール濃度に応じた電極間の抵抗値の変化により、出力電圧Ｖが変化するものである。この他、静電容量型のアルコールセンサを用いてもよい。

エンジンＥＣＵ１０はマイクロコンピュータを有しており、各種検出信号ＮＥ，ＴＨ，ＴＷ，λ，Ｃ等に基づき燃料噴射弁３０の作動を制御することで、燃焼室に流入する燃料の噴射量及び噴射時期を制御する。燃料噴射量の制御についてより詳細に説明すると、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＨ等により算出されるエンジン負荷、及び冷却水温度ＴＷ等に基づき燃料の目標噴射量を算出する。さらに、実際の空燃比（実空燃比）が目標空燃比（例えばストイキ）に近づくよう前記目標噴射量をフィードバック補正する。

以上の燃料噴射制御は使用燃料がガソリンの場合の制御であるが、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使用する場合には、アルコール濃度に応じて前記目標噴射量をさらに補正（アルコール濃度補正）する必要がある。以下に、上述の空燃比フィードバック補正及びアルコール濃度補正について、図２を用いてより具体的に説明する。

図２に示す処理は、エンジンＥＣＵ１０のマイクロコンピュータ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。ステップＳ１０では、スロットル開度センサ２２からの信号等によって得られる吸入空気流量Ｑと、クランク角センサ２１からの信号によって得られるエンジン回転速度ＮＥとから基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ・Ｑ／ＮＥ；Ｋは定数）を演算する。

ステップＳ２０では、必要に応じ、冷却水温Ｔｗ等に基づく各種補正係数ＣＯＥＦを設定する。ステップＳ３０では、都度の空燃比偏差に基づいて設定される現在の空燃比フィードバック補正係数αを読み込む。ステップＳ４０では、アルコールセンサ２５からの信号によって得られるアルコール濃度Ｃを用いてアルコール濃度補正係数Ａ（＝ｆ（Ｃ））を設定する。なお、後述する図４のステップＳ６３にてアルコール濃度が推定された場合には、当該推定によるアルコール濃度Ｃを用いてアルコール濃度補正係数Ａ（＝ｆ（Ｃ））を設定する。

続くステップＳ５０では、次式に従って基本燃料噴射量Ｔｐを補正して目標噴射量Ｔｉを演算する。
Ｔｉ＝Ｔｐ・ＣＯＥＦ・α・Ａ
目標噴射量Ｔｉに対応する噴射時間だけ開弁して燃料を噴射させるよう、燃料噴射弁３０の弁体開閉作動を制御する。当該ステップＳ５０の処理は、図１に示す噴射量補正手段１４により実行される。

次に、空燃比フィードバック補正係数の設定処理について説明する。エンジンＥＣＵ１０のマイクロコンピュータは先ず、吸入空気流量Ｑ及びエンジン回転速度ＮＥに基づき目標空燃比λｔｇを算出する（λｔｇ＝ｆ（ＮＥ，Ｑ））。次に、空燃比センサ２４により検出された実空燃比λと目標空燃比λｔｇとの偏差Δλを算出する（Δλ＝λｔｇ−λ）。そして、偏差Δλに基づき空燃比フィードバック補正係数αを算出する（α＝ｆ（Δλ））。具体的には、空燃比フィードバック補正係数αの値は、偏差Δλがゼロであれば１に設定し、偏差Δλがリーン側に大きいほど１より大きい値に設定し、リッチ側に大きいほど１より小さい値に設定する。

以上の処理により、実際の空燃比λが目標空燃比λｔｇに近づくよう空燃比フィードバック補正係数αが設定されるので、ステップＳ５０にて基本燃料噴射量Ｔｐを空燃比フィードバック補正するにあたり、実空燃比λがリーンである場合には目標噴射量Ｔｉは増量するよう補正され、実空燃比λがリッチである場合には目標噴射量Ｔｉは減量するよう補正される。

ところで、エンジン回転速度ＮＥの始動時ピーク値ＮＥＰ及び空燃比リーンずれに関しては前述した通りである。すなわち、実空燃比が目標空燃比に近づくように目標燃料噴射量を空燃比フィードバック補正しても、アルコール混合燃料を使用している場合には、アルコールを燃焼させる時に化学反応の生成物として酸素が発生するため、リーン側への空燃比ずれ（空燃比リーンずれ）が十分に解消されないことがある。また、エンジン始動時から所定期間Ｔ（例えば初爆から３秒間の期間）にて現れるエンジン回転速度ＮＥのピーク値ＮＥＰに関し、アルコール濃度０％の正規燃料のピーク値ＮＥＰ(0)よりも、アルコール混合燃料のピーク値ＮＥＰ(10)，ＮＥＰ(20)の方が高い値となることも前述した通りである。

本実施形態ではこれらの点に鑑みてシステム異常による空燃比リーンずれとアルコール混合による空燃比リーンずれとを判別している。具体的には、目標空燃比に対する実空燃比のリーン側へのずれ量が所定量以上であるとの空燃比リーンずれが生じているか否かを判定する。空燃比リーンずれが生じていると判定した場合（図３のケース(1)及びケース(3)）には、アルコール混合燃料である可能性有りと判定する。

空燃比リーンずれが生じておりアルコール混合燃料である可能性有りと判定された場合であって、エンジン始動時温度が所定範囲であるとの条件下でピーク値ＮＥＰが所定値以上である場合（図３のケース(1)）には、アルコールが混合されていると判定する。このような場合には、アルコール混合燃料の共沸現象によりピーク値ＮＥＰ(10)，ＮＥＰ(20)が第１所定値γ１より高くなっていると判定できるからである。なお、前記第１所定値γ１は正規燃料のピーク値ＮＥＰ(0)以上の大きさに設定しておけばよい。

一方、空燃比リーンずれが生じておりアルコール混合燃料である可能性有りと判定された場合であっても、前記条件下でピーク値ＮＥＰが所定値未満である場合（図３のケース(3)）には、アルコール混合ではなくシステム異常が生じていると判定する。システム異常が生じていない正常な状態であれば本来現れるはずの共沸現象によるピーク値ＮＥＰ上昇が、検出されないからである。

また、空燃比リーンずれが生じていないと判定した場合（図３のケース(2)及びケース(4)）にはアルコール混合燃料でないと判定するが、当該判定がなされた場合においてピーク値ＮＥＰが第２所定値γ２未満である場合（図３のケース(4)）にはシステム異常が生じていると判定する。共沸現象によりピーク値ＮＥＰ上昇が生じていなかったとしてもピーク値ＮＥＰが最低限の値（γ２）に達していなければシステム異常の可能性が高いからである。

空燃比リーンずれが生じていないと判定された場合においてピーク値ＮＥＰが第２所定値γ２以上である場合（図３のケース(2)）には、アルコール混合燃料でなくシステム異常も生じていないと判定する。なお、第２所定値γ２は第１所定値γ１より低い値に設定されている。また、本実施形態では、第１所定値γ１はアイドル回転速度より高い値に設定され、第２所定値γ２はアイドル回転速度より低い値に設定されている。但し、第２所定値γ２については、第１所定値γ１より低い値に設定されていれば、アイドル回転速度に設定してもよいし、アイドル回転速度より高い値に設定してもよい。

次に、図３に示す判別手法について図４を用いてより具体的に説明する。図４に示す処理は、エンジンＥＣＵ１０のマイクロコンピュータ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。或いは、イグニッションスイッチがオン操作される毎に所定期間だけ所定の時間周期で繰り返し実行される。或いは、燃料タンクに燃料を補給する毎に所定期間だけ所定の時間周期で繰り返し実行される。この場合、例えば燃料タンク内の燃料貯蔵量が増加したことを検出して燃料が補給されたことを検出してもよいし、燃料タンクへの給油口を閉塞する給油キャップを開閉させたことや給油口を覆う開閉カバーを開閉させたことを検出して燃料が補給されたことを検出してもよい。

ステップＳ６０では、エンジン始動時温度が所定範囲であるか否かを判定する。具体的には、エンジン冷却水温度ＴＷをエンジン温度とし、α１＜ＴＷ＜α２であるか否かを判定する。α１は、冷間始動を排除して常温始動を特定した温度に設定して好適であり、例えば１０℃〜３０℃（より好ましくは約２０℃）に設定することが挙げられる。α２は、高温再始動時を排除して常温始動を特定した温度に設定して好適であり、例えば８０℃〜１００℃（より好ましくは約９０℃）に設定することが挙げられる。

続くステップＳ６１では、リーン側ずれ量が所定量β以上であるか否かを判定する。ただし、当該判定は、空燃比センサ２４の温度を所定温度以上にする暖機運転が完了した後（完暖後）に実行される。当該ステップＳ６１の処理は、図１に示すリーン側ずれ量算出手段１１により実行される。

リーン側ずれ量が所定量β以上であると判定された場合（Ｓ６１：ＹＥＳ）において、ステップＳ６２にてエンジン回転速度ＮＥの始動時ピーク値ＮＥＰが第１所定値γ１以上であると判定された場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）には、ステップＳ６３にてアルコール混合有りと判定する。さらにステップＳ６３では、ピーク値ＮＥＰ及び完暖後リーンずれ量に基づきアルコール濃度を推定する。ピーク値ＮＥＰが高いほどアルコール濃度が高いと推定し、完暖後リーンずれ量が大きいほどアルコール濃度が高いと推定する。

具体的には、アルコールが混合していない時のピーク値ＮＥＰ(0)に対するピーク値ＮＥＰの増加量を算出し、次式によりアルコール濃度Ｃを算出する。
アルコール濃度Ｃ＝ａ×始動時ピーク値ＮＥＰ増加量＋ｂ×完暖後リーンずれ量
なお、式中のａ，ｂは定数である。当該ステップＳ６２及び後述するステップＳ６５の処理は、図１に示す始動時ピーク値ＮＥＰ算出手段１２により実行される。また、上記算出式に替えて、アルコール濃度Ｃを以下のように算出してもよい。つまり、（ａ×始動時ピーク値ＮＥＰ増加量）による算出値及び（ｂ×完暖後リーンずれ量）による算出値のうち、大きい方または小さい方の算出値をアルコール濃度Ｃとして算出してもよい。
アルコール濃度Ｃ＝Max（ａ×始動時ピーク値ＮＥＰ増加量，ｂ×完暖後リーンずれ量）
アルコール濃度Ｃ＝Min（ａ×始動時ピーク値ＮＥＰ増加量，ｂ×完暖後リーンずれ量）。 ステップＳ６３にてアルコール混合有りと判定した場合には、図２のステップＳ４０においてアルコール濃度補正係数Ａを設定するにあたり、アルコールセンサ２５によるアルコール濃度Ｃに替えて、ステップＳ６３にて算出したアルコール濃度Ｃを用いる。当該ステップＳ６３の処理は、図１に示すアルコール濃度推定手段１３により実行される。

ステップＳ６２にてエンジン回転速度ＮＥの始動時ピーク値ＮＥＰが第１所定値γ１未満であると判定された場合（Ｓ６２：ＮＯ）には、ステップＳ６４において、アルコールセンサ２５の異常等、システムのハード構成に異常が生じていると判定する。

リーン側ずれ量が所定量β未満であると判定された場合（Ｓ６１：ＮＯ）において、ステップＳ６５にてエンジン回転速度ＮＥの始動時ピーク値ＮＥＰが第２所定値γ２以上であると判定された場合（Ｓ６５：ＹＥＳ）には、ステップＳ６６に進み、アルコール混合無しであり、アルコール濃度０％のガソリンを使用していると判定する。なお、第２所定値γ２は第１所定値γ１よりも小さい値に設定されている。

ステップＳ６５にてエンジン回転速度ＮＥの始動時ピーク値ＮＥＰが第２所定値γ２未満であると判定された場合（Ｓ６５：ＮＯ）には、ステップＳ６７において、アルコールセンサ２５の異常等、システムのハード構成に異常が生じていると判定する。

なお、上記ステップＳ６０，Ｓ６１，Ｓ６２はアルコール混合判定手段及び異常判定手段に相当し、ステップＳ６１はリーンずれ判定手段に相当し、ステップＳ６３はアルコール濃度推定手段に相当する。

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）空燃比リーン側ずれ量≧βによりアルコール混合可能性有りと推定された場合（Ｓ６１：ＹＥＳ）において、エンジン始動時温度が所定範囲である（Ｓ６０：ＹＥＳ）との条件下で始動時ピーク値ＮＥＰが所定値γ１以上である場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）には、アルコールが混合されていると判定する。このような場合には、アルコール混合燃料の共沸現象によりピーク値ＮＥＰ(10)，ＮＥＰ(20)が所定値γ１より高くなっていると判定できるからである。

一方、空燃比リーン側ずれ量≧βによりアルコール混合可能性有りと推定された場合（Ｓ６１：ＹＥＳ）において、エンジン始動時温度が所定範囲であるとの条件（Ｓ６０：ＹＥＳ）を満たしているにも拘わらずピーク値ＮＥＰが所定値γ１未満である場合（Ｓ６２：ＮＯ）には、システム異常であると判定する。これにより、検出した空燃比リーンずれがシステム異常によるものであるかアルコール混合によるものであるかを判別できる。

（２）上述の如くアルコールが混合されていると判定した場合に、ピーク値ＮＥＰ及び完暖後リーンずれ量に基づきアルコール濃度を推定するので、アルコールセンサ２５により濃度を検出する場合に比べて高い精度でアルコール濃度を推定できる。

（３）始動時ピーク値ＮＥＰが第２所定値γ２未満であると判定された場合（Ｓ６５：ＮＯ）には、システム異常が生じていると判定する。よって、空燃比リーン側ずれ量＜βの場合においてもシステム異常の発生を検出できる。

（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、上記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。また、例えば次のように実施しても良い。

上記実施形態では、アルコール濃度値を取得するにあたり、アルコールセンサ２５及びステップＳ６３でのアルコール濃度推定を併用させているが、アルコールセンサ２５を廃止して、ステップＳ６３での推定処理のみによりアルコール濃度値をステップＳ４０の処理等に用いるようにしてもよい。ステップＳ６３で実行するアルコール混合有無の判定処理及びアルコール濃度推定処理のうち、アルコール混合有無の判定処理は残してアルコール濃度推定処理を廃止して、アルコールセンサ２５のみによりアルコール濃度値をステップＳ４０の処理等に用いるようにしてもよい。

また、以下の如く上記アルコールセンサ２５及び推定処理Ｓ６３を使い分けるようにして好適である。すなわち、共沸現象はアルコール濃度が高いほど顕著に現れるものではなく、アルコール濃度が高すぎても揮発性は低下する。よって、アルコール濃度が所定の上限を超えて高い場合にはステップＳ６３での推定処理にてアルコール濃度を推定することが困難になる。この点を鑑みて、アルコール濃度が上限以内であればステップＳ６３での推定処理によりアルコール濃度値を用い、上限を超えていればアルコールセンサ２５のアルコール濃度値を用いるようにして好適である。

また、アルコール濃度が高いほどピーク値ＮＥＰが高くなるといった現象は、ガソリンの性状によっては顕著に現れない場合がある。例えば、ガソリンの性状が揮発性の高い軽質の場合には重質の場合に比べて前記現象が顕著に現れにくくなる。そこで、ガソリンの性状が重質の場合にはステップＳ６３での推定処理によりアルコール濃度値を用い、軽質の場合にはアルコールセンサ２５のアルコール濃度値を用いるようにして好適である。

また、使用しているガソリンの重質度合いが高く揮発性が過剰に低い場合には、アルコールが混合しておらずシステム異常でもない場合であっても、燃焼状態の悪化によりピーク値ＮＥＰが所定値γ１未満（Ｓ６２：ＮＯ）となる場合がある。よって、このような場合にはステップＳ６４，Ｓ６７においてシステム異常と特定して判定するのではなく、ガソリンの重質度合いが過剰に低い燃料性状異常及びシステム異常のいずれかであると判定するようにして好適である。

本発明の一実施形態に係るエンジン制御システムの概要を示す構成図。 図１のＥＣＵにより実行される空燃比フィードバック補正処理を示すフローチャート。 システム異常による空燃比リーンずれとアルコール混合による空燃比リーンずれとの判別手法を説明する図。 図３の判別を実行するための処理内容を示すフローチャート。 共沸現象による揮発性の変化を計測した試験結果を示すグラフ。 エンジン始動時のエンジン回転速度の変化を、アルコール混合燃料と正規燃料との各々の場合で計測した試験の試験結果を示すグラフ。

符号の説明

１０…ＥＣＵ（アルコール混合判定装置）、２１…クランク角センサ（回転速度センサ）、２４…空燃比センサ、Ｓ６０，Ｓ６１，Ｓ６２…アルコール混合判定手段、異常判定手段、Ｓ６１，１１…リーン側ずれ量算出手段（リーンずれ判定手段）、Ｓ６３，１３…アルコール濃度推定手段（アルコール濃度推定手段）。

Claims (4)

1. 内燃機関の燃焼に用いる正規燃料にアルコールが混合されているか否かを判定するアルコール混合判定装置であって、
   前記内燃機関の運転状態に基づき算出された目標空燃比に対する実際の空燃比のリーン側へのずれ量が、所定量以上であるか否かを判定するリーンずれ判定手段と、
   前記リーンずれ判定手段により前記リーン側ずれ量が所定量以上であると判定された場合であって、前記内燃機関の始動時温度が所定範囲であるとの条件下で前記内燃機関を始動する時に現れる出力軸回転速度のピーク値が所定値以上である場合には、アルコールが混合されていると判定するアルコール混合判定手段と、
   前記リーンずれ判定手段により前記リーン側ずれ量が所定量以上であると判定された場合であっても、前記条件下で前記ピーク値が前記所定値未満である場合にはシステム異常であると判定する異常判定手段と、
   を備えることを特徴とするアルコール混合判定装置。
2. 前記アルコール混合判定手段によりアルコールが混合されていると判定された場合に、前記ピーク値及び前記リーン側ずれ量の少なくとも一方に基づきアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のアルコール混合判定装置。
3. 前記リーンずれ判定手段により前記リーン側ずれ量が所定量未満であると判定された場合であって、前記ピーク値が前記所定値以下に設定された第２所定値未満である場合には、システム異常であると判定する第２異常判定手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルコール混合判定装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のアルコール混合判定装置と、
   内燃機関の出力軸の回転速度を検出する回転速度センサ、及び空燃比を検出する空燃比センサの少なくとも一方と、
   を備えることを特徴とするアルコール混合判定システム。

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