JP2009091944A - 内燃機関の制御装置及び制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】空燃比センサ５２内のセンサ素子５２ａをヒータ５２ｂによって加熱することでセンサ素子５２ａを活性化させる処理を、内燃機関１０の燃料として様々な燃料を許容する場合には、適切に行うことができないこと。
【解決手段】アルコールセンサ５４は、燃料タンク４７内のアルコール濃度を検出する。内燃機関１０の始動に際して、検出されるアルコール濃度に基づき、ヒータ５２ｂによるセンサ素子５２ａの加熱処理の開始時期を可変設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排気の特性を検出する排気センサを加熱手段によって加熱することで前記排気センサを活性化させる内燃機関の制御装置及びこれを搭載する内燃機関の制御システムに関する。

車載内燃機関にあっては、排気成分に関する規制に対処すべく、空燃比フィードバック制御を行うことが周知である。すなわち、排気中に設けられる３元触媒等の排気浄化装置は所定の空燃比でその排気浄化能力を発揮することに鑑み、空燃比フィードバック制御によって内燃機関の実際の空燃比（実空燃比）を排気浄化能力を高く維持することのできる空燃比に制御する。ここで、フィードバック制御量としての実空燃比は、排気中に設けられて且つ排気の所定の成分に基づき空燃比を検出する空燃比センサの検出値として取得される。空燃比センサは、通常、セラミックのセンサ素子を備え、センサ素子が活性状態となることで空燃比の検出が可能となるものである。そして、この活性状態となる温度が常温よりも高いため、センサ素子を早期に活性化させるべく、空燃比センサをヒータによって加熱することも周知である。

ただし、内燃機関の始動時には、一般に内燃機関が冷えた状態であるため、排気通路内の気体の飽和蒸気圧も低くなる。このため、こうした状況にあっては、排気通路内の気体に含まれる水蒸気が液化して凝縮水として排気通路内に付着しやすい。そしてこの場合、ヒータを加熱すると、サーマルショックによって空燃比センサのセンサ素子に亀裂等が生じるおそれがある。そこで従来は、例えば下記特許文献１に見られるように、内燃機関の温度と相関を有するパラメータに基づき、内燃機関の始動時を始点としたヒータによる加熱開始時期を設定することも提案されている（例えば段落「０００６」）。
特開２００４−３６０５６３号公報

ところで、近年、内燃機関の燃料として、ガソリン燃料に対する代替燃料としてアルコール（エタノール）を使用可能なエンジンシステムが実用化されている。特に、こうしたシステムを搭載する車両であるフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）と呼ばれる車両にあっては、その燃料として、ガソリン及びエタノールの混合燃料を用いるのみならず、エタノールのみを燃料とすることも可能なものもある。すなわち、ＦＦＶに搭載される内燃機関の燃料としては、エタノールの濃度が「０％」から「１００％」の間で変化し得ることとなる。

ただし、エタノールを燃焼させた場合、その化学的な組成に起因して、ガソリン燃料を燃焼させる場合と比較して排気中の蒸気量が増加することがわかっている。このため、エタノールを燃料として含む場合には、ガソリン燃料のみを想定した上記ヒータの加熱開始時期にヒータによる加熱を開始したのでは、排気通路内に未だ凝縮水が付着した状態でヒータが加熱されることとなるおそれがある。

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、排気の特性を検出する排気センサを加熱手段によって加熱することで排気センサを活性化させる処理を、内燃機関の燃料として様々な燃料を許容する場合であっても適切に行うことのできる内燃機関の制御装置及び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記載の発明は、排気の特性を検出する排気センサを加熱手段によって加熱することで前記排気センサを活性化させる内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の燃料中の所定燃料成分の濃度についての情報を取得する濃度取得手段と、該濃度取得手段によって取得される濃度に基づき、前記加熱手段による加熱開始時期を可変設定する設定手段とを備えることを特徴とする。

内燃機関の燃料の化学的な組成に応じて、排気中の蒸気量が変化する。このため、使用燃料に応じて、内燃機関の始動に際して排気通路内への凝縮水の付着のしやすさが変化する。したがって、排気センサの信頼性の低下を回避しつつ加熱手段による加熱が可能となる時期は、使用燃料に応じて変化する。上記発明では、この点に鑑み、所定燃料成分の濃度に基づき加熱開始時期を可変設定することで、排気通路への凝縮水の発生傾向に応じて加熱開始時期を設定することができ、ひいては排気センサの活性化のための加熱処理を適切に行うことができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記内燃機関は、その燃料として、ガソリン及びアルコールの少なくとも一方を含み、前記所定燃料成分は、アルコールであることを特徴とする。

アルコールを燃焼させた場合、ガソリンを燃焼させた場合と比較して、排気中の蒸気量が増大するため、排気通路に凝縮水が付着しやすくなる傾向にある。このため、アルコールを含む場合には、ガソリン燃料を前提として加熱開始時期を設定したのでは、排気通路に凝縮水が付着する状態で加熱が開始されるおそれがある。この点、上記発明では、アルコールの濃度に基づき加熱開始時期を設定することで、排気センサの信頼性の低下を回避しつつ加熱処理を行うことができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記濃度取得手段は、前記内燃機関における前記燃料の燃焼と相関を有するパラメータに基づき、前記濃度を推定することを特徴とする。

燃料の燃焼と相関を有するパラメータには、燃料の成分の情報が含まれる。一方、内燃機関の燃焼制御は、通常、燃料の燃焼と相関を有するパラメータを検出する様々な検出手段の出力に基づき行われる。このため、上記発明では、燃焼制御に用いる検出手段の出力を流用することで濃度の推定ができるため、部品点数の増加を回避することができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記燃料を蓄える貯蔵手段内に燃料が補給されたか否かを検出する手段を更に備え、前記設定手段は、前記内燃機関の前回の停止時から今回の始動時までの間に前記燃料の補給がなされたと判断される場合、前記加熱開始時期を、前記濃度取得手段によって取得される濃度情報に応じて可変設定される最も遅い時期以降に設定することを特徴とする。

上記濃度取得手段は、燃料の燃焼と相関を有するパラメータに基づき濃度を推定するものであるがゆえに、燃焼制御がなされる以前には、燃料の濃度を推定することができない。このため、貯蔵手段に燃料が補給された後に最初に内燃機関が始動される際には、所定燃料成分の濃度についての信頼性の高い情報を取得することができない。この点、上記発明では、こうした状況下にあっては、加熱開始時期を、所定燃料成分の濃度に基づき可変設定される最も遅い時期以降とすることで、所定燃料成分の濃度がいかなる値であろうとも、排気センサの信頼性の低下を招くことなく加熱処理を行うことができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記濃度取得手段の濃度情報として信頼性の高い値を利用可能か否かを判断する判断手段を備え、前記設定手段は、前記判断手段によって前記信頼性の高い値を利用不可能と判断される場合、前記加熱開始時期を、前記濃度取得手段によって取得される濃度情報に応じて可変設定される最も遅い時期以降に設定することを特徴とする。

濃度取得手段に異常がある場合には、濃度情報として信頼性の高い値を利用することができない。また、濃度情報を記憶する記憶手段のデータの信頼性が低下する状況下にあっても、濃度情報として信頼性の高い値を利用することができない。信頼性の高い値を利用することができない場合、加熱開始時期を適切に設定することができない。この点、上記発明では、こうした状況下にあっては、加熱開始時期を、所定燃料成分の濃度に基づき可変設定される最も遅い時期以降とすることで、所定燃料成分の濃度がいかなる値であろうとも、排気センサの信頼性の低下を招くことなく加熱処理を行うことができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記排気センサは、前記排気中の所定の成分に基づき前記内燃機関の空燃比を検出することを特徴とする。

空燃比センサは、通常、活性温度領域が常温よりも非常に高いため、活性化を促進すべく加熱手段が併用される。また、排気通路に凝縮水が付着する状況下にあって加熱手段による加熱処理をすることで、信頼性の低下を招きやすい。このため、本発明は、請求項１〜５の発明の利用価値が特に高い。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置と、前記排気センサと、前記加熱手段とを備えることを特徴とする。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置及び制御システムの第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。このシステムの制御対象とする内燃機関１０としては、自動車用の多気筒（例えば直列４気筒）内燃機関を想定している。ただし、この図１においては、説明の便宜上、１つの気筒のみを図示している。また、同図１に示されるように、内燃機関１０は、４ストロークの吸気ポート噴射式の火花点火式内燃機関である。

内燃機関１０においては、シリンダブロック１２によりシリンダ（気筒）が形成されている。シリンダブロック１２には、冷却水が内燃機関１０内を循環するための冷却水路（ウォータジャケット１４）が形成されており、冷却水により内燃機関１０が冷却されている。また、シリンダブロック１２には、ウォータジャケット１４内の冷却水の温度（冷却水温）を検出する水温センサ１６が設けられている。更に、各気筒には、ピストン１８が収容され、そのピストン１８の往復動により、内燃機関１０の出力軸（クランク軸２０）が回転するようになっている。クランク軸２０には、これに初期回転を付与するスタータ２１が連結されている。また、クランク軸２０の外周側には、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号を出力するクランク角センサ２２が配設され、クランク軸２０の回転角度や回転速度等が検出可能とされている。

シリンダブロック１２の上端面にはシリンダヘッドが固定されており、シリンダブロック１２、シリンダヘッド及びピストン１８上面によって、燃焼室２４が区画形成されている。そして、シリンダヘッドには、燃焼室２４に開口する吸気ポート（吸気口）と排気ポート（排気口）とが形成されており、これら吸気ポート及び排気ポートは、それぞれクランク軸２０に連動するカム軸に取り付けられたカム（図示略）によって駆動される吸気バルブ２６と排気バルブ２８とにより開閉されるようになっている。また、吸気ポートには、内燃機関１０の各気筒に外気（新気）を吸入するための吸気通路３０が接続され、排気ポートには、内燃機関１０の各気筒からの燃焼ガス（排気）を排出するための排気通路３２が接続されている。

吸気通路３０には、吸気通路３０最上流部のエアクリーナ３４を通じて外気が吸入される。そして、エアクリーナ３４の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式の吸気絞り弁（スロットルバルブ３６）が設けられている。また、スロットルバルブ３６の下流側には、吸気脈動や吸気干渉を防ぐ等の目的で吸気通路３０の通路面積が拡大（拡径）されたサージタンク４０が設けられている。

吸気通路３０のうちサージタンク４０の下流側は、内燃機関１０の各気筒に空気を導入するように分岐している。そして、吸気通路３０の分岐路には、各気筒の吸気ポート近傍にて燃料を噴射供給する電磁駆動式（又はピエゾ駆動式等）の燃料噴射弁４６が、気筒毎に取り付けられている。内燃機関１０では、これら気筒毎に設けられた各燃料噴射弁４６により、吸気通路３０、特に各気筒の吸気ポートに対して、燃料タンク４７に貯蔵されている燃料が噴射供給（ポート噴射）されるようになっている。そして、燃料噴射弁４６により噴射された燃料（厳密には吸入空気との混合気）は、点火プラグ４８によって点火され、吸気と燃料との反応に基づき燃料が燃焼する。

一方、内燃機関１０の排気通路３２には、排気浄化を行うための排気後処理装置として、例えば排気中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化する三元触媒からなる触媒５０が設けられている。この触媒５０の上流側には、排気中の酸素及び未燃燃料の濃度に基づき燃焼室２４内の混合気の空燃比を検出する空燃比センサ５２が設けられている。空燃比センサ５２は、大きくは、ジルコニア（ＺｒＯ2）等の固体電解質からなるセンサ素子５２ａと、このセンサ素子５２ａを加熱するヒータ５２ｂとの積層体が、センシング部に相当するその先端部において外側カバー及び内側カバーにより二重に被われて構成されている。ここで、センサ素子５２ａは、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）からなる基板上に、ガス遮蔽層や拡散抵抗層等と共に形成され、一対の電極に挟まれるセンシング部に所定の電圧が印加されている。また、ヒータ５２ｂは、駆動エネルギが与えられる（通電される）ことで駆動状態（通電状態）となり、その駆動状態で発熱して駆動量（通電量）が大きくなるほど発熱量を大きくするものであり、上記センサ素子５２ａのセンシング部を直接的且つ均一に加熱するように、同基板の所定箇所に（必要があれば複数箇所に分けて）埋め込まれるかたちで形成されている。そして、これらの積層体を被う外側カバー及び内側カバーには、センシング対象となる排気を取り入れるための通気孔が側面及び底面に設けられており、これら通気孔を通じて内側カバー内（センシング部）に取り込まれた排気中の酸素濃度が、センサ素子５２ａによって検出されるようになっている。このセンサでは、上記外側カバー及び内側カバーにより通気孔の迷路構造が形成され、こうした通気孔の迷路構造によりセンサ素子５２ａの耐水性が高められている。

上記構造を有する空燃比センサ５２は、ヒータ５２ｂによりセンサ素子５２ａの少なくともセンシング部が、常温よりも高い所定の動作温度範囲（例えば「７００℃」近傍）に加熱（温度制御）された状態で使用される。なお、上記空燃比センサ５２の動作温度範囲は、例えばセンサ素子５２ａが活性化される温度以上であって、且つ、同センサ素子５２ａに損傷を与えない程度の温度範囲として設定される。

図示しない車両には、上記センサのほかにも、同車両で行われる各種の制御に使用するために多くのセンサが設けられている。例えば燃料タンク４７内に貯蔵される燃料中のアルコール（エタノール）濃度を検出するアルコールセンサ５４や、燃料タンク４７内に貯蔵される燃料量（燃料レベル）を検出する燃料レベルセンサ５６が設けられている。ここで、アルコールセンサ５４は、例えば、燃料タンク４７中の燃料に浸された一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、出力電圧を変化させるものとしてもよい。また、これに代えて、静電容量型のセンサとしてもよい。

一方、電子制御装置（ＥＣＵ６０）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、常時記憶保持装置６４を備えている。常時記憶保持装置６４は、内燃機関１０の起動スイッチ（ＥＣＵ６０の主電源）の状態にかかわらず記憶データを保持する記憶装置である。具体的には、上記起動スイッチの状態にかかわらず給電状態の維持されるバックアップＲＡＭや、給電の有無にかかわらずデータを保持するＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリ等である。ＥＣＵ６０は、上記各種センサの検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記スロットルバルブ３６や、燃料噴射弁４６等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記内燃機関１０に係る各種の制御を行っている。

特にＥＣＵ６０では、内燃機関１０の定常運転時においては、空燃比センサ５２の出力する空燃比の検出値に基づいて、内燃機関１０の実際の空燃比（実空燃比）を検出しつつ、その空燃比を上記触媒５０が高い浄化能力を発揮する理論空燃比（≒「１４．８」）へフィードバック制御する。更に、ＥＣＵ６０は、時々のセンサ素子５２ａの温度が所望の値（都度の目標値）になるように、時々のヒータ５２ｂの通電量を逐次、目標素子温度に応じた目標値に操作する。ただし、内燃機関１０の始動時にあっては、排気中の水蒸気の液化によって排気通路３２に凝縮水が付着することがあるため、ヒータ５２ｂによるセンサ素子５２ａの加熱処理は、凝縮水が生じなくなる状況下となった時点で速やかに行うこととする。

ところで、本実施形態では、内燃機関１０の燃料として、ガソリンのみならず、アルコールが許容される。換言すれば、本実施形態にかかる車両は、フレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）である。ここで、ガソリン燃料を燃焼させる場合と比較してアルコール燃料を燃焼させる場合には、内燃機関１０の始動時において排気通路３２に凝縮水が付着する傾向が強くなる。このため、内燃機関１０の始動時において用いられる燃料がガソリンであるか、アルコールであるか、あるいはこれらの混合比はどうなっているのかに応じて、ヒータ５２ｂの通電開始時期として適切な時期が相違することとなる。そこで本実施形態では、アルコール濃度に応じてヒータ５２ｂの通電開始時期を可変設定する。

図２に、本実施形態にかかるヒータ通電開始制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、スタータ２１が起動されたか否かを判断する。この処理は、内燃機関１０の始動時であるか否かを判断するとともに、内燃機関１０による燃焼制御時間の始点を定めるものである。そして、スタータ２１が起動されたと判断される場合、ステップＳ１２において、冷却水温ＴＨＷに基づき、ヒータ５２ｂの通電開始基本時間Ｔｓｂを算出する。この通電開始基本時間Ｔｓｂは、内燃機関１０の燃料がガソリン燃料のみから構成される場合に、ヒータ５２ｂの通電開始までに待機すべき内燃機関１０の燃焼制御時間に応じて設定されるものである。詳しくは、空燃比センサ５２を早期に活性化すべく、凝縮水の付着のおそれが解消する時間のうちの極力短い時間に設定される。この時間は、排気通路３２内の飽和蒸気圧と相関を有するパラメータに依存する。そしてこの飽和蒸気圧は、内燃機関１０の暖機態様に応じて定まる。このため、本実施形態では、内燃機関１０の暖機態様を表現するパラメータとして冷却水温ＴＨＷを用いて通電開始基本時間Ｔｓｂを設定する。

続くステップＳ１４においては、アルコールセンサ５４の検出値ＤＥｓに基づき、通電開始基本時間Ｔｓｂを補正する補正係数Ｋを算出する。この処理は、内燃機関１０の燃料がガソリン燃料のみから構成される場合に、ヒータ５２ｂの通電開始までに待機すべき内燃機関１０の燃焼制御時間として適切な時間が、燃料にアルコールが含まれることで適切な時間でなくなることに鑑み、これを補償すべく設けられるものである。ここで、補正係数Ｋは、アルコール濃度が濃いほど大きい値となり、また、アルコール濃度がゼロである場合には、「１」となる。なお、空燃比センサ５２を早期に活性化すべく、凝縮水の付着のおそれが解消する時間のうちの極力短い時間となるように補正係数Ｋを設定することが望ましい。続くステップＳ１６においては、ヒータ通電開始時間Ｔｓを算出する。ここでは、通電開始基本時間Ｔｓｂに補正係数Ｋを乗算することで、通電開始時間Ｔｓを算出する。

続くステップＳ１８においては、起動後の時間Ｔの計時動作を行う。この処理は、内燃機関１０の燃焼制御がなされてからの所要時間を把握するためのものである。すなわち、スタータ２１の起動から燃料噴射開始までの時間は通常略一定であることに鑑み、時間Ｔによって、燃焼制御がなされてからの時間を表現する。続くステップＳ２０においては、ステップＳ１８にて計時された時間Ｔが通電開始時間Ｔｓ以上となったか否かが判断される。この処理は、排気通路３２に凝縮水が付着する状況でなくなったか否かを判断するものである。上記計時動作は、計時される時間Ｔが通電開始時間Ｔｓ以上となるまで継続され、通電開始時間Ｔｓ以上となることで、ステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２においては、ヒータ５２ｂの通電を開始する。

なお、ステップＳ２２の処理が完了する場合や、ステップＳ１０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）内燃機関１０の燃料中のアルコール濃度に基づき、ヒータ５２ｂによるセンサ素子５２ａの加熱開始時期（通電開始時期）を可変設定した。これにより、センサ素子５２ａの活性化のための加熱処理を適切に行うことができる。

（２）排気中の酸素及び未燃燃料成分に基づき内燃機関１０の空燃比を検出する空燃比センサ５２の加熱処理を、アルコール濃度に応じて行った。空燃比センサ５２は、活性温度領域が常温よりも非常に高いため、活性化を促進すべくヒータ５２ｂによる加熱処理が施される。このため、本発明の適用価値が特に高い。

(第２の実施形態)
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、アルコール濃度を直接検出するハードウェア手段を備えない。これに代えて、空燃比センサ５２の検出値に基づき、アルコール濃度を推定する。図３は、本実施形態にかかるアルコール濃度の推定にかかる処理手順である。この処理は、ＥＣＵ６０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、アルコール濃度の推定実行条件が成立しているか否かを判断する。ここで、実行条件としては、例えば、空燃比フィードバック制御がなされているとの条件や、冷却水温ＴＨＷが所定温度以上であるとの条件等がある。ステップＳ３０において肯定判断される場合、ステップＳ３２において、空燃比フィードバック補正係数Ｋａｆの平均値Ｋａｖを算出する。この処理は、空燃比フィードバック制御における目標空燃比に対する空燃比の検出値の乖離傾向を定量化するための処理である。具体的には、上下に変動する空燃比フィードバック補正係数Ｋａｆの極大値Ｋｍａｘと極小値Ｋｍｉｎとの平均値を算出する。

続くステップＳ３４においては、空燃比の乖離度合いΔＫを算出する。ここでは、上記平均値Ｋａｖから「１」を減算することで、乖離度合いΔＫを算出する。そして、ステップＳ３６においては、乖離度合いΔＫに基づき、アルコール濃度を推定する。ここでは、図３に示すように、乖離度合いΔＫが大きいほど、換言すれば、空燃比の検出値がリーン側に乖離する傾向が強いほど、推定値ＤＥｅを濃い値とする。そして、ステップＳ３８においては、推定値ＤＥｅを、上記常時記憶保持装置６４に記憶する。なお、ステップＳ３８の処理が完了する場合や、ステップＳ３０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。

図４に、本実施形態にかかるヒータ５２ｂの通電開始制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ４０において、先の図２のステップＳ１０と同様、スタータ２１が起動されたか否かを判断する。そして、スタータ２１が起動されたと判断される場合、ステップＳ４２に移行する。ステップＳ４２においては、上記燃料レベルセンサ５６によって検出される燃料タンク４７内の燃料貯蔵量が増大しているか否かを判断する。この処理は、上記常時記憶保持装置６４に記憶される推定値ＤＥｅの信頼性を評価するためのものである。すなわち、燃料貯蔵量が増大している場合、内燃機関１０が前回停止してから今回の始動までの間に、燃料タンク４７に燃料が補給されたと考えられる。そして、この場合には、燃料タンク４７内の燃料の成分比が変化するおそれがあり、ひいては、推定値ＤＥｅの示すアルコール濃度と現在燃料タンク４７に実際に貯蔵されている燃料のアルコール濃度とが大きくずれるおそれがある。

そして、ステップＳ４２において否定判断される場合には、燃料が補給されておらず、これに起因する推定値ＤＥｅの信頼性の低下はないとして、ステップＳ４４に移行する。ステップＳ４４においては、そのほかの要因によって、信頼性の高い推定値ＤＥｅを利用可能な状況か否かを判断する。ここでの信頼性低下の要因としては、例えば空燃比センサ５２に異常が検出されており、アルコール濃度を推定できないとの要因がある。また、例えば常時記憶保持装置６４に記憶される推定値ＤＥｅの信頼性が低下しているとの要因もある。すなわち、常時記憶保持装置６４には、推定値ＤＥｅとともに、これを表現する２値データを論理反転させるなどして生成されるミラーデータ（推定値ＤＥｅの信頼性を評価するデータ）が記憶されており、ミラーデータに基づき推定値ＤＥｅの信頼性を評価することができる。

ステップＳ４４において肯定判断される場合には、信頼性の高い推定値ＤＥｅを利用可能として、ステップＳ４６に移行する。ステップＳ４６においては、冷却水温ＴＨＷ及び推定値ＤＥｅに基づき、冷却水温及びアルコール濃度とヒータ通電開始時間Ｔｓとの関係を定めるマップを用いて、通電開始時間Ｔｓを算出する。一方、ステップＳ４２において肯定判断される場合や、ステップＳ４４において否定判断される場合には、信頼性の高い推定値ＤＥｅを利用可能でないと考えられることから、ステップＳ４８に移行する。ステップＳ４８においては、ヒータ通電開始時間Ｔｓとして、最大時間Ｔｍａｘを設定する。この処理は、アルコール濃度がいかなる値であろうとも、排気通路３２内に凝縮水が付着する状況においてヒータ５２ｂの通電処理がなされることのないようにするためものである。ただし、排気通路３２内に凝縮水が付着する状況におけるヒータ５２ｂの通電処理を回避可能な範囲で極力短い時間とすることが望ましい。この最大時間Ｔｍａｘは、例えば上記ステップＳ４６の処理において用いるマップの定義する通電開始時間Ｔｓの最大値とすればよい。ただし、これに代えて、マップの定義する通電開始時間Ｔｓのうち、現在の冷却水温ＴＨＷにおける最大値とすることがより望ましい。

こうしてステップＳ４６、Ｓ４８の処理が完了する場合には、先の図２のステップＳ１８〜Ｓ２２の処理と同様のステップＳ５０〜Ｓ５４の処理を行う。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（３）内燃機関１０における燃料の燃焼と相関を有するパラメータ（空燃比フィードバック補正係数Ｋａｆ）に基づき、アルコール濃度を推定した。これにより、燃焼制御に用いる検出手段(空燃比センサ５２)の出力を流用することで濃度の推定ができるため、部品点数の増加を回避することができる。

（４）アルコール濃度として信頼性の高い値を利用不可能と判断される場合、ヒータ通電開始時間Ｔｓを最大時間Ｔｍａｘに設定した。これにより、アルコール濃度がいかなる値であろうとも、空燃比センサ５２の信頼性の低下を招くことなくヒータ通電処理を行うことができる。

（５）内燃機関１０の前回の停止時から今回の始動時までの間に燃料の補給がなされたと判断される場合、ヒータ通電開始時間Ｔｓを最大時間Ｔｍａｘに設定した。これにより、アルコール濃度がいかなる値であろうとも、空燃比センサ５２の信頼性の低下を招くことなくヒータ通電処理を行うことができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第１の実施形態において、上記第２の実施形態の要領で、冷却水温ＴＨＷ及びアルコール濃度の検出値ＤＥｓとヒータ通電開始時間Ｔｓとを関係付けるマップを用いてヒータ通電開始時間Ｔｓを算出してもよい。

・上記第２の実施形態において、上記第１の実施形態の要領で、冷却水温ＴＨＷに基づきヒータ通電開始基本時間Ｔｓｂを算出するとともに、これをアルコール濃度の推定値ＤＥｅに基づき補正してもよい。

・上記第２の実施形態では、燃料タンク４７への燃料の補給がなされたと判断される場合や、信頼性の高い推定値ＤＥｅを利用できないと判断される場合には、ヒータ通電開始時間Ｔｓを予め定めた最大値Ｔｍａｘとしたが、これに限らない。例えば、こうした場合には、常時記憶保持装置６４に記憶されている推定値ＤＥｅを、アルコール濃度が最大となる値（例えば１００％）に強制的に書き換えてもよい。

・上記各実施形態では、ヒータ通電開始時間Ｔｓを、スタータ２１の起動時を始点とするヒータ５２ｂの通電開始までの所要時間として定義したがこれに限らない。例えば、燃料噴射開始時点を始点とするヒータ５２ｂの通電開始までの所要時間として定義してもよい。

・アルコール濃度の検出手法としては、上記第２の実施形態に例示したものに限らない。例えば、上記態様での空燃比フィードバック制御がなされない状況下、吸入空気量と燃料噴射量とから算出される空燃比に対する空燃比センサ５２によって検出される空燃比の比率に基づき、アルコール濃度を算出してもよい。ここでは、比率が大きいほどアルコール濃度が大きいとする。

・ガソリンの濃度を検出する手段を備え、ガソリンの濃度と冷却水温ＴＨＷとに基づき加熱開始時期を設定してもよい。

・燃料タンク４７への給油がなされたか否かを検出する手段としては、上記第２の実施形態で例示したものに限らない。例えば、車両の給油口を開けたか否かを監視する手段としてもよい。

・排気通路内の飽和蒸気圧と相関を有するパラメータとしては、冷却水温ＴＨＷに限らない。例えば排気温であってもよい。

・上記各実施形態では、空燃比センサ５２を、排気中の所定成分の濃度を感知するセンサ素子５２ａとこれを加熱するヒータ５２ｂとを備えてユニット化したがこれに限らず、センサ素子５２ａを備える空燃比センサの近傍にこれを加熱するヒータを備えてもよい。

・排気の特性を検出する排気センサとしては、排気中の酸素濃度及び未燃燃料濃度に基づき空燃比を検出するものに限らない。例えば、排気中の酸素濃度に基づき、空燃比が所定の空燃比よりもリーンであるかリッチであるかに応じて急激に値を変化させるタイプの空燃比センサであってもよい。また、こうした空燃比センサに限らず、要は、活性温度が常温よりも高い等の理由から加熱手段による加熱により活性化を促進されるものにあって、排気系に凝縮水が付着した状態で加熱を開始することでセンサの信頼性の低下を招くおそれがあるなら、本発明の適用は有効である。

・燃料としては、ガソリン及びアルコールに限らない。要は、燃料を貯蔵する貯蔵手段に給油される燃料の成分の割合が様々な値を取り得る状況下にあっては、本発明の適用は有効である。

・内燃機関としては、吸気ポート式の火花点火式内燃機関に限らず、筒内噴射式の火花点火式内燃機関であってもよい。更に、火花点火式内燃機関に限らず、圧縮着火式の内燃機関であってもよい。

第１の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかるヒータ通電開始制御の処理手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかるアルコールの推定処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるヒータ通電開始制御の処理手順を示す流れ図。

符号の説明

１０…内燃機関、４７…燃料タンク、５２…空燃比センサ、５２ａ…センサ素子(排気センサの一実施形態)、５２ｂ…ヒータ、５４…アルコールセンサ、６０…ＥＣＵ（内燃機関の制御装置の一実施形態）。

Claims (7)

1. 排気の特性を検出する排気センサを加熱手段によって加熱することで前記排気センサを活性化させる内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の燃料中の所定燃料成分の濃度についての情報を取得する濃度取得手段と、
   該濃度取得手段によって取得される濃度に基づき、前記加熱手段による加熱開始時期を可変設定する設定手段とを備え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、その燃料として、ガソリン及びアルコールの少なくとも一方を含み、
   前記所定燃料成分は、アルコールであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記濃度取得手段は、前記内燃機関における前記燃料の燃焼と相関を有するパラメータに基づき、前記濃度を推定することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記燃料を蓄える貯蔵手段内に燃料が補給されたか否かを検出する手段を更に備え、
   前記設定手段は、前記内燃機関の前回の停止時から今回の始動時までの間に前記燃料の補給がなされたと判断される場合、前記加熱開始時期を、前記濃度取得手段によって取得される濃度情報に応じて可変設定される最も遅い時期以降に設定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記濃度取得手段の濃度情報として信頼性の高い値を利用可能か否かを判断する判断手段を備え、
   前記設定手段は、前記判断手段によって前記信頼性の高い値を利用不可能と判断される場合、前記加熱開始時期を、前記濃度取得手段によって取得される濃度情報に応じて可変設定される最も遅い時期以降に設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記排気センサは、前記排気中の所定の成分に基づき前記内燃機関の空燃比を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置と、
   前記排気センサと、
   前記加熱手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。

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