JP2009144559A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダブルセンサシステムを採用する車両において、触媒上流側の検知手段の出力に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定する場合に、触媒上流側の検知手段に異常が発生した場合でも燃料中のアルコール濃度を推定することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】 メイン空燃比センサ２４を三元触媒２２の上流に、サブ空燃比センサ２５を三元触媒２２の下流に有する内燃機関５０につき、三元触媒２２上流側のメイン空燃比センサ２４の出力に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定するＥＣＵ１Ａであって、三元触媒２２上流側のメイン空燃比センサ２４が異常である場合に、三元触媒２２下流側のサブ空燃比センサ２４の出力に基づいて、燃料中のアルコール濃度を推定する特定アルコール濃度推定手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に排気空燃比に関係するパラメータを検知する検知手段（例えばＡ／ＦセンサやＯ_２センサ）の出力に基づいて、燃料中のアルコール濃度を推定する内燃機関の制御装置に関する。

近年、燃料としてガソリンのほかにガソリンとアルコールの混合燃料を用いることができるＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）が実用化されている。そしてＦＦＶでは、排気空燃比が燃料中のアルコール濃度に応じて変化することから、排気空燃比を適正（例えば理論空燃比）に制御するために、燃料中のアルコール濃度の検出や推定を行っている。この点、燃料中のアルコール濃度を推定する技術として、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献１で提案されている。そのほか本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献２または３で提案されている。

特開２００６−７７６８３号公報 特開２００４−２４５０９７号公報 特開２００３−１２０３６３号公報

ところで、燃料中のアルコール濃度は例えば特許文献１で開示されているように、具体的には触媒コンバータの上流に設けられた空燃比センサ（請求項記載の検知手段に相当）の出力に基づいて推定することができる。ところが空燃比センサが触媒の上流にのみ設けられている場合には、空燃比センサに異常が発生した場合に、空燃比のフィードバック（以下、単にＦ／Ｂと称す）制御を行えなくなってしまうだけでなく、アルコール濃度を推定することもできなくなる。そしてアルコール濃度を推定することができなくなった場合には、アルコール濃度に応じて燃料噴射量を補正することができなくなってしまうことから、排気空燃比がアルコール濃度に応じた分だけずれることを許容せざるを得ない状態となってしまい、この結果、燃費や排気エミッションの悪化を招く虞があるほか、機関始動不良や、ドライバビリティの悪化、内燃機関の動力不足、ノッキングの発生など様々な不具合の発生を招く虞がある。すなわち、空燃比Ｆ／Ｂ制御を行うことができなくなってしまった場合と比較して、さらにアルコール濃度も推定できなくなってしまった場合には、排気空燃比のずれがより大きくなり、この結果、様々な不具合の発生を招く虞がある。

一方、車両においては触媒の上流だけでなく下流にも空燃比センサを設置し、触媒上流側の空燃比センサ（例えばＡ／Ｆセンサ）の出力に基づくメインＦ／Ｂ制御に加えて、触媒下流側の空燃比センサ（例えばＯ_２センサ）の出力に基づくサブＦ／Ｂ制御を行うことにより空燃比制御精度を改善するダブルセンサシステムが既に実用化されている。そしてダブルセンサシステムを採用する車両においては、触媒上流側の空燃比センサに異常が発生した場合であっても、触媒下流側の空燃比センサの出力は利用可能な状態にあるため、この出力を利用してアルコール濃度を推定し得るといえる。しかしながら、このようなダブルセンサシステムを採用する車両において、触媒上流側の空燃比センサに異常が発生した場合でも燃料中のアルコール濃度を推定可能にする技術は特に見当たらない。

そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ダブルセンサシステムを採用する車両において、触媒上流側の検知手段の出力に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定する場合に、触媒上流側の検知手段に異常が発生した場合でも燃料中のアルコール濃度を推定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は排気空燃比に関係するパラメータを検知する検知手段を触媒の上流と下流に有する内燃機関につき、前記検知手段のうち、触媒上流側の検知手段の出力に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定する内燃機関の制御装置であって、前記検知手段のうち、触媒下流側の検知手段の出力に基づいて、燃料中のアルコール濃度を推定する特定アルコール濃度推定手段を備えることを特徴とする。本発明によれば、触媒下流側の検知手段の出力に基づいて、燃料中のアルコール濃度を推定することで、触媒上流側の検知手段に異常が発生した場合でも燃料中のアルコール濃度を推定することができる。

また本発明は前記特定アルコール濃度推定手段が、前記検知手段のうち、触媒上流側の検知手段が異常である場合に、触媒下流側の検知手段の出力に基づいて、燃料中のアルコール濃度を推定する構成であってもよい。すなわち本発明は具体的には触媒上流側の検知手段に異常が発生した際のフェールセーフとして特に効果的なものである。この点、触媒上流側の検知手段に異常が発生した場合には、例えば運転者に対して警告灯などで異常の発生を知らせることも技術的に可能であるが、本発明によれば、異常の発生によって触媒上流側の検知手段の出力に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定できなくなることに起因して、前述したような様々な不具合が、異常の点検修理が行われるときまでの間に発生してしまうことを抑制できる。

また本発明は前記特定アルコール濃度推定手段が、前記触媒によって排気が浄化されないときに、前記検知手段のうち、触媒下流側の検知手段の出力に基づいて、燃料中のアルコール濃度を推定する構成であってもよい。ここで触媒は酸素吸蔵能を有しているため、触媒下流側の検知手段の出力は、排気空燃比の変化に対して大きな応答遅れを有する場合がある。これに対して本発明によれば、触媒によって排気が浄化されないときに、触媒下流側の検知手段の出力に基づいて、燃料中のアルコール濃度を推定することで、触媒の酸素吸蔵能に起因した大きな応答遅れを有することなく燃料中のアルコール濃度を推定できる点で、アルコール濃度をより好適に推定できる。なお、触媒によって排気が浄化されないときとは、触媒の酸素吸蔵能の影響によって、触媒下流側の検知手段の出力が大きな応答遅れを有することを回避できるときを意味するものであり、このとき触媒によって排気が多少なりとも浄化される場合までをも厳密に除くものではない。

また本発明は前記触媒によって排気が浄化されないときが、前記触媒が活性化していないとき（例えば機関冷間時）である構成であってもよく、また前記触媒を迂回するバイパス通路が連通しているときである構成であってもよい。触媒によって排気が浄化されないときとは具体的には例えば上記のようなときであり、このようなときに触媒下流側の検知手段の出力に基づいて、燃料中のアルコール濃度を推定することが、触媒酸素吸蔵能に起因した大きな応答遅れを有することなく燃料中のアルコール濃度を推定する上で好適である。

本発明によれば、ダブルセンサシステムを採用する車両において、触媒上流側の検知手段の出力に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定する場合に、触媒上流側の検知手段に異常が発生した場合でも燃料中のアルコール濃度を推定することができる内燃機関の制御装置を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１はＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１Ａで実現されている本実施例に係る内燃機関の制御装置を、内燃機関５０及び内燃機関５０の吸気系１０、排気系２０とともに模式的に示す図であり、図１に示す各構成はＦＦＶである車両（図示省略）に搭載されている。すなわち、内燃機関５０には燃料としてガソリンのほか、ガソリンとアルコールの混合燃料を用いることができる。吸気系１０はエアクリーナ１１と、エアフロメータ１２と、スロットル弁１３と、インテークマニホールド１４と有して構成されている。

エアクリーナ１１は内燃機関５０の各気筒に供給される吸気を濾過するための構成である。エアフロメータ１２は吸入空気量Ｑを計測するための構成であり吸入空気量Ｑに応じた信号を出力する。スロットル弁１３は吸入空気量Ｑを開度変化により調整するための構成である。インテークマニホールド１４は吸気を内燃機関５０の各気筒に分配するための構成である。インテークマニホールド１４には燃料噴射弁５１が気筒毎に配設されている。なお、燃料噴射弁５１の配置はこれに限られず、例えば筒内に直接燃料を噴射できるように配置されていてもよい。

排気系２０はエキゾーストマニホールド２１と、三元触媒２２と、図示しない消音器と、これらの構成の間に適宜配設される吸気管２３ａ、２３ｂなどを有して構成されている。エキゾーストマニホールド２１は各気筒からの排気を合流させるための構成である。三元触媒２２は排気を浄化するための構成であり、炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯの酸化と窒素酸化物ＮＯｘの還元を行う。排気系２０にはメイン空燃比センサ２４が三元触媒２２の上流に、サブ空燃比センサ２５が三元触媒２２の下流に夫々配設されている。

本実施例ではメイン空燃比センサ２４はＡ／Ｆセンサで、サブ空燃比センサ２５は酸素センサで夫々実現されている。Ａ／Ｆセンサは排気中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出するための構成であり、酸素センサは排気中の酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを検出するための構成である。本実施例ではこれらメイン空燃比センサ２４及びサブ空燃比センサ２５が、ともに請求項記載の検知手段に相当する構成となっている。

ＥＣＵ１Ａは、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）やＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などを有して構成されるマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンと称す）と、入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ１Ａは主として内燃機関５０を制御するための構成であり、具体的には例えば燃料噴射弁５１を制御している。燃料噴射量ＦＩはＥＣＵ１Ａの制御のもと、燃料噴射弁５１が閉弁されるまでの間の燃料噴射期間の長さで調節される。ＥＣＵ１Ａには制御対象として燃料噴射弁５１のほか、各種の制御対象が電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１Ａにはエアフロメータ１２や、メイン空燃比センサ２４や、サブ空燃比センサ２５や、内燃機関５０の回転数ＮＥを検出するためのクランク角センサ５２や、内燃機関５０の水温ＴＨＷを検出するための水温センサ５３のほか各種のセンサ・スイッチ類が電気的に接続されている。

ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成であり、ＥＣＵ１ＡではＲＯＭに格納されたプログラムに基づきＣＰＵが処理を実行することで各種の手段が機能的に実現される。図１ではこのようにしてＥＣＵ１Ａで実現される各種の手段のうち、本発明との関連性が高いものを機能ブロック図で示している。
第１の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段は、メイン空燃比センサ２４が正常である場合に空燃比Ｆ／Ｂ補正係数（以下、単にＦ／Ｂ補正係数とも称す）ＦＡＦを算出するための構成である。第１の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段は、Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出するにあたって、空燃比センサの出力に関し、メイン空燃比センサ２４の出力とサブ空燃比センサ２５の出力とに基づいてＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出するように構成されている。

第２の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段は、メイン空燃比センサ２４が異常である場合にＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出するための構成である。第２の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段は、Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出するにあたって、空燃比センサの出力に関し、サブ空燃比センサ２４の出力に基づいてＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出するように構成されている。
メイン空燃比センサ故障判定手段は、メイン空燃比センサ２４が正常であるか否かを判定するための構成である。メイン空燃比センサ故障判定手段は具体的には例えばメイン空燃比センサ２４の出力に基づき、メイン空燃比センサ２４に素子割れが発生しているか否かを判定するとともに、素子割れが発生していると判定した場合に、メイン空燃比センサ２４が異常である、と判定するように構成されている。なお、メイン空燃比センサ故障判定手段はそのほかメイン空燃比センサ２４に凝縮水が浸入しているか否かを判定し、凝縮水が浸入している場合に、メイン空燃比センサ２４が異常である、と判定するなど適宜の判定を行ってよい。

Ｆ／Ｂ補正切替手段は、メイン空燃比センサ故障判定手段の判定結果に基づいて、第１または第２の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段のうち、いずれか一方の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段を、Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出する空燃比Ｆ／Ｂ補正手段として選択するための構成である。Ｆ／Ｂ補正切替手段は、具体的にはメイン空燃比センサ故障判定手段によってメイン空燃比センサ２４が正常である、と判定された場合には、第１の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段をＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出する空燃比Ｆ／Ｂ補正手段として選択し、メイン空燃比センサ故障判定手段によってメイン空燃比センサ２４が異常である、と判定された場合には、第２の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段をＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出する空燃比Ｆ／Ｂ補正手段として選択するように構成されている。

アルコール濃度推定手段は、燃料中のアルコール濃度を推定するための構成である。アルコール濃度推定手段は、燃料中のアルコール濃度を推定するにあたって、具体的にはアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣを算出するように構成されている。またアルコール濃度推定手段は、Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦに関し、具体的には第１または第２の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段のうち、Ｆ／Ｂ補正切替手段が選択した空燃比Ｆ／Ｂ補正手段によって算出されたＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦに基づいて、アルコール濃度補正係数ＦＡＬＣを算出するように構成されている。
燃料噴射量算出手段は、燃料噴射量ＦＩを算出するための構成である。燃料噴射量算出手段は、具体的にはＦ／Ｂ補正切替手段が選択した空燃比Ｆ／Ｂ補正手段によって算出されたＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦと、アルコール濃度推定手段が推定したアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣとに基づいて、燃料噴射量ＦＩを算出する。

特定アルコール濃度推定手段は、空燃比センサの出力に関し、サブ空燃比センサ２５の出力に基づいてアルコール濃度を推定するための構成である。特定アルコール濃度推定手段は、本実施例ではメイン空燃比センサ２４が異常である場合に、空燃比センサの出力に関し、サブ空燃比センサ２５の出力に基づいてアルコール濃度を推定するように構成されている。特定アルコール濃度推定手段は、本実施例では具体的には第２の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段と、Ｆ／Ｂ補正切替手段と、アルコール濃度推定手段とによって実現されている。

次に燃料噴射量ＦＩの算出方法について詳述する。燃料噴射量ＦＩは次の数１に示す式に基づいて算出される。
（数１）
ＦＩ＝ＦＩ０×ＦＡＬＣ×ＦＡＦ
ここでＦＩ０は基本噴射量であり、排気空燃比の目標空燃比を理論空燃比（ここでは１４．７）とした場合の燃料噴射量が、回転数ＮＥ及び負荷に応じて設定される。すなわち、燃料噴射量ＦＩは排気空燃比を理論空燃比にするための燃料噴射量として、数１に示す式に基づき基本噴射量ＦＩ０を補正係数によって補正することで算出される。なお、燃料噴射量ＦＩは、基本噴射量ＦＩ０に対してさらにその他の補正係数（例えば水温ＴＨＷについての補正係数やバッテリ電圧についての補正係数）を乗じた上で算出されてもよい。また、Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦとアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣはともに初期値が所定値（ここでは１）に設定されておいる。

次に上述のアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣとＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦのうち、まずＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの算出方法について詳述する。またＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの算出方法は、メイン空燃比センサ２４が正常である場合と、異常である場合とで異なるため、まずメイン空燃比センサ２４が正常である場合のＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの算出方法（すなわち、第１の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段に係るＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの算出方法）を図２から図４までに示すフローチャートを用いて詳述する。

図２に示すフローチャートは目標筒内燃料量算出ルーチンのフローチャートであって、所定クランク角度毎に割り込み処理として実行される。まずＣＰＵは、以前の本ルーチンの実行において算出された筒内空気量ＭＣｉおよび目標筒内燃料量ＦＣＲｉ（ｉ＝０〜ｎ−１）を１ずつ移行する処理を実行する（ステップＳ１１）。これは今回の実行で現在の筒内空気量ＭＣ０および目標筒内燃料量ＦＣＲ０を算出するためである。続いてＣＰＵは回転数ＮＥおよび吸入空気量Ｑを取り込むための処理を実行する（ステップＳ１２）。

続いてＣＰＵは、回転数ＮＥおよび吸入空気量Ｑの関数として現在の筒内空気量ＭＣ０を算出する処理（式：ＭＣ０＝ＭＣ（ＮＥ，Ｑ））を実行する（ステップＳ１３）。さらにＣＰＵは現在の目標筒内燃料量ＦＣＲ０、即ち現在の筒内空気量ＭＣ０において空燃比を理論空燃比とするために必要な燃料量を算出する処理（式：ＦＣＲ０＝ＭＣ０／ＡＦＴ）を実行する（ステップＳ１４）。ここで、ＡＦＴはアルコール濃度が０％である場合の理論空燃比（１４．７）に相当する目標空燃比であり、アルコール濃度補正係数ＦＡＬＣに基づき、図５に示すマップデータを参照することにより求められる。これにより目標筒内燃料量ＦＣＲ０を算出することができる。

次にメイン空燃比Ｆ／Ｂ制御について詳述する。図３はメイン空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンのフローチャートであって、本ルーチンは例えば所定のクランク角ごとに実行される。ＣＰＵはまず、メイン空燃比センサ２４による所定のＦ／Ｂ条件が成立しているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ２１）この所定のＦ／Ｂ条件は本実施例では以下の条件から構成されており、これらの条件がすべて成立しているときにステップＳ２１で肯定判定される。
（１）冷却水温度が所定温度以上であること。
（２）内燃機関始動中でないこと。
（３）始動時増量等燃料増量中でないこと。
（４）メイン空燃比センサ２４が活性化していること。
（５）燃料カット中でないこと。

ステップＳ２１で否定判定であれば、メイン空燃比Ｆ／Ｂ制御を行わないため、ＣＰＵは燃料補正量ＤＦを「０」に設定する処理を実行する（ステップＳ２８）。一方、ステップＳ２１で肯定判定であれば、ＣＰＵは前回以前に算出された燃料偏差量ＦＤｉ（ｉ＝１〜ｎ）を１ずつ移動する処理を実行する（ステップＳ２２）。これは今回の演算で現在の燃料偏差量ＦＤ０を算出するためである。続いてＣＰＵはメイン空燃比センサ２４の出力ＶＡＦを後述するサブ空燃比フィードバック制御ルーチンで演算される電圧補正値（サブＦ／Ｂ補正値）ｅｆｓｆｂだけ補正する処理（式：ＶＡＦ＝ＶＡＦ＋ｅｆｓｆｂ）を実行する（ステップＳ２３）。さらにＣＰＵは、補正後のメイン空燃比センサ２４の出力ＶＡＦに基づいて、図６に示すマップデータを参照することにより、対応する空気過剰率λを読み込むとともに、現在の実空燃比ＡＢＦを算出する処理（式：ＡＢＦ＝λ×ＡＦＴ）を実行する（ステップＳ２４）。なお、メイン空燃比センサ２４は、アルコール濃度によらず、空気過剰率λに対して図６に示すような一定の出力特性を有する。

続いてＣＰＵは、本ルーチンのｎ回前の実行で算出された筒内空気量ＭＣｎ、目標筒内燃料量ＦＣＲｎおよび現在の実空燃比ＡＢＦに基づいて、現在の燃料偏差量ＦＤ０を算出する処理（式：ＦＤ０＝ＭＣｎ／ＡＢＦ−ＦＣＲｎ）を実行する（ステップＳ２５）。なお、本ステップで現在の燃料偏差量ＦＤ０を求めるためにｎ回前の実行で算出された筒内空気量ＭＣｎ、目標筒内燃料量ＦＣＲｎを使用するのは、気筒からメイン空燃比センサ２４までの排気ガスの輸送遅れ時間を補正するためである。次にＣＰＵは燃料補正量ＤＦを算出する処理（式：ＤＦ＝Ｋｆｐ×ＦＤ０＋Ｋｆｓ×ΣＦＤｉ）を実行する（ステップＳ２６）。ここで、Ｋｆｐは比例ゲイン、Ｋｆｓは積分ゲインである。さらにＣＰＵはＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出する処理（式：ＦＡＦ＝１＋ＤＦ／（ＦＩ０×ＦＡＬＣ））を実行する（ステップＳ２７）。これにより、Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出することができる。

次に前述の電圧補正値（サブＦ／Ｂ補正値）ｅｆｓｆｂを算出するために、ＥＣＵ１Ａで行われるサブ空燃比Ｆ／Ｂ制御について詳述する。図４はサブ空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンのフローチャートであって、メイン空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンの実行時間より長い所定時間間隔毎に割り込み処理として実行される。まずＣＰＵは、サブ空燃比センサ２５による所定のサブＦ／Ｂ条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３１）。本実施例ではこの所定のサブＦ／Ｂ条件は、（４）に示す条件が「サブ空燃比センサ２５の出力が１回以上反転していること」と変更される点以外、メイン空燃比センサ２４による所定のＦ／Ｂ条件と同じ条件が設定されており、これらの条件のすべてが成立している場合には、ステップＳ３１で肯定判定される。ステップＳ３１で否定判定であれば、サブ空燃比Ｆ／Ｂ制御は行われない。

一方、ステップＳ３１で肯定判定であれば、ＣＰＵはサブＦ／Ｂ制御として仮電圧補正値ｔ＿ｆｓｆｂを算出する処理（式：ｔ＿ｆｓｆｂ＝Ｋｖｐ×ＶＤ０＋Ｋｖｓ×ΣＶＤｉ）を実行するとともに、算出した仮電圧補正値ｔ＿ｆｓｆｂを上限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｈ及び下限ガード値ｔ＿ｆｓｆｂｇｌにてガードすることにより電圧補正値（サブＦ／Ｂ補正値）ｅｆｓｆｂを算出する処理を実行する（ステップＳ３２）。ここでＫｖｐは比例ゲイン、Ｋｖｓは積分ゲインである。またＶＤ０は酸素センサ１２の出力電圧Ｖと目標出力電圧ＳＬとの間の現在の電圧偏差（図７参照）であり、ΣＶＤｉは前回以前に算出された電圧偏差ＶＤｉの積算値である。

なお、図示省略したが本ルーチンにおいてＣＰＵはさらに、所定の条件のもと学習値ｅｆｇｆｓｂを更新する処理（式：ｅｆｇｆｓｂ＝ｅｆｇｆｓｂ＋（ｅｆｓｆｂ−ｅｆｇｆｓｂ）×α）を実行するとともに、学習値ｅｆｇｆｓｂの更新量分だけ電圧補正値（サブＦ／Ｂ補正値）ｅｆｓｆｂを更新する処理（式：ｅｆｓｆｂ＝ｅｆｓｆｂ−（ｅｆｓｆｂ−ｅｆｇｆｓｂ）×α）を実行することによって、サブＦ／Ｂ学習を実施する。ここでαはなまし率である。

以上が、メイン空燃比センサ２４が正常である場合のＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの算出方法である。次にメイン空燃比センサ２４が異常である場合のＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの算出方法（すなわち、第２の空燃比Ｆ／Ｂ制御手段に係るＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの算出方法）を図８に示すフローチャートを用いて詳述する。

ＣＰＵはサブ空燃比センサ２５の出力電圧Ｖと理論空燃比相当のスライスレベル電圧ＳＬ（図７参照）とを比較することにより、空燃比のリッチ・リーンを判定する処理を実行する（ステップＳ４１）。空燃比がリーン（Ｖ＜ＳＬ）である場合には、ＣＰＵはリッチからリーンへの反転時（反転直後）であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ４２）。肯定判定であれば、ＣＰＵはＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを前回値に対し、所定のリーン側比例分Ｐ_L 増大させる処理を実行する（ステップＳ４３）。一方、ステップＳ４２で否定判定であれば、ＣＰＵはＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを前回値に対し、所定のリーン側積分分Ｉ_L 増大させる処理を実行する（ステップＳ４４）。

一方、ステップＳ４１で空燃比がリッチ（Ｖ＞ＳＬ）である場合には、ＣＰＵはリーンからリッチへの反転時（反転直後）であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ４５）。肯定判定であれば、ＣＰＵはＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを前回値に対し、所定のリッチ側比例分Ｐ_R 減少させる処理を実行する（ステップＳ４６）。一方、ステップＳ４５で否定判定であれば、ＣＰＵはＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを前回値に対し、所定のリッチ側積分分Ｉ_R 減少させる処理を実行する（ステップＳ４７）。これにより、図９に示すようにＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦが設定される。

以上が、本実施例におけるＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの算出方法である。これにより、メイン空燃比センサ２４が正常である場合であっても異常である場合であっても、ともにＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出することができる。

次にアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣの算出方法（すなわち、アルコール濃度推定手段に係るアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣの算出方法）について図１０に示すフローチャートを用いて詳述する。図１０はアルコール濃度推定ルーチンのフローチャートであって、空燃比Ｆ／Ｂ制御実行中に所定時間間隔毎に割り込み処理として実行される。すなわちアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣは、Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦが算出された後に算出されることになる。

まずＣＰＵは、Ｆ／Ｂ補正なまし値ＦＡＦＳＭを算出する処理（式：ＦＡＦＳＭ＝前回ＦＡＦＳＭ＋（ＦＡＦ−前回ＦＡＦＳＭ）／ＮＳＭ）を実行する（ステップＳ５１）。ここでＮＳＭはなまし定数であり、例えばＮＳＭが４である場合には、上式は式：ＦＡＦＳＭ＝（３／４）×前回ＦＡＦＳＭ＋（１／４）×ＦＡＦと変形することができる。つまり、前回のＦ／Ｂ補正なまし値である前回ＦＡＦＳＭの３／４と、入力値であるＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの１／４との和が、今回のＦ／Ｂ補正なまし値ＦＡＦＳＭとなる。続いてＣＰＵは、アルコール濃度補正係数ＦＡＬＣを算出する処理（式：ＦＡＬＣ＝前回ＦＡＬＣ×ＦＡＦＳＭ）を実行する（ステップＳ５２）。

図１１はアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣの変化の一例をこれに対応するＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの変化とともにタイムチャートで示す図である。なお、図１１ではＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの変化とともにＦ／Ｂ補正なまし値ＦＡＦＳＭの変化を、アルコール濃度補正係数ＦＡＬＣの変化とともにＦＡＦ×ＦＡＬＣ（燃料噴射量ＦＩを算出するにあたって、基本噴射量ＦＩ０に乗じるトータルの補正係数に相当）の変化を参考として夫々示している。まず時間ｔ０でＦ／Ｂ条件が成立すると、Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦが算出されるようになる。このときアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣは初期値１となっており、排気空燃比を理論空燃比にするための燃料噴射量ＦＩを算出するにあたって、燃料中のアルコール濃度に応じた排気空燃比のずれは、Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦで補正されることになる。

続いて時間ｔ０から所定時間が経過した時間ｔ１でアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣが算出される。このとき燃料噴射量ＦＩを算出するにあたって、燃料中のアルコール濃度に応じた排気空燃比のずれは、Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦとアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣとによって補正されることになる。さらに時間ｔ１から所定時間間隔毎の時間となる時間ｔ２からｔ７まででは、それぞれの時点で算出されるアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣが次第に大きくなっていく。このとき燃料噴射量ＦＩを算出するにあたって、燃料中のアルコール濃度に応じた排気空燃比のずれは、時間ｔ１と同様にＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦとアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣとによって補正されるが、時間ｔ２からｔ７まででは、アルコール濃度補正係数ＦＡＬＣによって補正される度合いが次第に大きくなっていく。

すなわち時間ｔ１から時間ｔ７まででは、所定時間間隔毎にアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣが算出される度にアルコール濃度の学習が進み、これに応じてＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦはアルコール濃度に応じた排気空燃比のずれ以外のずれを補正することができるように１に収束していく。そして時間ｔ７以降では、Ｆ／Ｂ補正係数がほぼ１に収束し、アルコール濃度に応じた排気空燃比のずれは、アルコール濃度補正係数ＦＡＬＣによって補正されることになる。このため時間ｔ７以降では、ＦＡＦ×ＦＡＬＣの大きさがアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣの大きさと同等になっていることがわかる。図１０にフローチャートで示したアルコール濃度推定ルーチンはこのようにＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦがほぼ１に収束したときにその実行が停止される。

以上が燃料噴射量ＦＩの算出方法である。次に、Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出する空燃比Ｆ／Ｂ補正手段を選択する方法（メイン空燃比センサ故障手段及びＦ／Ｂ補正切替手段に係る制御方法）について、図１２に示すフローチャートを用いて詳述する。図１２は空燃比Ｆ／Ｂ補正手段の選択ルーチンのフローチャートであって、本ルーチンは例えば所定のクランク角ごとに実行される。ＣＰＵはメイン空燃比センサ２４が正常であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ６１）。肯定判定であれば、ＣＰＵは第１の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段をＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出する空燃比Ｆ／Ｂ補正手段として選択する（ステップＳ６２）。一方、ステップＳ５１で否定判定であれば、ＣＰＵは第２の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段をＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出する空燃比Ｆ／Ｂ補正手段として選択する（ステップＳ６３）。

すなわち、Ｆ／Ｂ補正係数ＦＡＦはメイン空燃比センサ２４が正常である場合であっても異常である場合であっても、第１または第２の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段で算出できることから、このようにしてメイン空燃比センサ２４が正常であるか否かでＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出する空燃比Ｆ／Ｂ補正手段を切り替えることで、メイン空燃比センサ２４が異常である場合であっても、前述のようにしてアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣを算出することができる。すなわちＥＣＵ１Ａはメイン空燃比センサ２４に異常が発生した場合であっても、燃料中のアルコール濃度を推定することができる。

なお、メイン空燃比センサ２４が異常である場合に、サブ空燃比センサ２５の出力に基づいてＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出したときには、三元触媒２２の酸素吸蔵能の影響に基づく応答遅れにより、算出したＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦで燃料噴射量ＦＩを適切に補正できない場合がある。このため、メイン空燃比センサ２４が異常である場合には、燃料噴射量ＦＩを算出するにあたって、第２のＦ／Ｂ補正手段が算出したＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを用いて燃料噴射量ＦＩを算出しなくてもよい。このような場合であっても、燃料噴射量ＦＩを算出するにあたっては、燃料中のアルコール濃度に応じた補正がアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣによって行われることから、排気空燃比がアルコール濃度に応じた分だけずれることに起因して、燃費や排気エミッションが悪化するほか、機関始動不良や、ドライバビリティの悪化や、内燃機関の動力不足や、ノッキングの発生などの様々な不具合が発生することを抑制できる。

図１３はＥＣＵ１Ｂで実現されている本実施例に係る内燃機関の制御装置を、関連する各構成とともに模式的に示す図である。図１３に示すように、本実施例において車両が備える各構成は、排気系２０がさらにバイパス通路２６と、バイパス通路２６を開閉する開閉弁２７とを有して構成されている点と、ＥＣＵ１Ａの代わりにＥＣＵ１Ｂを備えている点以外、図１に示す各構成と実質的に同一のものとなっている。バイパス通路２６は三元触媒２２を迂回するように排気を流通させるための構成であり、三元触媒２２の上流で排気管２３ａに、三元触媒２２の下流で排気管２３ｂに夫々接続されている。開閉弁２７はバイパス通路２６を連通、遮蔽するための構成であり、開度を検知するための開度センサ（図示省略）を有して構成されている。本実施例では開閉弁２７は電子制御で開度を変更することが可能な流量調節弁で実現されている。なお、開閉弁２７は電子制御で全開、全閉に開閉駆動することが可能な弁であってもよい。

ＥＣＵ１Ｂは、アルコール濃度推定手段と、ＦＢ補正切替手段とがさらに以下に示すように構成される点以外、ＥＣＵ１Ａと実質的に同一のものとなっている。なお、ＥＣＵ１Ｂには制御対象としてさらに開閉弁２７が電気的に接続されており、またセンサ・スイッチ類としてさらに開閉弁２７の開度センサが電気的に接続されている。

アルコール濃度推定手段は、本実施例ではアルコール濃度を推定するにあたって、まず三元触媒２２によって排気が浄化されないときであるか否かを判定するように構成されている。このときアルコール濃度推定手段は具体的には三元触媒２２が活性化していないときに、排気が浄化されないときであると判定する。またアルコール濃度推定手段はバイパス通路２６が連通しているときにも、排気が浄化されないときであると判定する。さらにアルコール濃度推定手段は、排気が浄化されないときであると判定した場合にはアルコール濃度の推定（すなわちアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣの算出）を行い、そうでない場合にはアルコール濃度の推定を行わないように構成されている。

ＦＢ補正切替手段は、本実施例ではメイン空燃比センサ故障判定手段によってメイン空燃比センサ２４が異常である、と判定された場合に、第２の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段をＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦを算出する空燃比Ｆ／Ｂ補正手段として選択するとともに、さらに開閉弁２７を所定の開度（ここでは全開）に制御して、バイパス路２６を連通するように構成されている。これにより、燃料中のアルコール濃度の推定を素早く行うことが可能になる。なお、開閉弁２７はこのほかＥＣＵ１Ｂによって機関運転状態などに応じてその開度が制御され、このとき機関運転状態などによっては、ＦＢ補正切替手段による開閉弁２７の開度制御が禁止されてもよい。
特定アルコール濃度推定手段は、本実施例でも実施例１と同様に第２の空燃比Ｆ／Ｂ補正手段と、Ｆ／Ｂ補正切替手段と、アルコール濃度推定手段とによって実現されている。

次に、本実施例に係るアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣの算出方法（すなわち、アルコール濃度推定手段に係るアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣの算出方法）について図１４に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、図１４に示すフローチャートはステップＳ５０が追加されている点以外、図１０に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にステップＳ５０について詳述する。ＣＰＵは排気が浄化されないときであるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ５０）。本ステップでＣＰＵは具体的には、三元触媒２２が活性化していないか否かと、バイパス路２６が連通しているか否かを判定する。この結果いずれか一方が肯定判定であった場合には、ステップＳ５０で肯定判定される。

ステップＳ５０で三元触媒２２が活性化していないか否かを判定するにあたって、ＣＰＵは具体的には水温センサ５３の出力に基づき、機関冷間始動後であって、水温ＴＨＷが所定値以下であるか否かを判定する処理を実行する。なお、三元触媒２２が活性化していないか否かを判定するにあたっては、これに限られず、例えば機関冷間始動後、所定時間が経過していないか否かや、三元触媒２２の床温をセンサで直接或いは間接的に検知して、床温が所定値以下であるか否かなどその他の適宜の方法によって判定してもよい。

またステップＳ５０でバイパス路２６が連通しているか否かを判定するにあたって、ＣＰＵは具体的には開閉弁２７の開度センサの出力に基づき、開閉弁２７がバイパス路２６を連通しているか否かを判定する処理を実行する。このときＣＰＵはさらに具体的には開閉弁２７の開度が全開である場合に、開閉弁２７がバイパス路２６を連通していると判定する。なお、開閉弁２７がバイパス路２６を連通していると判定するための開閉弁２７の開度は全開に限られず、排気を十分迂回させることが可能な適宜の開度であってよい。

ステップＳ５０で否定判定であった場合には、本フローチャートに示す処理が終了する。一方、ステップＳ５０で肯定判定であった場合には、ステップＳ５１に進む。これにより、排気が浄化されないときにアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣを算出することができる。すなわちＥＣＵ１Ｂはこのようにしてアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣを算出することで、ＥＣＵ１Ａと比較して三元触媒２２の酸素吸蔵能に起因した大きな応答遅れを有することなく、燃料中のアルコール濃度を推定できる点で、アルコール濃度をより好適に推定できる。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

ＥＣＵ１Ａを関連する各構成とともに模式的に示す図である。 目標筒内燃料量算出ルーチンをフローチャートで示す図である。 メイン空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンをフローチャートで示す図である。 サブ空燃比Ｆ／Ｂ制御ルーチンをフローチャートで示す図である。 目標空燃比ＡＦＴとアルコール濃度補正係数ＦＡＬＣの相関関係を規定したマップデータを模式的に示す図である。 メイン空燃比センサ２４の出力特性を示す図である。 サブ空燃比センサ２５の出力特性を示す図である。 メイン空燃比センサ２４が異常である場合のＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの算出ルーチンをフローチャートで示す図である。 図８に示すフローチャートに基づき設定されるＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの一例を示す図である。 実施例１に係るアルコール濃度推定ルーチンをフローチャートで示す図である。 アルコール濃度補正係数ＦＡＬＣの変化の一例をこれに対応するＦ／Ｂ補正係数ＦＡＦの変化とともにタイムチャートで示す図である。 空燃比Ｆ／Ｂ補正手段の選択ルーチンをフローチャートで示す図である。 ＥＣＵ１Ｂを関連する各構成とともに模式的に示す図である。 実施例２に係るアルコール濃度推定ルーチンをフローチャートで示す図である。

符号の説明

１ ＥＣＵ
１０ 吸気系
１２ エアフロメータ
２０ 排気系
２２ 三元触媒
２４ メイン空燃比センサ
２５ サブ空燃比センサ
２６ バイパス通路
２７ 開閉弁
５０ 内燃機関
５１ 燃料噴射弁
５２ クランク角センサ
５３ 水温センサ

Claims (5)

1. 排気空燃比に関係するパラメータを検知する検知手段を触媒の上流と下流に有する内燃機関につき、前記検知手段のうち、触媒上流側の検知手段の出力に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定する内燃機関の制御装置であって、
   前記検知手段のうち、触媒下流側の検知手段の出力に基づいて、燃料中のアルコール濃度を推定する特定アルコール濃度推定手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記特定アルコール濃度推定手段が、前記検知手段のうち、触媒上流側の検知手段が異常である場合に、触媒下流側の検知手段の出力に基づいて、燃料中のアルコール濃度を推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記特定アルコール濃度推定手段が、前記触媒によって排気が浄化されないときに、前記検知手段のうち、触媒下流側の検知手段の出力に基づいて、燃料中のアルコール濃度を推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項３記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記触媒によって排気が浄化されないときが、前記触媒が活性化していないときであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項３記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記触媒によって排気が浄化されないときが、前記触媒を迂回するバイパス通路が連通しているときであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
   
   
   

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