JP2010053759A - 燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アルコールとガソリンとの混合燃料に水分が混入していても、適切な量の燃料をエンジンに供給すること
【解決手段】暖機完了後よりも、暖機完了前のエンジン１０の冷間時において、フィードバック補正値ＦＡＦがリーン側にずれていることに基づいて、混合燃料への水分の混入を検出する。そして、混合燃料に水分が混入していることが検出された場合には、補正係数Ｌ２によって、アルコール濃度センサ２５による検出値に基づく増量係数Ｌ１により算出されるアルコール濃度反映値Ｌが小さくなるように補正する。これにより、燃料に水分が混入していても、エンジン１０の冷間時などに適切な量の燃料をエンジン１０に供給することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、燃料として、アルコールとガソリンとをそれぞれ単独で又は混合して使用可能であるエンジンの燃料供給制御装置に関する。

従来、この種のエンジンの燃料供給制御装置として、例えば特許文献１に記載された装置が知られている。特許文献１に記載された装置では、静電容量式センサなどによって混合燃料中のアルコール濃度を検出して、混合燃料中のアルコール濃度が高いほど、またエンジンの冷却水温が低いほど、燃料噴射弁による噴射時間を長くして、供給燃料量を増量することにより、低温始動時のエンジン始動を確実に行なうようにしている。
特開昭６２−１７８７３５号公報

ここで、混合燃料中に水分が混入していると、混合燃料の静電容量が増加するため、静電容量式センサによって検出されるアルコール濃度にずれが生じる。具体的には、センサによって検出されるアルコール濃度は、実際のアルコール濃度よりも高くなる。従って、特にエンジンの温度が低い冷間始動時などにおいて、エンジンに燃料が過剰に供給されることになり、燃料消費量が多くなるとともに、ドライバビリティの悪化を招く虞がある。

なお、混合燃料に水分が混入したときに、検出アルコール濃度が実際のアルコール濃度よりも高くなる現象は、静電容量式センサばかりでなく、例えば公知の光学式センサにおいても生じる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、アルコールとガソリンとの混合燃料に水分が混入していても、適切な量の燃料をエンジンに供給することが可能な燃料供給制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の燃料供給制御装置は、
燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段と
前記アルコール濃度が高くなるほど前記エンジンへの燃料供給量が増加するように増量補正する第１の増量補正手段と、
前記エンジン温度が低くなるほど、前記エンジンへの燃料供給量が増加するように増量補正するものであって、その増量補正量が、アルコール濃度が高くなるほど大きくなる第２の増量補正手段と、
エンジンの空燃比の実測値を目標値に近づけるように、エンジンへの燃料噴射量をフィードバック補正する空燃比フィードバック補正手段と、
空燃比フィードバック補正手段によるフィードバック補正値が、エンジンの暖機完了前の冷間時において、エンジンの暖機完了後よりも、理論空燃比からリーン側にずれる場合、燃料に水が混入しているとみなして、アルコール濃度検出手段によって検出されるアルコール濃度に基づく増量補正量が小さくなるように補正する水混入時補正手段と、を備えることを特徴とする。

上述のように構成された燃料供給制御装置において、エンジンの暖機完了前の冷間時には、検出されたアルコール濃度に基づく第１の増量補正と、エンジン温度が低いことに基づき、アルコール濃度が高くなるほど大きくなる第２の増量補正が行なわれるのに対し、エンジン暖機完了後においては、検出されたアルコール濃度に基づく第１の増量補正しか行われない。

ここで、燃料に水分が混入している場合には、アルコール濃度検出手段が検出するアルコール濃度は、実際のアルコール濃度よりも高くなる。このため、第１及び第２の増量補正手段により、過剰な燃料の増量補正が行われることになるが、エンジンの冷間時においては、上述した第1及び第２の増量補正が行なわれるので、第１の増量補正しか行われないエンジンの暖機完了後よりも、より過剰度合が大きい燃料がエンジンに供給されることになる。その結果、エンジンの実空燃比を理論空燃比に近づけるための、燃料噴射量に対するフィードバック補正値が、エンジンの冷間時において、エンジンの暖機完了後よりも、理論空燃比からリーン側にずれることになる。従って、この現象を逆に利用すれば、暖機完了後よりも、暖機完了前のエンジンの冷間時において、フィードバック補正値がリーン側にずれていることに基づいて、燃料への水分の混入を検出することができる。そして、燃料に水分が混入していることが検出された場合には、アルコール濃度検出手段によって検出されるアルコール濃度に基づく増量補正量が小さくなるように補正する。これにより、燃料に水分が混入していても、エンジンの冷間時などに適切な量の燃料をエンジンに供給することができる。

フィードバック補正値が、エンジンの暖機完了前の冷間時において、エンジンの暖機完了後よりも、理論空燃比からリーン側にずれているか否かを判断するために、請求項２に記載した構成を採用することができる。すなわち、請求項２に記載の燃料供給制御装置は、空燃比フィードバック補正手段によるフィードバック補正値が、理論空燃比に相当する基準値からずれている場合に、そのずれを補償するためのフィードバック学習値を算出し、当該フィードバック学習値を用いて、空燃比フィードバック補正手段によるフィードバック補正値を補正する空燃比フィードバック学習手段をさらに備え、水混入時補正手段は、エンジンの冷間時において、エンジンの暖機完了後に算出されたフィードバック学習値を用いて補正したフィードバック補正値が、理論空燃比よりもリーンである場合に、燃料に水が混入しているとみなして、アルコール濃度に基づく増量補正量が小さくなるように補正することを特徴とする。

上述したように、フィードバック学習値は、フィードバック補正値の基準値からのずれを補償するように算出される。ここで、エンジンの暖機完了後においても、アルコール濃度に基づく第１の増量補正が行われるので、燃料に水分が混入している場合には、その第１の増量補正により、エンジンに供給される燃料量は過剰となる。このため、フィードバック補正値は理論空燃比よりもリーン側にずれるので、フィードバック学習値は、そのリーン側へのずれを補償するように算出される。つまり、フィードバック学習値は、リーン側にずれたフィードバック補正値を、理論空燃比に対応する基準値に一致させるように算出される。

そして、エンジンの冷間時において、上述したフィードバック学習値によって補正したフィードバック補正値が、なお理論空燃比に相当する基準値よりもリーン側にずれる場合、上述した第１及び第２の増量補正により、エンジンの暖機完了後よりもさらに過剰な燃料の増量補正が行われていると考えられる。従って、この場合、燃料に水分が混入しており、フィードバック補正値が、エンジンの暖機完了前の冷間時において、エンジンの暖機完了後よりも、理論空燃比からリーン側にずれていると判断することができる。

請求項３に記載したように、水混入時補正手段は、エンジンの冷間時における、フィードバック補正値の理論空燃比からリーン側へのずれが大きくなるほど、アルコール濃度に基づく増量補正量がより小さくなるように補正することが好ましい。これにより、水分の混入濃度が増加するにつれて、アルコール濃度検出手段による検出誤差が大きくなっても、その検出誤差に応じて、増量補正量を適切に補正することができる。

請求項４に記載したように、水混入時補正手段は、アルコール濃度に基づく増量補正量を補正する際に、単位時間当たりの補正量に上限を設けて、増量補正量を徐々に小さくすることが好ましい。これにより、エンジンへの燃料供給量が急激に変化することを防止することができる。

請求項５に記載したように、エンジンの暖機完了後と、エンジンの暖機完了前の冷間時との間で、燃料タンク内の燃料が切り替えられたか否かを判定する燃料切替判定手段を備え、水混入時補正手段は、燃料切替判定手段により燃料が切替えられた旨の判定がなされた場合、アルコール濃度に基づく増量補正量の補正を行なわないことが好ましい。このように燃料が切り替えられた場合には、燃料のアルコール濃度が変化している可能性があり、上述した構成によって、燃料への水分の混入を正確に検出することができないためである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る燃料供給制御装置を含むエンジン制御システム全体の概略構成を示す図である。なお、図１に示されるエンジン１０は、燃料として、アルコールとガソリンとをそれぞれ単独で又は混合して使用可能であるＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）用エンジンである。また、図１には、エンジン１０として、吸気通路１１の吸気ポート１６に燃料を噴射する吸気ポート噴射式の例を示しているが、燃焼室１２内に直接燃料を噴射する直噴式、或いはこれら両方の噴射方式を備えたデュアル噴射式であっても良い。

図１に示すように、エンジン１０は、外部から吸入される空気の通路である吸気通路１１、この吸気通路１１を通じて導入される空気と混合燃料との混合気の燃焼に供される燃焼室１２、及び、この燃焼室１２内での燃焼により生じた排気が排出される排気通路１３を備えている。

このうち、吸気通路１１は、サージタンク１４下流の吸気マニホールド１５にて気筒毎に分岐されるとともに、吸気ポート１６を介して各気筒の燃焼室１２にそれぞれ接続されている。この吸気通路１１には、そのサージタンク１４の上流に、吸気通路１１内の空気の温度を検出する吸気温センサ１７が配設されている他、混合燃料を噴射供給するインジェクタ１９が各気筒の吸気ポート１６毎に配設されている。さらに、吸気通路１１には、吸気ポート１６毎に吸入される空気量を検出する図示しないエアフローメータが配設されている。

インジェクタ１９には、燃料通路２３を介して燃料タンク２４が接続されており、図示しない燃料ポンプにより燃料タンク２４内の混合燃料が汲みだされて、インジェクタ１９に供給される。なお、燃料タンク２４にはアルコール濃度センサ２５が配設されている。このアルコール濃度センサ２５は、従来知られた構成を有しており、例えば、燃料タンク２４内に貯留された混合燃料の静電容量を検出することで、混合燃料に占めるアルコールの割合であるアルコール濃度を検出する。このアルコール濃度センサ２５として、静電容量式センサ以外に、例えば燃料を透過する光量の変化からアルコール濃度を検出する公知の光学式センサを用いても良い。

エンジン１０のシリンダ２６の側壁とそのシリンダ２６に往復動可能に配設されたピストン２７の上面とによって区画形成される燃焼室１２の上面には、導入された混合気を火花点火する点火プラグ２８が配設されている。また、シリンダ２６の側壁には、エンジン冷却用の冷却水の流路であるウォータジャケット２９が形成されている。そのウォータジャケット２９には、内部を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ３０が配設されている。

排気通路１３は、排気ポート３１を介して燃焼室１２に接続されている。その排気通路１３には、内部を流れる排気の酸素含有量に基づいて、燃焼室１２での燃焼に供された混合気の空燃比を検出する空燃比センサ３２が配設されるとともに、その下流側に排気を浄化する触媒装置３３が配設されている。

なお、図示していないが、エンジン１０には、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサなど、他のセンサも設けられている。

以上のように構成されたエンジン１０の運転に係る各種制御は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１によって実行される。ＥＣＵ１は、基本的に、エンジン制御に係る各種演算処理を実行する中央演算装置（ＣＰＵ）、中央演算装置の制御に使用される各種プログラムやデータが記憶されたメモリ、燃料ポンプ（図示略）やインジェクタ１９を駆動するための図示しない駆動回路等々を備えて構成されている。そして、ＥＣＵ１は、そうしたエンジン制御の一環として、インジェクタ１９を通じての燃料供給制御を実行する。

このＥＣＵ１には、図１に示すように、水温センサ３０や空燃比センサ３２をはじめとするエンジン１０の運転状況を検知するための各種センサが接続されている。そして、これらセンサによる検出結果に基づき、エンジン制御のための各種処理を実行する。

次に、エンジン１０に対する燃料供給制御に関して、詳細に説明する。図２は、燃料供給制御を実行するために、インジェクタ１９による燃料噴射量を演算する処理を示すフローチャートである。なお、燃料噴射量は、インジェクタ１９からの燃料噴射時間ＴＡＵとして算出される。

まず、ステップＳ１００では、アルコール濃度センサ２５によって検出されるアルコール濃度を燃料噴射時間ＴＡＵに反映させるためのアルコール濃度反映値Ｌを算出する。アルコール濃度反映値Ｌは、アルコール濃度センサ２５のセンサ出力値から求められる増量係数Ｌ１と、詳しくは後述するが、増量係数Ｌ１が過度に増加したときにその増加分を相殺することにより、アルコール濃度反映値Ｌを補正するための補正係数Ｌ２とを加算することによって算出される。

ここで、アルコールは、ガソリンよりも燃焼時の発熱量が低いため、同一のエンジン出力を得るには、混合燃料のアルコール濃度が高いほど、燃焼室１２に多くの混合燃料を供給する必要がある。そのため、アルコール濃度センサ２５のセンサ出力値を、図３に示すような変換特性図に基づいて増量係数Ｌ１に変換する。

図３に示される変換特性図において、例えばアルコール濃度「１００％」の混合燃料とは、アルコール「１００％」及びガソリン「０％」の混合比で混合された混合燃料を意味し、増量係数Ｌ１はおよそ「１．６５」となる。ちなみに、この値は、ガソリン「１００％」の混合燃料を噴射供給する場合の理論空燃比「１４．７」を、アルコール「１００％」の混合燃料を噴射供給する場合の理論空燃比「８．９」で除した値となっている。また、例えばアルコール濃度「０％」の混合燃料とは、アルコール「０％」及びガソリン「１００％」の混合比で混合された混合燃料を意味するので、増量係数Ｌ１は、「１．０」となる。

このように、アルコール濃度センサ２５のセンサ出力値に応じた増量係数Ｌ１を算出し、後述するように、算出した増量係数Ｌ１(正確には、アルコール濃度反映値Ｌ)を基本噴射量ＴＰに乗じることによって、混合燃料のアルコール濃度が変化した場合であっても、ガソリン１００％の混合燃料を基本噴射量ＴＰだけ噴射供給することで得られたであろう、所望のエンジン出力を実際に得ることができるようになる。

ステップＳ１１０では、例えばエンジン回転数に基づいて、エンジン１０が始動完了前であるか、始動完了後であるかが判定される。例えばエンジン回転数が５００ｒｐｍ未満であると始動完了前であると判定され、この場合、処理はステップＳ１３０に進む。ステップＳ１３０では、エンジン１０を良好に始動させるべく、始動完了後の噴射時間ＴＡＵとは異なる演算式によって始動時噴射時間ＴＡＵＳＴを算出する。

この始動時噴射時間ＴＡＵＳＴは、始動時基本噴射量ＴＰＳＴに対して、燃圧補正係数Ｋｐ及び空燃比学習値ＫＧに１を加えた値を乗じることによって算出される。ここで、始動時基本噴射量ＴＰＳＴは、アルコール濃度反映値Ｌと冷却水温との関数として、アルコール濃度反映値Ｌが大きくなるほど及び冷却水温が低くなるほど、大きな値として算出される。燃圧補正係数Ｋｐは、燃料タンク２４からインジェクタ１９に供給される燃料圧力に応じて定められる補正係数である。空燃比学習値ＫＧは、詳しくは後述するが、空燃比フィードバック制御を行なっている間に、空燃比フィードバック補正を行うためのフィードバック補正値ＦＡＦが、理論空燃比に相当する基準値から定常的にずれている場合に、そのずれを補償するために算出されるものである。このようにして始動時噴射時間ＴＡＵＳＴを算出することにより、エンジン始動時の温度や混合燃料のアルコール濃度に係らず、エンジン１０を始動させるために必要な量の燃料をエンジン１０に供給することができる。

一方、ステップＳ１１０において、エンジン回転数が５００ｒｐｍ以上であり、始動完了後であると判定されると、処理はステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０では、基本噴射量ＴＰに対して、冷間時増量係数Ｋ、燃圧補正係数Ｋｐ，アルコール濃度反映値Ｌ、及び空燃比フィードバック補正値ＦＡＦと空燃比学習値ＫＧとに１を加えた値をそれぞれ乗じることによって、始動完了後の噴射時間ＴＡＵを算出する。

基本噴射量ＴＰは、空燃比が理論空燃比となるように、エンジン１０の吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて算出される。例えば、基本噴射量ＴＰは、算出式「基本噴射量ＴＰ＝定数ｋ×吸入空気量Ｑａ／エンジン回転数Ｎｅ」により算出される。なお、こうした基本噴射量ＴＰの算出方法は一例であって、この算出方法に限らず、他の既存の算出方法をそのまま利用することができる。

冷間時増量係数Ｋは、エンジン１０の冷却水温が低下するほど燃料の気化作用の不足度合が大きくなるので、冷却水温が低下するに従い基本噴射量ＴＰがより増加されるように補正するためのものである。この冷間時増量係数Ｋは、図４に示すように、同一の冷却水温であっても、混合燃料のアルコール濃度が高くなるほど、冷間時増量係数Ｋが大きくなるように定められている。これは、アルコールはガソリンよりも気化しにくいためである。なお、図４において、Ｅ６０やＥ８５とは、燃料のアルコール濃度を示しており、Ｅ６０はアルコール濃度が６０％であることを意味し、Ｅ８５はアルコール濃度が８５％であることを意味する。

基本噴射量ＴＰにアルコール濃度反映値Ｌを乗じているのは、以下のような理由による。すなわち、基本噴射量ＴＰは、アルコール濃度０％の混合燃料、すなわち、ガソリン１００％の混合燃料を噴射供給することを前提として算出されている。しかしながら、燃料タンク２４に給油される混合燃料がアルコール濃度０％の混合燃料であるとは限らず、そうしたアルコール濃度が異なる混合燃料を上記基本噴射量ＴＰだけ供給しても、所望の運転状態を得ることはできない。そのため、アルコール濃度反映値Ｌ（増量係数Ｌ１）を用いて、混合燃料のアルコール濃度に応じて基本噴射量ＴＰを補正する。

基本噴射量ＴＰには、さらに、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦと空燃比学習値ＫＧとに１を加えた値が乗じられる。すなわち、始動完了後においては、基本的に、空燃比フィードバック制御を実行しつつ、それによる空燃比フィードバック補正値ＦＡＦを加味して噴射時間ＴＡＵを算出している。なお、この空燃比フィードバック補正値ＦＡＦは、空燃比センサ３２のセンサ出力値に基づき、吸気通路１１を通じて導入された空気と噴射供給された混合燃料との混合気の空燃比が所望とする値（理論空燃比）となるように算出される。

ただし、実際の空燃比が理論空燃比となるように空燃比フィードバック補正値ＦＡＦを算出しても、エンジン１０の各部の経年変化や、各部の特性ばらつきなどにより、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦが、理論空燃比に相当する基準値からずれることがある。そのような場合に、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦの定常的なずれを補償するために、空燃比学習値ＫＧが算出される。

なお、空燃比フィードバック制御は、所定の空燃比フィードバック条件が成立したときに実行される。具体的には、例えば、「燃焼室１２への混合燃料の供給を一時的に停止する燃料カット中でないこと」、「燃焼室１２への混合燃料の供給量を一時的に増量する高負荷時でないこと」、「エンジン１０の冷却水温が零度以上であること」、及び、「空燃比センサ３２が活性状態であること」の全ての条件が満足されたとき、空燃比フィードバック制御が実行される。

また、空燃比学習値ＫＧは、例えば、エンジン１０の運転負荷の変動が小さい状況において、フィードバック補正値ＦＡＦの理論空燃比に相当する基準値からのずれがほぼ一定であり、その状態が所定時間以上継続している場合に、算出される。算出された空燃比学習値ＫＧはＥＣＵ１のメモリに記憶され、噴射時間ＴＡＵや始動時噴射時間ＴＡＵＳＴの算出に用いられる。

ＥＣＵ１は、上述したような空燃比フィードバック条件が成立するとき、及び図示しない燃料ポンプを駆動し、噴射時間ＴＡＵだけインジェクタ１９を駆動することで、その噴射時間ＴＡＵに応じた量の混合燃料を噴射させる。これにより、エンジン１０では、基本的に、その始動完了後のエンジン稼働中、空燃比フィードバック制御が実行され、空燃比センサ３２のセンサ出力値は、燃料タンク２４に貯留された混合燃料のアルコール濃度に応じた目標空燃比近傍で、僅かにリッチになったりわずかにリーンになったりすることを繰り返し、安定して推移する。なお、上述したような空燃比フィードバック条件が成立しないとき、空燃比フィードバック補正値ＦＡＦは０となり、空燃比学習値ＫＧのみが加味された、噴射時間ＴＡＵが算出される。

次に、アルコール濃度反映値Ｌを算出する際に用いられる、アルコール濃度反映値Ｌを補正するための補正係数Ｌ２について説明する。

アルコールとガソリンとの混合燃料に水分が混入した場合、図５に示すように、アルコール濃度センサ２５が検出するアルコール濃度は、実際のアルコール濃度よりも高くなる。
また、このようなアルコール濃度センサ２５の検出誤差は、混合燃料に混入される水分濃度が高くなるほど大きくなる。

アルコール濃度センサ２５が検出するアルコール濃度に誤差が生じると、アルコール濃度センサ２５のセンサ出力値に応じた増量係数Ｌ１にも誤差が生じる。具体的には、混合燃料に水分が混入した場合、アルコール濃度センサ２５が検出するアルコール濃度は、実際のアルコール濃度よりも高くなるので、増量係数Ｌ１、ひいてはアルコール濃度反映値Ｌも必要以上に大きくなってしまう。その結果、エンジン１０には過剰な量の燃料が供給されることになる。

補正係数Ｌ２は、このように、混合燃料に水分が混入し、その結果、増量係数Ｌ１が必要以上に大きくなったとき、その増量係数Ｌ１の過度の増加分を相殺するようにして、アルコール濃度反映値Ｌが小さくなるように補正するためのものである。

このような補正係数Ｌ２の算出方法を、図６のフローチャート及び図７，８のタイムチャートを参照しつつ説明する。なお、図６のフローチャートに示す処理は、エンジンが始動されたときに実行されるものである。

まず、ステップＳ２００では、前回のエンジン稼動時において、エンジン１０の暖機が終了した後に、空燃比学習が完了したか否かが判定される。これは、例えば、空燃比学習値を記憶した時点の水温やエンジン始動からの経過時間も合わせて記憶しておき、その水温が所定温度以上（例えば水温８０度以上）であるとき、あるいはエンジン始動からの経過時間が所定時間以上であるとき、肯定判定され、そうでなければ否定判定される。

ステップＳ２００において肯定判定されたときに実行されるステップＳ２１０では、エンジンの冷却水温に基づいて、エンジンが暖機完了前の冷間時（例えば０℃＜水温＜４０℃）であるか否か判定される。冷間時である場合には、処理はステップＳ２２０に進む。ステップＳ２２０では、所定の空燃比フィードバック制御条件が成立して、空燃比フィードバック制御が実行中であり、かつフィードバック補正値ＦＡＦが安定しているか判定される。なお、フィードバック補正値ＦＡＦが安定しているか否かは、例えば所定時間におけるフィードバック補正値ＦＡＦの変動範囲が所定範囲内に収まっているか否かにより判定される。ステップＳ２２０において肯定判定されると、処理はステップＳ２３０に進む。

ステップＳ２３０では、フィードバック補正値ＦＡＦが理論空燃比に相当する基準値よりもリーンとなっているか否か判定される。このステップＳ２３０において肯定判定されると、処理はステップＳ２４０に進み、補正係数Ｌ２を算出する。この補正係数Ｌ２の算出は、前回の補正係数Ｌ２に調整値を加えることによってなされる。調整値は、フィードバック補正値と理論空燃比に相当する基準値との差に応じて算出される。より具体的には、フィードバック補正値ＦＡＦの理論空燃比に相当する基準値からリーン側へのずれが大きくなるほど、アルコール濃度センサ出力値に基づく増量係数Ｌ１による増加分をより減少させるように算出される。

なお、算出された補正係数Ｌ２によってアルコール濃度反映値Ｌを減少補正する際には、単位時間当たりの補正量に上限を設けて、アルコール濃度反映値Ｌを徐々に小さくすることが好ましい。これにより、エンジン１０への燃料供給量が急激に変化することを防止することができる。

ここで、本実施形態においては、エンジン１０の暖機完了前の冷間時には、アルコール濃度センサ２５によって検出されたアルコール濃度に基づいて増量係数Ｌ１が算出されるとともに、エンジン温度が低いことに基づき、アルコール濃度が高くなるほど大きくなるように冷間時増量係数Ｋが算出される。それに対して、エンジン暖機完了後においては、冷間時増量係数Ｋが１となり、検出されたアルコール濃度に基づいて算出される増量係数Ｌ１のみによって噴射量（噴射時間ＴＡＵ）が増量補正される。

このように、エンジン１０の冷間時においては、増量係数Ｌ１及び冷間時増量係数Ｋによる噴射量の増量補正が行なわれるので、混合燃料に水分が混入してアルコール濃度センサ出力値が実際のアルコール濃度よりも高くなっている場合、増量係数Ｌ１による増量補正しか行われないエンジン１０の暖機完了後よりも、より過剰度合が大きい燃料がエンジン１０に供給されることになる。その結果、エンジン１０の実空燃比を理論空燃比に近づけるための、燃料噴射量に対するフィードバック補正値ＦＡＦが、エンジン１０の冷間時において、エンジン１０の暖機完了後よりも、理論空燃比に相当する基準値からリーン側にずれることになる。

フィードバック補正値ＦＡＦが、エンジン１０の冷間時において、エンジン１０の暖機完了後よりも、理論空燃比に相当する基準値からリーン側にずれているか否かを判断するために、本実施形態では、空燃比学習値ＫＧを利用している。

上述したように、空燃比学習値ＫＧは、フィードバック補正値ＦＡＦの基準値からのずれを補償するように算出される。エンジン１０の暖機完了後においても、検出されたアルコール濃度に基づいて算出される増量係数Ｌ１による増量補正が行われるので、燃料に水分が混入している場合には、その増量係数Ｌ１による増量補正によって、エンジン１０に供給される燃料量は過剰となる。このため、図７のタイムチャートに示すように、フィードバック補正値ＦＡＦは理論空燃比よりもリーン側に−ａだけずれるので、空燃比学習値ＫＧは、リーン側にずれたフィードバック補正値ＦＡＦを、理論空燃比に対応する基準値に一致させるように算出される（空燃比学習値＝−ａ）。これにより、フィードバック補正値ＦＡＦは、理論空燃比に相当する基準値に戻る。

そして、図８に示すように、エンジンが始動され、かつ空燃比フィードバック制御が開始された後のエンジン１０の冷間時において、上述した空燃比学習値（−ａ）によって補正したフィードバック補正値ＦＡＦが、なお理論空燃比に相当する基準値よりもリーン側に−ｂだけずれる場合、上述した増量係数Ｌ１及び冷間時増量係数Ｋによる増量補正によって、エンジン１０の暖機完了後よりもさらに過剰な燃料の増量補正が行われていると考えられる。

従って、この場合、混合燃料に水分が混入しているため、フィードバック補正値ＦＡＦが、エンジン１０の冷間時において、エンジン１０の暖機完了後よりも、理論空燃比からリーン側にずれていると判断することができる。つまり、エンジン１０の冷間時には、アルコール濃度センサ出力値に応じて変化する２種類の増量係数による増量補正を行っているのに対し、エンジン１０の暖機完了後には、１種類の増量係数による増量補正しか行っていないため、暖機完了後よりも冷間時において、フィードバック補正値ＦＡＦがリーン側にずれていることに基づいて、燃料への水分の混入を検出することができるのである。

なお、図８において、補正係数Ｌ２によりアルコール濃度反映値Ｌを減少補正した結果、一時的に、エンジン１０に供給される燃料が減少する。このため、フィードバック補正値ＦＡＦは理論空燃比に相当する基準値よりもリッチとなり、その供給燃料の減少を補う。そして、フィードバック補正値ＦＡＦのリッチ側へのずれが所定時間継続することに基づいて、空燃比学習値ＫＧが更新されるので、フィードバック補正値ＦＡＦはリッチ側にずれた状態から理論空燃比に相当する基準値に戻り、空燃比学習値もほぼ零に戻る。

再び、図６のフローチャートの説明に戻ると、ステップＳ２４０において補正係数Ｌ２が算出された後、ステップＳ２５０の処理が実行される。ステップＳ２５０では、燃料切替中フラグがオンしているか否かを判定する。この燃料切替中フラグは、詳しくは後述するが、燃料タンク２４内の燃料量が変化して、混合燃料の切替が行なわれる可能性があるときにオンするものである。このように混合燃料が切り替えられた場合には、混合燃料のアルコール濃度が変化している可能性がある。このため、上述した手法によって、混合燃料への水分の混入を正確に検出することができない。そこで、ステップＳ２５０において肯定判定されたときには、ステップＳ２６０に進み、補正係数Ｌ２を零に設定し、補正係数Ｌ２によるアルコール濃度反映値Ｌの補正を行わないようにする。

次に、燃料切替中フラグに関して説明する。図９は、燃料切替中フラグをオンする条件が成立したか否かを判断するための処理を示すフローチャートである。なお、図９のフローチャートに示す処理は、所定時間毎に実行されるものである。

まず、ステップＳ３００では、車両のイグニッションスイッチがオンされているか、オフされたかを判断する。イグニッションスイッチがオフされたと判断されたときには、ステップＳ３４０において、燃料タンク２４に貯留された燃料量を記憶する。

一方、ステップＳ３００においてイグニッションスイッチがオンされていると判断されたときには、ステップＳ３１０に進んで、燃料タンク２４に貯留されている現在の燃料量が、記憶された燃料量よりも所定量以上増加したか否かが判定される。この判定処理において肯定判定されると、エンジンの停止中に燃料が補充されたと考えられる。このため、ステップＳ３３０に進んで、燃料切替中フラグをオンする。

ステップＳ３１０において否定判定されたときには、処理は、ステップＳ３２０に進む。ステップＳ３２０では、燃料タンク２４に貯留されている燃料量が、所定時間以内に所定量以上増加したか否かが判定される。この判定処理は、イグニッションスイッチがオンされたまま、燃料の補充が行なわれた場合であっても、確実に燃料の切替と判断するために実行される。従って、ステップＳ３２０において肯定判定されたときにも、ステップＳ３３０に進み、燃料切替中フラグをオンする。

次に、燃料切替中フラグをオフする条件が成立下か否かを判断するための処理を、図１０のフローチャートに基づいて説明する。なお、図１０のフローチャートに示す処理は所定時間毎に実行される。

まず、ステップＳ４００では、燃料切替中フラグがオンされているか否かが判定される。この判定処理において、燃料切替中フラグがオンされていると判定されると、ステップＳ４５０に進んで、燃料噴射積算量を零にリセットする。なお、燃料噴射積算量とは、燃料切替中フラグがオンされてから、インジェクタ１９を介してエンジン１０に噴射供給された燃料量を積算した値に相当する。

ステップＳ４００において、燃料切替中フラグがオンされていると判定されると、ステップＳ４１０において、インジェクタ１９から噴射供給された燃料噴射量を算出するとともに、前回の燃料噴射積算量にその燃料噴射量を加算することにより、今回の燃料噴射積算量を算出する。

続くステップＳ４２０では、ステップＳ４１０にて算出した燃料噴射積算量が所定値以上となったか否かを判定する。この所定値は、アルコール濃度センサ２５が設置された位置からインジェクタ１９までの燃料通路２３等に貯えられている燃料量に相当するように設定される。つまり、アルコール濃度の異なる混合燃料が補充された結果、アルコール濃度センサ２５によって検出されるアルコール濃度が変化しても、その検出されたアルコール濃度の燃料は、上述した燃料通路等に貯えられている燃料がすべて噴射され終えるまで、エンジン１０に供給されない。従って、燃料噴射積算量が所定値未満である場合には、燃料切替中であるとして、そのまま図１０に示す処理を終了する。

一方、ステップＳ４２０において、燃料噴射積算量が所定値以上となったと判定されると、ステップＳ４３０に進み、アルコール濃度センサ２５によって検出されるアルコール濃度が安定したか否かを判定する。具体的には、検出されるアルコール濃度の変化が、所定時間内に所定範囲内であれば、アルコール濃度は安定した判定する。この場合、燃料の切替が完了したとみなすことができるので、ステップＳ４４０において、燃料切替中フラグをオフする。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々、変形して実施することができる。

実施形態に係る燃料供給制御装置を含むエンジン制御システム全体の概略構成を示す図である。 燃料供給制御を実行するために、インジェクタ１９による燃料噴射量を演算する処理を示すフローチャートである。 アルコール濃度センサ２５のセンサ出力値を増量係数Ｌ１に変換するための変換特性図である。 冷却水温と冷間時増量係数Ｋとの関係を示す特性図である。 混合燃料に水分が混入した場合、アルコール濃度センサ２５が検出するアルコール濃度が実際のアルコール濃度よりも高くなることを説明するための説明図である。 補正係数Ｌ２の算出方法を示すフローチャートである。 水分が混入した燃料を給油したときの挙動を示すタイムチャートである。 水分が混入した燃料を給油後、一旦エンジンを停止した後に、エンジンを始動したときの挙動を示すタイムチャートである。 燃料切替中フラグをオンする条件が成立したか否かを判断するための処理を示すフローチャートである。 燃料切替中フラグをオフする条件が成立下か否かを判断するための処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１…ＥＣＵ、１０…エンジン、１１…吸気通路、１２…燃焼室、１３…排気通路、１４…サージタンク、１５…吸気マニホールド、１６…吸気ポート、１７…吸気温センサ、１９…インジェクタ、２３…燃料通路、２４…燃料タンク、２５…アルコール濃度センサ、２６…シリンダ、２７…ピストン、２８…点火プラグ、２９…ウォータジャケット、３０…水温センサ、３１…排気ポート、３２…空燃比センサ、３３…触媒装置

Claims (5)

1. 燃料として、アルコールとガソリンとをそれぞれ単独で又は混合して使用可能であるエンジンの燃料供給制御装置において、
   前記燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
   エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段と
   前記アルコール濃度が高くなるほど前記エンジンへの燃料供給量が増加するように増量補正する第１の増量補正手段と、
   前記エンジン温度が低くなるほど、前記エンジンへの燃料供給量が増加するように増量補正するものであって、その増量補正量が、アルコール濃度が高くなるほど大きくなる第２の増量補正手段と、
   前記エンジンの実空燃比を理論空燃比に近づけるように、前記エンジンへの燃料噴射量をフィードバック補正する空燃比フィードバック補正手段と、
   前記空燃比フィードバック補正手段によるフィードバック補正値が、前記エンジンの暖機完了前の冷間時において、前記エンジンの暖機完了後よりも、理論空燃比からリーン側にずれる場合、燃料に水が混入しているとみなして、前記アルコール濃度検出手段によって検出されるアルコール濃度に基づく増量補正量が小さくなるように補正する水混入時補正手段と、を備えることを特徴とする燃料供給制御装置。
2. 前記空燃比フィードバック補正手段によるフィードバック補正値が、理論空燃比に相当する基準値からずれている場合に、そのずれを補償するためのフィードバック学習値を算出し、当該フィードバック学習値を用いて、前記空燃比フィードバック補正値を補正する空燃比フィードバック学習手段をさらに備え、
   前記水混入時補正手段は、前記エンジンの冷間時において、前記エンジンの暖機完了後に算出された前記フィードバック学習値を用いて補正したフィードバック補正値が、理論空燃比よりもリーンである場合に、燃料に水が混入しているとみなして、アルコール濃度に基づく増量補正量が小さくなるように補正することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給制御装置。
3. 前記水混入時補正手段は、前記エンジンの冷間時における、前記フィードバック補正値の理論空燃比からリーン側へのずれが大きくなるほど、前記アルコール濃度に基づく増量補正量がより小さくなるように補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料供給制御装置。
4. 前記水混入時補正手段は、前記アルコール濃度に基づく増量補正量を補正する際に、単位時間当たりの補正量に上限を設けて、前記増量補正量を徐々に小さくすることを特徴とする請求項３に記載の燃料供給制御装置。
5. 前記エンジンの暖機完了後と、前記エンジンの暖機完了前の冷間時との間で、燃料タンク内の燃料が切り替えられたか否かを判定する燃料切替判定手段を備え、
   前記水混入時補正手段は、前記燃料切替判定手段により燃料が切替えられた旨の判定がなされた場合、前記アルコール濃度に基づく増量補正量の補正を行なわないことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の燃料供給制御装置。

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