JP2012057570A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁から噴射される燃料の濃度変化をより高い精度で空燃比制御に反映させる。
【解決手段】炭化水素燃料とアルコールとを混合した混合燃料を機関燃料として利用可能な内燃機関を制御する制御装置において、濃度センサの出力に応じて、混合燃料中の単一成分の濃度を、検出濃度として検出すると共に、濃度センサの濃度検出位置から燃料噴射弁まで間の燃料配管の容積に応じて、燃料噴射弁から噴射される直前の混合燃料中の単一成分の濃度の推定値を、推定濃度として算出する。検出濃度が、単調増加又は単調減少を開始したと認められる第１変化点から、内燃機関の排気ガスの濃度が単調増加又は単調減少を開始したと認められる第２変化点までの間の燃料の積算噴射量を、燃料消費量として算出する。燃料センサから燃料噴射弁までの容積と燃料消費量との差に応じて、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を補正する。
【選択図】図３

Description

この発明は内燃機関の制御装置に関する。より具体的には、アルコール又はアルコールと炭化水素燃料を混合した混合燃料を利用することができる内燃機関の制御装置に関するものである。

近年、内燃機関の機関燃料として、アルコールと炭化水素燃料とを混合した燃料又はアルコールからなる燃料（以下、「混合燃料」とする）を用いることができるＦＦＶ（flexible fuel vehicle）が開発されている。このような混合燃料が利用されるＦＦＶの場合、アルコールと炭化水素燃料とでは含有する炭素の数が異なることから、アルコールの濃度に応じた燃料供給量の設定が要求される。

しかしながら、混合燃料中のアルコール濃度は常に一定とはならず、例えば給油等によってアルコール濃度が変化する。このため、例えば、アルコール濃度センサを設置し、これにより混合燃料のアルコール濃度を検出している。

ここで、通常、燃料タンクとアルコール濃度センサとの間、アルコール濃度センサと燃料噴射弁との間には燃料配管が介在し、燃料タンクにある混合燃料が実際にアルコール濃度センサや燃料噴射弁に到達するまでには時間遅れが生じる。つまり、例えば燃料タンクに異なる濃度の混合燃料が供給された場合など燃料に濃度変化が生じた場合に、アルコール濃度センサによって検出される混合燃料のアルコール濃度と、燃料タンク中の混合燃料のアルコール濃度と、燃料噴射弁付近にあり噴射される直前の燃料（以下「噴射燃料」）のアルコール濃度との間にずれが生じることが考えられる。

これに対し、例えば、特許文献１には、この濃度変化の時間遅れを考慮して噴射燃料のアルコール濃度を推定する推定方法が開示されている。より具体的に、特許文献１では、例えば給油後の再起動時において、アルコール濃度センサのアルコール濃度と、燃料タンクからセンサまでの濃度変化の遅れ挙動とから燃料タンク内のアルコール濃度が算出され、燃料タンク内のアルコール濃度と、燃料タンクからインジェクタまでの濃度変化の遅れ挙動とから、噴射燃料のアルコール濃度が算出される。

特開２００９−１３３２７３号公報 特開平１０−００９０２２号公報 特開平１１−３１５７４４号公報

特許文献１の技術では、噴射燃料の遅れ挙動の算出にあたり、燃料積算噴射量を利用している。特許文献１において、燃料積算噴射量は、実際の燃料噴射量を積算したものではなく、燃料噴射弁に噴射信号として与えられる要求噴射量、即ち、予め記憶された演算手法によって求められた燃料噴射量の演算値を積算したものである。

ここで、例えば、配管部品の製造時の機差ばらつきや経時的な劣化によって、ＥＣＵが認識しているアルコール濃度センサの検出位置と燃料噴射弁出口までの容積が実際の容積と乖離している場合がある。また、燃料噴射弁の開弁時間のずれが生じたり、燃料噴射弁の噴射孔の製造ばらつきやデポジットの堆積による噴射孔の大きさの変化等が生じる場合がある。このような場合、演算された要求噴射量と実際の噴射量との間にずれが生じ得る。この場合には、上記特許文献１に記載の手法においても、燃料噴射量積算値に応じた遅れ挙動の算出にずれが生じ、燃料濃度変化を正しく検出できない場合がある。

従って、この発明は、上記課題を解決することを目的とし、燃料噴射弁から噴射される燃料濃度の変化を、より高い精度の空燃比制御に反映させることができるように改良した内燃機関の制御装置を提供するものである。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、炭化水素燃料とアルコールとを混合した混合燃料を機関燃料として利用可能な内燃機関を制御する制御装置であって、
燃料タンク内又は、燃料噴射弁と該燃料タンクとを繋ぐ燃料配管に設置された濃度センサの出力に応じて、混合燃料中の単一成分の濃度を、検出濃度として検出する濃度検出手段と、
前記濃度センサの濃度検出位置から前記燃料噴射弁まで間の、前記燃料配管の容積に応じて、前記燃料噴射弁から噴射される直前の混合燃料中の前記単一成分の濃度の推定値を、推定濃度として算出する推定濃度算出手段と、
前記検出濃度が、単調増加又は単調減少を開始したと認められる第１変化点を検出する第１濃度変化検出手段と、
前記内燃機関の排気系に設置された空燃比センサの出力に応じて、排気ガスの濃度が、単調増加又は単調減少を開始したと認められる第２変化点を検出する第２濃度変化検出手段と、
前記第１変化点から前記第２変化点までの間の燃料の指令噴射量の積算値を、燃料消費量として検出する燃料消費量検出手段と、
前記容積に対する前記燃料消費量に応じて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を補正する補正係数を算出する補正係数算出手段と、
を備えるものである。

第２の発明は、第１の発明において、前記空燃比センサの出力に応じて、前記内燃機関の空燃比を要求空燃比に制御するように設定される燃料噴射量に対する増量係数を、第１増量係数として算出する第１増量係数算出手段を、更に備え、
前記第２濃度変化検出手段は、前記第１増量係数が、単調増加又は単調減少を開始したと認められた時点を、前記第２変化点として検出するものである。

第３の発明は、第１の発明において、
前記空燃比センサの出力に応じて、前記内燃機関の空燃比を要求空燃比に制御するように設定される、燃料噴射量に対する増量係数を、第１増量係数として算出する第１増量係数算出手段と、
前記推定濃度に応じて、燃料噴射量に対する増量係数を、第２増量係数として算出する第２増量係数算出手段と、を更に備え、
前記第２濃度変化検出手段は、前記第１増量係数と前記第２増量係数とを乗じた値が、単調増加又は単調減少を開始したと認められる時点を、前記第２変化点として検出するものである。

第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記燃料噴射量の補正は、基本燃料噴射量の学習値の更新後に実行するものである。

第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、前記補正係数が、基準値より大きくなった場合に、前記燃料噴射弁の故障とする燃料噴射弁故障検出手段を、更に備えるものである。

第１の発明によれば、制御装置が記憶する配管容積の値にずれや燃料噴射弁のばらつき等により燃料噴射量にずれが生じている場合にも、実際の燃料消費量に応じて補正することができる。従って、燃料噴射量の過不足を抑制し、より高精度の空燃比制御を実現することができる。

第２又は第３の発明によれば、内燃機関の空燃比制御における燃料噴射量に対する補正値である増量係数の値を検出することで、燃料噴射弁から噴射された直後の燃料濃度の変化を確実に検出することができる。従って、濃度センサの検出値である検出濃度が濃度変化を示してから、実際に噴射燃料の濃度が変化するまでの期間を、より確実に特定することができる。従って、この間の燃料消費量を検出することで、燃料噴射量に生じるずれを確実に補正することができる。

この発明の実施の形態１の内燃機関の制御装置及びその周辺機器について説明するための模式図である。 燃料濃度が変化した際の、センサ出力に基づく検出濃度と噴射燃料の濃度変化との時間遅れについて説明するための図である。 この発明の実施の形態１における制御内容を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態１において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態２における制御内容を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の内燃機関の制御装置及びその周辺機器を含むシステムの全体構成を説明するためのブロック図である。図１のシステムは、内燃機関２を備えている。内燃機関２は、機関燃料としてエタノール又はエタノールとガソリンとの混合燃料を使用可能なものとする。

図１に示されるように、内燃機関２には（筒内又は吸気ポートに）燃料を噴射するための燃料噴射弁４が設置されている。燃料噴射弁４は燃料配管６の一端にデリバリパイプ６ａを介して設置されている。燃料配管６の他端はフューエルポンプ８を介して燃料タンク１０に接続されている。燃料配管６の途中には、濃度センサ１２が設置されている。濃度センサ１２は、その検出位置における混合燃料中の単一成分であるエタノールの濃度に応じた出力を発するセンサである。

実施の形態１に係る内燃機関２の制御系には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１４が備えられる。ＥＣＵ１４は、内燃機関２のシステム全体を総合制御する制御装置である。ＥＣＵ１４の出力側には各種アクチュエータが接続され、入力側には濃度センサ１２やその他各種センサが接続される。ＥＣＵ１４は、センサ信号を受けて混合燃料の燃料濃度やその他内燃機関２の運転に必要な種々の情報を検出すると共に、所定の制御プログラムに従って各アクチュエータを操作する。なお、ＥＣＵ１４に接続されるアクチュエータやセンサは多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。

図２は、濃度センサ１２の出力に基づくエタノール濃度と、燃料噴射弁４から噴射される直前の燃料（噴射燃料）のエタノール濃度との差を説明するための図である。図２において、横軸は燃料消費量を表し、縦軸はエタノール濃度を表している。また、図２において（ａ）は濃度センサ１２の出力に基づくエタノール濃度の検出値を示し、（ｂ）はエタノール濃度の推定値を示し、（ｃ）、（ｄ）は、実際のエタノール濃度を示している。なお、以下の実施の形態においては便宜的に、濃度センサ１２の出力に基づくエタノール濃度を「検出濃度」、燃料噴射弁４から噴射される直前の燃料を「噴射燃料」、所定の演算式により演算される噴射燃料のエタノール濃度の推定値を「推定濃度」とも称することとする。

図２は、燃料タンク１０に燃料が供給されるなどの理由により、混合燃料中のエタノール濃度が増加した場合の例を示している。この場合、まず図２に示されるように、濃度センサ１２の出力に基づく検出濃度が増加を開始する。

濃度センサ１２の検出位置と燃料噴射弁との間の燃料配管６の容積を容積Vdとした場合、濃度センサ１２で濃度検出された混合燃料は、容積Vd分の混合燃料が燃料配管６を移動した後、燃料噴射弁４に到達していると予想される。従って、推定濃度は、図２の（ｂ）に示されるように、検出濃度の波形（ａ）に対し燃料噴射量の積算値である燃料消費量Qが容積Vdとなる分だけ遅れた波形に近似すると推定される。

しかしながら、実際の噴射燃料の濃度変化は、推定濃度とは必ずしも一致しない場合がある。例えば、燃料噴射弁４の単位開弁時間当たりの噴射量が部品公差中央値よりも大きい場合、ＥＣＵ１４において算出される燃料消費量よりも実際には多くの燃料が噴射されていることとなる。このような場合、噴射される混合燃料の現実のエタノール濃度は、図２の波形（ｃ）に示されるように、波形（ｂ）の推定濃度よりも早い段階で変化する。

また、例えば、燃料噴射弁４の単位開弁時間当たりの噴射量が部品公差中央値よりも小さい場合、ＥＣＵ１４において算出される燃料消費量よりも実際には少ない燃料が噴射されていることとなる。この場合、噴射される混合燃料の現実のエタノール濃度は、図２（ｄ）に示されるように、波形（ｂ）の推定濃度よりも遅れて変化する。

この実施の形態１において制御装置としてのＥＣＵ１４が行なう制御には、上記のような算出される燃料噴射量と、実際に噴射される燃料噴射量との間の乖離を補正する制御が含まれる。なお、以下においてＥＣＵ１４において、単に「燃料噴射量」「積算噴射量」「燃料消費量」といった場合、ＥＣＵ１４において算出された燃料噴射量及びその積算値を表すものとする。

図３は、ＥＣＵ１４が実行する制御内容を説明するためのタイミングチャートである。
図３に示される例では、ある時刻T1（第１変化点）において濃度センサ１２の出力に基づく検出濃度Es[%]が増加を開始している。濃度変化が継続すると、排気ガスの空気過剰率λ（又は空燃比A/F）に応じて算出され、空燃比制御に用いられる燃料増量係数Dが増加を開始する（時刻T2）。

燃料増量係数Dが開始した時刻T2（第２変化点）では、内燃機関２の排気側でのエタノール濃度の増加が確認されたこととなる。即ち、濃度センサ１２の検出位置にあった高濃度の混合燃料が、燃料噴射弁４まで移動し実際に噴射されたことを意味する。従って、時刻T1から時刻T2までの間の燃料消費量Qは、濃度センサ１２の検出位置から燃料噴射弁４までの容積Vdに、本来は一致するものと考えられる。この場合には、増量係数Dの変化開始時刻T2と、推定濃度Ei[%]の変化開始時期T3とがほぼ一致する。

ここで、容積Vdと、時刻T1から時刻T2までの間の燃料消費量Qとに差が生じている場合、その差は、実際の配管容積や燃料噴射弁のばらつき等に起因するものと考えられる。従って、ＥＣＵ１４は、増量係数Dの増加開始時刻T2までに噴射される燃料消費量Qと、容積Vdとの比を求めて、これを補正係数kとして燃料噴射量を補正することで、ＥＣＵ１４において算出された要求噴射量の燃料が正しく噴射されるように制御する。

なお、上記の制御において、フラグFaは初期値において「0」とされ、時刻T1から時刻T2までの間「1」とされる。一方、増量係数Dの増加が確認されるとフラグFaは再び「0」とされる。即ち、フラグFaは、検出濃度Esの変化が認められた時刻T1から、内燃機関２の排気側での濃度変化が認められる時刻T2までの間Fa=1とされるフラグである。ＥＣＵ１４は、フラグFa=1である期間に燃料噴射量を積算することで燃料消費量Qを算出する。

図４、図５は、この発明の実施の形態１において制御装置としてのＥＣＵ１４が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図４のルーチンは定期的に繰り返し実行されるルーチンである。

図４のルーチンでは、まず、濃度変化中であることを判定するためのフラグFaが0であるか否かが判別される（Ｓ２）。フラグFaは、後述する図４、図５のルーチンにおける処理により、上記時刻T1から時刻T2の間、Fa=1とされるフラグである。ステップＳ２においてフラグFa＝0の成立が認められない場合、今回の処理は終了する。

一方、ステップＳ２においてフラグFa=0の成立が認められると、次に、混合燃料の現在の検出濃度Es(i+1)が検出される（Ｓ４）。現在の検出濃度Es(i+1)は、濃度センサ１２の出力を受けてＥＣＵ１４において求められる検出値である。

次に、｜検出濃度Es(i+1)-前回検出濃度Es(i)｜>0であるか否かが判別される（Ｓ６）。即ち、現在の推定濃度Es(i+1)と前回の推定濃度Es(i)の値が同じか否かが判別される。ステップＳ６において｜検出濃度Es(i+1)-前回検出濃度Es(i)｜>0の成立が認められない場合、検出濃度は変化していないことなる。従って、この場合には、カウンタiがゼロ（i=0）とされ（Ｓ８）、今回の処理が終了する。

なお、カウンタiは、後述する処理により、このルーチンにおいて検出濃度の濃度変化が認められた後、このルーチンが繰り返された回数をカウントするカウンタであり、内燃機関２の停止後、始動時には初期値0にリセットされる。

ステップＳ６において｜検出濃度Es(i+1)-前回検出濃度Es(i)｜>0の成立が認められると、濃度センサ１２の検出位置における燃料濃度が変化したことが認められる。この場合には、次に、カウンタiに１が加算されi=i+1とされる（Ｓ１０）。

次に、カウンタiが濃度変化判定値CIより大きいか否かが判別される（Ｓ１２）。ここで、濃度変化判定値CIは、検出濃度が単調増加又は単調減少をしているか否かを判断する基準となる値として予め設定され、ＥＣＵ１４に記憶された値である。ステップＳ１２において、カウンタi>濃度変化判定値CIの成立が認められない場合、検出濃度は単調増加又は単調減少の変化を示していないと判別され、今回の処理は終了する。

一方、ステップＳ１２において、カウンタi>濃度変化判定値CIの成立が認められた場合、CI回連続して検出濃度が変化したことが認められ、濃度センサ１２の検出位置においてエタノール濃度が単調増加又は単調減少を開始していると判断される。この場合、フラグFa=1とされる（Ｓ１４）。その後、今回の処理は終了する。

図５に示すルーチンでは、まず、フラグFa=1であるか否かが判別される（Ｓ１０２）。フラグFa=1であることが認められない場合、検出濃度の変化が認められていない状態である。この場合、今回の処理がこのまま終了する。

ステップＳ１０２においてフラグFa=1であることが認められると、次に、フラグFa=1となってから現在までの要求噴射量の積算値が、積算噴射量qとして算出される（Ｓ１０４）。積算噴射量qは、次式（１）に従って算出される。
積算噴射量q=q+Δt・Δq・k ・・・・（１）

上記式（１）によって、積算噴射量qは、現在記憶されている積算噴射量qに、前回のこのステップＳ１０４の処理による積算噴射量qの算出後、現在までの間の燃料噴射量Δt・Δq・kを加算した値として算出される。なお、式（１）において、Δtは、前回の積算噴射量q算出終了後、現在までの間の燃料噴射弁４の積算開弁時間であり、ＥＣＵ１４においてカウントされている。また、Δqは、単位時間あたりの燃料噴射量でありＥＣＵ１４に記憶されている。kはこのルーチンの処理により算出された燃料噴射量に対する補正係数であり、ＥＣＵ１４に記憶されている。なお、式（１）においてqは内燃機関２の始動時に毎回初期値0にリセットされる。

次に、現在増量係数D(j+1)-前回増量係数D(j)＞0が成立するか否かが判別される（Ｓ１０６）。つまり、ここでは、現在の燃料増量係数D(j+1)が、前回読み込まれた燃料増量係数D(j)と異なるか否かが判別される。増量係数Dは、空燃比制御において、排気空燃比が理論空燃比近傍（λ=1）となるように制御するための燃料噴射量に対する補正係数として、別ルーチンで演算させる値である。このステップＳ１０６では、この増量係数Dが現在の増量係数(j+1)として読み込まれて用いられる。

なお、カウンタjは、後述する処理により、燃料増量係数の変化が認められた後このルーチンが繰り返された回数をカウントするカウンタであり、Fa=1となってから、一定燃料消費後に、初期値0にリセットされる。

ステップＳ１０６において現在増量係数D(j+1)-前回増量係数D(j)＞0の成立が認められると、次に、カウンタj=j+1とされる（Ｓ１０８）。

一方、ステップＳ１０６の処理において、現在増量係数D(j+1)-前回増量係数D(j)＞0が認められない場合、次に、現在増量係数D(j+1)-前回増量係数D(j)が0より小さいか否かが判別される（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０において、現在増量係数D(j+1)-前回増量係数D(j)＜0の成立が認められると、次に、カウンタj=j-1とされる（Ｓ１１２）。一方、ステップＳ１１０で現在増量係数D(j+1)-前回増量係数D(j)＜0の成立が認められない場合、カウンタj=0とされる（Ｓ１１４）。

ステップＳ１８、Ｓ１１０又はＳ１１４の処理の後、カウンタjの絶対値|j|が、濃度変化判定値CIIより大きいか否かが判別される（Ｓ１１６）。濃度変化判定値CIIは、増量係数Dが単調増加又は単調減少を示しているか否かを判断する基準となる値として予め設定され、ＥＣＵ１４に記憶された値である。

ステップＳ１１６において、カウンタjの絶対値|j|＞濃度変化判定値CIIの成立が認められない場合、排気側の燃料濃度に変化は認められるものの、一定の単調増加又は単調減少であることは未だ認められない状態である。この場合、今回の処理はこのまま終了する。

一方、このルーチンが繰り返し実行され、ステップＳ１１６においてカウンタjの接待値|j|＞濃度変化判定値CIIの成立が認められると、内燃機関２の下流側においても燃料濃度の単調増加又は単調減少していると認められる。この場合、次に、フラグFa=0とされる（Ｓ１１８）。

その後、燃料消費量Q＝現在の積算噴射量qとされる（Ｓ１２０）。ここで算出される燃料消費量Qは、フラグFa＝1とされてから、内燃機関２の排気側での濃度変化（燃料増量係数の単調増加又は単調減少）が認められるまでの間に消費された燃料の積算値を意味する。

次に、補正係数kが算出される（Ｓ１２２）。補正係数kは、次式（２）に従って算出される。
補正係数k＝容積Vd/燃料消費量Q ・・・・（２）
容積Vdは、濃度センサ１２の検出位置から燃料噴射弁４までの間の容積であり、ＥＣＵ１４に記憶された値である。その後、補正係数kが記憶され、今回の処理が終了する。

以上のルーチンにより算出された補正係数kは、燃料噴射量に対する補正値として、燃料噴射量の算出に用いられる。

以上説明したように、実施の形態１のシステムによれば、濃度センサ１２が濃度変化を検出した後、その濃度変化した混合燃料が燃料噴射弁に到達したことが確認されるまでの間に噴射された燃料消費量Qを算出し、この燃料消費量Qと燃料配管６の容積Vdとのずれを、燃料噴射量指令値の算出時の補正係数kとして求める。これにより燃料配管６の容積や形状のばらつき、燃料噴射弁４の劣化や製造時のばらつき等による燃料噴射量のずれを補正することができ、正確に燃料濃度に応じた燃料噴射量を決定して高精度の空燃比制御を実現することができる。

なお、実施の形態１においては、濃度センサ１２の検出位置及び内燃機関２の排気側での濃度変化を判定するため、ステップＳ６において｜現在の検出濃度Es(i+1)-前回の検出濃度Es(i)｜>0が成立するか否かを判別し、ステップＳ１０６において現在の増量係数D(j+1)-前回の増量係数D(j)＞0が成立するか否かを判別し、また、ステップＳ１１０で現在の増量係数D(j+1)-前回の増量係数D(j)＜0が成立するか否かを判別する場合について説明した。これらの処理では僅かな濃度変化や増量係数の変化をも変化しているものとして検出することが可能である。しかしながら、この発明はこれに限らず、前回からの変化量がある程度の余裕を持って設定された0近傍の値α、βより大きい場合に変化していると検出することとし、ステップＳ６やＳ１０６の処理に代えて｜Es(i+1)-Es(i)｜>α、D(j+1)-D(j)＞β又はD(j+1)-D(j)＜βが成立するか否かを判別するものもであってもよい。

また、実施の形態１では、カウンタi又はjが、濃度変化判定値CI又はCIIより大きい場合に、濃度センサ１２の検出位置又は内燃機関２の排気側での濃度の単調増加又は単調減少を認める場合について説明した。しかしこの発明において、濃度変化判定値CI又はCIIは、例えば「1」であってもよく、即ち、一度の検出濃度Es(i)や増量係数D(j)の変化を濃度変化として認めるものであってもよい。

実施の形態２．
実施の形態２のシステムは、図１のシステムと同様の構成を有している。図６は、この発明の実施の形態２において、制御装置としてのＥＣＵ１４が実行する制御の内容を説明するためのタイミングチャートである。

実施の形態２におけるシステムにおいて、要求噴射量は、推定濃度Eiに従って算出される増量係数Deによって予め増量される。従って、実施の形態２においては、図６に示されるように、増量係数の変化開始時刻T2の判定に際し、判断の対象となる増量係数として、推定濃度に応じた噴射増量係数Deに排気λ＝１に制御するのに必要な増量係数Dをかけた増量係数D0を用いる。この増量係数D0が変化した段階で、燃料濃度の変化を認め、燃料消費量Qを算出するものとする。

図７は、この発明の実施の形態２においてＥＣＵ１４が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図７のルーチンは、ステップＳ１０４の後、ステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理を有し、ステップＳ１０６に替えてＳ２０６の処理を有する点を除き、図５のルーチンと同じものである。また、この実施の形態２の制御においても、図４のルーチンが図７のルーチンと並行して実行される。

図７のルーチンにおいて、Ｓ１０２においてFa=1が認められ、Ｓ１０４おいて、現在までの積算噴射量qが算出された後、推定濃度Eiと、推定濃度Eiに応じた増量係数Deが算出され、また、空燃比制御においてλ=1とするために設定される現在の増量係数Dが読み込まれる（Ｓ２０２）。推定濃度Eiと増量係数Deの算出方法は予めＥＣＵ１４に記憶されている。

次に、今回の補正増量係数D0(j+1)が算出される（Ｓ２０４）。補正増量係数D0(j+1)は、ステップＳ２０２で求められた推定濃度に基づく増量係数Deに、排気λ=1とする増量係数Dを乗じた値である。

続く、ステップＳ２０６では、現在の補正増量係数D0(j+1)が、前回の補正増量係数D0(j)から増加しているか否かが判別される。即ち、D0(j+1)-D0(j)＞0が成立するか否かが判別される。

ステップＳ２０６において、D0(j+1)-D0(j)＞0の成立が認められると、次に、カウンタj=j+1とされる（Ｓ１０８）。

一方、ステップＳ２０６の処理において、D0(j+1)-D0(j)＞0の成立が認められない場合、次に、現在補正増量係数D0(j+1)-前回補正増量係数D0(j)が0より小さいか否かが判別される（Ｓ２１０）。ステップＳ２１０において、D0(j+1)-D0(j)＜0の成立が認められると、次に、カウンタj=j-1とされる（Ｓ１１２）。一方、ステップＳ２１０でD0(j+1)-D0(j)＜0の成立が認められない場合、カウンタj=0とされる（Ｓ１１４）。その後の処理は図５のルーチンと同様であるから説明を省略する。

以上説明したように、この実施の形態２によれば、排気側の濃度変化を判定するための補正増量係数D0を、推定濃度に基づいて算出された増量係数Deと、λ=1とする空燃比制御において算出された増量係数Dとを掛け合わせたものとする。これにより、更に正確に噴射燃料の濃度変化を判断することができ、より正確に燃料噴射量に対する補正係数kを求めることができる。

なお、実施の形態２においても、D0(j+i)-D0(j)＞0又はD0(j+i)-D0(j)＜0が成立する場合に、排気側での濃度変化を認めることとして説明した。しかし、実施の形態１においても説明したように、この発明においてはこれに限るものではなく、現在の補正増量係数D0(j+1)と前回の補正増量係数Do(j)との差がある程度認められたときに濃度変化を判断することとし、｜Do(j+1)-Do(j)｜>αの成立不成立を判断するものとしてもよい。

また、実施の形態２においてもカウンタjを設定し、カウンタjが濃度変化判定値CIIより大きくなった場合に、排気側での濃度変化を認める場合について説明した。しかし、実施の形態２においても、濃度変化判定値CIIを「1」とし、現在の補正増量係数D0(j+1)が前回の補正増量係数D0(j)に対して変化したと１度認められた場合に、濃度変化を認めるものとしたものであってもよい。

また、実施の形態１及び２では、推定濃度Eiを、検出濃度Esよりも燃料消費量が容積Vdとなる分だけ遅れた濃度として算出する場合について説明した。しかしこの発明において推定濃度の算出はこれに限るものではない。推定濃度Eiは、例えば、燃料タンク１０と燃料噴射弁４までの間、及び燃料タンク１０と濃度センサ１２との間のエタノール濃度の変化の遅れを学習し、この学習値に基づいて推定することができる。この場合、エタノール濃度の変化の遅れは、燃料配管６の容積Vdの他に、燃料配管６の形状や、燃料フィルタ（図示せず）、濃度センサ１２及び燃料噴射弁４及び燃料供給用のデリバリパイプ６ａの形状や容量、燃料流量、濃度センサ１２の取り付け位置などに応じて演算される。このような演算方法は種々知られており、ここでの説明は省略する。この場合にも、算出された推定濃度が変化するまでの間の燃料量を算出し、この値と、増量係数が変化するまでの間の燃料消費量Qとにより、補正係数kを設定することができる。

また、実施の形態１及び２においては、燃料噴射量に対する補正係数kを算出する場合について説明した。しかしながら、この発明においてはこれに限るものではなく、既に基本の補正係数が学習値として設定されている場合には、この基本の学習値に対する補正係数を、燃料消費量Qと容積Vdとの比（あるいは差）に応じて設定するものとしてもよい。

また、実施の形態１及び２においては、機関燃料としてエタノール又はエタノールとガソリンとの混合燃料を使用する内燃機関２の制御装置について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、他のアルコールと炭化水素燃料との混合燃料を用いるものについても同様に適用することができる。

また、実施の形態１及び２においては、濃度センサ１２が燃料配管６の途中に設置されている場合について図示して説明した。しかし、この発明において濃度センサ１２の設置位置はこれに限るものではなく、燃料タンク１０内や、その他燃料タンク１０と燃料噴射弁４までの間の燃料流通経路のいずれの位置に設置されているものであってもよい。

また、この発明において、例えば実施の形態１又は２において算出される補正係数kの値が、所定の閾値以上に変化している場合に、燃料噴射弁４の故障と診断する機能を付加することもできる。

また、この発明において、実施の形態１又は２における燃料噴射量の補正係数の学習ルーチンは、基本燃料噴射量の学習値の更新後に実行することとするものであってもよい。

また、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

２ 内燃機関
４ 燃料噴射弁
６ 燃料配管
８ フューエルポンプ
１０ 燃料タンク
１２ 濃度センサ
１４ ＥＣＵ（制御装置）

Claims (5)

1. 炭化水素燃料とアルコールとを混合した混合燃料を機関燃料として利用可能な内燃機関を制御する制御装置であって、
   燃料タンク内又は、燃料噴射弁と該燃料タンクとを繋ぐ燃料配管に設置された濃度センサの出力に応じて、混合燃料中の単一成分の濃度を、検出濃度として検出する濃度検出手段と、
   前記濃度センサの濃度検出位置から前記燃料噴射弁まで間の、前記燃料配管の容積に応じて、前記燃料噴射弁から噴射される直前の混合燃料中の前記単一成分の濃度の推定値を、推定濃度として算出する推定濃度算出手段と、
   前記検出濃度が、単調増加又は単調減少を開始したと認められる第１変化点を検出する第１濃度変化検出手段と、
   前記内燃機関の排気系に設置された空燃比センサの出力に応じて、排気ガスの濃度が、単調増加又は単調減少を開始したと認められる第２変化点を検出する第２濃度変化検出手段と、
   前記第１変化点から前記第２変化点までの間の燃料の指令噴射量の積算値を、燃料消費量として検出する燃料消費量検出手段と、
   前記容積に対する前記燃料消費量に応じて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を補正する補正係数を算出する補正係数算出手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記空燃比センサの出力に応じて、前記内燃機関の空燃比を要求空燃比に制御するように設定される、燃料噴射量に対する増量係数を、第１増量係数として算出する第１増量係数算出手段を、更に備え、
   前記第２濃度変化検出手段は、前記第１増量係数が、単調増加又は単調減少を開始したと認められた時点を、前記第２変化点として検出す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. 前記空燃比センサの出力に応じて、前記内燃機関の空燃比を要求空燃比に制御するように設定される、燃料噴射量に対する増量係数を、第１増量係数として算出する第１増量係数算出手段と、
   前記推定濃度に応じて、燃料噴射量に対する増量係数を、第２増量係数として算出する第２増量係数算出手段と、を更に備え、
   前記第２濃度変化検出手段は、前記第１増量係数と前記第２増量係数とを乗じた値が、単調増加又は単調減少を開始したと認められる時点を、前記第２変化点として検出す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。
4. 前記燃料噴射量の補正は、基本燃料噴射量の学習値の更新後に実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記補正係数が、基準値より大きくなった場合に、前記燃料噴射弁の故障とする燃料噴射弁故障検出手段を、更に備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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