JP2014215209A - アルコール濃度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料の温度変化が大きい場合における燃料のアルコール濃度の検出精度を向上させる。【解決手段】本発明のアルコール濃度検出装置は静電容量式の濃度センサに適用される。アルコール濃度検出装置は、ある第１時点における燃料のアルコール濃度又はこれに相関する値である濃度相関値を演算する。濃度相関値の演算に際し、濃度センサの出力と、濃度センサの感知部付近の燃料温度又は該燃料温度と相関を有する値である温度相関値とが取得される。そして、ある第１時点直前の一定期間中の前記温度相関値の変化量が第１基準値より大きい状態である場合、一定期間ごとの変化量が第１基準値より大きい状態となる前に取得された濃度センサの出力に応じて演算された燃料のアルコール濃度又はこれに相関する濃度相関値が、ある第１時点の濃度相関値に設定される。【選択図】図３

Description

この発明は、アルコール濃度検出装置に関する。より具体的には、アルコールと炭化水素系燃料とが混合された燃料を使用可能なＦＦＶ用内燃機関に搭載されて用いられるアルコール濃度検出装置に関するものである。

従来、自動車用の内燃機関として、エタノール等のアルコールとガソリン等の炭化水素系燃料が混合した混合燃料を使用可能なＦＦＶ用内燃機関が知られている。ＦＦＶ用内燃機関に用いられるアルコール混合燃料は、燃料中のＨ／Ｃ組成比が用いられるアルコールの種類や濃度によって異なる。このため、理論空燃比となる空燃比の値が、燃料のアルコール濃度に応じて異なる。このため内燃機関の空燃比制御においては、燃料のアルコール濃度を高い精度で検出できることが望まれる。

燃料のアルコール濃度を検出するため、静電容量式のアルコール濃度センサが用いられる場合がある。静電容量式のアルコール濃度センサは、一対の電極を有する。この一対の電極間の静電容量は、電極間に流通する被検燃料のアルコール濃度と相関を有する。従って静電容量式のアルコール濃度センサは、一対の電極間の静電容量に応じた出力に応じて、アルコール濃度を検出するものである。

ところで、一対の電極間の静電容量は、被検燃料の温度によっても変化する。このような被検燃料の温度変化がアルコール濃度センサの出力へ与える影響を抑えるため、静電容量式のアルコール濃度センサによりアルコール濃度を検出する場合に、被検燃料の温度変化に応じて、アルコール濃度センサの出力を補正して用いるものが提案されている。

例えば、特許文献１には、アルコール濃度センサを用いて燃料濃度を検出する燃料濃度検出装置が開示されている。この装置では、燃料のアルコール濃度と燃料の温度とが共に大きく変化する過渡状態において、燃料の温度変化が低下方向である場合には、アルコール濃度検出値は低濃度側に補正され、燃料の温度変化が上昇方向である場合には、アルコール濃度検出値は高濃度側に補正される。

特開２０１２−３６７６１号公報 特開２０１１−５８９７１号公報

上記特許文献１の技術に示されるように、燃料の温度変化と濃度変化が同時に起きている場合、アルコール濃度センサの出力の変化には、実際の燃料のアルコール濃度変化に起因する変化分と、温度変化に起因する変化分とが含まれている。ここで温度変化に対応した濃度検出値の変化量は、温度に応じた一律な値とはならない。従って、濃度変化と温度変化とが共に大きい場合に濃度検出値を一律に補正すると、却ってアルコール濃度の測定誤差が大きくなる事態も生じ得る。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、燃料の温度変化が大きい場合にも温度変化によるセンサ出力への影響を抑えて、燃料のアルコール濃度検出の精度を向上させるよう改良したアルコール濃度検出装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料の静電容量を感知する感知部を有し、燃料のアルコール濃度に応じた出力を発する、静電容量式の濃度センサに適用されるアルコール濃度検出装置であって、
前記濃度センサの出力を取得する手段と、
前記感知部付近の燃料温度又は該燃料温度と相関を有する値を、温度相関値として取得する手段と、
第１時点における燃料のアルコール濃度又はその相関値である濃度相関値を演算する演算手段と、を備え、
前記演算手段は、前記第１時点より一定期間前の第２時点から、前記第１時点までの期間中の前記温度相関値の変化量が、第１基準値より大きい場合、前記一定期間ごとの変化量が前記第１基準値より大きい状態となる前に取得された前記濃度センサの出力に応じて演算された濃度相関値を、前記第１時点の濃度相関値に設定する。

第２の発明は、第１の発明において、前記演算手段は、前記第２時点において演算された濃度相関値を、前記第１時点における前記濃度相関値とするものである。

第３の発明は、第２の発明において、前記演算手段は、前記第２時点から前記第１時点までの期間中の前記温度相関値の変化量が、前記第１基準値以下の場合には、前記第２時点において取得された前記濃度センサの出力に応じて演算された濃度相関値を、前記第１時点における前記濃度相関値とするものである。

第４の発明は、第２又は第３の発明において、前記第２時点より前記一定期間の前の第３時点から、前記第２時点までの、前記濃度センサの出力の変化量を取得する手段を、更に備え、
前記演算手段は、
前記第２時点から前記第１時点までの期間中の前記温度相関値の変化量が前記第１基準値より大きく、かつ、前記第３時点から前記第２時点までの期間中の前記出力の変化量が第２基準値より大きい場合には、前記第２時点において取得された前記濃度センサの出力に応じて演算された濃度相関値を、前記第１時点における前記濃度相関値とするものである。

第５の発明は、第１又は第２の発明において、前記演算手段は、前記第２時点から前記第１時点までの期間中の前記温度相関値の変化量が、前記第１基準値以下の場合には、前記第１時点において取得された前記濃度センサの出力に応じて前記第１時点における濃度相関値を演算するものである。

第６の発明は、第５の発明において、前記第２時点から第１時点までの前記濃度センサの出力の変化量を取得する手段を、更に備え、
前記演算手段は、
前記第２時点から前記第１時点までの期間中の前記温度相関値の変化量が前記第１基準値より大きく、かつ、前記第２時点から前記第１時点までの期間中の前記出力の変化量が第２基準値より大きい場合には、前記第１時点において取得された前記濃度センサの出力に応じて、前記第１時点における濃度相関値を演算するものである。

本発明によれば、燃料温度の変化が大きい場合には、燃料温度の変化が大きくなる前に取得されたセンサ出力に応じた濃度相関値とすることができる。従って、温度急変時には温度急変前のセンサ出力による濃度相関値を用いることができ、温度急変時のアルコール濃度の測定誤差を小さく抑えることができる。

また、本発明において、濃度センサの出力の変化量が一定より大きい場合には、温度変化が大きい場合であっても、今回又は前回のセンサ出力に応じて濃度相関値が求められるものの場合、温度変化と濃度変化が同時に起きている場合には、濃度変化に応じた濃度検出を行うことができ、濃度の測定誤差を小さく抑えることができる。

本発明の実施の形態１におけるアルコール濃度検出装置を含むシステムの全体の構成について説明するための図である。 本発明の実施の形態１における濃度設定値を決定するための制御について説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１における濃度設定値を決定するための制御について説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１において実行され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。 本発明の実施の形態１において実行される他の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。 本発明の実施の形態２における濃度設定値を決定するための制御について説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２において実行され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。

本発明の実施の形態について図を参照して説明する。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．
［実施の形態のシステムの全体構成］
図１は、本発明の実施の形態１におけるアルコール濃度検出装置を含むシステムの全体の構成について説明するための図である。図１のシステムにおいて、内燃機関２は、アルコール（ここではエタノール）と炭化水素系燃料（ここではガソリン）とが混合した燃料を使用可能なＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）用内燃機関である。

内燃機関２の各気筒には燃料を供給するための燃料噴射弁１０が設置されている。燃料噴射弁１０には燃料通路１２が接続されている。燃料通路１２の上流側は、燃料を貯留する燃料タンク１４に接続されている。燃料通路１２にはフューエルポンプ１６が設置されている。また燃料通路１２のフューエルポンプ１６の下流には濃度センサの１つであるアルコール濃度センサ１８が設置されている。本実施の形態においてアルコール濃度センサ１８は、被検燃料のエタノール濃度に応じた出力を発するセンサである。

図１のシステムはＥＣＵ２０を備えている。ＥＣＵ２０はアルコール濃度センサ１８を含む各種センサに電気的に接続され、これらセンサからの出力を取り込む。またＥＣＵ２０は、例えばフューエルポンプ１６や燃料噴射弁１０等のアクチュエータに電気的に接続され、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムに従って、これらアクチュエータを操作する。

［アルコール濃度センサの構成と濃度検出について］
本実施の形態においてアルコール濃度センサ１８は静電容量式のセンサである。アルコール濃度センサ１８の感知部は、対向する位置に電極間距離を隔てて設けられた一対の電極を有している。アルコール濃度センサ１８は、感知部の電極の全部又は一部が燃料通路内部に配置されるようにして設置されている。感知部の電極間に流通する燃料がアルコール濃度センサ１８の被検燃料となる。

一対の電極には回路を介して所定の交流電圧が印加される。交流電圧印加により電極間には静電容量が生じる。また電極間にはオペアンプやゲイン抵抗等を含む図示しない回路が接続され、この回路によって電極間の静電容量に応じた電圧が出力される。ここで電極間に生じる静電容量は、電極間に存在する燃料の誘電率に応じたものであり、燃料のエタノール濃度に応じて変化する値である。従って電極間の静電容量に応じた出力が検出されることで、この出力に応じて燃料のエタノール濃度を検知することができる。

また、アルコール濃度センサ１８はサーミスタを有している。サーミスタは感知部の電極と共に燃料通路１２内部に設置されている。サーミスタには回路を介して所定の電圧が印加され所定の電圧印加時の出力が取得される。サーミスタの出力に応じて、被検燃料の温度が検出される。

アルコール濃度センサ１８はマイコン２２を内蔵している。マイコン２２には、感知部の電極からの静電容量に応じた出力と、サーミスタからの出力とが取り込まれ、燃料温度及びエタノール濃度が演算される。マイコン２２は、ＥＣＵ２０に電気的に接続されて、ＥＣＵ２０に、演算されたエタノール濃度及び燃料温度を出力する。

［本実施の形態のエタノール濃度の決定］
本実施の形態において、ＥＣＵ２０は燃料温度の変化量に応じて、制御に用いられるべきエタノール濃度を決定する。なお、本実施の形態では、簡略化のため、以下、アルコール濃度センサ１８から出力されたエタノール濃度を「濃度検出値」と称し、ＥＣＵ２０において決定される制御に用いられるべきエタノール濃度を「濃度設定値」と称する。また、燃料温度をＴ、燃料温度の変化量をΔＴ、濃度検出値をＥａ、濃度設定値をＥｂとする。また必要に応じて、これらの値の検出時点をそれぞれ括弧内に示し、例えば時点（ｔ）において取得された燃料温度、濃度検出値、濃度設定値を、それぞれ、Ｔ（ｔ）、Ｅａ（ｔ）、Ｅｂ（ｔ）と示すものとする。また、燃料温度の変化量ΔＴに関しては、ある時点（ｔ）の直前の検出時点（ｔ−１）からある時点（ｔ）までの燃料温度の変化量をΔＴ（ｔ）と表すこととする。

図２及び図３は、本発明の実施の形態１における濃度設定値を決定するための制御について説明するためのタイミングチャートであり、図２は燃料温度の変化が小さい場合の例を示し、図３は燃料温度の変化が大きい場合の例を示す。図２、図３において横軸は時間である。図２、３に示されるように、本実施の形態１において濃度設定値は一定時間ａの間隔で演算され決定されるものとする。また、図２、３の濃度のグラフにおいてＥａと示される実線の波形は濃度検出値Ｅａであり、破線の波形は濃度検出値Ｅａを一定時間ａ分遅らせたものである。また、黒丸でプロットされた点は、本実施の形態において決定される濃度設定値Ｅｂである。

図２に示されるように、例えば、ある時点（ｔ）での温度変化量ΔＴ（ｔ）が所定の第１基準値Ｒｅｆ１より小さい場合、その時点（ｔ）の濃度設定値Ｅｂ（ｔ）は前回の時点（ｔ−１）における濃度検出値Ｅａ（ｔ−１）に決定される。即ち、図２に示されるように、温度変化量ΔＴが、第１基準値Ｒｅｆ１より小さい間は、濃度設定値Ｅｂとして、一定時間ａ前に検出された濃度検出値Ｅａが用いられる。

図３を参照して、例えば、ある時点（ｔ−１）のように、温度変化量ΔＴ（ｔ−１）が、第１基準値Ｒｅｆ１以上の場合、その時点（ｔ−１）の濃度設定値Ｅｂ（ｔ）は、前回の時点（ｔ−２）の濃度設定値Ｅｂ（ｔ−２）に設定される。図３の例では、同様に時点（ｔ）においても、その直前の区間である（ｔ−１）から（ｔ）までの温度変化量ΔＴ（ｔ）が、第１基準値Ｒｅｆ１以上の状態となっている。従って、時点（ｔ）においても、濃度設定値Ｅｂ（ｔ）は、前回の時点（ｔ−１）の濃度設定値Ｅｂ（ｔ−１）に設定される。つまり、一定時間ａあたりの温度変化量ΔＴが、第１基準値Ｒｅｆ１以上の状態となると、その状態が維持されている間は、温度変化量ΔＴが第１基準値Ｒｅｆ１以上の状態となる直前に設定された濃度設定値Ｅｂが、そのまま用いられることとなる。

その後、温度変化量ΔＴが第１基準値Ｒｅｆ１以下となると、図２の場合と同様に、濃度設定値Ｅｂは、前回の時点での濃度検出値Ｅａとされる。例えば、図３の例では、時点（ｔ＋１）において、温度変化量ΔＴ（ｔ＋１）が第１基準値Ｒｅｆ１より小さくなっている。従って時点（ｔ＋１）における濃度設定値Ｅｂ（ｔ＋１）は、１つ前の時点（ｔ）における濃度検出値Ｅａ（ｔ）に設定される。

本実施の形態において、温度変化量ΔＴが大きいか否かを判断するための値である第１基準値Ｒｅｆ１は適合値であり、予め設定されてＥＣＵ２０に記憶される。具体的に、例えば第１基準値Ｒｅｆ１は、アルコール濃度センサ１８の出力に与える影響が許容範囲となる温度変化範囲の上限値よりも大きな値に設定される。このような範囲やその上限値は実験やシミュレーション等により求められる。

演算された濃度設定値Ｅｂ（ｔ）は、時点（ｔ）における燃料のエタノール濃度を示す濃度相関値としてＥＣＵ２０やマイコン２２等が実行する各種制御に用いられる。ここで本実施の形態では、ある時点の濃度設定値Ｅｂとして、１つ前の検出時点での濃度検出値Ｅａ又は濃度設定値Ｅｂを利用する。このため本実施の形態で演算される濃度設定値Ｅｂには、一定時間ａ分の時間遅れが含まれている。従って、濃度設定値Ｅｂを用いる各種の制御プログラムは、この一定時間ａ分を相殺するようにして設定するものとしてもよい。例えば、燃料が、燃料通路１２内を燃料噴射量分ずつ拡散せずに移動するものとして、濃度設定値Ｅｂを用いて燃料噴射弁１０から噴射される燃料の濃度を推定するものがある。この場合、演算された濃度設定値Ｅｂを、燃料通路１２のアルコール濃度センサ１８の設置位置より一定時間ａ分下流側の燃料濃度を示す値として用いて、燃料濃度が推定されるようにすればよい。

［本実施の形態の具体的な制御ルーチン］
図４は本発明の実施の形態１において実行される制御のルーチンについて説明するための図である。図４のルーチンは、内燃機関２の運転中、一定時間ａごとに繰り返し実行されるルーチンである。図４のルーチンにおいて、まずステップＳ１００において濃度検出条件が成立するか否かが判別される。濃度検出条件はエタノール濃度検出の前提として必要となる条件であり、適宜設定されＥＣＵ２０に予め記憶されている。具体的な濃度検出条件としては、例えば、内燃機関２が始動後かつ暖機後であるか、アルコール濃度センサ１８が故障していないか、濃度検出時の交流電圧が正しく印加されているか等が挙げられる。ステップＳ１００において濃度検出条件の成立が認められない場合には、今回の処理は一旦終了する。

一方、ステップＳ１００において濃度検出条件の成立が認められると、次に、ステップＳ１０２において前時点（ｔ−１）の濃度設定値Ｅｂ（ｔ−１）が読み込まれ、ステップＳ１０４において前時点（ｔ−１）の濃度検出値Ｅａ（ｔ−１）が読み込まれ、ステップＳ１０６において前時点（ｔ−１）の温度Ｔ（ｔ−１）が読み込まれる。これら濃度設定値Ｅｂ（ｔ−１）、濃度検出値Ｅａ（ｔ−１），Ｔ（ｔ−１）は、前回のこのルーチンの処理において検出又は設定され、ＥＣＵ２０に記録されている値である。

次に、ステップＳ１０８において濃度検出値Ｅａ（ｔ）が検出される。即ち、今回の時点（ｔ）におけるアルコール濃度センサ１８からの出力である濃度検出値Ｅａ（ｔ）が、ＥＣＵ２０により取得される。次に、ステップＳ１１０において温度Ｔ（ｔ）が検出される。具体的に、温度Ｔ（ｔ）は、アルコール濃度センサ１８のサーミスタ側の出力に応じてマイコン２２において演算され、ＥＣＵ２０に出力される。

次に、ステップＳ１１２において、温度変化量ΔＴ（ｔ）が第１基準値Ｒｅｆ１より小さいか否かが判別される。温度変化量ΔＴ（ｔ）はステップＳ１０６で読み込まれた温度Ｔ（ｔ−１）と、ステップＳ１１０で検出された温度Ｔ（ｔ）との差の絶対値である。第１基準値Ｒｅｆ１は予めＥＣＵ２０に記憶されている。

ステップＳ１１２において、ΔＴ（ｔ）＜Ｒｅｆ１の成立が認められた場合、今回濃度設定値Ｅｂ（ｔ）は、ステップＳ１０４で読み込まれた濃度検出値Ｅａ（ｔ−１）に設定される（Ｓ１１４）。一方、ステップＳ１１２においてΔＴ＜Ｒｅｆ１の成立が認められない場合、今回濃度設定値Ｅｂ（ｔ）は、ステップＳ１０２で読み込まれた前時点の濃度設定値Ｅｂ（ｔ−１）に設定される（Ｓ１１６）。

次に、ステップＳ１０８で検出された濃度検出値Ｅａ（ｔ）、ステップＳ１１０で検出された温度Ｔ（ｔ）、及びステップＳ１１４又はＳ１１６で設定された濃度設定値Ｅｂ（ｔ）がＥＣＵ２０の記憶部（メモリ等）に記録される（Ｓ１１８）。次に、検出時点をカウントするカウンタであるｔがインクリメントされ（Ｓ１２０）、今回の処理が終了する。

以上説明したように本実施の形態によれば燃料の温度変化が大きい場合、燃料のエタノール濃度として前回までに検出されたエタノール濃度に設定される。これにより、温度が大きく変化した場合に、その温度の影響によるエタノール濃度の測定誤差を小さく抑えることができる。

［本実施の形態の他の実施例］
本実施の形態では、一定時間ａ当たりの温度変化量ΔＴが第１基準値Ｒｅｆ１以上である場合には、今回の濃度設定値を前回の濃度設定値とする場合について説明した。言い換えるとこの制御は、一定時間ａあたりの温度変化量ΔＴが、第１基準値Ｒｅｆ１以上の状態が続く場合、その状態が維持されている間は、温度変化量ΔＴが第１基準値Ｒｅｆ１以上の状態となる直前に演算された濃度設定値Ｅｂがそのまま用いられるものである。従って、本実施の形態と同様の制御を、以下の制御ルーチンによっても実行することができる。

図５は、本発明の実施の形態１において実行される他の例の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５のルーチンは図４のルーチンに替えて一定時間ａごとに実行される。図５のルーチンにおいて、濃度検出条件が成立すると、現在ＥＣＵ２０に記憶されている濃度検出値Ｅａ、温度Ｔが前回の値としてそれぞれ読み込まれる（Ｓ１３０、Ｓ１３２）。次に、今回の濃度検出値Ｅａ及び温度Ｔが、アルコール濃度センサ１８の出力として検出される（Ｓ１３４、Ｓ１３６）。

次に、ステップＳ１３６において検出された今回の温度とステップＳ１３２において読み込まれた前回の温度の差の絶対値である温度変化量ΔＴが第１基準値Ｒｅｆ１より小さいか否かが判別される（Ｓ１３８）。ここで温度変化量ΔＴが第１基準値Ｒｅｆ１より小さいことが認められた場合には、ステップＳ１４０において、今回の濃度設定値Ｅｂは、ステップＳ１３０で読み込まれた前回の濃度検出値Ｅａに設定され、Ｅｂが更新される。一方、温度変化量ΔＴが第１基準値Ｒｅｆ１より小さいことが認められない場合、濃度設定値Ｅｂは現在設定されている値に維持され、更新は行われない。ステップＳ１４０のＥｂの設定、又はステップＳ１３８の「ＮＯ」の判定の後、ステップＳ１４２において今回検出された濃度検出値Ｅａ、温度Ｔ及び、現在設定されている濃度設定値Ｅｂが記録され、その後今回の処理は終了する。

図５のルーチンによっても、図４の場合と同様に、温度変化が大きい場合に、濃度検出値Ｅａの使用を避け、前回までに設定された濃度設定値Ｅｂをそのまま用いることができる。なお、図５のルーチンは以下の実施の形態においても図４に替えて用いることができる。

また、本実施の形態では、温度変化量ΔＴが第１基準値Ｒｅｆ１より小さい場合に、濃度設定値Ｅｂとして、前回検出された濃度検出値Ｅａを用いる場合について説明した。しかし、本発明は、温度変化が小さい場合の今回の濃度設定値Ｅｂを、前回の濃度検出値Ｅａとするものに限られない。例えば、温度変化が小さい場合に、今回の濃度検出値Ｅａが今回の濃度設定値Ｅｂとして用いられるようにしてもよい。また、本発明は、今回の濃度設定値Ｅｂを、前回又は今回の濃度検出値Ｅａとするものに限られない。濃度設定値Ｅｂとして、いつの時点の濃度検出値Ｅａを利用するかは、その制御に応じて適宜設定することができる。これは以下の実施の形態についても同様である。

また、本実施の形態では、アルコール濃度センサ１８がマイコン２２を内蔵し、感知部の出力に応じて演算されたエタノール濃度を出力する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、静電容量に応じた電圧を直接アルコール濃度センサ１８の出力とするものや、他の静電容量（即ちアルコール濃度）に相関する値を出力するものであってもよい。出力の形式如何に関わらず、本発明は同様に適用することができる。具体的には、温度変化が小さい場合には、前回（又は今回）のセンサ出力、又は前回のセンサ出力に応じて演算されたエタノール濃度又はその相関値を濃度設定値とし、温度変化が大きい場合には、前回までに設定されたセンサ出力、又はエタノール濃度又はその相関値を、今回の濃度設定値として用いるようにすればよい。

また、本発明は、アルコール濃度センサ１８がマイコン２２を内蔵しないものであってもよい。即ち、感知部から回路を介して出力される値が、そのままＥＣＵ２０に取り込まれるものとしてもよい。また、ＥＣＵ２０とアルコール濃度センサ１８の間に、ＣＰＵを有する別の制御装置を設置された構成であってもよい。この場合、本発明は、この制御装置により、アルコール濃度センサ１８の出力を取り込み、出力に応じたアルコール濃度又はその相関値の演算と共に、上述した制御の実行を行うようにしたものであってもよい。

また、本実施の形態において、アルコール濃度センサ１８は、感知部からの出力に応じてマイコン２２においてエタノール濃度が演算される場合について説明した。本発明においては、例えばマイコン２２において演算されるエタノール濃度は、燃料温度による電極間の出力への影響が予め補正されたものとしてもよい。具体的に、このような温度補正機能つきのアルコール濃度センサでは、例えば、予めマイコンに記憶された演算式やマップ等に基づいて、サーミスタからの温度に関する出力に応じた補正値が演算される。この補正値により、感知部の電極からの出力が補正され、この補正値に応じてエタノール濃度が演算される。このようなアルコール濃度センサ１８におけるエタノール濃度の温度補正の方法は種々に知られているが、ここでの詳細な説明は省略する。これは、以下の実施の形態でも同様である。

ところでアルコール濃度センサ１８における、温度に対する応答性と濃度に対する応答性とは異なっている。従って、感知部の出力に対し濃度補正が行われる構成であっても、温度急変時にはその応答性の違いから、温度による影響を排除できない場合がある。従って、アルコール濃度センサ１８が温度補正を行う機能を有するものであっても、本実施の形態に説明したような、温度急変時には、前回までに設定されている濃度設定値Ｅｂを用いる制御が有効である。

また、本実施の形態において燃料温度は、アルコール濃度センサ１８が内蔵するサーミスタ等の温度センサにより検出される場合について説明した。しかし本発明はこれに限られるものではない。例えばアルコール濃度センサがサーミスタ等の温度センサを内蔵しない構成の場合、アルコール濃度センサ１８近傍に温度センサを設置して、これにより燃料温度又はその相関値を検出するものとしてもよい。また、本発明は温度センサを別途設置するものにも限られず、アルコール濃度センサ１８の電極間に流通する燃料の温度を推定し、この推定値を用いるものであってもよい。

また、本発明の制御は、燃料温度の値を用いるものに限らず、電極間の燃料の温度に相関を有する温度相関値を出力又は推定し、これを用いるものとしてもよい。このような場合にも用いられる温度相関値に応じた判断の基準値を設定することで、温度変化量が大きいか否かを判別することができる。これは、以下の実施の形態でも同様である。

また、本実施の形態においては、一定時間ａごとに濃度設定値Ｅｂの決定が行われる場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、他の一定期間ごとに濃度設定値Ｅｂの演算が行われるものとしてもよい。ここで一定期間は時間が固定されている場合に限られない。例えば、本発明において濃度設定値Ｅｂは、一定のクランク角ごとに決定されるものとしてもよい。また、例えば、各気筒の燃料噴射のタイミング等の所定のタイミングごとに、濃度設定値Ｅｂを決定するものとしてもよい。これは以下の実施の形態でも同様である。

また、本実施の形態では、図４又は図５のルーチンが、内燃機関２の運転中繰り返し実行される場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではない。例えば、図４又は図５のルーチンは、給油が行われてから所定期間の間のみ実行されるものとしてもよい。このような所定期間は、例えば、給油された燃料が燃料噴射弁に到達し、燃料のアルコール濃度が給油された燃料のアルコール濃度に安定すると推定されるまでの時間に適宜設定すればよい。これは、以下の実施でも同様である。

また、本発明においては、内燃機関２の燃料としてエタノールとガソリンとが混合された燃料を用い、アルコール濃度センサ１８がエタノール濃度に応じた出力を発する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、エタノール以外の他のアルコールの濃度に応じた出力を発する濃度センサを用いるものであってもよい。これは、以下の実施の形態でも同様である。

また、本実施の形態では、各気筒に１つずつの燃料噴射弁１０を有し、１つの共通する燃料通路１２から各燃料噴射弁１０に燃料が供給される構成について説明した。しかし、本発明はこの構成に限られず、例えば、気筒ごとにポート噴射弁と筒内噴射弁の２つの燃料噴射弁を有し、燃料通路１２が、途中で、ポート噴射弁に燃料を供給する通路と、筒内噴射弁に燃料を供給する通路とに分岐しているような構成であってもよい。これは以下の実施の形態でも同様である。

なお、図４のステップＳ１０８の処理又は図５のＳ１３４の処理が実行されることで、本発明の「出力を取得する手段」が実現し、図４のステップＳ１１０又は図５のステップＳ１３６の処理が実行されることで「温度相関値を取得する手段」が実現する。また、図４のステップＳ１１２〜Ｓ１１６の処理、又は図５のＳ１３８〜Ｓ１４０の処理が実行されることで、本発明の「演算手段」が実現する。また、図４の実行時点（ｔ）又は図５の実行時点は、本発明の「第１時点」に相当し、図４の前時点（ｔ−１）又は図５の前回が本発明の「第２時点」に相当する。

実施の形態２．
実施の形態２のシステムの全体構成は、図１と同一である。実施の形態２のシステムでは温度変化量ΔＴが大きい場合であっても、以下のように算出されるアルコール濃度センサ１８の出力変化量ΔＥが大きい場合には、濃度設定値Ｅｂを前回の濃度検出値Ｅａとする点を除き、実施の形態１と同じ制御を実行する。

図６は、本発明の実施の形態２における濃度設定値を決定するための制御について説明するためのタイミングチャートである。図６において横軸は時間である。図６に示されるように、本実施の形態において濃度設定値Ｅｂは一定時間ａの間隔で演算され決定されるものとする。また、図６の濃度のグラフにおいてＥａと示される実線の波形は濃度検出値Ｅａであり、破線の波形は濃度検出値Ｅａを一定時間ａ分遅らせたものである。また、黒丸のプロットは、本実施の形態において決定される濃度設定値Ｅｂである。

本実施の形態では、ある時点（ｔ）において、その時点より前の時点（ｔ−１）直前の一定時間ａの間、即ちある時点（ｔ）に対し、時点（ｔ−２）から時点（ｔ−１）までの間の、濃度検出値Ｅａの変化量ΔＥ（ｔ）を求める。この出力変化量ΔＥ（ｔ）が第２基準値Ｒｅｆ２以上の場合には、前回の濃度検出値Ｅａ（ｔ−１）を今回の濃度設定値Ｅｂ（ｔ）として用いる。

例えば、図６の時点（ｔ−１）では、温度変化量ΔＴ（ｔ−１）は第１基準値Ｒｅｆ１以上である。一方、時点（ｔ−１）における出力変化量ΔＥ（ｔ−１）は、｜Ｅａ（ｔ−３）−Ｅａ（ｔ−２）｜であるが、この値は第２基準値Ｒｅｆ２より小さい。このような時点（ｔ−１）では、実施の形態１と同様に、濃度設定値Ｅｂ（ｔ−１）は、前回設定された濃度設定値Ｅｂ（ｔ−２）に設定される。これは図６の時点（ｔ＋２）でも同様である。

また、例えば、図６の時点（ｔ）では、温度変化量ΔＴ（ｔ）が第１基準値Ｒｅｆ１以上であり、かつ、出力変化量ΔＥ（ｔ）＝｜Ｅａ（ｔ−２）−Ｅａ（ｔ−１）｜は、第２基準値以上である。このような時点（ｔ）では、濃度設定値Ｅｂ（ｔ）は、前回の濃度検出値Ｅａ（ｔ−１）に設定される。続く、時点（ｔ＋１）でも同様に、Ｅｂ（ｔ＋１）は、前回の濃度検出値Ｅａ（ｔ）とされる。

その後、例えば、時点（ｔ＋３）のように、温度変化量ΔＴ（ｔ＋３）が第１基準値Ｒｅｆ１より小さくなると、濃度設定値Ｅｂ（ｔ＋３）は、前回の濃度検出値Ｅａ（ｔ＋２）とされる。

なお、ここで第２基準値Ｒｅｆ２は、例えば、正常な使用範囲で想定される最大の温度変化が起きた場合に、それにより生じるセンサ出力変化の値又はその付近の値に設定された値である。第２基準値は、実験やシミュレーション等によって設定される適合値であり、ＥＣＵ２０に予め記憶される値である。

本実施の形態２では、上記のように、ある時点の直前の一定時間ａの間の出力変化量ΔＥが第２基準値Ｒｅｆ２以上となるような場合には、その時点で検出された濃度検出値が次の時点での濃度設定値として用いられる。ここで第２基準値Ｒｅｆ２は温度変化によって生じる得る濃度検出値の変化量の最大値付近の値に設定された値である。従って、第２基準値Ｒｅｆ２よりも出力変化量が大きい場合には、その出力変化は、温度に起因するものだけではないと予測される。本実施の形態では、このようにアルコール濃度センサ１８の出力の変化が、温度変化ではなく実際の濃度変化に起因して起きているような場合、アルコール濃度センサ１８の出力値である濃度検出値を用いることができる。

図７は、本発明の実施の形態２においてＥＣＵ２０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のルーチンは図４のルーチンに替えて実行されるルーチンであり、ステップＳ１０２とＳ１０４との間に、ステップＳ２０２の処理を有し、ステップＳ１１２とＳ１１４又はＳ１１６との間にステップＳ２０４の処理を有する点を除き、図４のルーチンと同一である。

図７のルーチンでは、ステップＳ１０２において前回の濃度設定値Ｅｂ（ｔ−１）が読み込まれると、次に、ステップＳ２０２において、前々回の濃度検出値Ｅａ（ｔ−２）が読み込まれ、同様に前回の濃度検出値Ｅａ（ｔ−１）が読み込まれる。

その後のステップＳ１１２において、温度変化量ΔＴ（ｔ）が第１基準値Ｒｅｆ１より小さいことが認められない場合、次に、ステップＳ２０４において、出力変化量ΔＥ（ｔ）が第２基準値Ｒｅｆ２より小さいか否かが判別される。出力変化量ΔＥ（ｔ）は、ステップＳ２０２とＳ１０４とにおいて読み込まれたＥａ（ｔ−２）及びＥａ（ｔ−１）を用いて、ΔＥ（ｔ）＝｜Ｅａ（ｔ−１）−Ｅａ（ｔ−２）｜により演算される。第２基準値Ｒｅｆ２はＥＣＵ２０に予め記憶されている。

ステップＳ１１２において、温度変化量ΔＴ（ｔ）が第１基準値Ｒｅｆ１より小さいことが認められた場合、又はステップＳ２０４において出力変化量ΔＥ（ｔ）が第２基準値より小さいことが認められない場合には、今回の濃度設定値Ｅｂ（ｔ）は、Ｓ１１４において前回の濃度検出値Ｅａ（ｔ−１）に設定される。

一方、ステップＳ２０４において出力変化量ΔＥ（ｔ）が第２基準値より小さいことが認められると、次に、今回の濃度設定値Ｅｂ（ｔ）は、前回の濃度設定値Ｅｂ（ｔ−１）に設定される。

その後、実施の形態１と同様に、ステップＳ１１８において各値が記録され、ステップＳ１２０でカウンタｔのインクリメントが実行された後、今回の処理は終了する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、温度変化が大きい場合であっても、センサ出力に変化が大きい場合には、その出力変化は燃料のエタノール濃度の変化によるものと判断される。これにより温度変化とエタノール濃度変化とが同時に起きているような場合におけるエタノール濃度の誤測定を抑制することができる。

なお、実施の形態２における制御は、図５のルーチンに組み合わせることもできる。この場合、具体的にはステップＳ１３８において「ＮＯ」と判定された後、ステップＳ２０４と同様に、出力変化量ΔＥが第２基準値Ｒｅｆ２より小さいか否かが判別され、出力変化量ΔＥが第２基準値Ｒｅｆ２より小さいことが認められない場合には、図５のステップＳ１４０に進み濃度設定値Ｅｂが前回の濃度検出値Ｅａに設定される。一方、出力変化量ΔＥが第２基準値Ｒｅｆ２より小さいことが認められた場合には、濃度設定値は更新されず、ステップＳ１４２に進み、各値の記録が実行される。

また、本実施の形態では、温度変化量ΔＴが第１基準値Ｒｅｆ１より小さい場合及び、出力変化量ΔＥが第２基準値以上の場合には、濃度設定値Ｅｂとして、前回検出された濃度検出値Ｅａを用いる場合について説明した。しかし、本発明は、温度変化が小さい場合及び出力変化が大きい場合の濃度設定値Ｅｂを、前回の濃度検出値Ｅａとするものに限られない。例えば、温度変化が小さい場合又は出力変化が大きい場合、今回の濃度検出値Ｅａが今回の濃度設定値Ｅｂとして用いられるようにしてもよい。また、この場合、今回の判断に用いられる出力変化量ΔＥ（ｔ）として、今回の濃度検出値Ｅ（ｔ）と前回の濃度検出値Ｅ（ｔ−１）との差の絶対値を用いるようにしてもよい。

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。

なお、図７のステップＳ２０２及びＳ１０４において、濃度検出値Ｅａ（ｔ−２）、Ｅａ（ｔ−１）がそれぞれ読み込みされ、ステップＳ２０４において、この差が演算されることで、本発明における「出力変化量を取得する手段」が実現し、ステップＳ１１２〜Ｓ１１６及びＳ２０４の処理が適宜実行されることで、本発明の「演算手段」が実現する。また、例えば、図７の処理実行時点（ｔ）は、本発明の「第１時点」に相当し、前時点（ｔ−２）は本発明の「第２時点」に相当し、前々回の時点（ｔ−２）は本発明の「第３時点」に相当する。

２ 内燃機関
１０ 燃料噴射弁
１２ 燃料通路
１４ 燃料タンク
１６ フューエルポンプ
１８ アルコール濃度センサ
２０ ＥＣＵ
２２ マイコン

Claims (6)

1. 燃料の静電容量を感知する感知部を有し、燃料のアルコール濃度に応じた出力を発する、静電容量式の濃度センサに適用され、
   前記濃度センサの出力を取得する手段と、
   前記感知部付近の燃料温度又は該燃料温度と相関を有する値を、温度相関値として取得する手段と、
   第１時点における燃料のアルコール濃度又はその相関値である濃度相関値を演算する演算手段と、
   を備え、
   前記演算手段は、前記第１時点より一定期間前の第２時点から、前記第１時点までの期間中の前記温度相関値の変化量が、第１基準値より大きい場合、前記一定期間ごとの変化量が前記第１基準値より大きい状態となる前に取得された前記濃度センサの出力に応じて演算された濃度相関値を、前記第１時点の濃度相関値に設定することを特徴とするアルコール濃度検出装置。
2. 前記演算手段は、前記第２時点において演算された濃度相関値を、前記第１時点における前記濃度相関値とすることを特徴とする請求項１に記載のアルコール濃度検出装置。
3. 前記演算手段は、前記第２時点から前記第１時点までの期間中の前記温度相関値の変化量が、前記第１基準値以下の場合には、前記第２時点において取得された前記濃度センサの出力に応じて演算された濃度相関値を、前記第１時点における前記濃度相関値とすることを特徴とする請求項２に記載のアルコール濃度検出装置。
4. 前記第２時点より前記一定期間の前の第３時点から、前記第２時点までの、前記濃度センサの出力の変化量を取得する手段を、更に備え、
   前記演算手段は、
   前記第２時点から前記第１時点までの期間中の前記温度相関値の変化量が前記第１基準値より大きく、かつ、前記第３時点から前記第２時点までの期間中の前記出力の変化量が第２基準値より大きい場合には、前記第２時点において取得された前記濃度センサの出力に応じて演算された濃度相関値を、前記第１時点における濃度相関値とすることを特徴とする請求項２又は３に記載のアルコール濃度検出装置。
5. 前記演算手段は、前記第２時点から前記第１時点までの期間中の前記温度相関値の変化量が、前記第１基準値以下の場合には、前記第１時点において取得された前記濃度センサの出力に応じて前記第１時点における濃度相関値を演算す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濃度検出装置。
6. 前記第２時点から第１時点までの前記濃度センサの出力の変化量を取得する手段を、更に備え、
   前記演算手段は、
   前記第２時点から前記第１時点までの期間中の前記温度相関値の変化量が前記第１基準値より大きく、かつ、前記第２時点から前記第１時点までの期間中の前記出力の変化量が第２基準値より大きい場合には、前記第１時点において取得された前記濃度センサの出力に応じて、前記第１時点における濃度相関値を演算することを特徴とする請求項５に記載のアルコール濃度検出装置。

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