JP4341709B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、空燃比に基づいて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置に関し、特に、燃料にアルコールが混合されたアルコール混合燃料により運転可能な内燃機関の制御装置に関する。
一般的な内燃機関では、排気管にＡ／Ｆ（空燃比）センサまたはＯ２（酸素）センサを配置し、このＡ／ＦセンサやＯ２センサの出力信号に基づいて空燃比を制御している。例えば、このＡ／Ｆセンサは、空燃比に対してリニアな出力特性を有する酸素センサであることから、このＡ／Ｆセンサの出力信号に基づいて、排気ガスの空燃比（排気空燃比）が目標空燃比になるように、燃料噴射量をフィードバック制御している。
また、内燃機関では、このＡ／Ｆセンサの出力信号に基づいて、燃料噴射装置の異常を判定している。例えば、内燃機関の運転状態に応じて設定された目標空燃比と、Ａ／Ｆセンサの出力信号に基づいて算出された排気空燃比との差が、予め設定された所定値より大きくなったときに、燃料噴射装置が異常であると判定している。
ところで、近年、内燃機関にて、燃料性状の異なる複数種類の燃料を用い、それぞれの短所を補って長所を相互補完させる、所謂、多種燃料内燃機関が採用されている。この多種燃料内燃機関が搭載された車両は、一般にフレキシブル燃料自動車（ＦＦＶ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｕｅｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれている。その一例としては、ガソリン燃料とエタノール等のアルコール燃料を要求性能に合わせて単独で又は混合して使用し、内燃機関のエミッション性能の向上やガソリン燃料等の化石燃料の消費抑制などのような環境性能の向上を図るものが知られている。
しかし、アルコール燃料は、ガソリン燃料に比べて含有する酸素量が多く、理論空燃比がガソリン燃料に比べてリッチ側となる。そのため、ガソリン燃料の目標空燃比（理論空燃比）に対して、Ａ／Ｆセンサによりフィードバックされた排気空燃比がリーン側にずれ、同じ吸入空気量でも燃料噴射量を増加側に変更しなければならず、その結果、学習補正値も大きくずれてしまう。すると、目標空燃比とＡ／Ｆセンサによりフィードバックされた排気空燃比との差が大きくなりすぎ、燃料噴射装置が異常であると誤判定してしまうおそれがある。
そこで、例えば、下記特許文献１の内燃機関の燃料供給装置では、燃料中のアルコール濃度と吸気混合気の空燃比が所定範囲内のとき、アイドル時の吸入空気量と各気筒の膨張行程の時間に基づいてインジェクタ、燃料噴射ポンプの異常を判定している。
特開平０３−０３７３４３号公報
ところが、上述した従来の内燃機関の燃料供給装置にあっては、燃料中のアルコール濃度と吸気混合気の空燃比が所定範囲内のときに、インジェクタと燃料噴射ポンプの異常を判定している。そのため、燃料中のアルコール濃度と吸気混合気の空燃比が所定範囲外にあるときには、インジェクタと燃料噴射ポンプの異常を判定することができない。また、燃料中のアルコール濃度を検出するためにアルコールセンサを用いており、構造の複雑化や高コスト化を招いてしまう。
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、燃料中のアルコール含有量に拘らず燃料系の異常を高精度に判定可能とする内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段と、該燃料噴射量設定手段により設定される所定量の燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手段と、該空燃比検出手段により検出された空燃比と予め設定された異常判定値とを比較することで前記燃料噴射手段の異常を判定する異常判定手段と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいてアルコール含有度合を判定するアルコール含有度合判定手段と、該アルコール含有度合判定手段により判定されたアルコール含有度合に応じて前記異常判定値を変更する異常判定値変更手段とを具えたことを特徴とするものである。
本発明の内燃機関の制御装置では、前記異常判定値は、アルコール含有度合に比例して増減され、前記異常判定手段は、前記空燃比検出手段により検出された空燃比が前記異常判定値を超えると前記燃料噴射手段の異常を判定することを特徴としている。
本発明の内燃機関の制御装置では、前記異常判定値は、アルコール含有度合に比例して増減され、前記異常判定手段は、前記空燃比検出手段により検出された空燃比が前記異常判定値を超えると前記燃料噴射手段の異常を判定することを特徴としている。
本発明の内燃機関の制御装置では、前記異常判定値は、前記空燃比検出手段により検出された空燃比とその学習値に基づいて設定されることを特徴としている。
本発明の内燃機関の制御装置では、前記アルコール含有度合判定手段は、前記空燃比検出手段により検出された空燃比と学習値との加算値が予め設定された空燃比閾値を越えるとアルコール含有度合が高いと判定することを特徴としている。
本発明の内燃機関の制御装置では、前記内燃機関のノッキングを検出するノック検出手段を設け、前記アルコール含有度合判定手段は、前記空燃比検出手段により検出された空燃比とその学習値との加算値が予め設定された空燃比閾値を越え、且つ、前記ノック検出手段により検出されたノッキングに応じて設定される点火時期の学習値が予め設定された点火時期閾値より進角側にあるとアルコール含有度合が高いと判定することを特徴としている。
本発明の内燃機関の制御装置では、前記内燃機関のアイドル空気量を検出するアイドル空気量検出手段を設け、前記アルコール含有度合判定手段は、前記空燃比検出手段により検出された空燃比とその学習値との加算値が予め設定された空燃比閾値を越え、且つ、前記アイドル空気量検出手段により検出されたアイドル空気量が予め設定された空気量閾値を越えるとアルコール含有度合が高いと判定することを特徴としている。
本発明の内燃機関の制御装置によれば、空燃比と予め設定された異常判定値とを比較することで燃料噴射手段の異常を判定する異常判定手段を設けると共に、空燃比に基づいて判定されたアルコール含有度合に応じて異常判定値を変更する異常判定値変更手段を設けたので、アルコール含有度合に応じて燃料噴射手段の異常を判定する異常判定値を変更することで、燃料中のアルコール含有量に拘らず燃料系の異常を高精度に判定することが可能となる。
以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図２は、本実施例の内燃機関の制御装置における制御ブロック図、図３及び図４は、本実施例の内燃機関の制御装置による燃料系異常判定制御を表すフローチャート、図５は、本実施例の内燃機関の制御装置によるアルコール燃料判定制御を表すフローチャート、図６は、本実施例の内燃機関の制御装置による吸入空気量算出制御を表すフローチャートである。
本実施例の内燃機関の制御装置において、図１に示すように、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。
燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム及び排気カムが吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。
なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。
従って、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム及び排気カムが吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジンは、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２５となっている。この吸気可変動弁機構２５は、吸気カムシャフト２３の軸端部にＶＶＴコントローラ２６が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ２７からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２６の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対する吸気カムシャフト２３の位相を変更し、吸気弁２１の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気可変動弁機構２５は、吸気弁２１の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ２８が設けられている。
吸気ポート１９には、吸気マニホールド２９を介してサージタンク３０が連結され、このサージタンク３０に吸気管３１が連結されており、この吸気管３１の空気取入口にはエアクリーナ３２が取付けられている。そして、このエアクリーナ３２の下流側にスロットル弁３３を有する電子スロットル装置３４が設けられている。また、吸気ポート１９には、スロットル弁３３を迂回するバイパス通路３５が設けられ、このバイパス通路３５にアイドルスピードコントロールバルブ３６が設けられている。
排気ポート２０には、排気マニホールド３７を介して排気管３８が連結されており、この排気管３８には排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する三元触媒３９及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０が装着されている。この三元触媒３９は、空燃比（排気空燃比）がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０は、空燃比（排気空燃比）がリーンのときに排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元するものである。
吸気管３１におけるサージタンク２３の下流側と、排気管３８における三元触媒３９の上流側との間には、排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）４１が設けられており、このＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲ弁４２とＥＧＲクーラ４３が設けられている。また、このＥＧＲ通路４１におけるＥＧＲ弁４２より吸気管３１側に、ＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度センサ４４が設けられている。
シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射するインジェクタ４５が装着されており、このインジェクタ４５は、吸気ポート１９側に位置して水平上端から下方に所定角度傾斜して配置されている。各気筒に装着されるインジェクタ４５はデリバリパイプ４６に連結され、このデリバリパイプ４６には、高圧燃料供給管４７を介して高圧燃料ポンプ４８が連結され、この高圧燃料ポンプ４８には、低圧燃料供給管４９を介して燃料タンク５０内の低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）５１が連結されている。従って、低圧燃料ポンプ５１は、燃料タンク５０内の燃料を所定の低圧まで加圧して低圧燃料供給管４９に供給し、高圧燃料ポンプ４８は、低圧燃料供給管４９の低圧燃料を所定の高圧まで加圧し、高圧燃料供給管４７を介してデリバリパイプ４６に供給することができ、インジェクタ４５は、デリバリパイプ４６内の高圧燃料を燃焼室１８に噴射することができる。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ５２が装着されている。
また、燃料タンク５０内には、キャニスタ５３が設けられており、このキャニスタ５３はパージ通路５４を介して吸気管３１におけるサージタンク３０より上流側に接続されている。そして、このパージ通路５４にパージ弁５５が設けられている。このキャニスタ５３は、燃料タンク５０にて発生したベーパ（蒸発燃料）を含むパージガスを吸着するものであり、パージ弁５５を開放することで、吸着したパージガスをパージ通路５４を通して吸気管３１に排出することができる。
車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６１が搭載されており、このＥＣＵ６１は、インジェクタ４５の燃料噴射タイミングや点火プラグ５２の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。
即ち、吸気管３１の上流側にはエアフローセンサ６２及び吸気温センサ６３が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をＥＣＵ６１に出力している。電子スロットル装置３４にはスロットルポジションセンサ６４が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ６５が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をＥＣＵ６１に出力している。クランクシャフト１６にはクランク角センサ６６が設けられ、検出したクランク角度をＥＣＵ６１に出力し、ＥＣＵ６１はクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１には水温センサ６７が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ６１に出力している。シリンダブロック１１にはノックセンサ６８が設けられており、検出したノッキング信号をＥＣＵ６１に出力している。
車両には大気圧センサ６９が設けられており、検出した大気圧をＥＣＵ６１に出力している。車両には車速センサ７０が設けられており、検出した車速をＥＣＵ６１に出力している。
また、排気管３８における三元触媒３９より上流側に、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ７１が設けられ、三元触媒３９より下流側に、酸素（Ｏ２）センサ７２が設けられている。このＡ／Ｆセンサ７１及びＯ２センサ７２は、燃焼室１８から排気ポート２０及び排気マニホールド３７を通して排気管３８に排気された排気ガスの排気空燃比（酸素量）を検出し、検出した排気空燃比をＥＣＵ６１に出力している。ＥＣＵ６１は、Ａ／Ｆセンサ７１及びＯ２センサ７２が検出した排気空燃比をフィードバックし、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで、燃料噴射量を補正している。
燃料タンク５０には、貯留している燃料の残量を検出する残量センサ７３が設けられており、検出した燃料残量をＥＣＵ６１に出力している。また、燃料タンク５０には、この燃料タンク５０の温度を検出するタンク温度センサ７４が設けられており、検出した燃料タンク５０の温度をＥＣＵ６１に出力している。
また、車両の運転席には、イグニッションキースイッチ７５が設けられており、そのＯＮ・ＯＦＦ状態がＥＣＵ６１に出力されている。
また、ＥＣＵ６１は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構２５を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。
ところで、本実施例のエンジンは、ガソリン燃料にエタノール等のアルコール燃料を所定割合混合したアルコール混合燃料を使用可能なものとなっており、エンジンのエミッション性能の向上やガソリン燃料等の化石燃料の消費抑制などのような環境性能の向上を図るものとなっている。しかし、アルコール混合燃料は、ガソリン燃料に比べて含有する酸素量が多く、理論空燃比がガソリン燃料に比べてリッチ側となる。そのため、ガソリン燃料の目標空燃比（理論空燃比）に対して、Ａ／Ｆセンサによりフィードバックされた排気空燃比がリーン側にずれ、同じ吸入空気量でも燃料噴射量を増加側に補正しなければならず、その結果、学習補正値も大きくずれてしまう。通常、ＥＣＵ６１は、Ａ／Ｆセンサ７１により検出された空燃比フィードバック値や学習補正値に応じて燃料系の異常を判定している。そのため、燃料系が正常であっても、アルコール混合燃料を使用することで、空燃比フィードバック値や学習補正値が大きくずれ、燃料系が異常であると誤判定してしまうおそれがある。
そこで、本実施例の内燃機関の制御装置にあって、ＥＣＵ６１は、図１及び図２に示すように、エアフローセンサ６２により検出された吸入空気量などのエンジン運転状態に基づいて基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴射量設定手段１０１と、この基本燃料噴射量設定手段１０１により設定された基本燃料噴射量に対してＡ／Ｆセンサ（空燃比検出手段）７１が検出した空燃比を用いて補正する燃料噴射量補正手段１０２とを有している。そして、インジェクタ（燃料噴射手段）４５は、この燃料噴射量補正手段１０２により補正された所定量の燃料を噴射することができる。
また、ＥＣＵ６１は、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比及び学習値と予め設定された異常判定値とを比較することでインジェクタ４５など燃料系の異常を判定する異常判定手段１０３を有すると共に、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比及び学習値に基づいて燃料中のアルコール濃度（アルコール含有度合）を推定するアルコール濃度推定手段（アルコール含有度合判定手段）１０４と、このアルコール濃度推定手段１０４により推定されたアルコール濃度に応じて異常判定値を変更する異常判定値変更手段１０５とを有している。そして、異常判定手段１０３は、アルコール濃度推定手段１０４が推定したアルコール濃度に応じて設定される異常判定値を用いてインジェクタ４５など燃料系の異常を判定し、燃料系の異常を判定したときに、ＥＣＵ６１は警報装置７６を作動させる。
また、本実施例にて、ＥＣＵ６１は、アルコール濃度に比例して異常判定値を増減して設定し、異常判定手段１０３は、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比及び学習値が異常判定値を超えると燃料系の異常と判定している。
更に、本実施例にて、ＥＣＵ６１の異常判定手段１０３は、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比及び学習値が異常判定値を超える回数をカウントする異常判定カウンタを有し、この異常判定カウンタによりカウントされた回数が予め設定されたカウント閾値を超えると燃料系の異常と判定している。
また、本実施例にて、エンジンのノッキングを検出するノックセンサ（ノック検出手段）６８が設けられており、ＥＣＵ６１のアルコール濃度推定手段１０４は、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比及び学習値との加算値が予め設定された空燃比閾値を越え、且つ、ノックセンサ６８により検出されたノッキングに応じて設定される点火時期の学習値が予め設定された点火時期閾値より進角側にあると、アルコール濃度が高いと判定している。
また、本実施例にて、エンジンのアイドル空気量を検出するアイドルスピードコントロールバルブ（アイドル空気量検出手段）３６が設けられており、ＥＣＵ６１のアルコール濃度推定手段１０４は、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比及び学習値との加算値が予め設定された空燃比閾値を越え、且つ、アイドルスピードコントロールバルブ３６の開度から求まるアイドル空気量が予め設定された空気量閾値を越えると、アルコール濃度が高いと判定している。
ここで、上述した本実施例の内燃機関の制御装置において、燃料系異常判定制御について、図３乃至図６のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
本実施例の内燃機関の制御装置による燃料系異常判定制御において、図１及び図３に示すように、ＥＣＵ６１は、ステップＳ１１で、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇを読込んだ後、ステップＳ１２にて、アルコール判定サブルーチンを実行する。即ち、図１及び図５に示すように、ステップＳ１０１にて、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した現在のＡ／Ｆ信号のフィードバック値ＦＡＦを読込み、ステップＳ１０２にて、この空燃比のフィードバック学習値ＦＧＡＦを読込み、ステップＳ１０３にて、空燃比に応じたアルコール判定閾値ＦＧＡＦＡＬＣを算出する。そして、ステップＳ１０４にて、フィードバック値ＦＡＦとフィードバック学習値ＦＧＡＦの加算値がアルコール判定閾値ＦＧＡＦＡＬＣより大きいかどうかを判定する。即ち、目標空燃比と排気空燃比のずれ量が大きいかどうかを判定する。
このステップＳ１０４にて、フィードバック値ＦＡＦとフィードバック学習値ＦＧＡＦの加算値がアルコール判定閾値ＦＧＡＦＡＬＣより大きいと判定されたら、ステップＳ１０５にて、ノックセンサ６８が検出したノック信号のフィードバック値に基づいて点火時期を補正するための現在のノック学習値ＡＧＫＮＫを読込み、ステップＳ１０６にて、点火時期に応じたアルコール判定閾値ＡＧＫＮＫＡＬＣを算出する。そして、ステップＳ１０７にて、ノック学習値ＡＧＫＮＫがアルコール判定閾値ＡＧＫＮＫＡＬＣより大きいかどうかを判定する。即ち、点火時期が通常より進角側にあるかどうかを判定する。
このステップＳ１０７にて、ノック学習値ＡＧＫＮＫがアルコール判定閾値ＡＧＫＮＫＡＬＣより大きいと判定されたら、ステップＳ１０８にて、現在使用中の燃料がアルコール混合燃料であると判定する。この場合、空燃比用のアルコール判定閾値ＦＧＡＦＡＬＣと点火時期用のアルコール判定閾値ＡＧＫＮＫＡＬＣの設定値に応じて燃料中のアルコール濃度を判定することができる。
即ち、アルコール燃料は、ガソリン燃料に比べてオクタン価が高くてノッキングしにくいことから、点火時期を進角側に補正することで、エンジン出力や燃費を高めることができる。また、アルコール燃料は、ガソリン燃料に比べて含有する酸素量が多くて理論空燃比がガソリン燃料に比べてリッチ側となる。そのため、フィードバック値ＦＡＦとフィードバック学習値ＦＧＡＦの加算値がアルコール判定閾値ＦＧＡＦＡＬＣより大きく、且つ、ノック学習値ＡＧＫＮＫがアルコール判定閾値ＡＧＫＮＫＡＬＣより大きい、つまり、目標空燃比と排気空燃比のずれ量が大きいと判定されたときには、燃料に所定割合以上のアルコールが含有されているものと判定することができる。
一方、ステップＳ１０４にて、フィードバック値ＦＡＦとフィードバック学習値ＦＧＡＦの加算値がアルコール判定閾値ＦＧＡＦＡＬＣより大きくないと判定されたら、ステップＳ１０９にて、現在使用中の燃料がアルコール混合燃料ではなくガソリン燃料であると判定する。
また、ステップＳ１０７にて、ノック学習値ＡＧＫＮＫがアルコール判定閾値ＡＧＫＮＫＡＬＣより大きくないと判定されたら、ＥＣＵ６１は、ステップＳ１１０にて、吸入空気量カウンタサブルーチンを実行する。即ち、図１及び図６に示すように、ステップＳ２０１にて、アイドルスピードコントロールバルブ３６を制御中であるか、つまり、エンジンがアイドル運転中かどうかを判定する。ここで、アイドルスピードコントロールバルブ３６を制御中であると判定されたら、ステップＳ２０２にて、吸入空気量カウンタｅｃｇａｈを読込む。ステップＳ２０３では、エアコンがＯＮされているかどうかを判定し、ここで、エアコンがＯＮされていると判定されたら、ステップＳ２０４にて、エアコンが作動しているときの基準アイドリング空気量ＧＡＩＤＬを算出し、エアコンがＯＮされていないと判定されたら、ステップＳ２０５にて、エアコンが停止しているときの基準アイドリング空気量ＧＡＩＤＬを算出する。この基準アイドリング空気量ＧＡＩＤＬは、オルターネータとエンジン回転数に応じて設定されるものであり、エアコンが作動しているときの方が多く設定される。
そして、ステップＳ２０６にて、エアフローセンサ６２が検出した現在の吸入空気量ＧＡが基準アイドリング空気量ＧＡＩＤＬより多いかどうかを判定する。ここで、吸入空気量ＧＡが基準アイドリング空気量ＧＡＩＤＬより多いと判定されたら、ステップＳ２０７にて、吸入空気量カウンタｅｃｇａｈをカウンタアップし、吸入空気量ＧＡが基準アイドリング空気量ＧＡＩＤＬより多くないと判定されたら、ステップＳ２０８にて、吸入空気量カウンタｅｃｇａｈをカウンタダウンする。そして、ステップＳ２０９にて、この吸入空気量カウンタｅｃｇａｈを記憶する。
吸入空気量カウンタサブルーチンが終了すると、アルコール判定サブルーチンに戻り、図１及び図５に示すように、ステップＳ１１１にて、吸入空気量に応じたアルコール判定閾値ＧＡＩＤＬＡＬＣを算出する。そして、ステップＳ１１２にて、吸入空気量カウンタｅｃｇａｈがアルコール判定閾値ＧＡＩＤＬＡＬＣより大きいかどうかを判定する。即ち、アイドル運転時の吸入空気量が通常より多いかどうかを判定する。
このステップＳ１１２にて、吸入空気量カウンタｅｃｇａｈがアルコール判定閾値ＧＡＩＤＬＡＬＣより大きいと判定されたら、ステップＳ１０８にて、現在使用中の燃料がアルコール混合燃料であると判定する。
即ち、アルコール燃料は、ガソリン燃料に比べて発熱量が少ないことから、エンジントルクが低くなるために空気量を増加側に補正することで、燃料噴射量を増加して必要なエンジントルクを確保している。そのため、吸入空気量カウンタｅｃｇａｈがアルコール判定閾値ＧＡＩＤＬＡＬＣより大きい、つまり、アイドル運転時の吸入空気量が通常より多いと判定されたときには、燃料に所定割合以上のアルコールが含有されているものと判定することができる。
一方、ステップＳ１１２にて、吸入空気量カウンタｅｃｇａｈがアルコール判定閾値ＧＡＩＤＬＡＬＣより大きくないと判定されたら、ステップＳ１０９にて、現在使用中の燃料がアルコール混合燃料ではなくガソリン燃料であると判定する。
現在使用中の燃料がアルコール混合燃料であると判定されたら、アルコール判定サブルーチンを終了し、燃料系異常判定制御に戻り、図１及び図３に示すように、ＥＣＵ６１は、ステップＳ１３にて、現在使用中の燃料がアルコール混合燃料と判定されたかどうかを判定する。ここで、燃料がアルコール混合燃料と判定されていたら、ステップＳ１４にて、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇの履歴フラグｅｘａｌｃｃｌｅａｒがＯＦＦ状態にあるかどうかを判定する。エンジンの始動時、この履歴フラグｅｘａｌｃｃｌｅａｒはＯＦＦ状態であるため、ステップＳ１５にて、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇをクリア（＝０）とし、ステップＳ１６にて、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇの履歴フラグｅｘａｌｃｃｌｅａｒをＯＮとする。
一方、ステップＳ１３にて、燃料がアルコール混合燃料でないと判定されていたら、ステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ１６を迂回し、ステップＳ１４にて、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇの履歴フラグｅｘａｌｃｃｌｅａｒがＯＦＦ状態でないと判定されたら、ステップＳ１５，Ｓ１６を迂回し、ステップＳ１７に移行する。
ＥＣＵ６１は、ステップＳ１７にて、水温センサ６７が検出した現在のエンジン冷却水温ＴＨＷを読込み、ステップＳ１８にて、燃料系異常判定許可水温ＴＨＷＦＯＢＤを算出する。そして、ステップＳ１９にて、現在のエンジン冷却水温ＴＨＷが燃料系異常判定許可水温ＴＨＷＦＯＢＤより高いかどうかを判定する。ここで、エンジン冷却水温ＴＨＷが燃料系異常判定許可水温ＴＨＷＦＯＢＤより高くないと判定されたら、ステップＳ１戻って処理を繰り返し、エンジン冷却水温ＴＨＷが燃料系異常判定許可水温ＴＨＷＦＯＢＤより高いと判定されたら、ステップＳ２０に移行する。
即ち、エンジン冷却水温ＴＨＷが低いと、インジェクタ４５から燃焼室１８に噴射された燃料が適正に気化せずに壁面に付着し、高精度な燃料系の異常判定を行うことができない。そのため、エンジン冷却水温ＴＨＷが燃料系異常判定許可水温ＴＨＷＦＯＢＤより高くなるまで、つまり、エンジンの暖機が終了するまで、燃料系の異常判定を行わない。
そして、このエンジン冷却水温ＴＨＷが燃料系異常判定許可水温ＴＨＷＦＯＢＤより高いと判定されたら、つまり、エンジンの暖機が終了したら、ステップＳ２０にて、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した現在のＡ／Ｆ信号のフィードバック値ＦＡＦを読込み、ステップＳ２１にて、この空燃比のフィードバック学習値ＦＧＡＦを読込む。そして、ステップＳ２２にて、燃料がアルコール混合燃料と判定されたかどうかを確認し、ここで、燃料がアルコール混合燃料であると判定されていたら、ステップＳ２３にて、燃料系異常判定閾値ｅｆｇａｆｏｂｄをアルコール混合燃料用の判定閾値ＦＧＡＡＦＡＬＣに設定し、燃料がアルコール混合燃料でないと判定されていたら、ステップＳ２４にて、燃料系異常判定閾値ｅｆｇａｆｏｂｄをガソリン燃料用の判定閾値ＦＧＡＦＦＯＢＤに設定する。
続いて、図１及び図４に示すように、ＥＣＵ６１は、ステップＳ２５にて、フィードバック値ＦＡＦとフィードバック学習値ＦＧＡＦの加算値の絶対値が燃料系異常判定閾値ｅｆｇａｆｏｂｄより大きいかどうかを判定する。即ち、目標空燃比と排気空燃比のずれ量が大きいかどうかを判定する。
このステップＳ２５にて、フィードバック値ＦＡＦとフィードバック学習値ＦＧＡＦの加算値の絶対値が燃料系異常判定閾値ｅｆｇａｆｏｂｄより大きいと判定されたら、ステップＳ２６にて、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇをカウントアップし、フィードバック値ＦＡＦとフィードバック学習値ＦＧＡＦの加算値の絶対値が燃料系異常判定閾値ｅｆｇａｆｏｂｄより大きくないと判定されたら、ステップＳ２７にて、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇをカウントダウンする。そして、このステップＳ２８にて、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇを記憶する。
ＥＣＵ６１は、ステップＳ２９にて、燃料系異常継続判定閾値ｅｃｆｇａｆｎｇをＣＦＧＡＦＮＧＢに設定し、ステップＳ３０にて、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇが燃料系異常継続判定閾値ｅｃｆｇａｆｎｇより大きいかどうかを判定する。ここで、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇが燃料系異常継続判定閾値ｅｃｆｇａｆｎｇより大きいと判定されたら、ステップＳ３１にて、燃料系異常と判定し、警報装置７６を作動して警報を発し、ドライバに知らせる。
即ち、フィードバック値ＦＡＦとフィードバック学習値ＦＧＡＦの加算値の絶対値が燃料系異常判定閾値ｅｆｇａｆｏｂｄより大きいと、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇがカウントアップし、この燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇが予め設定された燃料系異常継続判定閾値ｅｃｆｇａｆｎｇを超えると燃料系が異常と判定する。つまり、空燃比フィードバック値及び学習補正値が大きくずれると燃料系が異常であると判定する。
一方、ＥＣＵ６１は、ステップＳ３０にて、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇが燃料系異常継続判定閾値ｅｃｆｇａｆｎｇより大きくないと判定されたら、ステップＳ３２にて、燃料系正常継続判定閾値ＣＦＧＡＦＯＫＢを設定し、ステップＳ３３にて、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇが燃料系正常継続判定閾値ＣＦＧＡＦＯＫＢより小さいかどうかを判定する。ここで、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇが燃料系正常継続判定閾値ＣＦＧＡＦＯＫＢより小さいと判定されたら、ステップＳ３４にて、燃料系正常と判定する。
即ち、フィードバック値ＦＡＦとフィードバック学習値ＦＧＡＦの加算値の絶対値が燃料系異常判定閾値ｅｆｇａｆｏｂｄより小さいと、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇがカウントダウンし、この燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇが予め設定された燃料系正常継続判定閾値ＣＦＧＡＦＯＫＢを下回ると燃料系が正常と判定する。つまり、空燃比フィードバック値及び学習補正値が大きくずれていないと燃料系が正常であると判定する。
そして、ＥＣＵ６１は、ステップＳ３３にて、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇが燃料系正常継続判定閾値ＣＦＧＡＦＯＫＢより小さくないと判定されたら、ステップＳ１１に戻って処理を継続する。即ち、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇが燃料系異常継続判定閾値ｅｃｆｇａｆｎｇより大きくなく、且つ、燃料系正常継続判定閾値ＣＦＧＡＦＯＫＢより小さくないときには、燃料系異常が適正に判定することができないため、空燃比を継続して検出し、燃料系異常カウンタｃｆｇａｆｎｇのカウントアップまたはカウントダウンを実施することで、異常判定処理を繰り返し行う。
このように本実施例の内燃機関の制御装置にあっては、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比と予め設定された異常判定値（燃料系異常継続判定閾値）とを比較することでインジェクタ４５など燃料系の異常を判定する異常判定手段１０３と、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段１０４と、このアルコール濃度推定手段１０４により推定されたアルコール濃度に応じて異常判定値を変更する異常判定値変更手段１０５を設けている。
従って、異常判定手段１０３は、アルコール濃度推定手段１０４が推定したアルコール濃度に応じて設定される異常判定値を用いてインジェクタ４５など燃料系の異常を判定することなり、燃料中のアルコール濃度に拘らず燃料系の異常を高精度に判定することが可能となる。
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、アルコール濃度に比例して異常判定値を増減して設定し、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比と学習値の加算値が異常判定値を超えると燃料系の異常と判定している。従って、アルコール濃度に応じて異常判定値が設定されることで、燃料系の異常と高精度に判定することができる。
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比と学習値の加算値が異常判定値を超える回数をカウント（燃料系異常カウンタ）し、このカウントされた回数が予め設定されたカウント閾値（燃料系異常継続判定閾値）を超えると燃料系の異常と判定している。従って、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比のばらつきを考慮して燃料系の異常と高精度に判定することができる。
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、エンジンのノッキングを検出するノックセンサ６８を設け、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比と学習値の加算値が予め設定された空燃比閾値（アルコール判定閾値）を越え、且つ、ノックセンサ６８により検出されたノッキングに応じて設定される点火時期の学習値が予め設定された点火時期閾値（アルコール判定閾値）より進角側にあると、アルコール濃度が高いと判定している。従って、空燃比と点火時期に基づいてアルコール濃度を検出することができ、アルコールセンサなどを不要として低コスト化を可能とすることができる。
また、本実施例の内燃機関の制御装置では、エンジンのアイドル空気量を検出するアイドルスピードコントロールバルブ３６が設けられており、Ａ／Ｆセンサ７１が検出した空燃比と学習値との加算値が予め設定された空燃比閾値（アルコール判定閾値）を越え、且つ、アイドルスピードコントロールバルブ３６の開度から求まるアイドル空気量が予め設定された空気量閾値（アルコール判定閾値）を越えると、アルコール濃度が高いと判定している。従って、空燃比と点火時期に基づいてアルコール濃度を検出することができ、アルコールセンサなどを不要として低コスト化を可能とすることができる。
なお、上述した実施例では、本発明の内燃機関を筒内噴射式エンジンとして説明したが、ポート噴射式エンジンであってもよく、リーン燃焼が可能な内燃機関であれば、その形式に限定されるものではない。
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料中のアルコール含有量に拘らず燃料系の異常を高精度に判定可能とするものであり、いずれの内燃機関にも有用である。
本発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図である。 本実施例の内燃機関の制御装置における制御ブロック図である。 本実施例の内燃機関の制御装置による燃料系異常判定制御を表すフローチャートである。 本実施例の内燃機関の制御装置による燃料系異常判定制御を表すフローチャートである。 本実施例の内燃機関の制御装置によるアルコール燃料判定制御を表すフローチャートである。 本実施例の内燃機関の制御装置による吸入空気量算出制御を表すフローチャートである。
符号の説明
１８ 燃焼室
１９ 吸気ポート
２０ 排気ポート
３１ 吸気管
３４ 電子スロットル装置
３６ アイドルスピードコントロールバルブ（アイドル空気量検出手段）
３８ 排気管
４５ インジェクタ（燃料噴射手段）
５２ 点火プラグ
６１ 電子制御ユニット、ＥＣＵ
６８ ノックセンサ
７１ Ａ／Ｆセンサ（空燃比検出手段）
１０１ 基本燃料噴射量設定手段
１０２ 燃料噴射量補正手段
１０３ 異常判定手段
１０４ アルコール濃度推定手段（アルコール含有度合判定手段）
１０５ 異常判定値変更手段

Claims (7)

  1. 内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段と、該燃料噴射量設定手段により設定される所定量の燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記内燃機関の空燃比を検出する空燃比検出手段と、該空燃比検出手段により検出された空燃比と予め設定された異常判定値とを比較することで前記燃料噴射手段の異常を判定する異常判定手段と、前記空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいてアルコール含有度合を判定するアルコール含有度合判定手段と、該アルコール含有度合判定手段により判定されたアルコール含有度合に応じて前記異常判定値を変更する異常判定値変更手段とを具えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記異常判定値は、アルコール含有度合に比例して増減され、前記異常判定手段は、前記空燃比検出手段により検出された空燃比が前記異常判定値を超えると前記燃料噴射手段の異常を判定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. 前記異常判定手段は、前記空燃比検出手段により検出された空燃比が前記異常判定値を超える回数をカウントする異常判定カウンタを有し、該異常判定カウンタによりカウントされた回数が予め設定されたカウント閾値を超えると前記燃料噴射手段の異常を判定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記異常判定値は、前記空燃比検出手段により検出された空燃比とその学習値に基づいて設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記アルコール含有度合判定手段は、前記空燃比検出手段により検出された空燃比と学習値との加算値が予め設定された空燃比閾値を越えるとアルコール含有度合が高いと判定することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記内燃機関のノッキングを検出するノック検出手段を設け、前記アルコール含有度合判定手段は、前記空燃比検出手段により検出された空燃比とその学習値との加算値が予め設定された空燃比閾値を越え、且つ、前記ノック検出手段により検出されたノッキングに応じて設定される点火時期の学習値が予め設定された点火時期閾値より進角側にあるとアルコール含有度合が高いと判定することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 前記内燃機関のアイドル空気量を検出するアイドル空気量検出手段を設け、前記アルコール含有度合判定手段は、前記空燃比検出手段により検出された空燃比とその学習値との加算値が予め設定された空燃比閾値を越え、且つ、前記アイドル空気量検出手段により検出されたアイドル空気量が予め設定された空気量閾値を越えるとアルコール含有度合が高いと判定することを特徴とする請求項５または６に記載の内燃機関の制御装置。
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