JP4998742B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関し、特にガソリン燃料とアルコール燃料との何れも使用可能な車両（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｕｅｌ Ｖｉｅｈｉｃｌｅ。以下、ＦＦＶと称する）に適用して有用なものである。

最近低公害燃料としてエタノール等のアルコールが注目されており、このアルコールをガソリンと混合して燃料とするＦＦＶの開発が進んでいる。この種のＦＦＶにおいても、酸素センサやＬＡＦＳ（リニア空燃比センサ）を設けて排気中の酸素濃度から空燃比を検出し、運転時には前記空燃比が目標空燃比に近づくように燃料供給量をフィードバック補正する制御を行っている。この際、ＦＦＶにおいてはガソリンとアルコールとの理論空燃比の相違等、両燃料の特性の相違を考慮して燃料噴射量の制御を適正に行う必要がある。すなわち、アルコール混合燃料のアルコール濃度を的確に把握し、このアルコール濃度に応じた的確な燃料供給量制御を行う必要がある。ここで、アルコール濃度は、排気ガスの状態を表わすデータに基づき推定できることが知られている。そこで、アルコール濃度をアルコールセンサで直接検出する方式に代わり、排気空燃比を検出するための空燃比センサである酸素センサやＬＡＦＳの出力信号に基づいてＦＦＶにおけるアルコール濃度の推定を行なう方式が提案されている。この場合、アルコール濃度推定値に基づいて所定の空燃比になるように燃料噴射量の制御を行う。

ＦＦＶにおけるアルコール濃度の推定を行なう技術を開示するものとして特許文献１がある。特許文献１は、空燃比に基づきアルコール濃度の推定を行うに際し、給油によるタンク内の燃料混合比の変化等を推定に的確に反映するための技術を開示している。

特開２００７−９９０３号公報

従来、アルコール濃度推定を行う際には、空燃比センサの出力に基づき所定の推定を行っている関係から、この間は燃料システムモニタを禁止している。したがって、アルコール濃度の推定処理を行っている間での燃料系の異常による故障検出は不可能である。

本発明は、上記従来技術に鑑み、空燃比に基づくアルコール濃度の推定処理中でも燃料系の異常を検出し得、内燃機関の的確な運転制御に資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。

上記目的を達成する本発明の構成は次の知見及び原理に基づくものである。図１は給油した場合の燃料消費量とアルコール濃度との関係を横軸である時間軸に沿って経時的に示す図であり、（ａ）がリッチ側、（ｂ）がリーン側の特性をそれぞれ示している。同図に示すように、空燃比センサからのアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔは、階段状に変化しながら所定値に向かって収束している。この際、給油直後から所定の時間Ｔ１が経過するまではアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔがほとんど変化せず、その後アルコール濃度推定処理の実行の度に階段状に変化して時間Ｔ２以降で所定の値に収束している。すなわち燃料消費量積算値が閾値Ｄに至る迄はアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔが変化せず、同様に時間Ｔ２以降、すなわち燃料消費量積算値が閾値Ｅを超えた後もアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔは変化していないことが分る。前者は閾値Ｄの時点でインジェクタ周辺部の燃料の置換が開始され、後者は閾値Ｅの時点でほぼ置換が完了したためと考えられる。

そこで、閾値Ｄ≧燃料消費量積算値、Ｄ＜燃料消費量積算値≦閾値Ｅ、閾値Ｅ＜燃料消費量積算値の３つの領域、すなわち初期領域Ａ、過渡領域Ｂ、飽和領域Ｃに分けてアルコール濃度推定値を求めた場合に最適な推定結果を得る。

これらのうち、特に過渡領域Ｂに注目すると、当該過渡領域Ｂのアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔの変化は、リッチ側においては給油時のアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔとＥ８５仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５に対して一次遅れ処理を２回行って算出した値で良好に近似し得ることが分かった（この特性を、図中に細い実線で示している）。ここで、Ｅ８５仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５は、給油時の燃料増量分が、全部相対的にアルコール濃度が大きい、例えばＥ８５（ガソリン１５％／エタノール８５％）の燃料であると仮定した場合のアルコール濃度として演算により求めることができる（演算式については後述する）。

したがって、前述の如く、一次遅れ処理を２回行って算出した値は、リッチ側におけるアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔの上限値と考えることができる。そこで、この値を上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）とする。

一方、リーン側においても同様に、アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔの変化は、給油時のアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔとＥ０仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０に対して一次遅れ処理を２回行って算出した値で良好に近似し得ることが分かった（この特性を、図中に細い実線で示している）。ここで、Ｅ０仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０は、給油時の燃料増量分が、全部相対的にアルコール濃度が小さい、例えばＥ０（ガソリン１００％）の燃料であると仮定した場合のアルコール濃度として演算により求めることができる（演算式については後述する）。

したがって、前述の如く、一次遅れ処理を２回行って算出した値は、リーン側におけるアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔの下限値と考えることができる。そこで、この値を下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）とする。

なお、上述の一次遅れ処理については、過渡領域Ｂにおいて、所定燃料消費量ごとあるいは所定時間ごとに行うことが好ましい。こうすることで、アルコール濃度をより高精度に推定することができる。

したがって、前述の如く、一次遅れ処理を２回行って算出した値は、リーン側におけるアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔの下限値と考えることができる。そこで、この値を下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）とする。

上述の如く上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）及び下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）を決めてやれば、これらを基準にしてアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔとの比較によりアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔの異常を検出し得る。すなわち、図１中に破線ａ、ｂで囲んだアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔは上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）を超えており、また破線ｃ、ｄで囲んだアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔは下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）に満たないため基本的には異常であると判断しても良い。

ただ、空燃比センサ等のハード的な性能のバラツキを排除するため、上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）及び下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）に所定のマージンを見込んだ上限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５ＣＬ（ｎ）及び下限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０ＣＬ（ｎ）とこれらに加算する異常判定値を用いるのがより好ましい。ここで、上限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５ＣＬ（ｎ）は上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）にマージンαを加算した値であり、下限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０ＣＬ（ｎ）は下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）からマージンαを減算した値である。図１にはマージンαを見込んだ上限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５ＣＬ（ｎ）乃至下限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）ＣＬを上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）乃至下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）に沿う太線の点線で示している。このようにマージンαを設けた場合は、アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔが、上限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５ＣＬ（ｎ）（上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）＋α）から予め定めた異常判定値βを超えて乖離しているならば、リッチ側における燃料系の異常と判定する。また、アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔが下限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０ＣＬ（ｎ）（下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）−α）から異常判定値βを下回って乖離しているならば、リーン側における燃料系の異常と判定することができる。

ここで、かかる異常状態が一回でも検出された場合には、即燃料系の異常であると判定することもできる。ただ、偶発的にかかる異常状態になった場合のことも考慮して、同一ドライビングサイクル中で複数回（図１に示す場合は２回）異常状態が検出された場合に燃料系の異常と判断するのがより適切であると考えられる。

ここで、マージンαを設けることなく上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）及び下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）をそのままこの場合の上下限制限値として用いることも勿論可能である。かくして、アルコール濃度の推定処理を実行しながら燃料系の異常も検出し得る。

かかる知見及び原理に基づく本発明の態様は次の通りである。

本発明の第１の態様は、アルコール度数の異なる複数の燃料種により運転可能な内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の排気系の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段で検出された空燃比に基づき前記アルコール含有燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、タンク内に燃料が給油されたことを検出する給油判定手段と、前記給油判定手段が給油されたと判定した時、複数の燃料種のうち何れかひとつの燃料種を燃料増量分の燃料種と仮定し、この仮定に応じて仮定アルコール濃度を推定する仮定アルコール濃度推定手段と、給油された燃料種が最もアルコール濃度が小さい第１の濃度の燃料と仮定し前記仮定アルコール濃度推定手段で推定された第１の仮定アルコール濃度と、給油された燃料種が最もアルコール濃度が大きい第２の濃度の燃料と仮定し前記仮定アルコール濃度推定手段で推定された第２の仮定アルコール濃度とを用いて前記アルコール濃度の第１の制限値と第２の制限値を設定する制限値設定手段と、前記内燃機関に前記アルコール含有燃料を供給する燃料供給系の異常を判定するための異常判定値を前記第１の制限値を下回る範囲、及び／又は、前記第２の制限値を上回る範囲で設定する異常判定値設定手段と、前記給油判定手段が給油されたと判定した後のアルコール濃度変化期間中に、前記アルコール濃度推定手段で推定されたアルコール濃度推定値と前記制限値設定手段で設定された制限値及び前記異常判定値設定手段で設定された異常判定値を比較し前記燃料供給系の異常を判定する異常判定手段とを有し、さらに、前記空燃比検出手段で検出された空燃比を目標空燃比に近づけるようフィードバック制御するフィードバック制御手段を有し、前記制限値設定手段は、前記アルコール濃度変化期間中において、前記給油判定手段が給油されたと判定した後に前記アルコール濃度推定手段で推定された所定のアルコール濃度推定値から、第１又は第２の仮定アルコール濃度推定値に対して一次遅れ処理を２回行って、前記第１の制限値及び／又は前記第２の制限値を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置にある。

本態様によれば、燃料の増量分の燃料種を仮定し、この仮定に伴う仮定アルコール濃度推定値を用いてアルコール濃度推定値の制限値を設定してアルコール濃度推定値の異常を検出するようにしたので、アルコール濃度の推定処理を行っている間でも、燃料系の異常を検出することができる。
さらに、燃料の増量分を全て低アルコール濃度の燃料と仮定した場合の第１のアルコール濃度制限値及び全て高アルコール濃度の燃料と仮定した場合の第２のアルコール濃度制限値を用いて、アルコール濃度推定値の異常を検出するようにしたので、より的確に燃料系の異常を検出することができる。
また、本態様によればアルコール濃度変化期間中のアルコール濃度変化に正確に追従する制限値を形成することができ、この制限値に基づき的確に燃料系の異常を検出することができる。

第２の態様は、第１の態様に記載する内燃機関の制御装置において、前記制限値設定手段は、前記フィードバック制御手段のフィードバック補正量が、前記空燃比をリーン方向に補正するよう変化する場合は前記第１の制限値を設定する一方、前記空燃比をリッチ方向に補正するよう変化する場合は前記第２の制限値を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置にある。

本態様によれば、リーン方向乃至リッチ方向をも加味してアルコール濃度推定値の異常を検出するようにしたので、アルコール濃度の推定処理を行っている間でも、燃料系の異常をさらに的確に検出することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の燃料消費量を検出する燃料消費量検出手段を有し、前記制限値設定手段は、前記給油判定手段が給油されたと判定した後に、前記燃料消費量検出手段が第１の所定燃料消費量を消費したと検出した時点から、該第１の所定燃料消費量よりも多い第２の所定燃料消費量を消費したと検出した時点までの期間内で、所定燃料消費量ごとに前記一次遅れ処理を２回行って前記第１の制限値及び／又は前記第２の制限値を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置にある。

本態様によれば、アルコール濃度変化期間中のアルコール濃度変化に正確に追従する制限値を所定燃料消費量ごとに前記一次遅れ処理を２回行って形成することができる。

本発明の第４の態様は、第１又は第２の態様に記載する内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の燃料消費量を検出する燃料消費量検出手段を有し、前記制限値設定手段は、前記給油判定手段が給油されたと判定した後に、前記燃料消費量検出手段が第１の所定燃料消費量を消費したと検出した時点から、該第１の所定燃料消費量よりも多い第２の所定燃料消費量を消費したと検出した時点までの期間内で、所定時間ごとに前記一次遅れ処理を２回行って前記第１の制限値及び／又は前記第２の制限値を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置にある。

本態様によれば、アルコール濃度変化期間中のアルコール濃度変化に正確に追従する制限値を所定時間ごとに前記一次遅れ処理を２回行って形成することができる。

本発明の第５の態様は、第１〜第４の態様の何れか一つに記載する内燃機関の制御装置において、前記制限値設定手段は、前記第１の制限値から所定のマージンを減算した値を下限値として設定する、及び／又は、前記第２の制限値に所定のマージンを加算した値を上限値として設定することを特徴とする内燃機関の制御装置にある。

本態様によれば、異常判定の際にマージンを見込んでいるので、空燃比センサ等、ハード系の性能のバラツキの影響を除去して正確な判定を行うことができる。

本発明の第６の態様は、第５の態様に記載する内燃機関の制御装置において、前記異常判定手段は、前記アルコール濃度推定手段で推定されたアルコール濃度推定値が前記制限値設定手段で設定された下限値から前記異常判定値を減算した値を下回る場合、及び／又は、前記アルコール濃度推定値が前記制限値設定手段で設定された上限値に前記異常判定値を加算した値を上回る場合に、前記燃料供給系を異常と判定することを特徴とする内燃機関の制御装置にある。

本態様によれば異常判定値を加味した燃料系の異常判定を行うことができる。

本発明の第７の態様は、第５の態様に記載する内燃機関の制御装置において、前記異常判定手段は、前記アルコール濃度推定手段で推定されたアルコール濃度推定値が前記制限値設定手段で設定された下限値から前記異常判定値を減算した値を下回る回数、及び／又は、前記アルコール濃度推定値が前記制限値設定手段で設定された上限値に前記異常判定値を加算した値を上回る回数が所定回数以上となった場合に、前記燃料供給系を異常と判定することを特徴とする内燃機関の制御装置にある。

本態様によれば異常判定値を加味した異常状態の回数に基づき燃料系の異常判定を行うことができる。

本発明によれば、燃料の増量分を全て特定の燃料種と仮定した場合の仮定アルコール濃度推定値を用いて、アルコール濃度推定値の異常を判定するようにしたので、アルコール濃度の推定処理を行っている間でも、燃料系の異常を検出することができる。

この結果、燃料の噴きすぎ等の不都合を未然に防止し、排気ガス性能、ドライバビリティの悪化等を良好に抑制し得る。また、燃料系の異常による内燃機関の失火、エンストといった問題も解消し得る。

以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図２は本発明の実施の形態に係るＦＦＶのエンジン及びその制御装置を示すブロック線図である。同図に示すように、ＦＦＶに搭載された内燃機関であるエンジン１のシリンダヘッド２には気筒毎に点火プラグ３が取り付けられ、点火プラグ３には高電圧を出力する点火コイル４が接続されている。シリンダヘッド２には気筒毎に吸気ポート５が形成され、吸気ポート５の燃焼室６側には吸気弁７がそれぞれ設けられている。吸気弁７はエンジン回転に応じて回転するカムシャフト８のカムに倣って開閉作動され、吸気ポート５と燃焼室６との連通・遮断を行なう。

吸気ポート５には吸気マニホールド９の一端がそれぞれ接続されて連通している。吸気マニホールド９には各気筒に対応して電磁式の燃料噴射弁１０が取り付けられ、燃料噴射弁１０は燃料パイプ１１に接続されている。この燃料パイプ１１は図示しない燃料供給装置に接続され、燃料タンク１４からアルコール（エタノール）とガソリンとを含む混合燃料が供給される。燃料タンク１４内の燃料量は燃料センサ２１で検出される。

吸気マニホールド９の上流側の吸気管には、吸気通路を開閉するスロットルバルブ１２が設けられ、スロットルバルブ１２の弁開度（スロットル開度）を検出するスロットルポジションセンサ１３が設けられている。

一方、シリンダヘッド２には気筒毎に排気ポート１５が形成され、排気ポート１５の燃焼室６側には排気弁１７がそれぞれ設けられている。排気弁１７はエンジン回転に応じて回転するカムシャフト１８のカムに倣って開閉作動され、排気ポート１５と燃焼室６との連通・遮断を行なう。そして、排気ポート１５には排気マニホールド１６の一端がそれぞれ接続され、排気ポート１５に排気マニホールド１６が連通している。

排気マニホールド１６の他端には排気管（排気通路）２０が接続され、排気管２０には排気浄化触媒２３が設けられている。排気浄化触媒２３の上流側の排気管２０には酸素センサ２２が設けられている。

制御装置である電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）Ｉは、エンジン１を含めた総合的な制御をおこなうもので、その入力側には、スロットルポジションセンサ１３、燃料センサ２１、酸素センサ２２、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ２５等の各種センサ類が接続され、これらセンサ類からの検出情報が入力される。一方、ＥＣＵＩの出力側には、燃料噴射弁１０、点火コイル４、スロットルバルブ１２等の各種出力デバイスが接続されている。これら各種出力デバイスには、各種センサ類からの検出情報に基づきＥＣＵＩで演算された燃料噴射時間、点火時期、スロットル開度等の運転パラメータがそれぞれ出力される。すなわち、各種センサ類からの検出情報に基づき、混合燃料のアルコールの濃度に応じた空燃比が適正な目標空燃比（目標Ａ／Ｆ）に設定され、酸素センサ２２からの情報に基づきフィードバック制御される。

図３は本形態に係るＥＣＵの詳細な構成を示すブロック線図（なお、センサ類は酸素センサ２２及び燃料センサ２１のみを示している。）である。同図に示すように、本形態におけるＥＣＵＩは、空燃比検出部５１、フィードバック補正量設定部５２、目標空燃比設定部５３、給油判定部５６、アルコール濃度推定部６０、第１の仮定アルコール濃度推定部６１、第２の仮定アルコール濃度推定部６２、リーン／リッチ判定部６３、制限値設定部６４、異常判定部６５、異常判定値設定部６６、燃料消費量判定部６７及び運転パラメータ制御部５５を有している。

これらのうち、空燃比検出部５１は酸素センサ２２の出力信号を処理して空燃比を検出し、この空燃比をフィードバック補正量設定部５２に出力する。フィードバック補正量設定部５２は実測空燃比と目標空燃比設定部５３に予め設定されている目標空燃比とを比較し、目標空燃比になるように空燃比フィードバック補正量ＦＢを運転パラメータ制御部５５に出力する。

アルコール濃度推定部６０は、空燃比フィードバック補正量ＦＢに基づきアルコール含有燃料中のアルコール濃度を推定してアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔを生成し、これを運転パラメータ制御部５５に出力している。

運転パラメータ制御部５５は、空燃比フィードバック補正量ＦＢ及びアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔに基づき燃料噴射弁１０に対する燃料噴射時間等、エンジン１の運転に関連するパラメータを制御する。

給油判定部５６は、燃料タンク１４（図１参照）内の燃料レベルを検出する燃料センサ２１の出力に基づき現在の燃料量Ｖｏｌｄを検出する。そして、給油直前の燃料タンク内の燃料量Ｖｏｌｄから所定量以上の燃料量の増加が検出された場合に給油がされたと判定する。給油がされた場合には、給油直前の燃料タンク内の燃料量Ｖｏｌｄに給油量Ｖｎｅｗを加算してその情報を第１の仮定アルコール濃度推定部６１、第２の仮定アルコール濃度推定部６２に出力する。

第１の仮定アルコール濃度推定部６１は、先ず給油時のアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔと給油判定部５６の出力に基づき、給油時の燃料増量分の全てが、相対的にアルコール濃度が小さい油種、例えば第１の濃度であるＥ０（ガソリン１００％）であると仮定した場合のＥ０仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０を演算する。具体的には次式（１）に示す演算を行う。

ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０＝（Ｖｏｌｄ×ＡＬＣｅｓｔ÷１００＋０×Ｖｎｅｗ）／
（Ｖｏｌｄ＋Ｖｎｅｗ）・・・（１）
上式（１）において、Ｖｏｌｄ；給油直前のタンク内燃料量、Ｖｎｅｗ；給油量、である。

制限値設定部６４では、給油時のアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔとＥ０仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０に対して一次遅れ処理を２回行って下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）を演算する。具体的には次式（２）、（３）に示す演算を行う。

ＡＬＣｅｓｔ_ｄｓ０（ｎ）＝Ｋ_ｄｓ×ＡＬＣｅｓｔ_ｄｓ０（ｎ−１）
＋（１−Ｋ_ｄｓ）×ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０ ・・・（２）
ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）＝Ｋ×ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ−１）
＋（１−Ｋ）×ＡＬＣｅｓｔ_ｄｓ０（ｎ）・・・（３）

同様に、制限値設定部６４では、先ず給油時のアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔと給油判定部５６の出力に基づき、給油時の燃料増量分の全てが、相対的にアルコール濃度が大きい油種、例えば第２の濃度であるＥ８５（ガソリン１５％／エタノール８５％）であると仮定した場合のＥ８５仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５を演算する。具体的には次式（４）に示す演算を行う。

ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５＝（Ｖｏｌｄ×ＡＬＣｅｓｔ÷１００＋８５×Ｖｎｅｗ）／
（Ｖｏｌｄ＋Ｖｎｅｗ）・・・（４）

さらに、制限値設定部６４では、給油時のアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔとＥ８５仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５に対して一次遅れ処理を２回行って上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）を演算する。具体的には次式（５）、（６）に示す演算を行う。

ＡＬＣｅｓｔ_ｄｓ８５（ｎ）＝Ｋ_ｄｓ×ＡＬＣｅｓｔ_ｄｓ８５（ｎ−１）
＋（１−Ｋ_ｄｓ）×ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５・・・（５）
ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）＝Ｋ×ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ−１）
＋（１−Ｋ）×ＡＬＣｅｓｔ_ｄｓ８５（ｎ）・・・（６）

上式（２）、（３）及び上式（５）、（６）で表わされる２回の一次遅れ処理を模式的に示すと図４に示すようになる。同図中、左半分のブロックが１回目の一次処理に対応する部分であり、右半分のブロックが２回目の一次処理に対応する部分である。また、「１／Ｚ」は前回値に戻す処理を意味している。

上式（２）、（３）及び上式（５）、（６）で示す２回の一次遅れ処理は、図１に示す過渡領域Ｂにおいて、所定燃料消費量ごとあるいは所定時間ごとに行う。ここで、燃料消費量判定部６７は燃料センサ２１の出力信号に基づき燃料消費量を検出するとともに、この燃料消費量を表す信号を制限値設定部６４に送出する。また、初期領域Ａにおいては次式（７）、飽和領域Ｃにおいては次式（８）、（９）に基づきアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔを求める。

１）初期領域Ａ（Ｄ≧燃料消費量積算値）
ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）＝ＡＬＣｅｓｔ（ｎ−１） ・・・（７）
当該領域では推定値の変化はないので、前回の値をそのまま用いる。
２）飽和領域Ｃ（Ｅ＜燃料消費量積算値）
ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）＝ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（リーン側） ・・・（８）
ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）＝ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（リッチ側） ・・・（９）

図３に示す、リーン／リッチ判定部６３は、空燃比フィードバック補正量ＦＢの動きがリーン方向乃至リッチ方向の何れであるかを検出する。また、図３に示す制限値設定部６４は、リーン／リッチ判定部６３での検出結果がリーン方向であれば下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）を、リッチ方向であれば上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）を選択する。この結果、リーン方向であれば下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）が、リッチ方向であれば上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）がそれぞれ異常判定部６５に供給される。

ここで、上述の如く、空燃比フィードバック補正量ＦＢの動きがリーン方向であれば下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）を、リッチ方向であれば上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）を選択する理由を説明しておく。

給油後にアルコール濃度の推定を実行した際の空燃比フィードバック補正量ＦＢの動きがリーン方向であるという事実は、実際の燃料はより少なくて良いことを意味している。すなわち、ストイキ状態を保持するのに燃料がより少なくて良いことになり、この場合には現在の燃料のアルコール濃度がより小さいことを意味することになる。一方、空燃比フィードバック補正量ＦＢの動きがリッチ方向であれば、上記と全く逆の理由で現在の燃料のアルコール濃度がより大きいことを表すことになる。

異常判定部６５は、制限値設定部６４が出力する下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）又は上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）に基づき現在のアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）との比較を行うことにより、アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）の異常を検出する。

さらに詳言すると、先ずリーン／リッチ判定部６３がリーン方向であると判定しているときには、制限値設定部６４で下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）が選択され、リッチ方向であると判定しているときには、上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）が選択される。そして、所定のマージンαが減算乃至加算される。すなわち、下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）からはマージンαが減算され、上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）にはマージンαが加算される。この結果、下限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０ＣＬ（ｎ）及び上限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５ＣＬ（ｎ）を得る。さらに、かかる下限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０ＣＬ（ｎ）から異常判定値設定部６６に設定されている異常判定値βを減算するとともに、上限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５ＣＬ（ｎ）に異常判定値βを加算してアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔと比較する。この結果、
ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）＜ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０ＣＬ（ｎ）−β、又は
ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）＞ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５ＣＬ（ｎ）＋βの場合の場合にはアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）が異常として異常判定部６５のフェールカウンタ（図示せず）に異常状態の回数（一回）を設定する。このカウント数が所定値（例えば２回）になったとき燃料系の異常であると判断する。ここで、カウント数の所定値は異常判定値設定部６６に設定してある。

このようにして燃料系の異常が検出された場合には、異常表示部６８で異常状態であることを表示する。また、上述の比較の結果、アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）の異常が検出された場合には、下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）乃至上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）がアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）として運転パラメータ制御部５５に出力される。

かかる本形態において、給油した場合には、第１の仮定アルコール濃度推定部６１で、給油時の燃料増量分の全てがＥ０（ガソリン１００％）であると仮定した場合のアルコール濃度推定値であるＥ０仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０を演算するとともに、第２の仮定アルコール濃度推定部６２で、給油時の燃料増量分の全てがＥ８５（ガソリン１５％／エタノール８５％）であると仮定した場合のアルコール濃度推定値であるＥ８５仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５を演算する。その後、制限値設定部６４において、Ｅ０仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０及びＥ８５仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５とアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔとに基づく所定の一次遅れ処理を行い下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）及び上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）を得る。

一方、リーン／リッチ判定部６３では、空燃比フィードバック補正量ＦＢの動きがリーン方向乃至リッチ方向の何れであるかを検出している。この結果、リーン方向であればＥ０仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０に基づく下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）を選択する。その後、アルコール濃度推定部６０で推定処理したアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）と下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）にマージンαを見込んだ下限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０ＣＬ（ｎ）とを異常判定部６５で比較し、前者が後者未満の場合は異常と判定する。

一方、リッチ方向であればＥ８５仮定アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５に基づく上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）を選択する。その後、アルコール濃度推定部６０で推定処理したアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）と上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）にマージンαを見込んだ上限制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５ＣＬ（ｎ）とを比較し、前者が後者を越える場合は異常と判断する。

かくして、アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔと同時に燃料系の異常も検出する。

図５乃至図７は本形態に係るＥＣＵにおける処理手順を示すフローチャートである。図５（ａ）に示すように、キーオフ時にはタンク内の燃料量Ｖｏｌｄ及び現在推定濃度ＡＬＣｅｓｔを記憶しておく（ステップＳ１参照）。

一方、上下限クリップ値の演算は図５（ｂ）に示すように次のような処理手順で行う。
１）現在の燃料量Ｖを入力する（ステップＳ２参照）。
２）給油量Ｖｎｅｗ＝Ｖ−Ｖｏｌｄを演算する（ステップＳ３参照）。
３）次に、給油量Ｖｎｅｗが所定値以上であるか否かを判定し、Ｙｅｓの場合は給油判定フラグをＯＮにするとともに、Ｎｏの場合には給油判定フラグをＯＦＦにする（ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６参照）。
４）給油判定フラグ＝ＯＮとなった後、下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）及び上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）の演算を行う（ステップＳ７参照）。具体的には、前記式（１）、（４）の演算を行う。このとき、下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）が０％未満となることはないので、下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）≧０とする。また、上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５ＣＬ（ｎ）が８５％を超えることはないので、上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）≦８５とする。

また、アルコール濃度の推定は図６に示す手順で行う。
１）給油後、燃料消費量を積算しておく（ステップＳ８参照）。
２）燃料積算値が所定量２（閾値Ｅ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ９参照）。
３）ステップＳ９の判定結果がＮｏの場合、飽和領域Ｃにあるので、上式（８）に基づく値（リーン側の場合）又は上式（９）に基づく値（リッチ側の場合）を設定する（ステップＳ１０参照）。
４）ステップＳ９の判定結果がＹｅｓの場合、過渡領域Ｂか、又は初期領域Ａにあるので、燃料積算値が所定量１（閾値Ｄ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１参照）。
５）ステップＳ１１の判定結果がＮｏの場合、初期領域Ａにあるので、上式（７）に基づく値を設定する（ステップＳ１２参照）。
６）ステップＳ１１の判定結果がＹｅｓの場合、過渡領域Ｂにあるので、刻々のアルコール濃度推定値の下限乃至上限を演算する。これは上式（１）に基づく演算結果により式（２）、（３）による２回の一次遅れ処理を行うことにより実行するか（リーン側の場合）、上式（４）に基づく演算結果により式（５）、（６）による２回の一次遅れ処理を行うことにより実行する（リッチ側）。この結果、下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）乃至上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）が生成される（ステップＳ１３参照）。
７）通常の演算によりアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）を更新する（ステップＳ１４参照）。
８）最後に、ステップＳ１４で生成したアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）の検証を行う（ステップＳ１５参照）。

図７はステップＳ１５部分を抽出してさらに詳細に示すフローチャートである。同図に基づきアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔの検証の処理手順を説明する。
１）空燃比フィードバック補正量ＦＢの動きがリーン方向か否かを判定する（ステップＳ１６参照）。
２）ステップＳ１６の判定処理の結果、リーン方向であると判定された場合には、アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）とステップＳ１３で演算した下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）からマージンα及び異常判定値βを減算した値とを比較し、
ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）＜ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）−（α＋β）
の場合には、この場合のアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）が異常であるので、一つのフェールカウンタを加算する（ステップＳ１７，Ｓ１８参照）。
３）次に、一つのフェールカウンタＡのカウント数が所定値（例えば２回）を超えたか否かを判定し、超えた場合には、燃料系の異常と判断してアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）に下限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ０（ｎ）を設定する（ステップＳ１９，２０参照）。
４）ステップＳ１６の判定の結果、空燃比フィードバック補正量ＦＢの動きがリーン方向でないと判断されたとき等、ステップＳ１６，Ｓ１７，Ｓ１９の判定結果がＮｏと判断されたときには、リッチ方向か否かを判定する（ステップＳ２１参照）。
５）ステップＳ２１の判定処理の結果、リッチ方向であると判定された場合には、アルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）とステップＳ１３で演算した上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）にマージンα及び異常判定値βを加算した値とを比較し、
ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）＞ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）＋（α＋β）
の場合には、この場合のアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）が異常であるので、他のフェールカウンタを加算する（ステップＳ２２，Ｓ２３参照）。
６）次に、他のフェールカウンタＢのカウント数が所定値（例えば２回）を超えたか否かを判定し、超えた場合には、燃料系の異常と判断してアルコール濃度推定値ＡＬＣｅｓｔ（ｎ）に上限濃度制限値ＡＬＣｅｓｔ_ｅ８５（ｎ）を設定する（ステップＳ２４，２５参照）。

なお、上記実施の形態ではアルコールの相対濃度が小さい油種をＥ０、相対濃度が大きい油種をＥ８５としたが、勿論これらに限定するものではない。２種類の油種で相対的な濃度差がある場合には、本発明を制限なく適用でき、同様の作用・効果を期待し得る。ちなみに、Ｅ１００の場合には、上記実施の形態におけるＥ８５に関連する部分をＥ１００に置換して考えれば良い。

本発明は自動車産業、特にＦＦＶに関連する産業分野で有効に利用することができる。

給油した場合の燃料消費量とアルコール濃度との関係を横軸である時間軸に沿って経時的に示す図であり、（ａ）がリッチ側、（ｂ）がリーン側の特性をそれぞれ示している。 本発明の実施の形態に係るＦＦＶのエンジン及びその制御装置を示すブロック線図である。 本発明の実施の形態に係るＥＣＵの詳細な構成を示すブロック線図である。 本発明の実施の形態における２回の一次遅れ処理を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態に係るＥＣＵにおけるキーオフ時（ａ）及び上下限クリップ値の演算処理の手順（ｂ）を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るＥＣＵにおけるアルコール濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るアルコール濃度推定値の検証手順を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｉ ＥＣＵ
１ エンジン
１０ 燃料噴射弁
２１ 燃料センサ
２２ 酸素センサ
５１ 空燃比検出部
５２ フィードバック補正量設定部
５５ 運転パラメータ制御部
５６ 給油判定部
６０ アルコール濃度推定部
６１ 第１の仮定アルコール濃度推定部
６２ 第２の仮定アルコール濃度推定部
６３ リーン／リッチ判定部
６４ 制限値設定部
６５ 異常判定部
６６ 異常判定値設定部
６７ 燃料消費量判定部

Claims (7)

1. アルコール度数の異なる複数の燃料種により運転可能な内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の排気系の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記空燃比検出手段で検出された空燃比に基づき前記アルコール含有燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、
   タンク内に燃料が給油されたことを検出する給油判定手段と、
   前記給油判定手段が給油されたと判定した時、複数の燃料種のうち何れかひとつの燃料種を燃料増量分の燃料種と仮定し、この仮定に応じて仮定アルコール濃度を推定する仮定アルコール濃度推定手段と、
   給油された燃料種が最もアルコール濃度が小さい第１の濃度の燃料と仮定し前記仮定アルコール濃度推定手段で推定された第１の仮定アルコール濃度と、給油された燃料種が最もアルコール濃度が大きい第２の濃度の燃料と仮定し前記仮定アルコール濃度推定手段で推定された第２の仮定アルコール濃度とを用いて前記アルコール濃度の第１の制限値と第２の制限値を設定する制限値設定手段と、
   前記内燃機関に前記アルコール含有燃料を供給する燃料供給系の異常を判定するための異常判定値を前記第１の制限値を下回る範囲、及び／又は、前記第２の制限値を上回る範囲で設定する異常判定値設定手段と、
   前記給油判定手段が給油されたと判定した後のアルコール濃度変化期間中に、前記アルコール濃度推定手段で推定されたアルコール濃度推定値と前記制限値設定手段で設定された制限値及び前記異常判定値設定手段で設定された異常判定値を比較し前記燃料供給系の異常を判定する異常判定手段とを有し、
   さらに、前記空燃比検出手段で検出された空燃比を目標空燃比に近づけるようフィードバック制御するフィードバック制御手段を有し、
   前記制限値設定手段は、前記アルコール濃度変化期間中において、前記給油判定手段が給油されたと判定した後に前記アルコール濃度推定手段で推定された所定のアルコール濃度推定値から、第１又は第２の仮定アルコール濃度推定値に対して一次遅れ処理を２回行って、前記第１の制限値及び／又は前記第２の制限値を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載する内燃機関の制御装置において、
   前記制限値設定手段は、前記フィードバック制御手段のフィードバック補正量が、前記空燃比をリーン方向に補正するよう変化する場合は前記第１の制限値を設定する一方、前記空燃比をリッチ方向に補正するよう変化する場合は前記第２の制限値を設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又は請求項２に記載する内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の燃料消費量を検出する燃料消費量検出手段を有し、
   前記制限値設定手段は、
   前記給油判定手段が給油されたと判定した後に、前記燃料消費量検出手段が第１の所定燃料消費量を消費したと検出した時点から、該第１の所定燃料消費量よりも多い第２の所定燃料消費量を消費したと検出した時点までの期間内で、所定燃料消費量ごとに前記一次遅れ処理を２回行って前記第１の制限値及び／又は前記第２の制限値を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載する内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の燃料消費量を検出する燃料消費量検出手段を有し、
   前記制限値設定手段は、
   前記給油判定手段が給油されたと判定した後に、前記燃料消費量検出手段が第１の所定燃料消費量を消費したと検出した時点から、該第１の所定燃料消費量よりも多い第２の所定燃料消費量を消費したと検出した時点までの期間内で、所定時間ごとに前記一次遅れ処理を２回行って前記第１の制限値及び／又は前記第２の制限値を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一つに記載する内燃機関の制御装置において、
   前記制限値設定手段は、
   前記第１の制限値から所定のマージンを減算した値を下限値として設定する、及び／又は、前記第２の制限値に所定のマージンを加算した値を上限値として設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項５に記載する内燃機関の制御装置において、
   前記異常判定手段は、
   前記アルコール濃度推定手段で推定されたアルコール濃度推定値が前記制限値設定手段で設定された下限値から前記異常判定値を減算した値を下回る場合、及び／又は、前記アルコール濃度推定値が前記制限値設定手段で設定された上限値に前記異常判定値を加算した値を上回る場合に、前記燃料供給系を異常と判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項５に記載する内燃機関の制御装置において、
   前記異常判定手段は、
   前記アルコール濃度推定手段で推定されたアルコール濃度推定値が前記制限値設定手段で設定された下限値から前記異常判定値を減算した値を下回る回数、及び／又は、前記アルコール濃度推定値が前記制限値設定手段で設定された上限値に前記異常判定値を加算した値を上回る回数が所定回数以上となった場合に、前記燃料供給系を異常と判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。

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