JP2008144723A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えばフレキシブル燃料自動車に搭載される内燃機関に関しての異常誤判定を回避する。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、燃料としてガソリンにアルコールを混合して使用可能な内燃機関の制御装置である。そして、内燃機関の空燃比の目標値と実測値との乖離を補償するための空燃比フィードバック補正量を算出する処理である空燃比フィードバック補正処理を行う空燃比補正手段と、算出される空燃比フィードバック補正量を所定補正基準量から所定範囲内に収束させるための空燃比学習値を算出する処理である空燃比学習処理を行う空燃比学習手段とを備える。更に、算出される空燃比学習値のズレが所定閾値を超えている状態が、所定期間を超えて継続する場合には、混合されているアルコールの濃度が所定濃度を超えているとのアルコール判定を下すアルコール判定手段とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えばフレキシブル燃料自動車（Flexible Fuel Vehicle：ＦＦＶ）に搭載される内燃機関の制御装置に関する。

この種の内燃機関は、例えばフレキシブル燃料自動車に搭載される。このフレキシブル燃料自動車は、ガソリンとアルコールとを様々な比率で混合した混合燃料を用いても走行可能な“柔軟な車”であり、代替エネルギーの観点からも期待が寄せられている。ただし、このようにアルコールが混合されている混合燃料を使用する場合には、当該混合燃料内のアルコール濃度に応じて理論空燃比が変化するため、空燃比制御を如何にして適切に行うかが適切な運転を実現する上で重要なポイントとなる。そこで、例えば以下の特許文献１から２に開示されているような技術が提案されている。具体的には、空燃比学習値が所定範囲外となる回数が基準値を超えると、アルコール濃度に応じて燃料噴射弁からの燃料噴射時間を補正する技術が提案されている（特許文献１参照）。又、空燃比補正量が所定の範囲外にある場合には、燃料内のアルコール濃度の推定が許可され、推定されたアルコール濃度推定値に従って燃料噴射量を調整する技術が提案されている（特許文献２参照）。

特開平５−１８２８２号公報 特開２００４−２８５９７２号公報

しかしながら、例えば前述の特許文献１から２に開示されている技術には、以下のような問題が生じ得る。即ち、いずれの文献においても、燃料噴射弁燃料の噴射量が大幅に変化すると、燃料噴射弁の故障のような燃料系異常であると誤って判定されて、ダイアグノーシスを行うＭＩＬ(MILitary specification)計器が誤点灯する等の異常誤判定のおそれがあり、ユーザに不信感を与えかねない。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、比較的簡便な構造でありながらも、上述のような内燃機関に関する異常誤判定を好適に回避可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記課題を解決するため、燃料としてガソリンにアルコールを混合して使用可能な内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の空燃比の目標値と実測値との乖離を補償するための空燃比フィードバック補正量を算出する処理である空燃比フィードバック補正処理を行う空燃比補正手段と、前記算出される空燃比フィードバック補正量を所定補正基準量から所定範囲内に収束させるための空燃比学習値を算出する処理である空燃比学習処理を行う空燃比学習手段と、前記算出される空燃比学習値のズレが所定閾値を超えている状態が、所定期間を超えて継続する場合には、前記混合されているアルコールの濃度が所定濃度を超えているとのアルコール判定を下すアルコール判定手段とを備える。

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、以下のようにして、比較的簡便な構造でながらも、内燃機関に関する異常誤判定を回避可能である。

先ず、当該内燃機関の制御装置は、フレキシブル燃料自動車のように、燃料としてガソリンにアルコールを混合して使用可能な内燃機関を制御するための制御装置である。

そして、内燃機関の運転時などには、例えば空燃比センサ及びその実測値が入力される電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）のような空燃比補正手段によって、空燃比フィードバック補正処理が行われる。即ち、内燃機関の空燃比の目標値と実測値との乖離を補償するための空燃比フィードバック補正量が算出される。ここで、「空燃比の目標値」は、例えば当該内燃機関の運転状況に応じて所定のマップ等から導かれ、空燃比の「実測値」は、例えば内燃機関の燃焼により生ずる排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサによって検出される。

これと同時に又は相前後して、例えば空燃比センサ及び電子制御ユニットのような空燃比学習手段によって、空燃比学習処理が行われる。即ち、算出される空燃比フィードバック補正量を所定補正基準量から所定範囲内に収束させるための空燃比学習値が、算出される。これは、燃料噴射弁等の燃料系構成部品のバラツキや経時変化、燃料噴射弁の非直線性、運転条件や環境の変化のような空燃比決定要因の変動による影響を補正する趣旨である。ここで、「所定補正基準量」及び「所定範囲」は、当該空燃比学習処理の精度に応じて変更され得る空燃比フィードバック補正量の基準及びその基準からの範囲として、経験的、実験的、或いはシミュレーションによって予め定められるとよい。

そして、算出される空燃比学習値のズレが所定閾値を超えている状態が、所定期間を超えて継続する場合には、混合されているアルコールの濃度が所定濃度を超えているとのアルコール判定が、例えば電子制御ユニットのようなアルコール判定手段によって下される。
ここで、「所定閾値」は、算出される空燃比学習値のズレが、例えば給油前のような基準時期のときに比べて相対的に高くなっているために、燃料中のアルコール濃度も相対的に高くなっていると推定されるような空燃比学習値のズレの下限値として、経験・実験・シミュレーション等によって予め定められるとよい。「所定期間」は、例えば数秒或いは数分のように、空燃比学習値のズレが、一時的な誤差によるものではないことを担保するための期間として、経験・実験・シミュレーション等によって予め定められるとよい。「所定濃度」は、アルコール濃度が変化することによる空燃比学習値のズレが、他の要因に比べて顕著に現れるようなアルコール濃度の下限値として、経験・実験・シミュレーション等によって予め定められるとよい。特に、この「所定濃度」は、空燃比フィードバック補正処理では噴射量の補正が効かないとして異常判定されてしまうような濃度であれば、当該アルコール判定を行う意義が増すので好ましい。例えば、「所定濃度」は、図３を参照して後述するように、ガソリン比噴射量増量割合が１．３（即ち、噴射量のズレが３０％。噴射量のズレが３０％を超えると、何らかの異常が）に対応するアルコール濃度５０％である。

ここで仮に、上述のようなアルコール判定がなされないまま空燃比学習値のズレが大幅に増加すると、例えば、燃料の噴射量が３０％増のように大幅に変化してしまい、ＭＩＬ計器のようなダイアグノーシス手段によって、以下のような異常誤判定が下されるおそれがある。即ち、実際には燃料系異常でないにもかかわらず、燃料を噴射するための燃料噴射弁等をはじめとする燃料系に異常があるとの燃料系異常判定が下されて、ＭＩＬ計器が誤点灯する等の異常誤判定のおそれがある。このような異常誤判定は、ユーザに対して不信感を与えかねない。

然るに、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、上述のようにアルコール判定が下される。つまり、例えば燃料の給油前後において空燃比学習値のズレが大幅に増加すると、その原因は、燃料噴射弁の詰まり等の燃料系異常ではなく、アルコール濃度の変化（即ち、燃料の性状変化）である可能性が高いと判定される。

このようにして、空燃比学習値のズレの要因が特定・除外されるので、内燃機関に関する異常誤判定を好適に回避可能である。この際、アルコール濃度センサのようなデバイスも不要であるのでコスト上も好ましく、実践上非常に有利である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の一態様では、上記課題を解決するため、前記燃料の給油前後において、前記算出される空燃比学習値のズレに少なくとも基づいて、前記燃料の噴射量のズレを特定する特定手段を更に備え、前記アルコール判定手段は、前記算出される空燃比学習値のズレが前記所定閾値を超えている状態として、前記特定される前記噴射量のズレが所定基準噴射量ズレを超えている状態が、前記所定期間を超えて継続する場合に、前記アルコール判定を下す。

この態様によれっても、以下のようにして、比較的簡便な構造でながらも、内燃機関に関する異常誤判定を回避可能である。先ず、燃料センサ及び電子制御ユニットのような特定手段によって、燃料の給油前後において、算出される空燃比学習値のズレに少なくとも基づいて、燃料の噴射量のズレが特定される。これは、燃料の給油によって、燃料のアルコール濃度が変化すると、それに伴い、算出される空燃比学習値や燃料の噴射量にもズレが生じることを利用する趣旨である。そして、特定される噴射量のズレが所定基準噴射量ズレを超えている状態、つまり上述のように算出される空燃比学習値のズレが所定閾値を超えている状態が、所定期間を超えて継続する場合に、アルコール判定が、アルコール判定手段によって下される。燃料を給油するだけにも関わらず、その給油の間で急に燃料系異常が発生して燃料の噴射量が変わるとは考えにくいからである。ここで、「所定基準噴射量ズレ」は、上述の「所定閾値」に対応する燃料の噴射量のズレとして、予め定められるとよい。このようにしてアルコール判定が下されるので、異常誤判定を好適に回避可能である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、上記課題を解決するため、前記算出される空燃比フィードバック補正量が前記所定範囲内に収束させられる場合に、前記空燃比学習処理が完了しているとの完了判定を下す完了判定手段を更に備え、前記特定手段は、前記完了判定が下されることを確認してから、前記噴射量のズレを特定する。

この態様によれば、上述のアルコール判定の精度を向上可能である。より詳しくは、算出される空燃比フィードバック補正量が所定範囲内に収束させられる場合に、空燃比学習処理が完了しているとの完了判定が、例えば電子制御ユニットのような完了判定手段によって下される。そして、この完了判定が下されることを確認してから、特定手段は、噴射量のズレを特定する。このように、空燃比学習処理が完了しているときに特定される噴射量のズレに基づいて、上述のアルコール判定が下されるので、空燃比学習処理が完了していない謂わば不安定な状態に特定される値を用いるよりも、上述のアルコール判定の精度を向上可能である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、上記課題を解決するため、前記特定手段は、前記燃料の給油前後において、前記算出される空燃比学習値のズレに加えて、前記算出される空燃比フィードバック量に基づいて、前記噴射量のズレを特定する。

この態様によれば、空燃比学習処理が完了しているとの完了判定が下される前であっても、上述のアルコール判定の精度を向上可能である。より詳しくは、燃料の給油前後において、上述のように算出される空燃比学習値のズレに加えて、上述のように算出される空燃比フィードバック量に基づいて、噴射量のズレが特定手段によって特定される。ここで、空燃比学習値に比べて、空燃比フィードバック量には、アルコール濃度の変化が早期に反映されるので、空燃比学習処理が完了しているとの完了判定が下される前であっても、上述のアルコール判定の精度を向上可能である。なお、空燃比学習処理が完了しているとの完了判定を行う方が精度を上げる上では、より好ましことは勿論である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、上記課題を解決するため、前記算出される空燃比学習値のズレに基づいて、空燃比に関連する異常判定を行うダイアグノーシス手段と、前記アルコール判定が下される場合に、前記ダイアグノーシス手段による異常判定を禁止し、前記アルコール判定が下されない場合に、前記ダイアグノーシス手段による異常判定を許可する第１禁止手段とを更に備える。

この態様によれば、ダイアグノーシス手段により燃料系異常判定のような異常判定を誤って下してしまう異常誤判定を回避可能である。より詳しくは、例えばＭＩＬ計器のようなダイアグノーシス手段によって、上述のように算出される空燃比学習値のズレに基づいて、空燃比に関連する異常判定（例えば、燃料噴射系の異常、吸気系の異常などの判定）が行われて、例えばＭＩＬランプが点灯される。ここで、上述のようにアルコール判定が下される場合には、例えば電子制御ユニットのような第１禁止手段によって、典型的には次の給油まで、ダイアグノーシス手段による異常判定が禁止される。他方で、アルコール判定が下されない場合には、ダイアグノーシス手段による異常判定が許可される。つまり、アルコール判定が下されなければ、アルコール燃料により発生したズレではないとして、ダイアグノーシスを行う。このようにして、異常誤判定を好適に回避しつつも、適宜に異常判定可能である。なお、異常判定における異常であるとの仮判定が行われた後に、このような第１禁止手段により許可がされることを条件に、異常であるとの本判定が行われえるようにしてもよい。或いは、予め許可されている場合に、異常判定が行われるようにしてもよい。例えば、第１禁止手段を備えることに代えて、ダイアグノーシス手段は、アルコール判定が下される場合に、算出される空燃比学習値のズレに基づいて、空燃比に関連する異常判定を行うように構成されてもよい。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、上記課題を解決するため、前記内燃機関はオープン制御の下でリーン燃焼を実行可能であり、前記アルコール判定が下される場合には、前記下されるアルコール判定が解除されるまで、前記リーン燃焼を禁止する第２禁止手段を更に備える。

この態様によれば、リーン燃焼時のドライバビリティの悪化を好適に回避可能である。より詳しくは、当該内燃機関はリーンバーンガソリンエンジンのように、オープン制御の下でリーン燃焼を実行可能である。つまり、リーン燃焼を実行するときには、空燃比学習処理及び空燃比フィードバック処理を行うクローズド制御は一般に困難であるので、空燃比学習処理及び空燃比フィードバック処理を行わないオープン制御の下で当該内燃機関の制御装置は動作する。このオープン制御の下でリーン燃焼が行われると、空燃比学習値にズレが生じるおそれがある。このような状況で、燃料にアルコールが混入していると、一段とズレが悪化し、例えば過リーン状態になるおそれがある。そこで、上述のようにアルコール判定が下される場合には、この下されるアルコール判定が解除されるまで、リーン燃焼が、例えば電子制御ユニットのような第２禁止手段によって禁止される。例えば次回の給油直後に、算出される空燃比学習値のズレが所定閾値を超えている状態が、所定期間を超えて継続しない場合であってアルコール判定が下されない状態になるまでは、リーン燃焼が禁止される。このようにアルコール判定に応じてリーン燃焼が適宜禁止されるので、アルコールに起因したドライバビリティの悪化を好適に回避可能であり、実践上非常に有利である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、上記課題を解決するため、前記内燃機関はクローズド制御の下でリーン燃焼を実行可能であり、前記アルコール判定が下される場合には、前記クローズド制御の下で前記空燃比学習処理が完了しているとの完了判定が下されるまで、前記リーン燃焼を禁止する第３禁止手段を更に備える。

この態様によれば、リーン燃焼時のドライバビリティの悪化を好適に回避可能である。より詳しくは、内燃機関はクローズド制御の下でリーン燃焼を実行可能である。そして、上述のようにアルコール判定が下される場合には、クローズド制御の下で空燃比学習処理が完了しているとの完了判定が下されるまで、リーン燃焼が、例えば電子制御ユニットのような第３禁止手段によって禁止される。このようにしてリーン燃焼時において、アルコールに起因したドライバビリティの悪化を好適に回避できる。逆に言えば、アルコール判定が下される場合であっても、空燃比学習処理が完了しているのであれば、リーン燃焼を実行可能であるので、燃費が向上し、実践上非常に有利である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、上記課題を解決するため、前記内燃機関の吸入空気量の目標値と実測値との乖離が、所定吸入空気量ズレ閾値を越える場合には、前記内燃機関の吸気系に異常があるとの吸気系異常判定を下す吸気系異常判定手段と、
前記吸気系異常判定が下されている場合には、前記下されるアルコール判定を解除する解除手段とを更に備える。

この態様によれば、アルコール判定の精度を向上可能である。より詳しくは、内燃機関の吸入空気量の目標値と実測値との乖離が、所定吸入空気量ズレ閾値を越える場合には、内燃機関の吸気系に異常があるとの吸気系異常判定が、例えばエアフローメータ及び電子制御ユニットのような吸気系異常判定手段によって下される。ここで、「所定吸入空気量ズレ閾値」は、吸気系に何らかの異常が生じている蓋然性が極めて高いと推測される吸入空気量の目標値と実測値との乖離の下限値として、経験・実験・シミュレーション等によって予め定められるとよい。このように、吸気系異常判定が下されている場合には、空燃比学習値等のズレは、アルコール濃度の増加によるものではなく、吸気系異常によるものと考えられる。そこで、上述のように下されるアルコール判定が解除手段によって解除される。つまり、アルコール判定が覆される。従って、吸気系異常であるにもかかわらず、アルコール判定を誤って下すことを回避可能である。即ち、アルコール判定の精度を一段と向上可能である。この際、アルコール判定は解除されているので、燃料系異常判定を行う処理を再開してもよい。

本発明の作用及び他の利得は、次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。

以下、発明を実施するための最良の形態として本発明の一実施形態を、図面に基いて詳細に説明する。

（１）構成
先ず、実施形態に係る内燃機関の制御装置の基本的な構成について、図１から図３を参照して説明する。ここに、図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載するエンジンの模式的な断面図である。

図１において、エンジン２００は、吸気管２０６、燃料タンク２２３、燃料噴射弁２０７、シリンダ２０１、吸気弁２０８、触媒２２２、空燃比センサ２２１、パージ装置２３０、制御装置１００、及びＭＩＬ計器４００を備える。これら各部位は具体的には夫々、以下のように構成されている。

吸気管２０６は、シリンダ２０１と外気とを連通しており、シリンダ２０１内へと外気（空気）を吸入可能に構成されている。吸気管２０６の管路には、吸入空気を浄化するクリーナ２１１、吸入空気の質量流量（即ち、吸入空気量）を検出すると共に、本発明に係る「吸気系異常判定手段」の一例であるエアフローメータ２１２、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ２１３、シリンダ２０１内部への吸入空気量を調節するスロットルバルブ２１４、スロットルバルブ２１４の開度を検出するスロットルポジションセンサ２１５、運転者によるアクセルペダル２２６の踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ２１６、踏み込み量に基いてスロットルバルブ２１４を駆動するスロットルバルブモータ２１７、吸入空気を貯蔵すると共に複数気筒の各々に分配するサージタンク２０６１、及び、サージタンク２０６１における吸気管圧力を検出する圧力センサ２０６２が備わる。

燃料タンク２２３は、エンジン２００の燃焼に供する燃料を貯蔵している。給油口３１１から給油される燃料は、この燃料タンク２２３に補充される。ここで給油される燃料は、ガソリン又はアルコールである。従って、貯蔵されている燃料はガソリンとアルコールとの混合燃料である。この燃料は、ポンプ２２５によって適宜吸い上げられ、燃料噴射弁２０７へと供給される。燃料センサ２２４は、本発明に係る「特定手段」の一例であり、貯蔵されている燃料の量を検出すると共に、制御装置１００へと伝達する。

燃料噴射弁２０７は、燃料タンク２２３から供給される燃料を、制御装置１００の制御に従って、吸気管２０６内に噴射する。噴射された燃料は、吸気管２０６を介して吸入された空気と混合されて混合気を形成し、該混合気がシリンダ２０１内での燃焼に使用される。

シリンダ２０１は、その内部において点火プラグ２０２で点火して、混合気を燃焼させる。このときの爆発力に応じたピストン２０３の往復運動は、コネクションロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。この回転運動によって、エンジン２００を搭載する車両が駆動される。

シリンダ２０１の周囲には、冷却水の温度を検出する水温センサ２２０、クランク角を検出することでエンジン２００の回転数を検出可能なクランクポジションセンサ２１８、及びノックの有無或いは程度を検出するノックセンサ２１９等の各種センサが配設されている。各センサの出力は、対応する検出信号として制御装置１００へと供給される。

吸気弁２０８は、シリンダ２０１内部と吸気管２０６との連通状態を制御することが可能に構成されている。排気弁２０９は、シリンダ２０１内部と排気管２１０との連通状態を制御することが可能に構成されている。シリンダ２０１内部で燃焼した混合気は排気ガスとなり、吸気弁２０８の開閉に連動して開閉する排気弁２０９を通過して排気管２１０を介して排気される。これらの開閉タイミングは、例えば周知の可変バルブタイミング機構（Variable Valve Timing-intelligent system：ＶＶＴ−ｉ）により構成される可変動弁装置１０によって調整される。可変動弁装置１０は、気筒の吸気弁２０８及び排気弁２０９の動弁特性を変更可能に構成されている。吸気弁及び排気弁の開閉時期を制御できるものであればよく、カムバイワイヤ、電磁駆動弁等を用いることができる。

触媒２２２は、例えば白金やロジウムなどの貴金属を活性成分とした三元触媒であり、例えば排気管２１０の管路に設けられると共に、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）などを除去する機能を有する。触媒２２２は、その温度に応じて排気ガスの浄化能力が変化するため、例えば冷間始動時などにおいては、触媒２２２の温度を活性温度にまで上昇させる必要がある。

空燃比センサ２２１は、本発明に係る「空燃比補正手段」及び「空燃比学習手段」の一例であり、例えばジルコニア固体電解質などで構成されており、排気管２１０中の排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を検出すると共に、検出信号を制御装置１００へと供給する。この検出信号に基づいて、空燃比フィードバック補正が行われ、或いは空燃比の変動量が特定される。

パージ装置２３０は、キャニスタ２２９、パージ通路２２８、及びパージ制御弁２２７を備える。キャニスタ２２９は、内部に活性炭からなる吸着剤を備えており、燃料タンク２２３内で発生する蒸発燃料（即ち、パージガス）を吸着する。パージ通路２２８は、燃料タンク２２３、キャニスタ２２９、及び吸気管２０６を連通する。パージ制御弁２２７は、パージ通路２２８のうちキャニスタ２２９よりも下流に備えられており、制御装置１００の制御下で開閉される。このパージ制御弁２２７の開閉によって、キャニスタ２２９内の吸着剤に貯蔵されていたパージガスは、適宜吸気管２０６へ導入される。

制御装置１００は、本発明に係る「空燃比補正手段」、「空燃比学習手段」、「特定手段」、「アルコール判定手段」、「完了判定手段」、「第１禁止手段」、「第２禁止手段」、「第３禁止手段」、「吸気系異常判定手段」、の一例である。制御装置１００は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）、中央処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Read Only Memory：ＲＯＭ）及び各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）等を中心とした論理演算回路として構成されている。そして、空燃比センサ２２１やクランクポジションセンサ２１８等の各種センサから入力信号を受ける入力ポートと、可変動弁装置１０やＥＧＲ装置２２９、ＭＩＬ計器４００等の各種アクチュエータに制御信号を送る出力ポートとに、バスを介して接続されている。

ＭＩＬ計器４００は、本発明に係る「ダイアグノーシス手段」の一例であり、燃料系異常判定、或いは吸気系異常判定を行う制御装置１００からの制御信号を受けて、ダイアグノーシスを行う。例えば、上記異常判定の結果を知らせるためのＭＩＬランプ（不図示）を点灯させる。ユーザは、この異常判定の結果を受けて当該エンジン２００を修理に出す等の措置をとるため、仮にこの異常判定に誤りがあれば、すなわち異常誤判定であれば、ユーザは不要な労力を割く羽目になり不信感を抱きかねない。

ここで、図２及び図３を参照して、混合燃料のアルコール濃度（例えば、エタノール含有率）と、理論空燃比等との関係について詳述する。ここに、図２は、理論空燃比とエタノール含有率との関係を示す特性図であり、図３は、ガソリン比噴射量増量割合とエタノール含有率との関係を示す特性図である。

図２において、横軸は混合燃料中のエタノール含有率（％）を示し、縦軸はそのようなエタノール含有率である場合の理論空燃比（つまり、空燃比の目標値）を示す。例えば、エタノール含有率が０％の場合の理論空燃比は１４．７であり、１００％の場合の理論空燃比は９である。

図３において、横軸は混合燃料中のエタノール含有率（％）を示し、縦軸はそのようなエタノール含有率である場合のガソリン比噴射量増量割合（倍）を示す。ここで、「ガソリン比噴射量増量割合」とは、ある空気量に対する燃料の噴射量を、ガソリンのみを使用する場合（つまり、エタノール含有率が０％の場合）を基準値としてその何倍かで示すものである。例えば、エタノール含有率が０％の場合のガソリン比噴射量増量割合は１（倍）であり、１００％の場合のガソリン比噴射量増量割合は約１．６（倍）である。つまり、エタノール含有率を０％から１００％へと増やすと、燃料の噴射量を６０％増量する必要があることを示している。

図２に示すように、エタノール（つまり、アルコールの一例）とガソリンとの混合燃料が給油口３１１から給油されると、この混合燃料中の酸素量が、エタノール含有率の増加に伴い増加するので、理論空燃比がリッチ側に変化する。このため、ガソリンのみを使用する場合に比べて、同じ空気量に対する燃料の噴射量を増加させなければならない。即ち、図３に示すように、ガソリン比噴射量増量割合が相対的に増すことになる。その結果、かかる燃料の噴射量の増加は、実際には燃料系異常によるものではなく、燃料性状の変化（つまり、アルコール濃度やエタノール含有率の増加）に対応するための正常な動作であるにも関わらず、燃料系異常であると異常誤判定されるおそれがある。例えば、エタノール含有率が５０％のとき、ガソリン比噴射量増量割合が約１．３（つまり、噴射量が３０％増）である。このように、何らアルコール判別がさなされないまま燃料のガソリン比噴射量増量割合が大幅に変化すると、以下のような異常誤判定が下されるおそれがある。即ち、実際には燃料系異常でないにもかかわらず、燃料を噴射するための燃料噴射弁等をはじめとする燃料系に異常があるとの燃料系異常判定が下されて、ＭＩＬ計器が誤点灯する等の異常誤判定のおそれがある。然るに、本実施形態によれば、燃料性状の変化を考慮するので、以下に詳述するように異常誤判定を好適に回避可能である。

（２）動作処理
続いて、上述の如く構成された本実施形態に係る内燃機関の制御装置の詳細な動作処理について、図１から図３に加えて、図４から図７を用いて説明する。

（２−１）基本的な動作処理
先ず、図４を用いて、実施形態に係る内燃機関の制御装置の基本的な動作処理を説明する。ここに、図４は、実施形態に係る内燃機関の制御装置の基本的な動作処理を示すフローチャートである。

図４において、先ず、定期又は不定期に、燃料の給油直後の始動であるか否かが、制御装置１００によって判定される（ステップS１）。給油直後であることは、例えば、燃料センサ２２４によって検出される燃料量の経時的な変動履歴から判定される。

ここで、燃料の給油直後の始動であると判定される場合（ステップS１：YES）、給油前始動の空燃比学習処理により得られる空燃比学習値EFGAFが、制御装置１００のメモリに格納れている変数EFGAFOLDに記憶される（ステップS２）。

続いて、パージカット要求フラグexprginhがON（オン）に切り換えられる（ステップS３）。これにより、パージガスが吸気管２０６へ導入されないようにパージ制御弁２２７が閉じられる。パージガスは燃料噴射弁２０７から噴射される燃料以外の燃料を含むため、後述するように空燃比を学習するにあたっての外乱となるおそれがあるからである。

続いて、理論空燃比に対する実際の空燃比の一時的なずれを補償するための空燃比フィードバック処理において、空燃比フィードバック量FAFが、FAF =F(実A/F,要求A/F)として算出される（ステップS４）。ここで、F(実A/F, 要求A/F)は、F(実A/F, 要求A/F)が実A/F及び値２と何らかの関数関係を有することを示す。実A/Fは、空燃比センサ２２１によって検出される実際の空燃比を示す。要求A/Fは、空燃比を理論空燃比にするために要求される空燃比を示す。

続いて、理論空燃比に対する実際の空燃比の定常的なずれを補償するための空燃比学習処理において、今回給油時の空燃比学習値KGが、KG=F(Ga) として算出される（ステップS５）。ここで、Gaは、エアフローメータ２１２によって検出される吸入空気量を示す。空燃比学習値KGを算出することは、すなわち、検出される吸入空気量Gaに応じて、理論空燃比にするために要求される燃料の噴射量をどのように変えるとよいかを学習する趣旨である。かかる学習の具体的手順については周知の空燃比学習処理と同様でよく、ここでは詳細を省略する。

続いて、空燃比学習処理が完了しているか否かが、空燃比フィードバック量FAFの収束状況に基づいて判定される（ステップS５１）。ここで、空燃比フィードバック量FAFが所定範囲内に収束していないために、空燃比学習処理が完了してないと判定される場合（ステップS５１：NO）、再び空燃比学習処理が行われて空燃比フィードバック量FAFが算出される（ステップS４）。

他方で、空燃比学習処理が完了していると判定される場合（ステップS５１：YES）、そのときの空燃比学習値を、今回給油時における空燃比学習値として採用する。そして、前回給油時と今回給油時とにおける空燃比学習値の差に、上述のように算出される空燃比フィードバック量FAFが加味された、燃料の噴射量のズレΔQが、ΔQ =FAF + KG−EFGAFOLDとして制御装置１００によって算出される（ステップS６）。

続いて、後述するアルコール判定を行う為の基準噴射量ズレΔQbが定数として定められる（ステップS７）。より詳しくは、基準噴射量ズレΔQbは、給油前と比べて噴射量のズレΔQが高くなっているために、燃料中のアルコール濃度が給油前に比べて高くなっていると推定されるような噴射量のズレの下限値として、経験・実験・シミュレーション等によって予め定められるとよい。

続いて、このように定められる基準噴射量ズレΔQbよりも噴射量のズレΔQの方が大きいか否か、すなわちΔQ＞ΔQbであるか否かが、制御装置１００によって判定される（ステップS８）。

ここで、ΔQ＞ΔQbであると判定される場合（ステップS８：YES）、噴射量のズレΔQが比較的大きいために、何らかな異常が発生しているおそれが比較的高いと推定される。その印として、噴射ズレ大カウンタecalc をカウントアップする（ステップS９１）。

続いて、アルコール判定用閾値ECALCBが定数として定められる（ステップS１０）。より詳しくは、アルコール判定用閾値ECALCBは、噴射量のズレΔQが基準噴射量ズレΔQbよりも大きい状態が暫く継続しているためにこのズレの大きさは何らかの誤差があるためではなく燃料中のアルコール濃度が給油前に比べて高くなっているためであると推定されるような期間の下限値に相当する噴射ズレ大カウンタ値として、経験・実験・シミュレーション等によって予め定められるとよい。即ち、一時的な誤差を取り除く趣旨である。

続いて、このように定められるアルコール判定用閾値ECALCB に基づいて、以下のようにアルコール判定が行われる。より詳しくは、アルコール判定用閾値ECALCBよりも噴射ズレ大カウンタecalcの方が大きいか否か、すなわちecalc＞ECALCBであるか否かが、制御装置１００によって判定される（ステップS１１）。

ここで、ecalc＞ECALCBであると判定される場合（ステップS１１：YES）、上述したように燃料中のアルコール濃度が比較的高いために、噴射量のズレΔQが基準噴射量ズレΔQbよりも大きい状態が継続しているということである。そこで、その印として、アルコール判定フラグexalcがONに切り換えられる（ステップS１２１）。ここで、アルコール判定フラグexalcがONであるとは、燃料中のアルコール濃度が所定濃度閾値を超えるような状態であることを示す。所定濃度閾値は、例えば５０％であり、典型的には、燃料中のアルコール濃度が所定濃度閾値を超えるために、空燃比フィードバック処理による補正が効かない程に噴射量がズレてしまうような状態を示す。加えて、異常誤判定を回避するために、次の給油までは燃料系異常判定が禁止される（ステップS１３）。

なお、上述のアルコール判定の精度を向上させるには、後ほど詳述する吸気系異常判定処理を更に行うとよい（ステップS２０００）。加えて、リーン燃焼燃焼時において失火によるドライバビリティの悪化を回避するためには、後ほど詳述するリーン燃焼禁止判定処理を更に行うとよい（ステップS３３４４）。

他方で、ΔQ＞ΔQbではないと判定される場合（ステップS８：NO）、噴射量のズレΔQが比較的小さいために、何らかな異常は特に発生していないと推定される。その印として、噴射ズレ大カウンタecalcがクリアされる（ステップS９２）。

他方で、ecalc＞ECALCBではないと判定される場合（ステップS１１：NO）、噴射量のズレΔQが基準噴射量ズレΔQbよりも大きい状態が、未だ上述したような期間に亘って継続していないということである。つまり、噴射量のズレΔQが基準噴射量ズレΔQbよりも大きいのは、燃料中のアルコール濃度が比較的高いためであるとは言い切れない。その印として、アルコール判定フラグexalcがOFF（オフ）に切り換えられる（ステップS１２２）。そして、燃料系異常のような異常に起因する可能性も捨てきれず、燃料系異常判定を別途行う必要があるので、燃料系異常判定は特に禁止されない。

他方で、燃料の給油直後の始動ではないと判定される場合（ステップS１：NO）、上述のように燃料の給油直後の始動で判定されているアルコール判定フラグを利用して、以下のように燃料系異常判定を禁止するか否かを決める。即ち、アルコール判定フラグexalcがONである否かを判定する（ステップS１４）。ここで、アルコール判定フラグexalcがONであると判定される場合（ステップS１４：YES）、上述した趣旨と同様に、異常誤判定を回避するために、次の給油までは燃料系異常判定が禁止される（ステップS１５）。他方で、アルコール判定フラグexalcがONでないと判定される場合（ステップS１４：NO）、上述した趣旨と同様に、燃料系異常判定は特に禁止されない。

以上説明した実施形態によれば、燃料中のアルコール濃度が比較的高いために噴射量のズレが比較的大きくなっているにもかかわらず、そのズレが燃料系異常に起因するものであるとの異常誤判定を回避可能である。従って、ユーザの負担増加或いは不信感を抑制可能である。この際、アルコール濃度を直接的に検出するためのセンサは不要であるので、実践上非常に有利である。

（２−２）吸気系異常判定処理
続いて、吸気系異常判定処理（図４のステップS２０００参照）のより詳細な内容について、図５を参照しながら説明を加える。ここに、図５は、実施形態に係る吸気系異常判定処理を示すフローチャートである。

この吸気系異常判定処理は、吸気系異常の有無も加味してアルコール判定を行うことで、アルコール判定の精度を向上させることを目的とする。

図５において、上述したように燃料系異常判定が禁止されると（図４のステップS１３）、続いて、目標吸入空気量GareqがGareq=F(Ｐin，Ｎｅ)として、制御装置１００によって算出される（ステップS２０）。ここで、Ｐinは圧力センサ２０６２によって検出される吸気管圧力を、Ｎｅはクランクポジションセンサ２１８によって検出されるエンジン回転数を夫々示す。

続いて、実際の吸入空気量GAと目標吸入空気量との吸入空気量ズレΔGAが、ΔGA=|GA−GAreq|として、制御装置１００によって算出される（ステップS２１）。ここで、GAはエアフローメータ２１２によって検出される吸気空気量を示す。なお、実際の吸入空気量GAは、吸入空気量が安定している時期（例えば減速中の燃料カット時）に検出される方が好ましい。

続いて、後述する吸気系異常判定を行う為の吸入空気量異常判定の吸入空気量ズレ閾値ΔGAbが定数として定められる（ステップS２２）。より詳しくは、吸気系に何らかの異常が生じている蓋然性が極めて高いと推測される吸入空気量ズレの下限値として、経験・実験・シミュレーション等によって予め定められるとよい。

このように定められる吸入空気量ズレ閾値ΔGAbよりも吸入空気量ズレΔGAの方が大きいか否か、すなわちΔGA＞ΔGAbであるか否かが、制御装置１００によって判定される（ステップS２３）
ここで、ΔGA＞ΔGAbであると判定される場合（ステップS２３：ＹＥＳ）、アルコール判定フラグexalcがONに切り換えらるのは吸気系異常のための誤ったものであると推測される。そこで、吸気系異常判定フラグexintngがONに切り換えられる（ステップS２４１）一方で、アルコール判定フラグexalcがOFFに切り換えられる（ステップS２５）。この際、燃料系異常の可能性も否定できないので、禁止されている燃料系異常判定を再開する（ステップS２６）。

他方で、ΔGA＞ΔGAbでないと判定される場合（ステップS２３：ＮＯ）、アルコール判定フラグexalcがONに切り換えらるのは吸気系異常のためではなく、やはり燃料中のアルコール濃度が比較的高いためであると推測される。そこで、吸気系異常判定フラグexintngがOFFに切り換えられる（ステップS２４２）。この際、アルコール判定をONのままとして、次の給油後まで燃料系異常と判定しない。

以上説明した吸気系異常判定処理によると、異常誤判定を回避すると共に、吸入空気量の誤差を加味することでアルコール判定をより確からしいものにすることが可能となる。

（２−３）第１リーン燃焼禁止判定処理
続いて、リーン燃焼禁止判定処理（図４のステップＳ３３４４参照）の一の態様である第１リーン燃焼禁止判定処理について、図６を参照しながら説明を加える。ここに、図６は、実施形態に係る第１リーン燃焼禁止判定処理を示すフローチャートである。

一般に、図２を参照して上述したように、エンジン２００の燃料にアルコールが混入していると理論空燃比や空燃比学習値ＫＧもガソリン１００％のときの値からズレる。ここで、エンジン２００が、リーン燃焼（例えば、空燃比を２０近くまで上げて燃焼させる運転）可能なリーン燃焼エンジンであるとする。ここで、制御装置１００が空燃比を補正しないオープンループ制御を行う場合、すなわち空燃比学習処理及び空燃比フィードバック処理をしない場合、このリーン燃焼時に、空燃比に関する上記ズレに起因して、空燃比が過リーンとなり、失火等が生じてドライバビリティが悪化するおそれがある。このようなアルコールに起因したドライバビリティの悪化を回避することを目的として、以下のような第1リーン燃焼禁止判定処理が行われる。

図６に示す第1リーン燃焼禁止判定処理おいて先ず、アルコール判定フラグexalcがＯＮであるか否かが判定される（ステップS３０）。

ここで、アルコール判定フラグexalcがＯＮであると判定される場合（ステップS３０：ＹＥＳ）、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用しているということなので、リーン燃焼を禁止する必要がある。そこで、リーン燃焼禁止判定フラグexleanngがＯＮに切り換えられる（ステップS３２１）と共に、リーン燃焼が禁止される（ステップS３３１）。

他方で、アルコール判定フラグexalcがＯＮでないと判定される場合（ステップS３０：ＮＯ）、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用していないということなので、リーン燃焼を禁止する必要はない。そこで、リーン燃焼禁止判定フラグexleanngがＯＦＦに切り換えられる（ステップS３２２）と共に、リーン燃焼が許可される（ステップS３３２）。

以上説明した第１リーン燃焼禁止判定処理によると、特に、オープン制御でのリーン燃焼時において、アルコールに起因したドライバビリティの悪化を好適に回避できるので、実践上非常に有利である。

（２−４）第２リーン燃焼禁止判定処理
続いて、リーン燃焼禁止判定処理（図４のステップＳ３３４４参照）の他の態様である第２リーン燃焼禁止判定処理について、図７を参照しながら説明を加える。ここに、図７は、実施形態に係る第２リーン燃焼禁止判定処理を示すフローチャートである。

ここで、制御装置１００が空燃比を補正するクローズドループ制御、すなわち空燃比学習処理及び空燃比フィードバック処理を行う場合、空燃比学習が完了していれば、アルコール判定が下されていてもリーン燃焼可能である。かかるリーン燃焼を実現することを目的として、以下のような第２リーン燃焼禁止判定処理が行われる。

図７に示す第２リーン燃焼禁止判定処理おいて先ず、アルコール判定フラグexalcがＯＮであるか否かが判定される（ステップS４０）。

ここで、アルコール判定フラグexalcがＯＮであると判定される場合（ステップS４０：YES）、続いて、例えば、周知の空燃比学習処理で使用される学習完了フラグを確認する等して空燃比学習が完了しているか否かが判定される（ステップS４１）。ここで、空燃比学習が完了していないと判定される場合（ステップS４１：ＮＯ）、リーン燃焼を禁止しなければドライバビリティが悪化するおそれがある。そこで、リーン燃焼禁止判定フラグexleanngがONに切り換えられる（ステップS４２１）と共に、リーン燃焼が禁止される（ステップS４３１）。他方で、空燃比学習が完了していると判定される場合（ステップS４１：YES）、リーン燃焼禁止判定フラグexleanngがOFFに切り換えられる（ステップS４２３）と共に、リーン燃焼が許可される（ステップS４３３）。

他方で、アルコール判定フラグexalcがＯＮでないと判定される場合（ステップS４０：ＮＯ）、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用していないということなので、リーン燃焼を禁止する必要はない。そこで、リーン燃焼禁止判定フラグexleanngがOFFに切り換えられる（ステップS４２２）と共に、リーン燃焼が許可される（ステップS４３２）。

以上説明した第２リーン燃焼禁止判定処理によると、リーン燃焼時において、アルコールに起因したドライバビリティの悪化を好適に回避できる。特に、クローズドループ制御における空燃比学習を利用して、リーン燃焼を許可する機会を増加できるので、燃費が向上し、実践上非常に有利である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置も又、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

符号の説明

２００…エンジン、２０６…吸気管、２２３…燃料タンク、２０７…燃料噴射弁、２０１…シリンダ、２０８…吸気弁、２２２…触媒、２２１…空燃比センサ、２３０…パージ装置、１００…制御装置

本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載するエンジンの模式的な断面図である。 理論空燃比とエタノール含有率との関係を示す特性図である。 ガソリン比噴射量増量割合とエタノール含有率との関係を示す特性図である。 実施形態に係る内燃機関の制御装置の基本的な動作処理を示すフローチャートである。 実施形態に係る吸気系異常判定処理を示すフローチャートである。 実施形態に係る第１リーン燃焼禁止判定処理を示すフローチャートである。 実施形態に係る第２リーン燃焼禁止判定処理を示すフローチャートである。

Claims (8)

1. 燃料としてガソリンにアルコールを混合して使用可能な内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の空燃比の目標値と実測値との乖離を補償するための空燃比フィードバック補正量を算出する処理である空燃比フィードバック補正処理を行う空燃比補正手段と、
   前記算出される空燃比フィードバック補正量を所定補正基準量から所定範囲内に収束させるための空燃比学習値を算出する処理である空燃比学習処理を行う空燃比学習手段と、
   前記算出される空燃比学習値のズレが所定閾値を超えている状態が、所定期間を超えて継続する場合には、前記混合されているアルコールの濃度が所定濃度を超えているとのアルコール判定を下すアルコール判定手段とを備える
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記燃料の給油前後において、前記算出される空燃比学習値のズレに少なくとも基づいて、前記燃料の噴射量のズレを特定する特定手段を更に備え、
   前記アルコール判定手段は、前記算出される空燃比学習値のズレが前記所定閾値を超えている状態として、前記特定される前記噴射量のズレが所定基準噴射量ズレを超えている状態が、前記所定期間を超えて継続する場合に、前記アルコール判定を下す
   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. 前記算出される空燃比フィードバック補正量が前記所定範囲内に収束させられる場合に、前記空燃比学習処理が完了しているとの完了判定を下す完了判定手段を更に備え、
   前記特定手段は、前記完了判定が下されることを確認してから、前記噴射量のズレを特定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記特定手段は、前記燃料の給油前後において、前記算出される空燃比学習値のズレに加えて、前記算出される空燃比フィードバック量に基づいて、前記噴射量のズレを特定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記算出される空燃比学習値のズレに基づいて、空燃比に関連する異常判定を行うダイアグノーシス手段と、
   前記アルコール判定が下される場合に、前記ダイアグノーシス手段による異常判定を禁止し、前記アルコール判定が下されない場合に、前記ダイアグノーシス手段による異常判定を許可する第１禁止手段とを更に備える
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記内燃機関はオープン制御の下でリーン燃焼を実行可能であり、
   前記アルコール判定が下される場合には、前記下されるアルコール判定が解除されるまで、前記リーン燃焼を禁止する第２禁止手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記内燃機関はクローズド制御の下でリーン燃焼を実行可能であり、
   前記アルコール判定が下される場合には、前記クローズド制御の下で前記空燃比学習処理が完了しているとの完了判定が下されるまで、前記リーン燃焼を禁止する第３禁止手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記内燃機関の吸入空気量の目標値と実測値との乖離が、所定吸入空気量ズレ閾値を越える場合には、前記内燃機関の吸気系に異常があるとの吸気系異常判定を下す吸気系異常判定手段と、
   前記吸気系異常判定が下されている場合には、前記下されるアルコール判定を解除する解除手段とを更に備える
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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