(57)【要約】【課題】燃料の密度に応じて内燃機関の操作部を適切に操作できるようにした内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ４２は、デリバリパイプ３０を、燃料噴射弁１６に燃料を供給する供給箇所側の下層部と、上層部とに分割し、アルコール濃度センサ５０によって検出されるアルコール濃度Ｄａ等に基づき、下層部における燃料中のアルコール濃度を推定する。そしてＣＰＵ４２は、推定したアルコール濃度に基づき、燃料噴射弁１６や点火装置１８を操作する。【選択図】図１
2020026739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に供給するための燃料を噴射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプと、前記デリバリパイプに対して上流側に設けられて且つ燃料の密度の相違に応じた物理量を検出するセンサと、を備えて且つ車両に搭載される内燃機関に適用され、
前記デリバリパイプは、前記車両の姿勢が水平な場合における鉛直方向の上側および下側のいずれかに偏った供給箇所から前記燃料噴射弁に燃料を供給するものであり、
前記センサによる検出値に基づき、前記鉛直方向における前記デリバリパイプの上層部の燃料の密度パラメータおよび前記デリバリパイプの下層部の燃料の密度パラメータを推定する推定処理と、
前記上層部および前記下層部のうち前記供給箇所に近い方における密度パラメータの方が前記燃料噴射弁から噴射される燃料の密度パラメータへの寄与度がより大きいとして、前記推定された密度パラメータに応じた前記噴射される燃料の密度パラメータを取得し、取得した密度パラメータに基づき前記内燃機関の操作部を操作する操作処理と、を実行し、
前記推定処理は、前記デリバリパイプに流入する燃料の密度が大きい場合に小さい場合よりも前記デリバリパイプに流入する燃料のうちの前記下層部へ流入する割合が大きいと推定する処理を含む内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記供給箇所は、前記下層部に位置しており、
前記操作処理は、前記下層部の燃料の密度パラメータに基づき前記操作部を操作する処理を含む請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記推定処理は、
前記燃料噴射弁による燃料の噴射量に基づき、前記デリバリパイプに流入する燃料の流量を算出する流量算出処理と、
前記センサの検出値に基づき、前記流量算出処理によって算出された流量のうち前記下層部に流入する量と前記上層部に流入する量とを算出する分配処理と、
前記上層部の容積から前記上層部に流入する量を減算した量の燃料に前記上層部の燃料の密度パラメータの前回値を割り振り、前記上層部に流入する量の燃料に前記デリバリパイプに流入する燃料の密度パラメータを割り振り、前記上層部における燃料の密度パラメータの平均値によって前記上層部の燃料の密度パラメータを更新する上層部更新処理と、
前記下層部の容積から前記流量算出処理によって算出された流量を減算した量の燃料に前記下層部の燃料の密度パラメータの前回値を割り振り、前記上層部に流入する量の燃料に前記上層部の燃料の密度パラメータの前回値を割り振り、前記下層部に流入する量の燃料に前記デリバリパイプに流入する燃料の密度パラメータを割り振り、前記密度パラメータが割り振られた３つの量の燃料の密度パラメータの平均値によって前記下層部の燃料の密度パラメータを更新する下層部更新処理と、を含む請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記推定処理を、前記デリバリパイプに供給される燃料を貯蔵する燃料タンクへの給油の有無にかかわらず常時実行し、
前記操作処理は、前記給油の有無にかかわらず前記推定処理によって推定された密度パラメータに基づき前記操作部を操作する処理である請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記センサは、アルコール濃度を検出するセンサであり、
前記密度パラメータは、アルコール濃度である請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に供給するための燃料を噴射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプと、前記デリバリパイプに対して上流側に設けられて且つ燃料の密度の相違に応じた物理量を検出するセンサと、を備えて且つ車両に搭載される内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば下記特許文献１には、アルコール濃度センサによって検出されるアルコール濃度に基づき燃料噴射弁の操作に用いる制御用のアルコール濃度を算出する制御装置が記載されている。この制御装置は、給油後にアルコール濃度の検出値の変化が検知される場合、空燃比フィードバック制御による噴射量の補正量に応じて制御用のアルコール濃度を更新する際の更新量を大きくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記制御装置では、制御に利用するアルコール濃度が誤差を有することを空燃比フィードバック制御によって検知することによって制御用のアルコール濃度を更新するため、実際の制御において誤差が検知されるまでは、制御用のアルコール濃度が適切な値とならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．内燃機関の燃焼室に供給するための燃料を噴射する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプと、前記デリバリパイプに対して上流側に設けられて且つ燃料の密度の相違に応じた物理量を検出するセンサと、を備えて且つ車両に搭載される内燃機関に適用され、前記デリバリパイプは、前記車両の姿勢が水平な場合における鉛直方向の上側および下側のいずれかに偏った供給箇所から前記燃料噴射弁に燃料を供給するものであり、前記センサによる検出値に基づき、前記鉛直方向における前記デリバリパイプの上層部の燃料の密度パラメータおよび前記デリバリパイプの下層部の燃料の密度パラメータを推定する推定処理と、前記上層部および前記下層部のうち前記供給箇所に近い方における密度パラメータの方が前記燃料噴射弁から噴射される燃料の密度パラメータへの寄与度がより大きいとして、前記推定された密度パラメータに応じた前記噴射される燃料の密度パラメータを取得し、取得した密度パラメータに基づき前記内燃機関の操作部を操作する操作処理と、を実行し、前記推定処理は、前記デリバリパイプに流入する燃料の密度が大きい場合に小さい場合よりも前記デリバリパイプに流入する燃料のうちの前記下層部へ流入する割合が大きいと推定する処理を含む内燃機関の制御装置である。
【０００６】
デリバリパイプに流入する燃料の密度が変化する場合、流入する燃料の密度がデリバリパイプ内に既に存在している燃料の密度よりも大きいか否かに応じて、デリバリパイプに流入する燃料は、上層部および下層部のいずれか一方に偏って流入する。そこで上記構成では、流入する燃料の密度が大きい場合に小さい場合よりも流入する燃料のうちの下層部へ流入する割合が大きいとしつつ、上層部および下層部のそれぞれの燃料の密度パラメータを推定する。そして、燃料噴射弁への燃料の供給箇所が上層部側に位置するか下層部側に位置するかに応じて、推定された密度パラメータに応じた燃料噴射弁から噴射される燃料の密度パラメータを取得する。これにより、燃料噴射弁から噴射される以前において、噴射される燃料の密度パラメータを精度よく推定することができ、ひいては、密度パラメータに応じて操作部を操作することができる。
【０００７】
２．前記供給箇所は、前記下層部に位置しており、前記操作処理は、前記下層部の燃料の密度パラメータに基づき前記操作部を操作する処理を含む上記１記載の内燃機関の制御装置である。
【０００８】
上記構成では、デリバリパイプのうちの燃料噴射弁から燃料を供給する供給箇所が下層部側に位置する。このため、上記構成では、下層部の燃料の密度パラメータに基づき操作部を操作することにより、燃料噴射弁から噴射される燃料の性状を高精度に把握しつつ操作部を操作することができる。
【０００９】
３．前記推定処理は、前記燃料噴射弁による燃料の噴射量に基づき、前記デリバリパイプに流入する燃料の流量を算出する流量算出処理と、前記センサの検出値に基づき、前記流量算出処理によって算出された流量のうち前記下層部に流入する量と前記上層部に流入する量とを算出する分配処理と、前記上層部の容積から前記上層部に流入する量を減算した量の燃料に前記上層部の燃料の密度パラメータの前回値を割り振り、前記上層部に流入する量の燃料に前記デリバリパイプに流入する燃料の密度パラメータを割り振り、前記上層部における燃料の密度パラメータの平均値によって前記上層部の燃料の密度パラメータを更新する上層部更新処理と、前記下層部の容積から前記流量算出処理によって算出された流量を減算した量の燃料に前記下層部の燃料の密度パラメータの前回値を割り振り、前記上層部に流入する量の燃料に前記上層部の燃料の密度パラメータの前回値を割り振り、前記下層部に流入する量の燃料に前記デリバリパイプに流入する燃料の密度パラメータを割り振り、前記密度パラメータが割り振られた３つの量の燃料の密度パラメータの平均値によって前記下層部の燃料の密度パラメータを更新する下層部更新処理と、を含む上記２記載の内燃機関の制御装置である。
【００１０】
上記構成では、分配処理によって、デリバリパイプに流入する燃料のうち上層部に流入する量と下層部に流入する量とを、センサの検出値に基づき算出することにより、密度パラメータが大きい場合には小さい場合よりも下層部に流入する量が多くなることを反映することができる。また、上層部の燃料の密度パラメータは、上層部に流入する量だけの燃料の密度パラメータが、デリバリパイプに流入する燃料の密度パラメータに置き換わるとして更新することにより、精度良く推定することができる。さらに、下層部の燃料の密度パラメータは、デリバリパイプから下層部に流入する量の燃料の分と、上層部から下層部に流入する量の燃料の分だけ、密度パラメータが変化するとして更新することにより、精度良く推定することができる。
【００１１】
４．前記推定処理を、前記デリバリパイプに供給される燃料を貯蔵する燃料タンクへの給油の有無にかかわらず常時実行し、前記操作処理は、前記給油の有無にかかわらず前記推定処理によって推定された密度パラメータに基づき前記操作部を操作する処理である上記１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置である。
【００１２】
上記構成では、給油の有無にかかわらず推定処理によって推定された密度パラメータに基づき操作部を操作する。これにより、時間の経過とともに燃料タンク内で密度が異なる燃料が分離してデリバリパイプ内に流入する燃料の密度が変化する場合であっても、推定処理を利用することなくセンサの検出値を用いる場合よりも精度が高い密度パラメータに基づき操作部を操作することができる。
【００１３】
５．前記センサは、アルコール濃度を検出するセンサであり、前記密度パラメータは、アルコール濃度である上記１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態にかかる制御装置および内燃機関を示す図。
【図２】同実施形態にかかる制御装置が実行する処理を示すブロック図。
【図３】同実施形態にかかるアルコール濃度の推定手法を説明する図。
【図４】同実施形態にかかるデリバリ内濃度推定処理の手順を示す流れ図。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、同実施形態の変更例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、内燃機関の制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示す内燃機関１０は、車両に搭載される。内燃機関１０の吸気通路１２から吸入された空気は、燃焼室１４に流入する。燃焼室１４に流入した燃料と、燃料噴射弁１６から噴射された燃料との混合気は、点火装置１８による火花放電によって燃焼に供される。燃焼に供された混合気は、排気として排気通路２０に排出される。排気通路２０には、触媒２２が設けられている。
【００１６】
燃料噴射弁１６は、デリバリパイプ３０のうちの、車両の姿勢が水平な場合における鉛直方向下側に接続されており、デリバリパイプ３０から燃料が供給される。なお、車両の姿勢が水平となるのは、傾斜のない平坦な路面に位置する場合である。デリバリパイプ３０には、燃料タンク３４に貯蔵されている燃料が燃料ポンプ３６によって汲み上げられて燃料通路３２を介して供給される。なお、本実施形態では、燃料タンク３４内に貯蔵される燃料は、ガソリンとアルコールとの少なくとも一方を含んでいる。
【００１７】
制御装置４０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量であるトルクや排気成分比率等を制御するために、燃料噴射弁１６や、点火装置１８、燃料ポンプ３６等の内燃機関１０の操作部を操作する。この際、制御装置４０は、アルコール濃度センサ５０によって検出される燃料通路３２内のアルコール濃度Ｄａや、空燃比センサ５２によって検出される空燃比Ａｆ、クランク角センサ５４の出力信号Ｓｃｒ、エアフローメータ５６によって検出される吸入空気量Ｇａを参照する。制御装置４０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４、および制御装置４０内の各箇所に電力を供給する電源回路４６を備えており、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が実行することにより上記制御量の制御を実行する。
【００１８】
図２に、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２が実行することにより実現される処理の一部を示す。
ベース噴射量算出処理Ｍ１０は、充填効率ηに基づき、燃焼室１４内の混合気の空燃比を目標空燃比とするための燃料量のベース値であるベース噴射量Ｑｂを算出する処理である。詳しくは、ベース噴射量算出処理Ｍ１０は、たとえば充填効率ηが百分率で表現される場合、空燃比を目標空燃比とするための充填効率ηの１％当たりの燃料量ＱＴＨに、充填効率ηを乗算することによりベース噴射量Ｑｂを算出する処理とすればよい。ベース噴射量Ｑｂは、燃焼室１４内に充填される空気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するために算出された燃料量である。ちなみに、目標空燃比は、たとえば理論空燃比とすればよい。なお、本実施形態では、燃料量ＱＴＨは、アルコール濃度が「０％」の燃料、すなわちガソリンに関する値に設定されている。
【００１９】
フィードバック処理Ｍ１２は、空燃比Ａｆを目標値Ａｆ＊にフィードバック制御するための操作量であるフィードバック操作量としてのベース噴射量Ｑｂの補正比率δに「１」を加算したフィードバック補正係数ＫＡＦを算出して出力する処理である。詳しくは、フィードバック処理Ｍ１２は、空燃比Ａｆと目標値Ａｆ＊との差を入力とする比例要素および微分要素の各出力値と、同差に応じた値の積算値を保持し出力する積分要素の出力値との和を補正比率δとする。
【００２０】
要求噴射量算出処理Ｍ１４は、ベース噴射量Ｑｂに、フィードバック補正係数ＫＡＦおよび濃度補正係数Ｋａを乗算することによって、要求噴射量Ｑｄを算出する処理である。
噴射弁操作処理Ｍ１６は、燃料噴射弁１６によって要求噴射量Ｑｄに応じた燃料を噴射させるべく燃料噴射弁１６に操作信号ＭＳ１を出力して燃料噴射弁１６を操作する処理である。
【００２１】
デリバリ内濃度推定処理Ｍ２０は、デリバリパイプ３０内のアルコール濃度を推定する処理である。
濃度補正係数算出処理Ｍ２２は、デリバリ内濃度推定処理Ｍ２０によって推定された下層部濃度Ｄａｄに基づき、ベース噴射量Ｑｂを補正するための濃度補正係数Ｋａを算出する処理である。詳しくは、濃度補正係数算出処理Ｍ２２は、下層部濃度Ｄａｄが大きい場合に小さい場合よりも濃度補正係数Ｋａを大きい値に算出する処理であって、下層部濃度Ｄａｄが「０」の場合に「１」と算出する処理である。これは、アルコール濃度が高い燃料の場合に低い燃料の場合よりも理論空燃比が小さい値となることに鑑みたものである。
【００２２】
点火操作処理Ｍ１８は、下層部濃度Ｄａｄに基づき、点火時期を可変設定し、設定した点火時期となるように点火装置１８に操作信号ＭＳ２を出力して点火装置１８を操作する処理である。これは、燃焼室１４に供給された燃料中のアルコール濃度に応じて、混合気の燃焼速度に相違が生じることに鑑みたものである。
【００２３】
以下、デリバリ内濃度推定処理Ｍ２０について詳述する。
図３に示すように、本実施形態では、ＣＰＵ４２は、燃料通路３２のうちのアルコール濃度センサ５０の位置する部分およびそれよりも下流側の部分を、複数のセルＣ１，Ｃ２，…Ｃｊに分割し、それら各セルＣ１，Ｃ２，…Ｃｊ内の燃料中のアルコール濃度であるセル濃度Ｃｄａ１，Ｃｄａ２，…Ｃｄａｊを算出する。また、ＣＰＵ４２は、デリバリパイプ３０を、車両の姿勢が水平な場合における鉛直方向の上側である上層部ＤＰＵと下側である下層部ＤＰＤとに分割し、デリバリパイプ３０内の燃料のうちの上層部ＤＰＵの燃料のアルコール濃度である上層部濃度Ｄａｕと下層部ＤＰＤの燃料のアルコール濃度である下層部濃度Ｄａｄとを推定する。なお、本実施形態では、燃料通路３２は、デリバリパイプ３０のうちの車両の姿勢が水平な場合における鉛直方向の上側および下側の中央に接続されていることを想定している。
【００２４】
図４に、デリバリ内濃度推定処理Ｍ２０の手順を示す。図４に示す処理は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムをＣＰＵ４２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。
【００２５】
図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ４２は、まず要求噴射量Ｑｄに基づき、デリバリパイプ３０に流入する燃料の流量ＦＱを算出する（Ｓ１０）。ここで、ＣＰＵ４２は、燃料噴射弁１６から噴射される燃料量だけ燃料通路３２からデリバリパイプ３０に燃料が流入するとして、単位時間当たりに燃料噴射弁１６から噴射される燃料量に基づき流量ＦＱを算出する。次にＣＰＵ４２は、流量ＦＱに基づき、燃料通路３２を分割する上記セルＣ１，Ｃ２，…Ｃｊのうちのデリバリパイプ３０に隣接するセルＣｊのアルコール濃度であるセル濃度Ｃｄａｊを更新する（Ｓ１２）。詳しくは、流量ＦＱの積算値が、各セルＣ１，Ｃ２，…Ｃｊの容積ＣＶの「ｊ」倍である「ＣＶ・ｊ」だけ小さかった時点においてアルコール濃度センサ５０によって検出されたアルコール濃度Ｄａを、セル濃度Ｃｄａｊとする。この処理は、燃料タンク３４内の燃料のアルコール濃度が変化した場合に燃料通路３２内で拡散が生じて互いにアルコール濃度が異なる燃料が混ざり合う現象を無視したものである。これは、燃料通路３２の流路断面積が、同現象を無視した場合にセル濃度Ｃｄａｊの推定精度が許容範囲から外れて低下する値よりも小さいことに鑑みたものである。
【００２６】
次にＣＰＵ４２は、燃料通路３２からデリバリパイプ３０に流入する燃料量がＳ１０において算出した流量ＦＱに等しいとして、この流入する燃料量に占める上層部ＤＰＵに流入する割合（上層部流入割合Ｒｕ）を算出する（Ｓ１４）。ここでＣＰＵ４２は、デリバリパイプ３０に流入する燃料中のアルコール濃度であるセル濃度Ｃｄａｊが小さい場合に大きい場合よりも燃料の密度が小さいことから、上層部流入割合Ｒｕを大きい値に算出する。詳しくは、後述するデリバリパイプ３０内のアルコール濃度の平均値Ｄａｖｅからセル濃度Ｃｄａｊを減算した値が大きい場合に小さい場合よりも上層部流入割合Ｒｕを大きい値に算出する。ここでＣＰＵ４２は、平均値Ｄａｖｅからセル濃度Ｃｄａｊを減算した値がゼロ近傍にある場合には、上層部流入割合Ｒｕを「０．５」とする。またＣＰＵ４２は、平均値Ｄａｖｅからセル濃度Ｃｄａｊを減算した値が所定値以上の場合、平均値Ｄａｖｅからセル濃度Ｃｄａｊを減算した値にかかわらず、上層部流入割合Ｒｕを一定値とする。また、ＣＰＵ４２は、平均値Ｄａｖｅからセル濃度Ｃｄａｊを減算した値が規定値以下の場合にも、平均値Ｄａｖｅからセル濃度Ｃｄａｊを減算した値にかかわらず、上層部流入割合Ｒｕを一定値としている。
【００２７】
具体的には、平均値Ｄａｖｅからセル濃度Ｃｄａｊを減算した値を入力変数とし上層部流入割合Ｒｕを出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ４４に記憶された状態でＣＰＵ４２により、上層部流入割合Ｒｕがマップ演算される。なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。
【００２８】
次にＣＰＵ４２は、上層部流入割合Ｒｕに流量ＦＱを乗算することによって、燃料通路３２からデリバリパイプ３０内に流入する燃料のうちの上層部ＤＰＵに流入する燃料量である上層部流入量ＦＱｕを算出する（Ｓ１６）。またＣＰＵ４２は、流量ＦＱに「１−Ｒｕ」を乗算することによって、燃料通路３２からデリバリパイプ３０内に流入する燃料のうちの下層部ＤＰＤに流入する燃料量である下層部流入量ＦＱｄを算出する（Ｓ１８）。
【００２９】
次にＣＰＵ４２は、下層部ＤＰＤにおける燃料中のアルコール濃度である下層部濃度Ｄａｄを算出する（Ｓ２０）。なお、図４に示す変数ｎは、サンプリングタイミングを規定するものであり、「ｎ」によって、図４に示す一連の処理の今回の制御周期における最新のサンプリング値であることを示し、「ｎ−１」によって、図４に示す一連の処理の前回の制御周期における最新のサンプリング値であることを示す。
【００３０】
ＣＰＵ４２は、下層部濃度Ｄａｄ（ｎ）に下層部ＤＰＤの容積Ｖｄを乗算した値が以下の式（ｃ１）となるように、下層部濃度Ｄａｄ（ｎ）を算出する。
（Ｖｄ−ＦＱ）・Ｄａｄ（ｎ−１）＋ＦＱｄ（ｎ）・Ｃｄａｊ（ｎ）
＋ＦＱｕ（ｎ）・Ｄａｕ（ｎ−１）                            …（ｃ１）
ここで、下層部ＤＰＤからは燃料噴射弁１６を介して流量ＦＱに等しい量の燃料が流出するため、下層部ＤＰＤに位置する燃料のうちの前回のサンプリング値である下層部濃度Ｄａｄ（ｎ−１）に等しい濃度の燃料の量は、流量ＦＱだけ減少して、「Ｖｄ−ＦＱ」となる。また、下層部ＤＰＤに燃料通路３２からセル濃度Ｃｄａｊ（ｎ）に等しい濃度の燃料が下層部流入量ＦＱｄ（ｎ）だけ流入する。ところで、下層部ＤＰＤからは燃料噴射弁１６を介して流量ＦＱに等しい燃料が流出する。そして、下層部ＤＰＤから流出する燃料量と下層部ＤＰＤに流入する燃料量とは等しいために、下層部ＤＰＤには、流量ＦＱの燃料が流入する。ここで、Ｓ１６の処理において算出された上層部流入量ＦＱｕ（ｎ）と、Ｓ１８の処理において算出された下層部流入量ＦＱｄ（ｎ）との和は、Ｓ１０の処理において算出された流量ＦＱに一致することから、上層部ＤＰＵから下層部ＤＰＤに上層部流入量ＦＱｕの燃料が流入すると考えられる。このため、下層部ＤＰＤには、上層部ＤＰＵから前回のサンプリング値である上層部濃度Ｄａｕ（ｎ−１）の濃度の燃料が流入し、その流入量は、上層部流入量ＦＱｕ（ｎ）である。以上より、流量ＦＱの燃料が燃料噴射弁１６を介して下層部ＤＰＤから流出することにより、下層部ＤＰＤ内の燃料中のアルコール濃度である下層部濃度Ｄａｄ（ｎ）は、上記の式（ｃ１）の値を、下層部ＤＰＤ内の容積Ｖｄで除算した値となる。
【００３１】
次にＣＰＵ４２は、上層部ＤＰＵ内の燃料中のアルコール濃度である上層部濃度Ｄａｕを算出する（Ｓ２２）。ＣＰＵ４２は、上層部濃度Ｄａｕ（ｎ）に上層部ＤＰＵの容積Ｖｕを乗算した値が以下の式（ｃ２）となるように、上層部濃度Ｄａｕ（ｎ）を算出する。
（Ｖｕ−ＦＱｕ）・Ｄａｕ（ｎ−１）＋ＦＱｕ（ｎ）・Ｃｄａｊ（ｎ）  …（ｃ２）
上述したように、上層部ＤＰＵから下層部ＤＰＤに、上層部流入量ＦＱｕ（ｎ）に等しい量の燃料が流出することから、前回の上層部濃度Ｄａｕ（ｎ−１）の燃料の量は、上層部流入量ＦＱｕ（ｎ）だけ減少し、「Ｖｕ−ＦＱｕ」となる。また、燃料通路３２から上層部ＤＰＵに上層部流入量ＦＱｕ（ｎ）の燃料が流入し、その燃料のアルコール濃度は、セル濃度Ｃｄａｊ（ｎ）に等しい。以上より、流量ＦＱの燃料が燃料噴射弁１６を介して下層部ＤＰＤから流出することにより、上層部濃度Ｄａｕ（ｎ）は、上記の式（ｃ２）を容積Ｖｕで除算した値に等しくなる。
【００３２】
次に、ＣＰＵ４２は、上層部ＤＰＵと下層部ＤＰＤとのそれぞれにおける燃料中のアルコール濃度の平均値を算出することによって、デリバリパイプ３０内のアルコール濃度の平均値Ｄａｖｅ（ｎ）を算出する（Ｓ２４）。すなわち、ＣＰＵ４２は、以下の式（ｃ３）にて、平均値Ｄａｖｅ（ｎ）を算出する。
【００３３】
｛Ｖｕ・Ｄａｕ（ｎ）＋Ｖｄ・Ｄａｄ（ｎ）｝／（Ｖｕ＋Ｖｄ）        …（ｃ３）
なお、上層部ＤＰＵの容積Ｖｕと下層部ＤＰＤの容積Ｖｄとは等しいことが望ましく、その場合、上記の式（ｃ３）にて表現される加重移動平均処理値は、上層部濃度Ｄａｕ（ｎ）と下層部濃度Ｄａｄ（ｎ）との和の「１／２」となる。ちなみに、Ｓ１４〜Ｓ２４の処理によるアルコール濃度の推定処理は、デリバリパイプ３０内における燃料の拡散を考慮したものとなっており、これは、デリバリパイプ３０内の流路断面積が燃料通路３２内の流路断面積よりも大きいことに鑑みたものである。
【００３４】
ＣＰＵ４２は、Ｓ２４の処理が完了する場合、図４に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
ＣＰＵ４２は、アルコール濃度センサ５０によって検出されるアルコール濃度Ｄａに基づき、上層部濃度Ｄａｕおよび下層部濃度Ｄａｄを算出する。そして、ＣＰＵ４２は、下層部濃度Ｄａｄに基づき、濃度補正係数Ｋａを算出し、濃度補正係数Ｋａに基づき要求噴射量Ｑｄを算出する。これにより、ＣＰＵ４２は、下層部濃度Ｄａｄが大きい場合に小さい場合よりも、要求噴射量Ｑｄを大きい値に算出する。また、ＣＰＵ４２は、下層部濃度Ｄａｄに基づき、点火時期を可変設定する。このように、アルコール濃度Ｄａに基づき下層部濃度Ｄａｄを推定することにより、要求噴射量Ｑｄや点火時期を開ループ補正することができる。そのため、要求噴射量Ｑｄや点火時期を迅速に適切な値とすることができる。
【００３５】
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
（１）ＣＰＵ４２は、燃料タンク３４への燃料の給油の有無の検知とは独立に、図４の処理によって、下層部濃度Ｄａｄを常時推定することとし、これに基づき、燃料噴射弁１６や点火装置１８を操作した。これにより、給油がなくても燃料タンク３４内においてアルコール濃度が大きい燃料が燃料タンク３４内のうちの下部に偏るなどして、燃料通路３２からデリバリパイプ３０に流入する燃料中のアルコール濃度が変化する場合であっても、燃料噴射弁１６から噴射される燃料中のアルコール濃度を高精度に把握することができる。
【００３６】
＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１，２，４，５］燃料の密度の相違に応じた物理量は、アルコール濃度に対応し、センサは、アルコール濃度センサ５０に対応する。推定処理は、Ｓ２０，Ｓ２２の処理に対応し、密度パラメータは、アルコール濃度に対応する。操作部は、燃料噴射弁１６および点火装置１８に対応し、操作処理は、噴射弁操作処理Ｍ１６および点火操作処理Ｍ１８に対応する。［３］流量算出処理は、Ｓ１０の処理に対応し、分配処理は、Ｓ１４〜Ｓ１８の処理に対応し、上層部更新処理は、Ｓ２２の処理に対応し、下層部更新処理は、Ｓ２０の処理に対応する。
【００３７】
＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００３８】
・「操作処理について」
上記実施形態では、給油の有無にかかわらず、推定されたアルコール濃度（下層部濃度Ｄａｄ）を用いて燃料噴射弁１６や点火装置１８を操作したが、これに限らない。たとえば、給油がなされてから所定期間経過後においては、アルコール濃度センサ５０によって検出されるアルコール濃度Ｄａを用いて濃度補正係数Ｋａを算出するなど、アルコール濃度Ｄａに基づき燃料噴射弁１６や点火装置１８を操作してもよい。ここで、所定期間は、デリバリパイプ３０内の燃料中のアルコール濃度が給油後の値に収束すると想定される時間に設定すればよい。なお、給油の有無は、たとえばアルコール濃度Ｄａの変化量が所定量以上であることに基づき判定したり、燃料タンク３４内の燃料量の増加を検知することに基づき判定したりすればよい。
【００３９】
上記実施形態では、燃料噴射弁１６から噴射される燃料のアルコール濃度の推定値に基づき、燃料噴射量を増量補正するとともに、点火時期を可変設定したが、これに限らない。たとえば、燃料噴射量の増量補正処理と、点火時期の可変設定処理とに関しては、それら２つの処理のうちのいずれか１つの処理のみを実行してもよい。
【００４０】
・「デリバリパイプ３０と燃料通路３２との接続箇所について」
上記実施形態では、デリバリパイプ３０のうちの車両の姿勢が水平な場合における鉛直方向の上側および下側の中央において燃料通路３２が接続されたが、これに限らない。
【００４１】
・「供給箇所について」
上記実施形態では、デリバリパイプ３０のうちの、車両の姿勢が水平な場合における鉛直方向の下側の位置から燃料噴射弁１６に燃料を供給したが、これに限らない。たとえば、上側の位置から燃料噴射弁１６を供給してもよく、またたとえば、供給箇所が上層部ＤＰＵと下層部ＤＰＤとのいずれにも含まれつつも、上層部ＤＰＵと下層部ＤＰＤとのいずれかに偏って配置されてもよい。ただし、その場合には、下記「操作部により取得される密度パラメータについて」の欄に記載したように操作部により取得される密度パラメータについても変更したり、下記「推定処理について」の欄に記載したように推定処理を変更したりすることが望ましい。
【００４２】
・「操作部により取得される密度パラメータについて」
たとえば「供給箇所について」の欄に記載したように、車両の姿勢が水平な場合における鉛直方向の上側の位置から燃料噴射弁１６に燃料を供給する場合、上層部濃度Ｄａｕを用いて操作部を操作してもよい。またたとえば「供給箇所について」の欄に記載したように、供給箇所が上層部ＤＰＵと下層部ＤＰＤとのいずれにも含まれつつも上層部ＤＰＵと下層部ＤＰＤとのいずれかに偏って配置されている場合には、上層部濃度Ｄａｕと下層部濃度Ｄａｄとの加重移動平均処理値を用いて操作部を操作すればよい。具体的には、たとえば供給箇所が上層部ＤＰＵと下層部ＤＰＤとのいずれにも含まれつつも下層部ＤＰＤに偏っている場合、「１／２」よりも大きく「１」よりも小さい重み係数αを用いて、「α・Ｄａｄ＋（１−α）・Ｄａｕ」が噴射される燃料中のアルコール濃度であるとして操作部を操作すればよい。
【００４３】
・「デリバリパイプに流入する燃料の密度パラメータについて」
上記実施形態では、燃料通路３２内においては、アルコール濃度センサ５０によって検出されたアルコール濃度の燃料が、燃料通路３２内の別のセルＣ２，Ｃ３，…における異なるアルコール濃度の燃料と混ざり合うことなく、デリバリパイプ３０に流入すると仮定したが、これに限らない。
【００４４】
また、複数のデリバリパイプを備える場合には、各デリバリパイプに流入する燃料のアルコール濃度については、以下のようにして求めればよい。
図５（ａ）に例示するＶ型６気筒の内燃機関では、第１デリバリパイプ３０ａと第２デリバリパイプ３０ｂとが並列に接続されている例を示している。この場合、ＣＰＵ４２は、まず、第１デリバリパイプ３０ａに接続されている第１燃料通路３２ａと第２デリバリパイプ３０ｂに接続されている第２燃料通路３２ｂとの合流部におけるアルコール濃度を算出すればよい。すなわちまず、第２デリバリパイプ３０ｂ側の燃料噴射弁１６から噴射される燃料量に応じた流量ＦＱｂと第１デリバリパイプ３０ａ側の燃料噴射弁１６から噴射される燃料量に応じた流量ＦＱａとの積算値を算出する。そして積算値が、燃料通路３２のうちのアルコール濃度センサ５０が位置する部分から合流部までの容積に等しい値だけ小さかった時点におけるアルコール濃度Ｄａが、合流部におけるアルコール濃度に等しいと推定すればよい。また、第１デリバリパイプ３０ａに流入する燃料のアルコール濃度は、流量ＦＱａの積算値が、第１燃料通路３２ａの容積だけ小さかった時点における合流部のアルコール濃度と推定すればよい。また、第２デリバリパイプ３０ｂに流入する燃料のアルコール濃度は、流量ＦＱｂの積算値が、第２燃料通路３２ｂの容積だけ小さかった時点における合流部のアルコール濃度と推定すればよい。
【００４５】
図５（ｂ）に例示するＶ型６気筒の内燃機関では、第１デリバリパイプ３０ａと第２デリバリパイプ３０ｂとが燃料通路６０を介して直列に接続されている例を示している。この例では、第１デリバリパイプ３０ａの上層部ＤＰＵおよび下層部ＤＰＤのいずれに偏ることもなく燃料通路６０が第１デリバリパイプ３０ａに接続されている。このため、第１デリバリパイプ３０ａから燃料通路６０に流出する燃料のアルコール濃度は、第１デリバリパイプ３０ａに関する上層部濃度Ｄａｕと下層部濃度Ｄａｄとの平均値とすればよい。また、燃料通路６０を複数のセルに分割し、第２デリバリパイプ３０ｂから燃料噴射弁１６への燃料の流出量に応じて第１デリバリパイプ３０ａから流入した燃料が燃料通路６０内を移動するとして、第２デリバリパイプ３０ｂに流入する燃料のアルコール濃度を推定すればよい。なお、たとえば燃料通路６０が第１デリバリパイプ３０ａのうちの上層部ＤＰＵ側に接続されている場合には、第１デリバリパイプ３０ａから燃料通路６０に流出する燃料のアルコール濃度を、第１デリバリパイプ３０ａに関する上層部濃度Ｄａｕとすればよい。また、たとえば、燃料通路６０が第１デリバリパイプ３０ａのうちの上層部ＤＰＵおよび下層部ＤＰＤの双方にまたがって接続されているものの、いずれか一方側に偏っている場合には、燃料通路６０に流出する燃料のアルコール濃度を、第１デリバリパイプ３０ａに関する上層部濃度Ｄａｕと下層部濃度Ｄａｄとの加重移動平均処理値とすればよい。
【００４６】
なお、図５（ｂ）に示す構成の場合であっても、第２デリバリパイプ３０ｂの上層部濃度Ｄａｕと下層部濃度Ｄａｄとは、Ｓ２０，Ｓ２２の処理によって推定できる。ただし、第１デリバリパイプ３０ａの上層部濃度Ｄａｕと下層部濃度Ｄａｄとについては、Ｓ２０，Ｓ２２の処理に対して、下記「推定処理について」の欄に例示したような変更が必要である。
【００４７】
・「推定処理について」
たとえば「供給箇所について」の欄に記載したように、車両の姿勢が水平な場合における鉛直方向の上側の位置から燃料噴射弁１６に燃料を供給する場合、次のようにすればよい。まず、下層部濃度Ｄａｄ（ｎ）に下層部ＤＰＤの容積Ｖｄを乗算した値が、上記の式（ｃ１）において、「Ｖｄ−ＦＱ」を、「Ｖｄ−ＦＱｄ」に代え、さらに「ＦＱｕ（ｎ）・Ｄａｕ（ｎ−１）」の項を削除した値となるように、下層部濃度Ｄａｄ（ｎ）を算出すればよい。また、上層部濃度Ｄａｕ（ｎ）に上層部ＤＰＵの容積Ｖｕを乗算した値が、上記の式（ｃ２）において、「Ｖｕ−ＦＱｕ」を「Ｖｕ−ＦＱ」に代え、さらに、「ＦＱｄ（ｎ）・Ｄａｄ（ｎ−１）」を加算した値となるように、上層部濃度Ｄａｕ（ｎ）を算出すればよい。
【００４８】
またたとえば「供給箇所について」の欄に記載したように、供給箇所が上層部ＤＰＵと下層部ＤＰＤとのいずれにも含まれつつも上層部ＤＰＵと下層部ＤＰＤとのいずれかに偏って配置されている場合には、次のようにすればよい。すなわち、たとえば供給箇所が下層部ＤＰＤに偏っている場合、「１／２」よりも大きく「１」よりも小さい重み係数αを用いて、上層部ＤＰＵから燃料噴射弁１６に流入する燃料の流量を「（１−α）・ＦＱ」とし、下層部ＤＰＤから燃料噴射弁１６に流入する燃料の流量を「α・ＦＱ」とする。そして、「（１−α）・ＦＱ−ＦＱｕ」が正である場合、下層部ＤＰＤから上層部ＤＰＵに「（１−α・）ＦＱ−ＦＱｕ」の流量で燃料が流入するとし、「α・ＦＱ−ＦＱｄ」が正である場合、上層部ＤＰＵから下層部ＤＰＤに「α・ＦＱ−ＦＱｄ」の流量で燃料が流入するとして、Ｓ２０，Ｓ２２の処理に準じた処理を実行する。
【００４９】
たとえば「デリバリパイプに流入する燃料の密度パラメータについて」の欄に記載した図５（ｂ）の場合における推定処理について、以下に第１デリバリパイプ３０ａの上層部ＤＰＵおよび下層部ＤＰＤのいずれに偏ることもなく燃料通路６０が第１デリバリパイプ３０ａに接続されている場合についてその一例を示す。
【００５０】
ＣＰＵ４２は、第２デリバリパイプ３０ｂ側の燃料噴射弁１６から噴射される燃料量に応じた流量ＦＱｂと、第１デリバリパイプ３０ａ側の燃料噴射弁１６から噴射される燃料量に応じた流量ＦＱａとをそれぞれ算出する。そしてＣＰＵ４２は、燃料通路３２から第１デリバリパイプ３０ａに流入する燃料量を、「ＦＱａ＋ＦＱｂ」とし、上層部流入量ＦＱｕおよび下層部流入量ＦＱｄを算出する。またＣＰＵ４２は、第１デリバリパイプ３０ａの下層部ＤＰＤから流出する燃料量を、「ＦＱａ＋（ＦＱｂ／２）」とする。さらにＣＰＵ４２は、第１デリバリパイプ３０ａ内の上層部ＤＰＵから燃料通路６０に流出する燃料量を「ＦＱｂ／２」とする。そして、同上層部ＤＰＵから同下層部ＤＰＤに流入する燃料量を、「Ｒｕ・ＦＱａ」とし、上記実施形態のＳ２０，Ｓ２２の処理に準じた処理によって、第１デリバリパイプ３０ａに関する上層部濃度Ｄａｕおよび下層部濃度Ｄａｄを算出する。
【００５１】
・「密度が異なる燃料について」
密度が異なる燃料としては、アルコール濃度が異なる燃料に限らない。密度が異なって且つ、密度に応じて単位量の酸素と過不足なく反応する量が異なる燃料である場合には、空燃比を目標空燃比に開ループ制御するための噴射量を算出する上で密度パラメータを高精度に推定することが重要となる。また、たとえば密度が異なって且つ、密度が異なると燃焼速度が異なる等、最適な点火時期が異なる燃料である場合には、点火時期の開ループ制御の操作量を算出する上で、密度パラメータを高精度に推定することが重要となる。
【００５２】
・「内燃機関について」
上記実施形態では、燃料噴射弁として、燃焼室１４に燃料を直接噴射する筒内噴射弁を例示したが、これに限らない。たとえば吸気通路１２に燃料を噴射するポート噴射弁であってもよい。さらに、ポート噴射弁と筒内噴射弁との双方を備えてもよい。双方を備える場合には、単一のアルコール濃度センサ５０でポート噴射弁から噴射される燃料中のアルコール濃度と筒内噴射弁から噴射される燃料中のアルコール濃度とを把握する上では、本実施形態において例示したように、アルコール濃度センサ５０による検出箇所を燃料タンク３４に近づけることが要求される。このため、アルコール濃度センサ５０の検出対象箇所を下層部ＤＰＤ等とすることができないことから、上記推定処理が特に有効である。もっとも、筒内噴射弁用とポート噴射弁用とのそれぞれにアルコール濃度センサを備える場合であっても、車両の姿勢が水平な場合における鉛直方向の上側および下側のうちのデリバリパイプにおける燃料噴射弁への燃料の供給箇所側にアルコール濃度センサを取り付けることが困難である場合には、上記推定処理が有効である。
【００５３】
・「制御装置について」
制御装置がＣＰＵ４２とＲＯＭ４４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…燃焼室、１６…燃料噴射弁、１８…点火装置、２０…排気通路、２２…触媒、３０…デリバリパイプ、３０ａ…第１デリバリパイプ、３０ｂ…第２デリバリパイプ、３２…燃料通路、３２ａ…第１燃料通路、３２ｂ…第２燃料通路、３４…燃料タンク、３６…燃料ポンプ、４０…制御装置、４２…ＣＰＵ、４４…ＲＯＭ、４６…電源回路、５０…アルコール濃度センサ、５２…空燃比センサ、５４…クランク角センサ、５６…エアフローメータ、６０…燃料通路。
【図１】
2020026739.tif 000003
【図２】
2020026739.tif 000004
【図３】
2020026739.tif 000005
【図４】
2020026739.tif 000006
【図５】
2020026739.tif 000007