(57)【要約】【課題】アルコール濃度の推定をより正確に行うことができるとともに、アルコール濃度推定値に基づいて燃料噴射量を最適化することができる内燃機関の制御装置を得る。【解決手段】上流側目標値に対して、上流側酸素濃度センサ１８による検出値が一致するように、内燃機関へ供給する空燃比を調整する上流側空燃比フィードバック制御手段４１と、下流側目標値に対して、下流側酸素濃度センサ１９による検出値が一致するように、上流側目標値を調整する下流側空燃比フィードバック制御手段４２と、下流側空燃比フィードバック制御手段４２による上流側目標値の調整量に基づいて、燃料タンク２２内の燃料の単一組成分の濃度推定値を算出する下流側濃度推定値算出手段４４と、下流側濃度推定値算出手段４４によって算出された濃度推定値に基づいて、内燃機関に供給する燃料量を調整する燃料供給量調整手段４６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の燃料を内燃機関に供給する燃料供給装置と、
前記内燃機関の排気系に配置され、前記内燃機関からの排気ガスを浄化する触媒と、
前記触媒の上流側に設けられ、前記触媒によって浄化される前の上流側排気ガス中の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度センサと、
前記触媒の下流側に設けられ、前記触媒によって浄化された後の下流側排気ガス中の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度センサと、
上流側目標値に対して、前記上流側酸素濃度センサによる検出値が一致するように、内燃機関へ供給する空燃比を調整する上流側空燃比フィードバック制御手段と、
下流側目標値に対して、前記下流側酸素濃度センサによる検出値が一致するように、前記上流側目標値を調整する下流側空燃比フィードバック制御手段と
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記下流側空燃比フィードバック制御手段による前記上流側目標値の調整量に基づいて、前記燃料タンク内の燃料の単一組成分の濃度推定値を算出する下流側濃度推定値算出手段と、
前記下流側濃度推定値算出手段によって算出された前記濃度推定値に基づいて、前記内燃機関への燃料供給量を調整する燃料供給量調整手段と
をさらに備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記上流側空燃比フィードバック制御による前記空燃比の調整量に基づいて、前記燃料タンク内の燃料の単一組成分の濃度推定値を算出する上流側濃度推定値算出手段をさらに備え、
前記燃料供給量調整手段は、前記上流側濃度推定値算出手段及び前記下流側濃度推定値算出手段によって算出されたそれぞれの濃度推定値に基づいて、前記内燃機関への燃料供給量を調整する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記上流側濃度推定値算出手段によって算出された濃度推定値に基づいて前記上流目標値を算出する上流側目標値算出手段をさらに備えることを特徴とする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、アルコール（単一成分）とガソリンとの任意の比率の混合燃料でも走行可能な、いわゆるフレキシブルフューエルビークル（以下、「ＦＦＶ」と略称する）と言われる自動車において、燃料噴射量を最適化する内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ガソリンの他に、アルコールとガソリンの各種組成の混合燃料でも走行可能な、いわゆるＦＦＶと言われる自動車がある。
【０００３】
通常、自動車の内燃機関の排気通路には、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒が設置されている。この三元触媒には、空燃比が理論空燃比付近である場合に、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの浄化効率が最も高くなるという特性を持っている。
【０００４】
アルコールは、通常のガソリンと比べて炭素（Ｃ）原子及び酸素（Ｏ）原子の含有量が異なっているため、アルコールとガソリンとの理論空燃比も異なっている。従って、アルコールとガソリンとの混合燃料を内燃機関に供給するにあたっては、混合燃料内のアルコール濃度の変化に応じて理論空燃比を算出し、内燃機関に供給する空燃比を補正する必要がある。
【０００５】
そこで、上記の問題点を解決する従来技術として、フィードバック制御による空燃比補正量とアルコール濃度との相関関係に基づいてアルコール濃度を推定し、空燃比制御などの制御性能の向上を図る内燃機関の制御装置が提案されている。具体的には、三元触媒の上流側に設けた酸素濃度センサによって検出された排気ガス中の酸素濃度より、理論空燃比に対する空燃比のずれを検出し、空燃比をフィードバック制御する。これにより、空燃比は、アルコール濃度により変化する理論空燃比付近で自動補正される（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、排気ガス中の水素濃度は、アルコール濃度に比例して増加する。また、水素の分子量は、酸素の分子量よりも小さいため、酸素濃度センサのジルコニア素子に拡散し易い。従って、特許文献１に示すような従来技術では、酸素濃度センサの出力がわずかにリッチ（小さい）側にシフトしてしまう。このため、空燃比は、理論空燃比からわずかにリーン（大きい）側にシフトし、触媒の浄化効率が低下してしまい、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘの排出量が多くなってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、上記の問題点を解決する従来技術として、フィードバック制御の空燃比補正量により推定したアルコール濃度に比例して、空燃比をリッチ側にシフトさせることにより、空燃比が理論空燃比からわずかにリーン側へシフトするのを防止する内燃機関の制御装置が提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２４５０９７号公報
【特許文献２】特開平１−２４４１３３号公報
【特許文献３】特開昭６２−２９４７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２、３に示すような従来技術では、上流側の酸素濃度センサを用いたフィードバック制御の空燃比補正量により推定するアルコール濃度に誤差が生じた場合、空燃比制御などの制御性能が悪化する。さらに、この従来技術では、制御性能の悪化に伴い、水素によるリーンシフトの補償精度が低下し、燃料噴射量を最適化することができなかった。
【００１０】
ここで、上述したアルコール濃度の推定誤差の要因としては、燃料タンクへの給油判定後に設定する推定期間の設定誤差、燃料供給装置（例えば、燃料インジェクタ、エアフローセンサ）の特性変動により生じた空燃比補正量の変動などが挙げられる。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、アルコール濃度の推定をより正確に行うことができるとともに、アルコール濃度推定値に基づいて燃料噴射量を最適化することができる内燃機関の制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料タンク内の燃料を内燃機関に供給する燃料供給装置と、内燃機関の排気系に配置され、内燃機関からの排気ガスを浄化する触媒と、触媒の上流側に設けられ、触媒によって浄化される前の上流側排気ガス中の酸素濃度を検出する上流側酸素濃度センサと、触媒の下流側に設けられ、触媒によって浄化された後の下流側排気ガス中の酸素濃度を検出する下流側酸素濃度センサと、上流側目標値に対して、上流側酸素濃度センサによる検出値が一致するように、内燃機関へ供給する空燃比を調整する上流側空燃比フィードバック制御手段と、下流側目標値に対して、下流側酸素濃度センサによる検出値が一致するように、上流側目標値を調整する下流側空燃比フィードバック制御手段とを備えた内燃機関の制御装置であって、下流側空燃比フィードバック制御手段による上流側目標値の調整量に基づいて、燃料タンク内の燃料の単一組成分の濃度推定値を算出する下流側濃度推定値算出手段と、下流側濃度推定値算出手段によって算出された濃度推定値に基づいて、内燃機関への燃料供給量を調整する燃料供給量調整手段とをさらに備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る内燃機関の制御装置よれば、下流側空燃比フィードバック制御手段による上流側目標値の調整量に基づいて、燃料タンク内の単一組成分のアルコール濃度推定値を算出することにより、アルコール濃度の推定をより正確に行うことができるとともに、アルコール濃度推定値に基づいて燃料噴射量を最適化することができる内燃機関の制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る内燃機関を示す構成図である。
【図２】ガソリンとエタノールとの混合燃料のアルコール濃度と理論空燃比との関係を示すグラフである。
【図３】２値型酸素濃度センサの要部を示す構成図である。
【図４】リニア型酸素濃度センサの要部を示す構成図である。
【図５】上流側酸素濃度センサが２値型酸素濃度センサであった場合に、浄化前の排気ガスを検出した結果を示すグラフである。
【図６】上流側酸素濃度センサがリニア型酸素濃度センサであった場合に、浄化前の排気ガスを検出した結果を示すグラフである。
【図７】下流側酸素濃度センサが２値型酸素濃度センサであった場合に、浄化前の排気ガスを検出した結果を示すグラフである。
【図８】下流側酸素濃度センサがリニア型酸素濃度センサであった場合に、浄化前の排気ガスを検出した結果を示すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態１に係るＥＣＵにおけるエンジン回転数と負荷との２次元マップの一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係るＥＣＵによる上流側空燃比フィードバック制御の設定動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態１に係るＥＣＵにおける出力電圧と空気過剰率との２次元マップを示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係るＥＣＵにおける目標空気過剰率とアルコール濃度との２次元マップを示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係るＥＣＵにおけるアルコール濃度補正係数とアルコール濃度との２次元マップを示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係るＥＣＵによる下流側空燃比フィードバック制御の設定動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態１に係るＥＣＵによるアルコール濃度推定値の設定動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態１に係るＥＣＵにおけるΔＡＦｏｂｊ＿ｆｌｔとアルコール濃度推定値誤差ΔＡＬとの２次元マップを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置を示す構成図である。なお、図１に示す内燃機関は、アルコールを含む燃料を用いる内燃機関である。また、この内燃機関には、複数の気筒が設けられているが、図１では、そのうちの１本の気筒のみを示している。
【００１７】
図１において、内燃機関であるエンジン１には、吸気ポート２と、排気ポート３と、エンジン１を冷却するウォータジャケット４とが設けられている。吸気ポート２には、吸気管５が接続されている。また、排気ポート３には、排気管６が接続されている。ウォータジャケット４には、冷却水温を検出する水温センサ７が取り付けられている。エンジン１の回転数は、クランク角センサ８からの所定クランク角毎に出力されるパルス信号の周波数によって検出される。
【００１８】
吸気管５は、エアクリーナ収納部９と、サージタンク１０とを有している。エアクリーナ収納部９内には、吸気ダクト（図示せず）からの空気を浄化するエアクリーナ１１が設けられている。サージタンク１０内には、吸気温度を検出する吸気温度センサ１２が設けられている。
【００１９】
また、吸気管５内におけるエアクリーナ収納部９及びサージタンク１０間には、エアフローメータ１３及びスロットルバルブ１４が設けられている。エアフローメータ１３は、エンジン１への吸入空気量を検出する。スロットルバルブ１４の上方には、スロットルボデー１５が設けられている。スロットルボデー１５内には、スロットルバルブ１４が収納可能となっている、また、スロットルボデー１５には、空気吸気量を調節するアイドルスピードコントロールバルブ１６と、吸気管５の圧力を検出する吸気管圧力センサ１７とが設けられている。
【００２０】
一方、排気管６には、上流側酸素濃度センサ１８と、下流側酸素濃度センサ１９とが設けられている。また、排気管６内における上流側酸素濃度センサ１８及び下流側酸素濃度センサ１９間には、排気ガスを浄化する三元触媒２０が設けられている。上流側酸素濃度センサ１８は、三元触媒２０によって浄化される前の排出ガス中の酸素濃度を検出する。下流側酸素濃度センサ１９は、三元触媒２０よって浄化された後の排気ガス中の酸素濃度を検出する。
【００２１】
各気筒の吸気ポート２の近傍には、燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）２１が設けられている。燃料噴射弁２１は、エンジンコントロールユニット４０（以下、「ＥＣＵ４０」と略称する）からの燃料噴射指令信号により運転条件に応じて、所定の空燃比となるように、吸気管５内の吸入空気中に、燃料タンク２２から供給される燃料を噴射する。
【００２２】
ＥＣＵ４０は、図示していないが、後述する各種演算処理に用いられるデータを格納するバックアップＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）又はＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、演算制御プログラムが格納されているＲＯＭとを有している。また、ＥＣＵ４０には、エンジン１及びその周辺に設けられた各種センサ（図示せず）の検出信号が入力される。
【００２３】
また、本実施の形態１におけるＥＣＵ４０は、上流側空燃比フィードバック制御手段４１と、下流側空燃比フィードバック制御手段４２と、上流側アルコール濃度推定値算出手段４３（上流側濃度推定手段に相当）と、下流側アルコール濃度推定値算出手段４４（下流側濃度推定手段に相当）と、上流側目標空気過剰率算出手段４５（上流側目標値算出手段に相当）と、燃料供給量調整手段４６とを有している。
【００２４】
なお、詳細は、後述するが、ＥＣＵ４０内の各手段は、概略、以下のように機能する。また、本発明における内燃機関の制御装置は、上流側アルコール濃度推定値算出手段４３、上流側目標空気過剰率算出手段４５を有さない構成とすることも可能である。
【００２５】
上流側空燃比フィードバック制御手段４１は、上流側酸素濃度センサ１８による検出値が、後述する上流側目標空気過剰率（上流側目標値）に一致するように、内燃機関へ供給する空燃比を調整する。
【００２６】
下流側空燃比フィードバック制御手段４２は、下流側酸素濃度センサ１９による検出値が、後述する下流側目標値に一致するように、上流側目標空気過剰率を調整する。
【００２７】
上流側アルコール濃度推定値算出手段４３は、上流側空燃比フィードバック制御手段４１による空燃比の調整量に基づいて、燃料タンク２２内の燃料の単一組成分のアルコール濃度推定値を算出する。
【００２８】
下流側アルコール濃度推定値算出手段４４は、下流側空燃比フィードバック制御手段４２による上流側目標空気過剰率の調整量に基づいて、燃料タンク２２内の燃料の単一組成分のアルコール濃度推定値を算出する。
【００２９】
上流側目標空気過剰率算出手段４５は、上流側アルコール濃度推定値算出手段４３によって算出されたアルコール濃度推定値に基づいて、上流側目標空気過剰率を算出する。
【００３０】
燃料供給量調整手段４６は、上流側アルコール濃度推定値算出手段４３及び下流側アルコール濃度推定値算出手段４４によって算出されたアルコール濃度推定値に基づいて、内燃機関への燃料供給量を調整する。
【００３１】
燃料タンク２２内には、混合燃料が蓄えられている。混合燃料としては、例えば、ガソリンとエタノールとの混合燃料などが挙げられる。
【００３２】
燃料タンク２２内には、混合燃料を汲み上げる燃料ポンプ２３と、混合燃料の液面レベルを検出する燃料レベルゲージ２４とが設けられている。燃料ポンプ２３には、燃料供給パイプ２５を介して圧力レギュレータ２６が接続されている。圧力レギュレータ２６には、燃料供給パイプ２５を介して燃料フィルタ２７が接続されている。燃料フィルタ２７には、燃料供給パイプ２５を介して各気筒の燃料噴射弁２１に燃料を供給するデリバリパイプ２８が接続されている。
【００３３】
圧力レギュレータ２６の背圧室は、大気に開放されている。これにより、燃料ポンプ２３から圧力レギュレータ２６に送られる燃料の余剰分は、圧力レギュレータ２６の燃料戻し口２６ａから燃料タンク２２内へ戻される。
【００３４】
また、燃料タンク２２には、混合燃料から発生する蒸散ガスを吸着するキャニスター２９が接続されている。キャニスター２９は、バルブ３０を介してサージタンク１０に接続されている。バルブ３０は、ＥＣＵ４０からの制御信号に基づいて蒸散ガス導入時に開放される。この結果、キャニスター２９に吸着された蒸散ガスは、吸気管５を介してエンジン１に導入される。
【００３５】
図２は、ガソリンとエタノールとの混合燃料のアルコール濃度と理論空燃比との関係を示すグラフである。三元触媒２０は、空燃比が理論空燃比付近において、最大の浄化効率をもって排気ガス中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを浄化することできる。しかし、燃料内の単一組成成分濃度（アルコール濃度）が異なる燃料は、通常のガソリンに対してＣ（炭素）原子の含有量が異なるため、ガソリンとアルコールとの理論空燃比も異なっている。
【００３６】
そこで、燃料内の単一組成成分濃度が異なる燃料においても、三元触媒２０内の空燃比を理論空燃比に維持する方法として、上流側酸素濃度センサ１８を用いた上流側空燃比フィードバック制御が一般的に知られている。
【００３７】
ここでは、上流側酸素濃度センサ１８を用いた従来の上流側空燃比フィードバック制御について説明する。
【００３８】
ＥＣＵ４０は、上流側酸素濃度センサ１８によって検出された排気ガス中の酸素濃度に基づいて理論空燃比に対する空燃比のずれ量を検出し、エンジン１への供給空燃比を理論空燃比にフィードバック制御する。これにより、空燃比は、アルコール濃度により変化する理論空燃比付近に自動補正される。
【００３９】
しかし、上流側酸素濃度センサ１８を用いた上流側空燃比フィードバック制御だけでは、三元触媒２０内の空燃比を理論空燃比に維持する制御精度が十分ではなかった。
【００４０】
そこで、上流側酸素濃度センサ１８及び下流側酸素濃度センサ１９を用いて三元触媒２０内の空燃比の理論空燃比からのずれ量を検出するとともに、空燃比を理論空燃比に維持するように、上流側の空燃比フィードバック制御の制御定数を補正し、上流側の空燃比を調整する下流側の空燃比フィードバック制御を行なうダブル濃度センサシステムが一般に知られている。
【００４１】
ここで、上流側酸素濃度センサ１８及び下流側酸素濃度センサ１９の構成・機能を中心に、以下に説明する。図３は、２値型酸素濃度センサの要部を示す構成図、図４は、リニア型酸素濃度センサの要部を示す構成図である。
【００４２】
なお、本実施の形態１おける上流側酸素濃度センサ１８及び下流側酸素濃度センサ１９は、理論空燃比を境に２値の出力特性をもつ２値型酸素濃度センサであるが、必ずしもこれに限定されず、理論空燃比に対する空燃比のずれ量をリニアに検出するリニア型酸素濃度センサであってもよい。
【００４３】
まず、図３に示すように、２値型酸素濃度センサの内部には、ジルコニア素子が設けられている。２値型酸素濃度センサは、ジルコニア素子の内側に酸素濃度の高い大気を導くとともに、ジルコニア素子の外側に酸素濃度の低い排気ガスを導くようになっている。
【００４４】
これにより、ジルコニア素子の両端で酸素濃度差が生じると、酸素イオンがジルコニア素子の中を通過し、ネルンストの式で表される起電力が生じる。例えば、ジルコニア素子の外側を通過する排気ガス中の空燃比が理論空燃比よりも小さい時には、酸素濃度差が大きくなるので、起電力も大きくなる。反対に、ジルコニア素子の外側を通過する排気ガス中の空燃比が理論空燃比よりも大きい時には、酸素濃度差が小さくなるので、起電力も小さくなる。
【００４５】
また、ジルコニア素子の両端の電極には、起電力を取り出すために白金が使用されている。これは、電極の役割に加えて白金の触媒作用を働かせ、十分な起電力と、理論空燃比を境にして外側電極近傍の酸素濃度を急変させる特性とを得るためである。
【００４６】
一方、図４に示すように、リニア型酸素濃度センサの内部には、ジルコニア素子及び酸素ポンプ素子が設けられている。酸素ポンプ素子は、測定室内に導入される排気ガスが理論空燃比よりもリーンな場合、測定室内の酸素を外側の排気ガス中に放出する。反対に、酸素ポンプ素子は、測定室内に導入される排気ガスが理論空燃比よりもリッチな場合、外側の排気ガス中の酸素を取り入れる。
【００４７】
また、酸素ポンプ素子は、リニア型酸素濃度センサのコントロールユニット（図示せず）によって制御されている。コントロールユニットは、理論空燃比に対する排気ガスの空燃比ずれ量を示す電圧を出力する。従って、リニア型酸素濃度センサは、酸素の放出及び取り入れによって生じる酸素ポンプ素子の電流値に基づいて、理論空燃比に対する空燃比のずれ量をリニアに検出することができる。
【００４８】
図５は、上流側酸素濃度センサ１８が２値型酸素濃度センサであった場合に、浄化前の排気ガスを検出した結果を示すグラフ、図６は、上流側酸素濃度センサ１８がリニア型酸素濃度センサであった場合に、浄化前の排気ガスを検出した結果を示すグラフである。なお、図５、６の横軸に示す空気過剰率（λ）は、空燃比／理論空燃比で定義される。
【００４９】
通常、浄化前の排気ガス中の水素（Ｈ２）濃度は、アルコール濃度が高くなるほど高くなる。また、酸素（Ｏ２）より分子量の小さい水素は、上流側酸素濃度センサ１８のジルコニア素子に拡散し易い。このため、検出された酸素濃度は、実際の酸素濃度より少なくなり、上流側酸素濃度センサ１８の起電力も大きくなる。
【００５０】
従って、図５、６に示すように、アルコール燃料では、実際の空燃比が理論空燃比（空気過剰率（λ）＝１）であるのに対し、２値型酸素濃度センサの起電力が大きくなり、リッチ出力する。また、リニア型酸素濃度センサもジルコニア素子により検出された酸素濃度を基準に空燃比を検出しているため、同様に、リッチ出力する。
【００５１】
このように、上流側の２値型酸素濃度センサ又は上流側のリニア型酸素濃度センサを用いた上流側の空燃比フィードバック制御による空燃比は、アルコール濃度に比例して理論空燃比から若干リーン側にずれる。従って、三元触媒２０の浄化率が低下し、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯの排出量が多くなってしまう。
【００５２】
図７は、下流側酸素濃度センサ１９が２値型酸素濃度センサであった場合に、浄化前の排気ガスを検出した結果を示すグラフ、図８は、下流側酸素濃度センサ１９がリニア型酸素濃度センサであった場合に、浄化前の排気ガスを検出した結果を示すグラフである。
【００５３】
図７、８に示すように、排ガス中の水素濃度は、三元触媒２０によって浄化されることにより水素が酸化されるため、アルコール濃度に関わらず、ほぼ０になることが分かる。また、理論空燃比付近及び理論空燃比よりリーン側では、三元触媒２０の酸化作用が増加するため、水素濃度がほぼ０になる。さらに、理論空燃比よりリッチ側では、三元触媒２０の酸化作用が低下するため、水素濃度が増加する。従って、下流側酸素濃度センサ１９は、理論空燃比付近でのアルコール濃度変化による出力シフトが大幅に減少する。
【００５４】
また、上流側酸素濃度センサ１８による空燃比のリーンシフトは、下流側酸素濃度センサ１９により検出できる。このため、下流側空燃比フィードバック制御により上流側の空燃比を補正するダブル酸素濃度センサシステムは、アルコール燃料の水素増加に対しても有効である。
【００５５】
さらに、下流側空燃比フィードバック制御による上流側の空燃比の補正量により、アルコール濃度の変化を検出することができる。
【００５６】
そこで、本発明の実施の形態１においては、下流側空燃比フィードバック制御による上流側の空燃比の補正量に基づいて、アルコール濃度推定値を算出する下流側濃度推定値算出手段と、この下流側濃度推定値算出手段によって算出されたアルコール濃度推定値に基づいて内燃機関への燃料供給量を調整する燃料供給量調整手段４６とを備えた内燃機関の制御装置について、以下に説明する。
【００５７】
まず始めに、上流側酸素濃度センサ１８を用いた上流側空燃比フィードバック制御について説明する。
【００５８】
燃料噴射弁２１からエンジン１に供給される燃料噴射量Ｑｆｕｅｌ１は、アルコール濃度が０％の場合の基本噴射量Ｑｆｕｅｌ０、後述するアルコール濃度補正係数ＫＡＬ、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢ、学習補正係数ＫＬＲＮ及び蒸散ガス導入補正係数ＫＰＲＧを用いて、次式（１）のように設定される。
Ｑｆｕｅｌ１＝Ｑｆｕｅｌ０×ＫＡＬ×ＫＦＢ×ＫＬＲＮ×ＫＰＲＧ        （１）
【００５９】
上式（１）の基本噴射量Ｑｆｕｅｌ０は、エアフローメータ１３で検出される吸入空気量ｑａから演算されるエンジン１への供給空気量Ｑａｃｙｌと、目標空燃比ＡＦ０とを用いて、次式（２）のように演算される。
Ｑｆｕｅｌ０＝Ｑａｃｙｌ／ＡＦ０                                      （２）
【００６０】
上式（２）の目標空燃比ＡＦ０は、アルコール濃度が０％のときの空燃比であり、図９に示すような、エンジン回転数と負荷（例えば、吸入空気量ｑａ）との３次元マップに基づいて設定される。
【００６１】
図９において、エンジン回転数又は負荷が大きい場合には、リッチ化制御の目標空燃比ＡＦ０（＝１２〜１３）に設定される。また、エンジン回転数又は負荷が中間運転域の場合には、理論空燃比制御の目標空燃比ＡＦ０（≒１４．５）に設定される。さらに、エンジン回転数が中間運転域で負荷が小さい場合には、リーン化制御の目標空燃比ＡＦ０（＝１６）又は燃料カットの目標空燃比ＡＦ０（＝∞）に設定される。
【００６２】
ここで、アルコール濃度補正係数ＫＡＬ、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢ、学習補正係数ＫＬＲＮ及び蒸散ガス導入補正係数ＫＰＲＧについて、以下に説明する。
【００６３】
アルコール濃度補正係数ＫＡＬは、アルコール濃度により変化する理論空燃比の変化を補正する補正係数である。また、アルコール濃度補正係数ＫＡＬは、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢ及び下流側空燃比フィードバック制御に基づいて算出される。
【００６４】
空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢは、上流側酸素濃度センサ１８の出力に基づいて、後述する上流側目標空気過剰率ＡＦｏｂｊとなるように実施される上流側空燃比フィードバック制御の補正係数である。
【００６５】
学習補正係数ＫＬＲＮは、燃料供給装置（例えば、燃料噴射弁２１）の経年変化などによる特性変動を補正する補正係数である。また、学習補正係数ＫＬＲＮは、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢに基づいて算出される。
【００６６】
蒸散ガス導入補正係数ＫＰＲＧは、蒸散ガス導入による空燃比の変動を補正する補正係数である。また、蒸散ガス導入補正係数ＫＰＲＧは、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢに基づいて算出される。
【００６７】
図１０は、本発明の実施の形態１に係るＥＣＵ４０による上流側空燃比フィードバック制御の設定動作を示すフローチャートである。これは、上流側酸素濃度センサ１８の出力に基づいて内燃機関に供給する空燃比を補正する上流側空燃比フィードバック制御ルーチンであって、所定時間、例えば、５ｍｓ毎に実行される。
【００６８】
図１０において、各判定処理からの分岐部の符号「Ｙ」、「Ｎ」は、それぞれ「Ｙｅｓ」、「Ｎｏ」を示している。
【００６９】
まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ４０は、上流側酸素濃度センサ１８からの出力Ｖ１をＡ／Ｄ変換して取り込み、図１１に示すような、出力電圧（Ｖ）と空気過剰率（λ）との２次元マップを用いて、出力Ｖ１を検出空気過剰率ＡＦ１に変換する。
【００７０】
そして、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ４０は、上流側目標空気過剰率ＡＦｏｂｊを、後述する目標空気過剰率の基準値ＡＦｏｂｊ０と、目標空気過剰率の補正値ΔＡＦｏｂｊとに基づいて、次式（３）のように算出する。
ＡＦｏｂｊ←ＡＦｏｂｊ０＋ΔＡＦｏｂｊ                                （３）
【００７１】
上式（３）の上流側目標空気過剰率の基準値ＡＦｏｂｊ０は、アルコール濃度に比例して増加する水素濃度によって生じる上流側酸素濃度センサ１８のリーンシフトを補償する。このため、上流側目標空気過剰率の基準値ＡＦｏｂｊ０は、図１２に示すような、２次元マップを用いて、アルコール濃度ＡＬの変化に応じて設定される。
【００７２】
また、上式（３）の上流側目標空気過剰率の補正値ΔＡＦｏｂｊは、後述する下流側空燃比フィードバック制御により算出され、後述するアルコール濃度推定値誤差ΔＡＬによる上流側目標空気過剰率の基準値ＡＦｏｂｊ０の設定誤差を補償する。
【００７３】
ここで、図１２に示すような、２次元マップは、水素濃度の増加量がエンジン回転数及び負荷によって変化するため、エンジン回転数及び負荷により区切られた運転条件毎に設定される。これは、エンジン回転数又は負荷が大きくなるにつれて、アルコール濃度変化による水素濃度変化が減少し、上流側酸素濃度センサ１８のリーンシフトが減少する傾向にあるためである。
【００７４】
なお、上流側目標空気過剰率の基準値ＡＦｏｂｊ０は、必ずしもアルコール濃度の変化に応じて設定する必要はなく、水素濃度によって生じる上流側酸素濃度センサ１８のリーンシフトを下流側空燃比フィードバック制御によって補償してもよい。
【００７５】
次に、ステップＳ１０３において、ＥＣＵ４０は、検出空気過剰率ＡＦ１と、上流側目標空気過剰率ＡＦｏｂｊとの偏差ΔＡＦ１を、次式（４）のように演算する。
ΔＡＦ１←ＡＦ１−ＡＦｏｂｊ                                          （４）
【００７６】
次に、ステップＳ１０４において、ＥＣＵ４０は、上流側酸素濃度センサ１８による上流側空燃比フィードバック条件が成立しているか否かを判定する。
【００７７】
このとき、例えば、理論空燃比制御の空燃比制御条件時及び上流側酸素濃度センサ１８の活性状態時の場合（即ち、Ｙｅｓ）には、上流側空燃比フィードバック条件が成立と判定し、ステップＳ１０５へ処理が移行する。
【００７８】
但し、後述するオープンループ制御の禁止判定がされた場合には、理論空燃比制御以外の空燃比制御条件時であっても、上流側空燃比フィードバック条件が成立していると判定される。
【００７９】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ４０は、偏差ΔＡＦ１に応じてＰＩ制御の処理である比例演算（以下、「Ｐ」と称する）及び積分演算（以下、「Ｉ」と称する）を行い、偏差ΔＡＦ１をなくすような出力を次式（５）〜（７）のように演算する。なお、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢは、一般的なＰＩ制御器により演算される。
ＫＦＢ←１．０＋ＫＩ＋ＫＰ                                            （５）
ＫＩ  ←ＫＩ＋ＧＩ×ΔＡＦ１                                          （６）
ＫＰ  ←ＧＰ×ΔＡＦ１                                                （７）
【００８０】
上式（５）、（６）のＫＩは、上流側の積分演算値である。また、上式（５）、（７）のＫＰは、上流側の比例演算値である。さらに、上式（６）のＧＩは、上流側の積分ゲインである。さらにまた、上式（７）のＧＰは、上流側の比例ゲインである。なお、ＧＩ及びＧＰは、フィードバック制御性が良好となるように運転条件毎に設定されている。
【００８１】
ここで、上流側酸素濃度センサ１８の検出空気過剰率ＡＦ１が上流側目標空気過剰率ＡＦｏｂｊよりも小さい（リーン）側の場合には、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢを燃料の供給量が減少するように設定する。これにより、検出空気過剰率ＡＦ１を上流側目標空気過剰率ＡＦｏｂｊとなるように設定する。
【００８２】
一方、理論空燃比制御以外の空燃比制御条件時、上流側酸素濃度センサ１８の不活性状態時及び故障時などのいずれかの場合（即ち、Ｎｏ）には、上流側フィードバック条件が不成立と判定し、ステップＳ１０６へ処理が移行する。
【００８３】
ここで、理論空燃比制御以外の空燃比制御条件としては、例えば、冷却水温が低温時でのリッチ化制御中、高負荷パワー増量のリッチ化制御中、燃費向上のためのリーン化制御中、始動後のリーン化制御中及び燃料カット中などが挙げられる。
【００８４】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ４０は、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢを１．０にリセットする。即ち、ＫＩ及びＫＰを０にリセットする。
【００８５】
次に、ステップＳ１０７において、ＥＣＵ４０は、アルコール濃度補正係数ＫＡＬの更新条件であるか否かを判定する。
【００８６】
このとき、アルコール濃度補正係数ＫＡＬの更新条件であった場合（即ち、Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０８へ処理が移行する。
【００８７】
ここで、アルコール濃度推定中は、後述する蒸散ガス導入を禁止する必要や、オープンループ制御を禁止する必要があるため、その他の空燃比制御の機能が低下する。従って、アルコール濃度更新期間は、給油によってアルコール濃度が変化する可能性の高い期間に設定する。
【００８８】
アルコール濃度更新期間としては、例えば、燃料タンク２２内の燃料レベルゲージ２４の検出信号の変化などに基づいて、燃料タンク２２に燃料が給油されたと判定された後の所定期間、エンジン始動後の所定期間、又はＥＣＵ４０のリセット処理により、バックアップＲＡＭに保存されたアルコール濃度補正係数ＫＡＬなどの記憶値が初期化された後の所定期間などが挙げられる。また、アルコール濃度更新期間は、時間及び積算燃料噴射量などで管理する。
【００８９】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ４０は、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢからアルコール濃度補正係数ＫＡＬを、次式（８）ように更新する。
ＫＡＬ←ＫＡＬ×ＫＦＢ                                                （８）
【００９０】
上式（８）の「ＫＡＬ×ＫＦＢ」は、現在のアルコール濃度補正係数ＫＡＬ及び空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢの乗算であり、アルコール濃度０％の理論空燃比を基準にして、現在のアルコール濃度の理論空燃比を補償する真のアルコール濃度補正係数ＫＡＬに相当する。
【００９１】
また、ＥＣＵ４０は、図１３に示すような、アルコール濃度補正係数ＫＡＬと、アルコール濃度ＡＬとの特性マップに基づいてアルコール濃度推定値を更新する。このアルコール濃度推定値は、各種空燃比制御及び点火時期制御などに用いられる。
【００９２】
ここで、空燃比制御としては、例えば、エンジン始動時の燃料制御などが挙げられる。また、点火時期制御としては、点火時期演算及びノック制御に関する制御定数の演算などが挙げられる。
【００９３】
次に、アルコール濃度推定値の誤差について説明する。アルコール濃度推定値の誤差は、アルコール濃度更新期間の設定誤差によって生じる。
【００９４】
また、アルコール濃度更新期間の設定誤差としては、例えば、給油判定漏れが生じた場合及び燃料供給装置の特性変動により生じた空燃比フィードバック補正係数の変動が学習補正係数ＫＬＲＮに反映されず、アルコール濃度補正係数ＫＡＬに反映される場合などが挙げられる。
【００９５】
なお、上流側空燃比フィードバック制御による空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢの短期的な変動の影響を低減するために、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢにフィルタ処理又は移動平均処理を行ってもよい。但し、アルコール濃度補正係数ＫＡＬの更新時には、アルコール濃度変化による空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢの変動がアルコール濃度補正係数ＫＡＬに反映されるため、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢを１．０にリセットする。即ち、ＫＰ及びＫＩを０にリセットする。
【００９６】
また、アルコール濃度補正係数ＫＡＬは、特性マップ（図１３参照）を用いて、後述する下流側アルコール濃度に基づいて算出してもよい。
【００９７】
一方、アルコール濃度補正係数ＫＡＬの更新条件でなかった場合（即ち、Ｎｏ）には、ステップＳ１０９へ処理が移行する。
【００９８】
次に、ステップＳ１０９において、ＥＣＵ４０は、蒸散ガスの導入条件であるか否かを判定する。
【００９９】
このとき、蒸散ガスの導入条件であった場合（即ち、Ｙｅｓ）には、蒸散ガスを導入し、ステップＳ１１０へ処理が移行する。
【０１００】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ４０は、吸気管５に導入された蒸散ガスの濃度変化による空燃比の変化を補償する蒸散ガス導入補正係数ＫＰＲＧを、次式（９）ように更新する。
ＫＰＲＧ←ＫＰＲＧ×ＫＦＢ                                            （９）
【０１０１】
上式（９）の「ＫＰＲＧ×ＫＦＢ」は、現在の蒸散ガス導入補正係数ＫＰＲＧ及び空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢの乗算であり、導入された蒸散ガス濃度を補償する真の蒸散ガス補正係数に相当する。
【０１０２】
一方、蒸散ガスの導入条件でなかった（ステップＳ１０７において、アルコール濃度更新期間と判定された）場合（即ち、Ｎｏ）には、蒸散ガスの導入を禁止し、ステップＳ１１１へ処理が移行する。これにより、蒸散ガス導入による空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢの変動を防止するとともに、アルコール濃度推定値の精度が向上する。
【０１０３】
ステップＳ１１１において、ＥＣＵ４０は、蒸散ガス導入補正係数ＫＰＲＧを１．０にリセットする。
【０１０４】
次に、ステップＳ１１２において、ＥＣＵ４０は、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢの学習補正係数ＫＬＲＮの学習値更新禁止条件であるか否かを判定する。
【０１０５】
このとき、アルコール濃度更新期間及び蒸散ガス導入時でなかった場合（即ち、Ｙｅｓ）には、学習補正係数ＫＬＲＮの学習値更新禁止条件でないと判定し、ステップＳ１１３へ処理が移行する。
【０１０６】
ステップＳ１１３において、ＥＣＵ４０は、学習補正係数ＫＬＲＮを、次式（１０）のように更新する。
ＫＬＲＮ←ＫＬＲＮ×ＫＦＢ                                          （１０）
【０１０７】
上式（１０）の「ＫＲＬＮ×ＫＦＢ」は、現在の学習補正係数ＫＬＲＮ及び空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢの乗算であり、真の学習補正係数に相当する。
【０１０８】
一方、アルコール濃度更新期間及び蒸散ガス導入時であった場合（即ち、Ｎｏ）には、学習補正係数ＫＬＲＮの学習値更新禁止条件であると判定し、学習補正係数ＫＬＲＮの学習値の更新を禁止する。これにより、アルコール濃度変化及び蒸散ガス濃度変化により生じた空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢの変動が学習補正係数ＫＬＲＮの更新に反映されるのを防止するとともに、学習補正係数ＫＬＲＮの学習値、アルコール濃度補正係数ＫＡＬ及び蒸散ガス導入補正係数ＫＰＲＧの算出精度が向上する。
【０１０９】
ここで、本実施の形態１における学習補正係数ＫＬＲＮの学習値の更新（以下、「学習制御」と称する）について説明する。
【０１１０】
学習制御は、燃料供給装置（例えば、燃料噴射弁２１）の経年変化及び個体差（生産ばらつき）を補償する。燃料供給装置の経年変化としては、燃料噴射弁２１の噴射量特性の変化などが挙げられる。また、個体差としては、エアフローメータ１３の検出空気量の誤差などが挙げられる。
【０１１１】
これらの特性変化がない場合、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢの中心は、１．０になるように設計（設定）されている。しかし、特性変化がある場合、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢの中心は、１．０からずれてしまう。
【０１１２】
そこで、学習制御には、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢの中心の１．０からのずれを学習値及び学習補正係数ＫＬＲＮによって補償し、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢの中心を１．０に保つ作用がある。
【０１１３】
次に、ステップＳ１１４において、ＥＣＵ４０は、空燃比オープンループ制御の禁止条件であるか否かを判定する。
【０１１４】
このとき、空燃比オープンループ制御の禁止条件（ステップＳ１０７においてアルコール濃度更新期間）であった場合（即ち、Ｙｅｓ）には、ステップＳ１１５へ処理が移行する。
【０１１５】
ステップＳ１１５において、ＥＣＵ４０は、空燃比オープンループ制御を禁止する。これにより、上流側空燃比フィードバック制御を確実に行い、空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢを演算することにより、アルコール濃度推定値の精度が向上する。
【０１１６】
なお、空燃比オープンループ制御としては、例えば、理論空燃比制御以外の空燃比制御である高負荷パワーの増加のリッチ化制御、燃料向上のためのリーン化制御、低冷却水温時のリッチ化制御及び始動後のリーン化制御などが挙げられる。
【０１１７】
図１４は、本発明の実施の形態１に係るＥＣＵ４０による下流側空燃比フィードバック制御の設定動作を示すフローチャートである。これは、下流側酸素濃度センサ１９の出力に基づいて上流側目標空気過剰率の補正値ΔＡＦｏｂｊを演算する下流側空燃比フィードバック制御の演算ルーチンであって、所定時間、例えば、５ｍｓ毎に実行される。
【０１１８】
まず、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ４０は、下流側酸素濃度センサ１９からの出力Ｖ２を読み込む。
【０１１９】
次に、ステップＳ２０２において、ＥＣＵ４０は、下流側酸素濃度センサ１９の出力Ｖ２の目標値となる下流側目標値ＶＲ２を設定する。なお、理論空燃比付近の下流側酸素濃度センサ１９の所定出力値としては、例えば、０．４５Ｖ付近に設定される。
【０１２０】
次に、ステップＳ２０３において、ＥＣＵ４０は、下流側酸素濃度センサ１９の出力Ｖ２と、下流側目標値ＶＲ２との偏差ΔＶ２を次式（１１）のように演算する。
ΔＶ２←Ｖ２−ＶＲ２                                                （１１）
【０１２１】
次に、ステップＳ２０４において、ＥＣＵ４０は、下流側酸素濃度センサ１９による下流側フィードバック条件が成立しているか否かを判定する。
【０１２２】
このとき、下流側酸素濃度センサ１９が活性状態になっており、かつ上流側フィードバック条件が成立し、理論空燃比制御を行っている場合（即ち、Ｙｅｓ）には、下流側フィードバック条件が成立と判定し、ステップＳ２０５へ処理が移行する。
【０１２３】
ステップＳ２０５において、ＥＣＵ４０は、偏差ΔＶ２に応じてＰＩ制御の処理であるＰ（比例演算）及びＩ（積分演算）を行い、偏差ΔＶ２をなくすような出力を、次式（１２）〜（１４）のように演算する。なお、上流側目標空気過剰率の補正値ΔＡＦｏｂｊは、一般的なＰＩ制御器により演算される。
ΔＡＦｏｂｊ←ＫＩ２＋ＫＰ２                                        （１２）
ＫＩ２←ＫＩ２＋ＧＩ２×ΔＶ２                                      （１３）
ＫＰ２←ＧＰ２×ΔＶ２                                              （１４）
【０１２４】
上式（１２）、（１３）のＫＩ２は、下流側の積分演算値である。また、上式（１２）、（１４）のＫＰ２は、下流側の比例演算値である。さらに、上式（１３）のＧＩ２は、下流側の積分ゲインである。さらにまた、上式（１４）のＧＰ２は、下流側の比例ゲインである。なお、ＧＩ２及びＧＰ２は、下流側空燃比フィードバック制御が良好になるように、運転条件毎に設定されている。
【０１２５】
Ｐは、偏差ΔＶ２に比例して出力を生成するため、速い応答性を示すとともに、偏差ΔＶ２を急速に減少させることができる。また、Ｉは、偏差ΔＶ２を積分して出力を生成するため、比較的ゆっくりと動作するとともに、水素などによる上流側酸素濃度センサ１８の特性変動に起因する下流側酸素濃度センサ１９の定常的な偏差ΔＶ２を解消することができる。
【０１２６】
ここで、下流側酸素濃度センサ１９の出力Ｖ２が下流側目標値ＶＲ２よりも小さい（リーン）側の場合、上流側目標空気過剰率ＡＦｏｂｊは、下流側酸素濃度センサ１９の出力Ｖ２を下流側目標値ＶＲ２よりも大きい（リッチ）側に補正し、下流側酸素濃度センサ１９の出力Ｖ２が下流側目標値ＶＲ２になるように設定する。
【０１２７】
一方、下流側酸素濃度センサ１９が不活性状態となっており、かつ上流側フィードバック条件が不成立で理論空燃比制御を行っていない場合（即ち、Ｎｏ）には、下流側フィードバック条件が不成立と判定し、ステップＳ２０６へ処理が移行する。
【０１２８】
ステップＳ２０６において、ＥＣＵ４０は、Ｐの更新を停止し、バックアップＲＡＭに積分演算値ＫＩ２を保存する。
【０１２９】
ここで、排気ガス中の水素濃度は、エンジン回転数及び負荷の運転条件によって変化するため、上流側酸素濃度センサ１８の特性変動も、エンジン回転数及び負荷の運転条件によって変化する。
【０１３０】
従って、下流側の積分演算値ＫＩ２は、エンジン回転数及び負荷によって区切られた運転条件毎に設けられたバックアップＲＡＭに保存され、運転条件が変化する毎に更新するバックアップＲＡＭを切り替える。また、バックアップＲＡＭを用いることにより、エンジンの停止及び再始動毎に、下流側の積分演算値ＫＩ２がリセットされ、制御性能の低下を防止する。
【０１３１】
図１５は、本発明の実施の形態１に係るＥＣＵ４０による下流側のアルコール濃度推定値の設定動作を示すフローチャートである。これは、下流側空燃比フィードバック制御により算出される目標空気過剰率の補正値ΔＡＦｏｂｊに基づいてアルコール濃度推定値及びアルコール濃度補正係数ＫＡＬを補正する下流側アルコール濃度推定値算出手段４４の演算ルーチンであって、所定時間、例えば、５ｍｓ毎に実行される。
【０１３２】
ここで、上流側目標空気過剰率ＡＦｏｂｊは、上流側空燃比フィードバック制御により演算されたアルコール濃度推定値に応じてフィードフォワード的に設定される。しかしながら、アルコール濃度推定値誤差ΔＡＬが生じた場合には、下流側空燃比フィードバック制御によりフィードバック的に補償される。
【０１３３】
従って、下流側空燃比フィードバック制御により演算される目標空気過剰率の補正値ΔＡＦｏｂｊの変動により、アルコール濃度推定値の推定誤差ΔＡＬが生じたか否かを判定することができる。そして、アルコール濃度推定値の推定誤差ΔＡＬが生じたと判定された場合には、アルコール濃度推定値を補正することができる。
【０１３４】
まず、ＥＣＵ４０は、エンジンの加速及び減速などの過度運転によって生じた一時的な下流側酸素濃度センサ１９の出力変動の影響を低減するために、目標空気過剰率の補正値ΔＡＦｏｂｊをフィルタ処理したΔＡＦｏｂｊ＿ｆｌｔを演算する（ステップＳ３０１）。
【０１３５】
ΔＡＦｏｂｊ＿ｆｌｔは、エンジン回転数及び負荷により区切られた運転条件毎に設けられたバックアップＲＡＭに保存され、運転条件が変化する毎に更新するバックアップＲＡＭを切り替える。これは、アルコール濃度変化による上流側酸素濃度センサ１８の特性変動量がエンジン回転数及び負荷の運転条件毎により変化するためである。
【０１３６】
なお、運転条件毎に保存された下流側空燃比フィードバック制御の積分演算値ＫＩ２をΔＡＦｏｂｊ＿ｆｌｔの代わりに用いてもよい。なぜなら、積分演算値ＫＩ２は、上流側酸素濃度センサ１８の特性変動を補償する作用があるからである。
【０１３７】
次に、ステップＳ３０２において、ＥＣＵ４０は、下流側空燃比フィードバック制御により演算されたアルコール濃度推定値の推定誤差を算出する。このとき、ＥＣＵ４０は、図１６に示すような、２次元マップを用いて、ΔＡＦｏｂｊ＿ｆｌｔとアルコール濃度推定値誤差ΔＡＬとを算出する。
【０１３８】
次に、ステップＳ３０３において、ＥＣＵ４０は、後述するアルコール濃度推定値誤差ΔＡＬの平均値ΔＡＬＡＶＥが所定閾値よりも大ききか否かを判定することにより、アルコール濃度推定値誤差ΔＡＬが大きいか否かを判定する。
【０１３９】
ＥＣＵ４０は、特定の運転条件におけるアルコール濃度推定値誤差ΔＡＬの平均値ΔＡＬＡＶＥを算出する。これは、特性変動が大きくなる運転条件のアルコール濃度推定値誤差ΔＡＬの平均値ΔＡＬＡＶＥ、又は運転頻度の高い運転条件のアルコール濃度推定値誤差ΔＡＬの平均値ΔＡＬＡＶＥを算出することにより、アルコール濃度推定値誤差ΔＡＬの算出精度を向上することができる。
【０１４０】
ステップＳ３０３において、ＥＣＵ４０は、アルコール濃度推定値誤差ΔＡＬの平均値ΔＡＬＡＶＥが所定閾値よりも大きい（即ち、Ｙｅｓ）の場合、アルコール濃度推定値誤差ΔＡＬも大きいと判定し、ステップＳ３０４へ処理が移行する。
【０１４１】
なお、水素による酸素濃度センサの特性変動は、運転条件により傾向差があることを利用して、経年変化などの要因による酸素濃度センサの特性変動と分離することができる。従って、所定の運転条件のアルコール濃度推定値誤差ΔＡＬの平均値ΔＡＬＡＶＥが大きくなり、その他の運転条件のアルコール濃度推定値誤差ΔＡＬの平均値ΔＡＬＡＶＥが小さい場合には、アルコール濃度推定値誤差ΔＡＬが大きくなったと判定してもよい。
【０１４２】
また、前回のエンジン停止時のアルコール濃度推定値誤差ΔＡＬの平均値ΔＡＬＡＶＥと、現在のエンジン運転中のアルコール濃度推定値誤差ΔＡＬの平均値ΔＡＬＡＶＥとの偏差が大きくなった場合に、アルコール濃度推定値誤差ΔＡＬが大きくなったことを判定するようにしてもよい。なぜなら、燃料の給油は、エンジン停止中に実施される可能性が高いため、アルコール濃度推定値誤差ΔＡＬが給油毎に生じる恐れがあるからである。
【０１４３】
ステップＳ３０４において、ＥＣＵ４０は、アルコール濃度推定値を現在のアルコール濃度推定値と、アルコール濃度推定値誤差ΔＡＬの平均値ΔＡＬＡＶＥとに基づいて、次式（１５）のように補正する。
ＡＬ←ＡＬ＋ΔＡＬＡＶＥ                                            （１５）
【０１４４】
また、ＥＣＵ４０は、特性マップ（図１３参照）を用いて、アルコール濃度補正係数ＫＡＬを、補正後のアルコール濃度推定値に基づいて更新する。このとき、ＥＣＵ４０は、運転条件毎に保存されているΔＡＦｏｂｊ＿ｆｌｔ又はＫＩ２を０にリセットする。
【０１４５】
なお、下流側空燃比フィードバック制御後の上流側目標空気過剰率ＡＦｏｂｊ（ＡＦｏｂｊ＋ΔＡＦｏｂｊ）は、真の上流側目標空気過剰率である。このため、特性マップ（図１２参照）を用いて、下流側アルコール濃度推定値ＡＬ２を算出するようにしてもよい。このとき、ＡＦｏｂｊ０は、上流側アルコール濃度に応じて変化させないようにしてもよい。また、この場合には、下流側アルコール濃度推定値ＡＬ２と、上流側アルコール濃度推定値との差が大きくなった場合、アルコール濃度推定値誤差ΔＡＬが生じたと判定し、上流側アルコール濃度推定値に下流側アルコール濃度推定値ＡＬ２を代入するようにしてもよい。
【０１４６】
以上のように、実施の形態１による内燃機関の制御装置は、下流側空燃比フィードバック制御手段による上流側目標値の調整量に基づいて、燃料タンク内の単一組成分のアルコール濃度推定値を算出している。さらに、算出したアルコール濃度推定値に基づいて内燃機関への燃料供給量を調整している。これにより、アルコール濃度の推定を、より正確に行うことができるとともに、このアルコール濃度推定値に基づいて燃料噴射量を最適化することができる。
【０１４７】
なお、上述の説明では、下流側空燃比フィードバック制御手段４２による上流側目標値の調整量に基づいて、燃料タンク内の単一組成分のアルコール濃度推定値を算出する下流側濃度推定値算出手段を備えた構成について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。上流側空燃比フィードバック制御手段４１による空燃比の調整量に基づいて、燃料タンク内の単一組成分のアルコール濃度推定値を算出する上流側濃度推定値算出手段をさらに備える構成とすることも可能である。この場合には、下流側濃度推定値算出手段及び上流側濃度推定値算出手段によるそれぞれの推定値に応じて、内燃機関への燃料供給量を調整することができる。
【０１４８】
さらに、上流側濃度推定値算出手段による推定値に基づいて、上流側目標値を算出する構成とすることもできる。この場合には、上流側目標値が、上流側空燃比フィードバック制御により演算されたアルコール濃度推定値に応じてフィードフォワード的に設定されるとともに、アルコール濃度推定値誤差ΔＡＬが生じた場合には、下流側空燃比フィードバック制御によりフィードバック的に補償されることとなる。
【符号の説明】
【０１４９】
１  エンジン（内燃機関）、１８  上流側酸素濃度センサ、１９  下流側酸素濃度センサ、２０  三元触媒、２１  燃料噴射弁（燃料供給装置）、２２  燃料タンク、４１  上流側空燃比フィードバック制御手段、４２  下流側空燃比フィードバック制御手段、４３  上流側アルコール濃度推定値算出手段（上流側濃度推定手段）、４４  下流側アルコール濃度推定値算出手段（下流側濃度推定手段）、４５  上流側目標空気過剰率算出手段（上流側目標値算出手段）、４６  燃料供給量調整手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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