(57)【要約】【課題】  液体用濃度測定装置において、装置自体の故障を確実に判定する。【解決手段】  アルコール濃度センサのマイコンが、周波数ｆ１に対応する測定値Ｓ（ｆ１）を読み込み（Ｓ１００）、また、周波数ｆ２に対応する測定値Ｓ（ｆ２）を読み込む（Ｓ１１０）。次に、２つの測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜を算出する（Ｓ１２０）。そして、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜が所定値Ｔｈ以下である状態が続いた場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ、Ｓ１４０：ＹＥＳ）、スタック異常判定を行い、正常時とは異なる特定周波数のＰＷＭ信号をエンジンＥＣＵ３００へ出力する（Ｓ１７０）。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極が対向するよう配置されてなる検知電極と、
前記検知電極の充電及び放電を切り換えるための複数のスイッチ手段と、
前記スイッチ手段の切り換えを第１の周期で行うための第１周波数の動作信号、及び、前記スイッチ手段の切り換えを第２の周期で行うための第２周波数の動作信号を出力可能な動作信号出力手段と、
前記検知電極の静電容量に応じた電圧を測定値として出力可能であり、前記第１周波数による第１測定値及び前記第２周波数による第２測定値を出力可能な測定値出力手段と、
前記測定値出力手段によって出力される前記第１測定値及び前記第２測定値の両方に基づき、故障を判断する故障判断手段と、
を備えていることを特徴とする液体用濃度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体用濃度測定装置において、
前記故障判断手段は、前記第１測定値と前記第２測定値との測定差分に基づき、故障を判断することを特徴とする液体用濃度測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液体用濃度測定装置において、
前記故障判断手段は、前記測定差分が正常時に現出し得る測定値の差分の最小値以下の所定値を下回った場合に、「故障した」と判断することを特徴とする液体用濃度測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体用濃度測定装置において、
前記第１測定値及び前記第２測定値に基づき、液体の濃度を示す濃度相当値を出力する濃度相当値出力手段を備え、
前記濃度相当値出力手段は、前記故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、前記濃度相当値に代え、故障したことを示す故障値を出力することを特徴とする液体用濃度測定装置。
【請求項５】
電極が対向するよう配置されてなる検知電極、
前記検知電極の充電及び放電を切り換えるための複数のスイッチ手段、
前記スイッチ手段の切り換えを第１の周期で行うための第１周波数の動作信号、及び、前記スイッチ手段の切り換えを第２の周期で行うための第２周波数の動作信号を出力可能な動作信号出力手段、
前記検知電極の静電容量に応じた電圧を測定値として出力可能であり、前記第１周波数による第１測定値及び前記第２周波数による第２測定値を出力可能な測定値出力手段、
前記測定値出力手段によって出力される前記第１測定値及び前記第２測定値に基づき、液体の濃度を示す濃度相当値を出力する濃度相当値出力手段、
及び、前記測定値出力手段によって出力される前記第１測定値及び前記第２測定値の両方に基づき、故障を判断する故障判断手段、
を少なくとも有する液体用濃度測定装置と、
燃料の空燃比を測定するため空燃比検出手段、
前記空燃比検出手段の出力に基づき算出される空燃比補正値と前記濃度相当値出力手段によって出力される前記濃度相当値とに基づき、燃料噴射量を算出する噴射量算出手段、
及び、前記噴射量算出手段にて算出される燃料噴射量に基づき、燃料噴射制御を行う噴射制御手段、
を少なくとも有するエンジン制御装置と、
を備えていることを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項６】
請求項５に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記故障判断手段は、前記第１測定値と前記第２測定値との測定差分に基づき、故障を判断することを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項７】
請求項６に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記故障判断手段は、前記測定差分が、正常時に現出し得る測定値の差分の最小値以下の所定値を下回った場合に、「故障した」と判断することを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記濃度相当値出力手段は、前記故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、前記濃度相当値に代え、故障したことを示す故障値を出力することを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか一項に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記噴射量算出手段は、
前記空燃比検出手段の出力に基づき算出される空燃比補正値が許容範囲を外れている場合、当該許容範囲の上限値又は下限値を前記空燃比補正値として設定するようになっており、
前記故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、前記許容範囲を正常時よりも広く設定することを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記噴射量算出手段は、前記故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、前記濃度相当値が一定であると擬制したときに前記空燃比補正値が取り得る値が前記許容範囲に含まれるように、前記許容範囲を設定することを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれか一項に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記エンジン制御装置は、前記空燃比検出手段の出力に基づき算出される空燃比補正値を含む空燃比による噴射量補正値が正常範囲から外れたことに基づき、燃料系統の異常を判断する異常判断手段を備えており、
前記異常判断手段は、前記故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、前記正常範囲を正常時よりも広く設定することを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記異常判断手段は、前記故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、前記濃度相当値が一定であると擬制したときに前記噴射量補正値が取り得る値が前記正常範囲に含まれるように、前記正常範囲を設定することを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項１３】
電極が対向するよう配置されてなる検知電極と、
前記検知電極の充電及び放電を切り換えるための複数のスイッチ手段と、
前記スイッチ手段の切り換えを第１の周期で行うための第１周波数の動作信号、及び、前記スイッチ手段の切り換えを第２の周期で行うための第２周波数の動作信号を出力可能な動作信号出力手段と、
前記検知電極の静電容量に応じた電圧を測定値として出力可能であり、前記第１周波数による第１測定値及び前記第２周波数による第２測定値を出力可能な測定値出力手段と、
前記測定値出力手段によって出力される前記第１測定値と前記第２測定値との測定差分、及び当該測定差分と濃度相当値との対応関係に基づき、当該測定差分に応じた濃度相当値を出力する濃度相当値出力手段と、を備え、
前記濃度相当値算出手段は、前記測定差分が正常時に現出し得る測定値の差分の最小値を下回る異常時であっても、前記対応関係に基づいて当該測定差分に応じた濃度相当値を出力することを特徴とする液体用濃度測定装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の液体用濃度測定装置において、
前記濃度相当値算出手段は、前記異常時には、前記対応関係に基づき外挿補間を行って前記濃度相当値を出力することを特徴とする液体用濃度測定装置。
【請求項１５】
電極が対向するよう配置されてなる検知電極、
前記検知電極の充電及び放電を切り換えるための複数のスイッチ手段、
前記スイッチ手段の切り換えを第１の周期で行うための第１周波数の動作信号、及び、前記スイッチ手段の切り換えを第２の周期で行うための第２周波数の動作信号を出力可能な動作信号出力手段、
前記検知電極の静電容量に応じた電圧を測定値として出力可能であり、前記第１周波数による第１測定値及び前記第２周波数による第２測定値を出力可能な測定値出力手段、
並びに、前記測定値出力手段によって出力される前記第１測定値と前記第２測定値との測定差分、及び、当該測定差分と濃度相当値との対応関係に基づき、当該測定差分に応じた濃度相当値を出力可能であって、前記測定差分が正常時に現出し得る測定値の差分の最小値を下回る異常時であっても当該測定差分に応じた濃度相当値を出力する濃度相当値出力手段、
を少なくとも有する液体用濃度測定装置と、
燃料の空燃比を測定するため空燃比検出手段、
前記空燃比検出手段の出力に基づき算出される空燃比補正値と前記濃度相当値出力手段によって出力される前記濃度相当値とに基づき、燃料噴射量を算出する噴射量算出手段、
前記噴射量算出手段にて算出される燃料噴射量に基づき、燃料噴射制御を行う噴射制御手段、
及び、前記濃度相当値出力手段によって出力される濃度相当値に基づき、故障を判断する故障判断手段、
を少なくとも有するエンジン制御装置と、
を備えていることを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記濃度相当値出力手段は、前記異常時には、前記対応関係に基づき外挿補間を行って前記濃度相当値を出力することを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記噴射量算出手段は、
前記空燃比検出手段の出力に基づき算出される空燃比補正値が許容範囲を外れている場合、当該許容範囲の上限値又は下限値を前記空燃比補正値として設定するようになっており、
前記故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、前記許容範囲を正常時よりも広く設定することを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記噴射量算出手段は、前記故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、前記濃度相当値が一定であると擬制したときに前記空燃比補正値が取り得る値が前記許容範囲に含まれるように、前記許容範囲を設定することを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項１９】
請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記エンジン制御装置は、前記空燃比検出手段の出力に基づき算出される空燃比補正値を含む空燃比による噴射量補正値が正常範囲から外れたことに基づき、燃料系統の異常を判断する異常判断手段を備えており、
前記異常判断手段は、前記故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、前記正常範囲を正常時よりも広く設定することを特徴とするエンジン制御システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のエンジン制御システムにおいて、
前記異常判断手段は、前記故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、前記濃度相当値が一定であると擬制したときに前記噴射量補正値が取り得る値が前記正常範囲に含まれるように、前記正常範囲を設定することを特徴とするエンジン制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコール濃度などを測定する液体用濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の燃料として、低公害なアルコール混合ガソリンが注目されている。このような混合ガソリンは、ガソリンのみの燃料とは、最適な空燃比が異なっている。そのため、混合ガソリンが最適な空燃比となるよう燃料噴射制御を行うために、混合ガソリン中のアルコールの含有量、すなわちアルコール濃度を測定することが重要となってくる。
【０００３】
従来、アルコール濃度を測定し、燃料噴射量を制御するエンジンの制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。一般に、アルコールはガソリンに比べ揮発性が低いため、アルコール濃度が高くなるに従い、また、アルコール混合ガソリンの温度が低くなるに従い、燃料噴射量を増量補正している。
【０００４】
このようなアルコール濃度を精度よく測定するためには、変化比率の比較的高い物理定数を用いることが望ましい。そのため、比誘電率の変化を検出する静電容量式のアルコール濃度センサが提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【０００５】
ところで、経年変化等によって、アルコール濃度センサに、出力が固定値となってしまうスタック異常と呼ばれる故障が生じる虞がある。このようなスタック異常が生じると、最適な空燃比と燃料噴射量の補正とにズレが生じることになる。
【０００６】
そこで、空燃比フィードバック（以下、「フィードバック」を「Ｆ／Ｂ」と記述する）に基づく補正値のズレを検出して異常を判断する診断装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。この診断装置によれば、内燃機関のシステムに異常が生じたことを判断できる。
【０００７】
また、アルコール濃度センサ自体の異常を判断する異常診断装置が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３２２４０１号公報
【特許文献２】特表平５−５０７５６１号公報
【特許文献３】特開平６−３３１３号公報
【特許文献４】特公平６−９４８２２号公報
【特許文献５】実公平６−６１４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４に記載された診断装置では、内燃機関のシステムに異常が生じたことは判定できるものの、アルコール濃度センサ自体の故障を判定することはできない。その理由は、内燃機関のシステムに異常が生じる場合、アルコール濃度センサの故障だけでなく、インジェクタの故障、空燃比センサの故障、吸気系における吸気の漏れ、燃料ポンプの故障等、種々の要因が考えられるためである。また、もともと空燃比Ｆ／Ｂに基づく補正値は、部品のばらつき、エンジンのばらつきを含むため、正確にそのばらつきの要因を探ることが困難である。したがって、システムの異常が判定されたとしても、修理工場等で故障の特定を行う場合、当該故障の特定に要する時間が長くなってしまう虞がある。結果として、ユーザに対するサービスが低下してしまうことが懸念される。
【００１０】
また、特許文献５に記載された異常診断装置では、センサ出力が変化したことをモニタしてセンサの異常を検出するため、センサからの出力が固定値となってしまう、いわゆるスタック異常には対処できない。
【００１１】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、液体用濃度測定装置自体の故障を確実に判定することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するためになされた請求項１に記載の液体用濃度測定装置では、検知電極が対向するよう配置されている。検知電極の充電及び放電は、複数のスイッチ手段によって切り換えられる。スイッチ手段の切り換えは、動作信号出力手段から出力される動作信号によってなされる。この動作信号出力手段は、スイッチ手段の切り換えを第１の周期で行うための第１周波数の動作信号、及び、スイッチ手段の切り換えを第２の周期で行うための第２周波数の動作信号を出力可能となっている。測定値出力手段は、検知電極の静電容量に応じた電圧を測定値として出力するのであるが、詳しくは、第１周波数による第１測定値及び第２周波数による第２測定値を出力する。
【００１３】
ここで特に本発明では、出力される第１測定値及び第２測定値の両方に基づき、故障判断手段によって、故障が判断される。本発明が課題としているスタック異常が生じた場合、測定値は固定値となる。ところが、測定値が固定値となっても、単一の周波数で測定した場合には、測定値が異常であるか否かの判断は出来ない。そこで、本発明では、測定値が異常であるか否かを、２つの周波数に対応する第１測定値及び第２測定値を比べることで、判断するのである。このような構成によれば、液体用濃度測定装置において、装置自体の故障を確実に判定することができる。
【００１４】
具体的には、請求項２に示すように、第１測定値と第２測定値との測定差分に基づき故障を判断する構成が考えられる。スタック異常の場合、第１測定値と第２測定値とがほぼ同じ値になるため、その差分は「０」に近くなる。したがって、例えば差分が「所定値」よりも小さくなったこと（「０」に近くなったこと）を判断することで、故障を判断するようにしてもよい。このようにすれば、比較的簡単に故障を判断することができる。
【００１５】
このときの「所定値」の設定が問題となるが、例えば請求項３に示すように、測定差分が、正常時に現出し得る測定値の差分の最小値以下の所定値を下回った場合に、故障と判断することが考えられる。つまり、第１測定値と第２測定値との差分は正常時において、一律ではないが、ある範囲に存在する。そのため、当該範囲から外れるほど両者の差分が小さくなった場合、すなわち正常時に現出し得る差分以下に設定される所定値を下回った場合を判断し、故障と判断することが考えられる。
【００１６】
なお、燃料が粗悪である場合には、検知電極におけるリーク抵抗が相対的に小さくなることが知られている。そして、リーク抵抗が小さくなると、液体の濃度の測定誤差が大きくなってしまう。
【００１７】
この点、第１測定値と第２測定値との測定差分を取る上記構成が有効である。なぜなら、リーク抵抗をＲｐとした場合、測定値としての電圧の計算式には、（１／Ｒｐ）を含む定数項が表れるためである。したがって、単一の周波数で測定した場合には、リーク抵抗Ｒｐが小さくなると、その影響が比較的大きくなって、測定値がばらつく。これに対し、２つの測定値の差分をとれば、（１／Ｒｐ）を含む定数項を消去することができ、リーク抵抗の影響を排除することができる。
【００１８】
ここでは第１測定値と第２測定値との差分を取る構成について説明したが、故障を判断する上では、このような構成に限定されない。例えば、第１測定値と第２測定値との比率を算出するようにしてもよい。
【００１９】
また、このような液体用濃度測定装置が車両に搭載される場合、故障は、エンジン制御装置側で把握されることになるのが一般的である。
【００２０】
そこで、請求項４に示すように、濃度相当値出力手段が第１測定値及び第２測定値に基づき液体の濃度を示す濃度相当値を出力する構成の下、故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、濃度相当値出力手段によって、濃度相当値に代え、故障したことを示す故障値が出力される構成としてもよい。ここで、濃度相当値は、例えば濃度に応じた周波数のＰＷＭ信号であることが考えられる。この場合、「故障した」と判断された場合、濃度に応じた周波数から外れた特定周波数のＰＷＭ信号を出力することが例示される。このようにすれば、エンジン制御装置側にて簡単に、液体用濃度測定装置の故障を判断することができる。
【００２１】
このようにエンジン制御装置との関係に視点を置けば、エンジン制御装置を含めたエンジン制御システムの発明として実現することもできる。
すなわち、請求項５に記載のエンジン制御システムは、電極が対向するよう配置されてなる検知電極、検知電極の充電及び放電を切り換えるための複数のスイッチ手段、スイッチ手段の切り換えを第１の周期で行うための第１周波数の動作信号、及び、スイッチ手段の切り換えを第２の周期で行うための第２周波数の動作信号を出力可能な動作信号出力手段、検知電極の静電容量に応じた電圧を測定値として出力可能であり、第１周波数による第１測定値及び第２周波数による第２測定値を出力可能な測定値出力手段、測定値出力手段によって出力される第１測定値及び第２測定値に基づき、液体の濃度を示す濃度相当値を出力する濃度相当値出力手段、及び、測定値出力手段によって出力される第１測定値及び第２測定値の両方に基づき、故障を判断する故障判断手段、を少なくとも有する液体用濃度測定装置と、燃料の空燃比を測定するため空燃比検出手段、空燃比検出手段の出力に基づき算出される空燃比補正値と濃度相当値出力手段によって出力される濃度相当値とに基づき、燃料噴射量を算出する噴射量算出手段、及び、噴射量算出手段にて算出される燃料噴射量に基づき、燃料噴射制御を行う噴射制御手段、を少なくとも有するエンジン制御装置と、を備えていることを特徴とする。ここで空燃比補正値は、例えば空燃比Ｆ／Ｂ値として具現化される。
【００２２】
このようなエンジン制御システムであっても、上記液体用濃度測定装置と同様、液体用濃度測定装置自体の故障を確実に判断することができる。
また、上記液体用濃度測定装置と同様、請求項６に示すように、第１測定値と第２測定値との測定差分に基づき故障を判断することとしてもよい。さらにまた、請求項７に示すように、測定差分が、正常時に現出し得る測定値の差分の最小値以下の所定値を下回った場合に、「故障した」と判断することとしてもよい。また、請求項８に示すように、故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、濃度相当値に代え、故障したことを示す故障値を出力することとしてもよい。
【００２３】
ところで、エンジン制御装置では、噴射量算出手段が空燃比補正値に基づき、燃料噴射量を算出する。
特に請求項９では、空燃比検出手段の出力に基づき算出される空燃比補正値が許容範囲を外れている場合、当該許容範囲の上限値又は下限値を空燃比補正値として設定する。つまり、空燃比補正値に対し、いわゆるガードをかけるのである。
【００２４】
しかし、液体用濃度測定装置に故障が生じた場合、空燃比補正値にガードをかけることにより、却って不適切な噴射量が算出されることにも成りかねない。そこで本発明では、故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、上記許容範囲を正常時よりも広く設定する。このようにすれば、空燃比学習値に正常時と同様のガードはかからず、不適切な噴射量が算出されるという事態を回避することができる。
【００２５】
具体的には、請求項１０に示すように、故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、濃度相当値が一定であると擬制したときに空燃比補正値が取り得る値が許容範囲に含まれるように、許容範囲を設定することが考えられる。このようにすれば、新たな許容範囲を適切に設定することができる。
【００２６】
また、請求項１１では、エンジン制御装置が、異常判断手段を有している。異常判断手段は、空燃比検出手段の出力に基づき算出される空燃比補正値を含む噴射量補正値が正常範囲から外れたことに基づき、燃料系統の異常を判断する。ここで「噴射量補正値」は、例えば、空燃比補正値としての空燃比Ｆ／Ｂ値、及び、空燃比学習値で構成される。空燃比学習値は、前回走行における噴射量補正値であり、エンジン停止に際し記憶される。
【００２７】
しかし、液体用濃度測定装置に故障が生じた場合、噴射量補正値による燃料系統の異常判断が無意味なものとなる。そこで本発明では、故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、上記正常範囲を正常時よりも広く設定する。このようにすれば、燃料系統の異常判断を回避することができる。
【００２８】
具体的には、請求項１２に示すように、故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、濃度相当値が一定であると擬制したときに噴射量補正値が取り得る値が正常範囲に含まれるように、正常範囲を設定することが考えられる。このようにすれば、新たな正常範囲を適切に設定することができる。
【００２９】
以上は、液体用濃度測定装置が故障判断手段を備える構成について説明したが、エンジン制御装置側で故障を判断する構成であってもよい。
請求項１３では、濃度相当値出力手段が、第１測定値と第２測定値との測定差分、及び当該測定差分と濃度相当値との対応関係に基づき、当該測定差分に応じた濃度相当値を出力可能となっている。対応関係としては、例えば測定差分と濃度を示すＰＷＭ周波数とを対応付けるマップであることが考えられる。ここで特に、濃度相当値算出手段は、測定差分が正常時に現出し得る測定値の差分の最小値を下回る異常時であっても、対応関係に基づいて当該測定差分に応じた濃度相当値を出力する。具体的には、対応関係が測定差分と濃度を示すＰＷＭ周波数とを対応付けるマップである場合等、請求項１４に示すように、対応関係に基づいて外挿補間することが例示される。このように濃度相当値出力手段は異常時であっても当該測定差分に応じた濃度相当値を出力するため、出力先において、出力される濃度相当値から液体用濃度測定装置自体の故障を確実に判断することができる。
【００３０】
また、このようにエンジン制御装置が故障を判断する構成として、エンジン制御装置を含めたエンジン制御システムの発明として実現することもできる。
すなわち、請求項１５に示すエンジン制御システムは、電極が対向するよう配置されてなる検知電極、検知電極の充電及び放電を切り換えるための複数のスイッチ手段、スイッチ手段の切り換えを第１の周期で行うための第１周波数の動作信号、及び、スイッチ手段の切り換えを第２の周期で行うための第２周波数の動作信号を出力可能な動作信号出力手段、検知電極の静電容量に応じた電圧を測定値として出力可能であり、第１周波数による第１測定値及び第２周波数による第２測定値を出力可能な測定値出力手段、並びに、測定値出力手段によって出力される第１測定値と第２測定値との測定差分、及び、当該測定差分と濃度相当値との対応関係に基づき、当該測定差分に応じた濃度相当値を出力可能であって、測定差分が正常時に現出し得る測定値の差分の最小値を下回る異常時であっても当該測定差分に応じた濃度相当値を出力する濃度相当値出力手段、を少なくとも有する液体用濃度測定装置と、燃料の空燃比を測定するため空燃比検出手段、空燃比検出手段の出力に基づき算出される空燃比補正値と濃度相当値出力手段によって出力される濃度相当値とに基づき、燃料噴射量を算出する噴射量算出手段、噴射量算出手段にて算出される燃料噴射量に基づき、燃料噴射制御を行う噴射制御手段、及び、濃度相当値出力手段によって出力される濃度相当値に基づき、故障を判断する故障判断手段、を少なくとも有するエンジン制御装置と、を備えていることを特徴とする。なお、ここでも濃度相当値出力手段は、請求項１６に示すように、対応関係に基づき外挿補間することによって異常時の濃度相当値を出力することが例示される。
【００３１】
このようなエンジン制御システムであっても、液体用濃度測定装置自体の故障を確実に判断することができる。
【００３２】
また、上記エンジン制御システムと同様、請求項１７に示すように、故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、許容範囲を正常時よりも広く設定するようにしてもよい。このようにすれば、空燃比学習値に正常時と同様のガードはかからず、不適切な噴射量が算出されるという事態を回避することができる。具体的には、請求項１８に示すように、故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、濃度相当値が一定であると擬制したときに空燃比補正値が取り得る値が許容範囲に含まれるように、許容範囲を設定することが考えられる。このようにすれば、新たな許容範囲を適切に設定することができる。
【００３３】
さらにまた、上記エンジン制御システムと同様、請求項１９に示すように、故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、上記正常範囲を正常時よりも広く設定するようにしてもよい。このようにすれば、燃料系統の異常判断を回避することができる。具体的には、請求項２０に示すように、故障判断手段によって「故障した」と判断された場合、濃度相当値が一定であると擬制したときに噴射量補正値が取り得る値が正常範囲に含まれるように、正常範囲を設定することが考えられる。このようにすれば、新たな正常範囲を適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】エンジン制御システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】アルコール濃度センサの回路構成を示す説明図である。
【図３】アルコール濃度センサの作動を示す説明図である。
【図４】検知電極及びリーク抵抗に発生する電流を示す説明図である。
【図５】周波数と測定値との関係を示す説明図である。
【図６】マイコンにて実行されるセンサ出力処理を示すフローチャートである。
【図７】エタノール濃度と測定値との関係を示す説明図である。
【図８】測定値の差分とエタノール濃度との対応関係を示す説明図である。
【図９】エタノール濃度とＰＷＭ周波数との関係を示す説明図である。
【図１０】マイコンから出力されるＰＷＭ周波数を示す説明図である。
【図１１】噴射量算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】水温と増量係数との関係を示す説明図である。
【図１３】エタノール濃度と濃度補正値との関係を示す説明図である。
【図１４】空燃比異常判定処理を示すフローチャートである。
【図１５】エタノール濃度と燃料噴射量との関係を示す説明図である。
【図１６】センサ出力処理の変形例を示すフローチャートである。
【図１７】測定値の差分からエタノール濃度を外挿補間にて算出することを示す説明図である。
【図１８】エタノール濃度とＰＷＭ周波数との関係を示す説明図である。
【図１９】故障判断処理を示すフローチャートである。
【図２０】マイコンから出力されるＰＷＭ周波数を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
本形態のエンジン制御システムは、車両に搭載して用いられ、エンジンの燃焼室への最適な燃料噴射を行うシステムである。図１に示すように、本形態のエンジン制御システム１は、主として、アルコール濃度センサ１００と、空燃比センサ２００と、エンジンＥＣＵ３００と、を備えている。
【００３６】
アルコール濃度センサ１００は、燃料タンク４０１から燃料ポンプ４０２にて汲み上げられる混合ガソリン中のエタノール濃度を測定する。したがって、燃料タンク４０１から燃料レール４０３へ到る配管４０４の途中に設けられている。
【００３７】
燃料レール４０３には、複数のインジェクタ４０５が接続されている。インジェクタ４０５は、エンジンのシリンダ５００の燃焼室５０１へ燃料を噴射する。したがって、燃焼室５０１への燃料噴射が可能となるように、エンジンヘッド５０２に取り付けられる。
【００３８】
燃焼室５０１には、吸気管５０３及び排気管５０４が接続されている。これにより、吸気管５０３を経由して導入される吸気に燃焼室５０１内で燃料が噴射され、図示しない点火プラグによる点火が行われた後、排気管５０４を経由して排気される。
【００３９】
空燃比センサ２００は、排気管５０４の途中に設けられ、排気の成分によって空燃比を検出する。
【００４０】
上述のアルコール濃度センサ１００及び空燃比センサ２００は、エンジンＥＣＵ３００に接続されている。エンジンＥＣＵ３００は、アルコール濃度センサ１００にて測定されるエタノール濃度、空燃比センサ２００による検出結果に基づく空燃比Ｆ／Ｂ値等に基づき、空燃比を最適にする燃料噴射量を算出する。そして、エンジンＥＣＵ３００は、インジェクタ４０５への通電を行い、算出した燃料噴射量に基づく燃料噴射制御を行う。
【００４１】
次に、アルコール濃度センサ１００の回路構成について説明する。図２は、本形態のアルコール濃度センサ１００の回路構成を示す説明図である。
【００４２】
アルコール濃度センサ１００では、図２中の左側に示すバッテリ１０が基準電圧Ｅ（本形態では１Ｖ）を供給し、図２中の右側に示す端子１１からマイコン５０に対し測定値が出力される。
【００４３】
アルコール濃度センサ１００は、発振部２０、検知部４０、マイコン５０等を備えている。
発振部２０は、判定動作にヒステリシスを設けたシュミットトリガ、シュミットトリガに並列に接続された抵抗器、及び、シュミットトリガの入力側と接地電位との間に接続されたコンデンサで構成することが例示される。これにより、周波数ｆのパルス波（動作クロック）を出力する。
【００４４】
なお、後述するように、発振部２０は、周波数ｆ１、ｆ２の２種類の異なるパルス波を出力可能となっている。例えば、シュミットトリガ、抵抗器、及び、コンデンサからなる構成を２組設けるという具合である。もちろん、同様の出力を得られるのであれば他の構成を採用してもよい。
【００４５】
このような２種類の周波数ｆ１、ｆ２の切り替えは、上述したマイコン５０で実現する。なお、図２中には、煩雑になることを避けるため、マイコン５０から発振部２０への制御線は図示していない。
【００４６】
発振部２０からのパルス波は、２つのスイッチｓｗ１、ｓｗ２を切り換える。ここで一方のスイッチｓｗ１と発振部２０との間には、ＮＯＴ回路３３が接続されている。かかる構成により、一方のスイッチｓｗ１には、他方のスイッチｓｗ２とは異なる反転したパルス波が入力されることになる。結果として、発振部２０によって出力される周波数ｆのパルス波により、スイッチｓｗ１、ｓｗ２が互い違いにオン／オフを繰り返すことになる。
【００４７】
検知部４０は、検知電極４１を備えている。この検知電極４１が車両の燃料経路である配管４０４（図１参照）内部に配置される。検知電極４１は、対向して配置されることでいわゆるコンデンサを構成している。本形態では、検知電極４１の静電容量を測定することにより、エタノール濃度を測定する。このとき、測定を阻害する要因として、リーク抵抗Ｒｐが存在する。すなわち、検知部４０に示す抵抗Ｒｐは、不純物の混入によって変わってくるものである。このリーク抵抗Ｒｐは、検知電極４１と並列に接続されるものとして考えることができる。
【００４８】
検知電極４１のプラス側端子は、スイッチｓｗ１を経由してオペアンプ（演算増幅器）４３の反転入力端子に接続されている。また、オペアンプ４３の出力端子と反転入力端子との間には、コンデンサ４４とゲイン抵抗Ｒｇとが並列に接続されている。さらにまた、オペアンプ４３の非反転入力端子には、基準電圧Ｅが入力されている。また、検知電極４１のプラス側端子はスイッチｓｗ２を経由して接地されており、マイナス側端子は直接接地されている。
【００４９】
オペアンプ４３の出力端子は、抵抗器４７を経由して端子１１に接続されている。また、端子１１は、コンデンサ４９を経由して接地されている。かかる構成により、オペアンプ４３の出力電圧Ｖ（ｆ）は、端子１１において、平滑化された測定値Ｓ（ｆ）となる。この測定値Ｓ（ｆ）が、マイコン５０へ入力される。
【００５０】
マイコン５０が２種類の周波数ｆ１、ｆ２で発振部２０を動作させることは既に述べたが、マイコン５０は、発振部２０が周波数ｆ１のパルス波を出力する期間にあっては測定値Ｓ（ｆ１）を読み込み、一方、発振部２０が周波数ｆ２のパルス波を出力する期間にあっては測定値Ｓ（ｆ２）を読み込むことなる。
【００５１】
次に、アルコール濃度センサ１００の動作を説明する。
上述したように、発振部２０からのパルス波（動作クロック）によって、２つのスイッチｓｗ１、ｓｗ２が互い違いにオン／オフを繰り返す。ここでは、図３（ａ）及び（ｂ）に基づき、周波数ｆのパルス波が入力されてスイッチｓｗ１、ｓｗ２がオン／オフされる場合の電流の流れを説明する。また、この電流の変化を、図４に基づき説明する。
【００５２】
パルス波がｌｏｗレベルの場合、図３（ａ）に示すように、一方のスイッチｓｗ１がオンとなり、他方のスイッチｓｗ２がオフとなる。この場合、オペアンプ４３は、非反転入力端子及び反転入力端子の電位を同じにするように動作し、図３（ａ）に示すように、基準電圧Ｅによって、ゲイン抵抗Ｒｇに電流（ｉ１＋ｉ２）が発生する。ここでは、検知電極４１に発生する電流をｉ１とし、リーク抵抗Ｒｐに発生する電流をｉ２とした。
【００５３】
このときは、図４中に期間Ｔ１、Ｔ３で示すごとく、検知電極４１に発生する電流ｉ１が、最初に立ち上がり、検知電極４１が充電されると「０」になる。一方、検知電極４１と並列に接続されたものとされるリーク抵抗Ｒｐに発生する電流ｉ２は一定値となる。なお、厳密には、電流（ｉ１＋ｉ２）が一定となるため電流ｉ１、ｉ２が同時に立ち上がることはないが（電流ｉ２の立ち上がりが遅れるが）、ここでは便宜上、電流ｉ２を一定値として説明している。
【００５４】
パルス波がｈｉｇｈレベルの場合、図３（ｂ）に示すように、一方のスイッチｓｗ１がオフとなり、他方のスイッチｓｗ２がオンとなる。この場合、検知電極４１のプラス側が接地されるため、充電されていた検知電極４１は、放電する。そのため、検知電極４１には、パルス波がｌｏｗレベルの場合とは反対方向の電流ｉ１が発生する。
【００５５】
このときは、図４中に期間Ｔ２、Ｔ４で示すごとく、検知電極４１に流れる電流ｉ１は、反対方向へ立ち上がり、検知電極４１の放電が終了すると「０」になる。一方、検知電極４１と並列に接続されたものとされるリーク抵抗Ｒｐに流れる電流ｉ２は、「０」になる。
【００５６】
次に、このように周波数ｆのパルス波でスイッチｓｗ１、ｓｗ２が切り換えられた場合のオペアンプ４３の出力電圧Ｖ（ｆ）について説明する。
まず図４から、電流ｉ２の平均は、次の式１で示すごとくとなる。
【００５７】
【数１】
2010256038.tif 000003
【００５８】
また、検知電極４１の電荷は、検知電極４１の静電容量をＣｐとすると、基準電圧Ｅであるため、次の式２で示すごとくとなる。
【００５９】
【数２】
2010256038.tif 000004
【００６０】
電流ｉ１の平均は、電荷の時間微分であるため、式２を用いて、次の式３で示すごとくとなる。ここでは、周期Ｔ０（＝１／ｆ）とした（図４参照）。
【００６１】
【数３】
2010256038.tif 000005
【００６２】
したがって、出力電圧Ｖ（ｆ）は、式１、式３を用い、次の式４で示すごとくとなる。
【００６３】
【数４】
2010256038.tif 000006
【００６４】
本形態の特徴は、出力電圧Ｖ（ｆ）が固定値となってしまうスタック異常を検出する点にある。ところが、出力電圧Ｖ（ｆ）がある値を取ったとしても、その値が異常であるか否かを判断することはできない。
【００６５】
そこで、本形態では、発振部２０から２つの異なる周波数ｆ１、ｆ２のパルス波でスイッチｓｗ１、ｓｗ２を切り換え、このときのオペアンプ４３の出力電圧Ｖ（ｆ１）、Ｖ（ｆ２）の差を取ることにした。すなわち、次の式５に示すごとくである。
【００６６】
【数５】
2010256038.tif 000007
【００６７】
このようにすれば、スタック異常が生じている場合、式５は、「０」に近くなる。したがって、後述するように、端子１１から出力される測定値Ｓ（ｆ１）、Ｓ（ｆ２）の差分をマイコン５０によって算出し、スタック異常を判断する。
【００６８】
なお、図５は、端子１１に出力される測定値Ｓ（ｆ）の変化を示す説明図である。
オペアンプ４３からの出力電圧Ｖ（ｆ１）、Ｖ（ｆ２）は、抵抗器４７及びコンデンサ４９によって平滑化される。図５では最初に周波数ｆ２のパルス波でスイッチｓｗ１、ｓｗ２の切り換えを行っているが、時刻ｔ１までにほぼ収束している。また、時刻ｔ１から周波数ｆ１のパルス波でスイッチｓｗ１、ｓｗ２の切り換えを行っているが、時刻ｔ２までにほぼ収束している。したがって、周波数ｆ１、ｆ２の切り換えタイミングは、このような測定値Ｓ（ｆ）の変化に基づいて制御する。
【００６９】
次に、マイコン５０にて実行されるセンサ出力処理を説明する。図６は、センサ出力処理を示すフローチャートである。このセンサ出力処理は、エンジンがオンとなり、アルコール濃度センサ１００へ電力供給がなされている間、繰り返し実行される。
最初のステップ（以下、「ステップ」を単に記号Ｓで示す）１００において、測定値Ｓ（ｆ１）を読み込む。この処理は、発振部２０が周波数ｆ１のパルス波を出力しているときの端子１１からの出力電圧を読み込むものである。
【００７０】
次のＳ１１０では、測定値Ｓ（ｆ２）を読み込む。この処理は、発振部２０が周波数ｆ２のパルス波を出力しているときの端子１１からの出力電圧を読み込むものである。
なお、図５に示したように測定値Ｓ（ｆ）は時間と共に推移するため、例えばＳ１００、Ｓ１１０では、ほぼ収束状態にある測定値Ｓ（ｆ）、すなわち周波数ｆの切り替わる直前（時刻ｔ１の直前、時刻ｔ２の直前）の測定値Ｓ（ｆ）を読み込むことが考えられる。
【００７１】
続くＳ１２０では、２つの測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜を算出する。図７は、エタノール濃度と測定値との関係を示すものである。測定値Ｓ（ｆ１）、Ｓ（ｆ２）は共に、非線形曲線として表される。ここで測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜は、エタノール濃度が０（ｗｔ％）のとき最小値ｄ１（Ｖ）となり、エタノール濃度が１００（ｗｔ％）のとき最大値ｄ２（Ｖ）となる。
【００７２】
次のＳ１３０では、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜が所定値Ｔｈ以下であるか否かを判断する。この処理は、スタック異常を判断するためのものである。スタック異常が起きると、図７に示すように、測定値Ｓ（ｆ１）、Ｓ（ｆ２）は共に、ほぼ一定の電圧Ｅｒとなる。そこで、所定値Ｔｈを、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜が正常時に取り得る差分の最小値ｄ１以下の値、すなわち所定値Ｔｈ≦ｄ１として設定する。ここで測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜≦Ｔｈである場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、Ｓ１４０へ移行する。一方、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜＞Ｔｈである場合（Ｓ１３０：ＮＯ）、Ｓ１５０にてタイマをリセットし、その後、Ｓ１６０へ移行する。
【００７３】
Ｓ１４０では、タイマに基づき所定時間が経過したか否かを判断する。ここで所定時間が経過したと判断された場合（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、Ｓ１７０へ移行する。一方、所定時間が経過していないうちは（Ｓ１４０：ＮＯ）、Ｓ１６０へ移行する。
【００７４】
Ｓ１６０では、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜からエタノール濃度を算出し、さらにＰＷＭ周波数を算出する。ここで、エタノール濃度の算出、及び、ＰＷＭ周波数の算出について説明する。
測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜は、最小値がｄ１となり、最大値がｄ２となる。したがって、図８に示すような測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜とエタノール濃度とのマップに基づき、エタノール濃度を算出する。また、図９に示すようなエタノール濃度とＰＷＭ周波数とのマップに基づき、ＰＷＭ周波数を算出する。この場合、エタノール濃度０〜１００（ｗｔ％）に対し、ＰＷＭ周波数Ａ〜Ｂ（Ｈｚ）を線形に対応させる。
【００７５】
Ｓ１６０に続くＳ１８０では、スタック正常判定を行い、ＰＷＭ周波数Ａ〜Ｂ（Ｈｚ）の範囲のＰＷＭ信号を出力して、その後、本センサ出力処理を終了する。
一方、Ｓ１７０では、スタック異常判定を行い、スタック異常に対応する特定周波数のＰＷＭ信号を出力し、その後、本センサ出力処理を終了する。
【００７６】
図１０に示すように、スタック正常判定が行われた場合には、エタノール濃度０〜１００（ｗｔ％）に対し、線形に対応する周波数Ａ〜ＢのＰＷＭ信号がエンジンＥＣＵ３００へ出力される（図６中のＳ１８０）。一方、スタック異常判定が行われた場合には、周波数Ｂよりも大きな特定周波数ＣのＰＷＭ信号がエンジンＥＣＵ３００へ出力される（図６中のＳ１７０）。なお、エタノール濃度がｎ（ｗｔ％）であるとき、図中では適宜「Ｅｎ」と示す。
【００７７】
このようにしてアルコール濃度センサ１００から特定周波数ＣのＰＷＭ信号が出力されると、エンジンＥＣＵ３００では、車両の警告灯などを点灯させ、運転者に不具合を報知することが考えられる。また、異常判断にかかわらず、アルコール濃度センサ１００からＰＷＭ信号で出力されると、エンジンＥＣＵ３００では、噴射量算出処理を行う。図１１は、エンジンＥＣＵ３００にて実行される噴射量算出処理を示すフローチャートである。
【００７８】
最初のＳ２００では、エンジン始動後か否かを判断する。この処理は、エンジン始動時には、燃料噴射量の計算式を異にするため、エンジン始動後か否かを判断するものである。ここでエンジン始動後であると判断された場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）、Ｓ２１０へ移行する。一方、エンジン始動後でないと判断された場合（Ｓ２００：ＮＯ）、Ｓ２２０へ移行する。
【００７９】
Ｓ２１０では、燃料噴射量を算出する。この処理は、エンジン始動後に行われるものである。具体的には、次の式６に示すごとくである。
【００８０】
燃料噴射量ＴＡＵ＝
基本噴射量ＴＰ×増量係数Ｋ×燃圧補正係数Ｋｐ
×アルコール濃度補正値Ｌ×（１＋空燃比Ｆ／Ｂ値＋空燃比学習値）…式６
【００８１】
ここで、増量係数Ｋは、図１２に例示されるようなマップに基づき、水温とエタノール濃度とから求められる係数である。また、アルコール濃度補正値Ｌは、図１３に例示されるようなマップに基づき、エタノール濃度から求められる値である。さらにまた、燃圧補正係数Ｋｐは、図示しない燃圧センサによって得られる燃料圧力に基づく係数である。また、空燃比Ｆ／Ｂ値は、空燃比センサ２００からの出力に基づき算出される補正値であり、空燃比学習値は、エンジンがオフされる際に記憶される前回走行時における空燃比Ｆ／Ｂ値と空燃比学習値との和である。なお、便宜上、空燃比Ｆ／Ｂ値及び空燃比学習値の和を、以下では適宜、「噴射量補正値」と記述する。
【００８２】
図１１の説明に戻り、Ｓ２２０では、始動時の燃料噴射量を算出する。この処理は、エンジンの始動にあたって行われるものである。具体的には、次の式７に示すごとくである。
【００８３】
始動時噴射量ＴＡＵＳＴ＝
始動時基本噴射量ＴＰＳＴ×燃圧補正係数Ｋｐ×（１＋空燃比学習値）…式７
【００８４】
ここで始動時基本噴射量ＴＰＳＴは、図示しないマップに基づき、水温とアルコール濃度とから求められるものである。
【００８５】
このようにして求められる燃料噴射量ＴＡＵ（又は始動時噴射量ＴＡＵＳＴ）に基づき、エンジンＥＣＵ３００は、インジェクタ４０５への通電を行い、噴射制御を行う。
【００８６】
ここで特に、上述した空燃比Ｆ／Ｂ値には、正常時における許容範囲が定められている。空燃比Ｆ／Ｂ値は、空燃比センサ２００からの出力に基づき算出されるのであるが、算出された空燃比Ｆ／Ｂ値が許容範囲を外れている場合、許容範囲を定める上限値又は下限値に修正される。
【００８７】
また、エンジンＥＣＵ３００は、噴射量補正値について、異常であるか否かを判定する空燃比異常判定処理を行う。図１４は、空燃比異常判定処理を示すフローチャートである。この空燃比異常判定処理は、算出された噴射量補正値が正常範囲にあるか否かを判定するものであり、エンジンがオンされている間、繰り返し実行される。
【００８８】
最初のＳ３００において、噴射量補正値が上限値ＨＲＴｈよりも大きくなっている状態が所定時間継続したか否かを判断する。ここで噴射量補正値＞ＨＲＴｈの状態が継続していると判断された場合（Ｓ３００：ＹＥＳ）、異常な増量補正が必要となっており燃料系統がリーンになっているとして、Ｓ３１０にて燃料系統のリーン異常判定を行う。その後、本空燃比異常判定処理を終了する。一方、噴射量補正値≦ＨＲＴｈである場合あるいは一時的に噴射量補正値＞ＨＲＴｈである場合（Ｓ３００：ＮＯ）、Ｓ３２０へ移行する。
【００８９】
Ｓ３２０では、噴射量補正値が下限値ＨＬＴｈよりも小さくなっている状態が所定時間継続したか否かを判断する。ここで噴射量補正値＜ＨＬＴｈの状態が継続していると判断された場合（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、異常な減量補正が必要となっており燃料系統がリッチになっているとして、Ｓ３３０にて燃料系統のリッチ異常判定を行う。その後、本空燃比異常判定処理を終了する。一方、噴射量補正値≧ＨＬＴｈである場合あるいは一時的に噴射量補正値＜ＨＬＴｈである場合（Ｓ３２０：ＮＯ）、Ｓ３４０にて正常判定を行い、その後、本空燃比異常判定処理を終了する。
【００９０】
空燃比異常判定処理によって燃料系統の異常判定がなされた場合（Ｓ３１０、Ｓ３３０）、エンジンＥＣＵ３００は、例えば車両の警告灯を点灯させる等して運転者に燃料系統の異常を報知することが例示される。
【００９１】
本形態では特に、アルコール濃度センサ１００が故障した際、エンジンＥＣＵ３００が空燃比Ｆ／Ｂ値の許容範囲、及び、噴射量補正値の正常範囲を設定し直すことに特徴を有している。そこで次に、この特徴部分について説明する。
【００９２】
上述したように、アルコール濃度センサ１００がスタック異常を生じた場合、マイコン５０によって、特定周波数ＣのＰＷＭ信号が出力される。
【００９３】
このとき、エンジンＥＣＵ３００は、エタノール濃度を一定値α（例えば５０ｗｔ％）と擬制する。図１５には、エタノール濃度と燃料噴射量との関係を示したが、エタノール濃度が大きくなるほど、燃料噴射量は大きくなる。したがって、エタノール濃度を一定値αと擬制した場合、仮に実際のエタノール濃度がαを上回る場合、燃料噴射量は、最大ＨＲ分だけ増量補正される。また、仮に実際のエタノール濃度がαを下回る場合、燃料噴射量は、最大ＨＬ分だけ減量補正される。
【００９４】
そこで、エンジンＥＣＵ３００は、特定周波数ＣのＰＷＭ信号によりスタック異常を判断すると、増量補正分ＨＲに基づき、ＨＲ分の補正が許容されるように、空燃比Ｆ／Ｂ値の上限値を設定する。また、減量補正分ＨＬに基づき、ＨＬ分の補正が許容されるように、空燃比Ｆ／Ｂ値の下限値を設定する。これにより、空燃比Ｆ／Ｂ値の許容範囲が新たに設定される。
【００９５】
同様に、エンジンＥＣＵ３００は、増量補正分ＨＲに基づき、ＨＲ分の補正が許容されるように、空燃比Ｆ／Ｂ値を含む噴射量補正値の上限値を設定する。この上限値が図１４中Ｓ３００における上限値ＨＲＴｈとして新たに設定される。また、減量補正分ＨＬに基づき、ＨＬ分の補正が許容されるように、空燃比Ｆ／Ｂ値を含む噴射量補正値の下限値を設定する。この下限値が図１４中のＳ３２０における下限値ＨＬＴｈとして新たに設定される。結果として、噴射量補正値の正常範囲が新たに設定される。
【００９６】
次に、本形態のエンジン制御システム１の発揮する効果を説明する。
本形態のエンジン制御システム１では、アルコール濃度センサ１００のマイコン５０が、周波数ｆ１に対応する測定値Ｓ（ｆ１）を読み込み（図６中のＳ１００）、また、周波数ｆ２に対応する測定値Ｓ（ｆ２）を読み込む（Ｓ１１０）。次に、２つの測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜を算出する（Ｓ１２０）。そして、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜が所定値Ｔｈ以下である状態が続いた場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ、Ｓ１４０：ＹＥＳ）、スタック異常判定を行い、正常時とは異なる特定周波数ＣのＰＷＭ信号を、エンジンＥＣＵ３００へ出力する（Ｓ１７０）。これによって、エンジン制御システム１おいて、アルコール濃度センサ１００自体の故障を確実に判定することができる。
【００９７】
また、本形態では、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜によって判断するため、比較的簡単に故障を判断することができる。
【００９８】
さらにまた、本形態では、所定値Ｔｈについては正常時に現出し得る測定値の差分の最小値（図７に示すｄ１）よりも小さな値に設定しているため、的確な判断が実現される。
【００９９】
また、本形態では、「故障した」との判断がなされた場合、通常の周波数Ａ〜Ｂの範囲のＰＷＭ信号に代え、特定周波数ＣのＰＷＭ信号がエンジンＥＣＵ３００へ出力される（図１０参照）。これによって、エンジンＥＣＵ３００側にて簡単に、アルコール濃度センサ１００の故障を判断することができる。
【０１００】
なお、燃料が粗悪である場合には、検知電極におけるリーク抵抗が相対的に小さくなることが知られている。そして、リーク抵抗が小さくなると、エタノール濃度の測定誤差が大きくなってしまう。この点、本形態では、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜を取っているため、（１／Ｒｐ）を含む定数項を消去することができ、リーク抵抗の影響を排除することができる（式５参照）。
【０１０１】
ところで、上述したように、空燃比Ｆ／Ｂ値には、正常時における許容範囲が定められている。空燃比Ｆ／Ｂ値は、エンジンＥＣＵ３００によって、空燃比センサ２００からの出力に基づき算出されるのであるが、算出された空燃比Ｆ／Ｂ値が許容範囲を外れている場合、許容範囲を定める上限値又は下限値に修正される。
【０１０２】
しかし、アルコール濃度センサ１００に故障が生じた場合、空燃比Ｆ／Ｂ値を上限値又は下限値に修正する（ガードをかける）ことにより、却って不適切な燃料噴射量が算出されることにも成りかねない。
【０１０３】
この点、本形態では、エンジンＥＣＵ３００は、特定周波数ＣのＰＷＭ信号によりスタック異常を判断すると、増量補正分ＨＲに基づき、ＨＲ分の補正が許容されるように、空燃比Ｆ／Ｂ値の上限値を設定する（図１５参照）。また、減量補正分ＨＬに基づき、ＨＬ分の補正が許容されるように、空燃比Ｆ／Ｂ値の下限値を設定する（同図参照）。これによって、空燃比Ｆ／Ｂ値に正常時と同様のガードはかからず、不適切な噴射量が算出されるという事態を回避することができる。また、図１５に示した増量補正分ＨＲ及び減量補正分ＨＬに基づいて上限値及び下限値が設定されるため、適切に空燃比Ｆ／Ｂ値の許容範囲を設定することができる。
【０１０４】
また、本形態では、エンジンＥＣＵ３００は、特定周波数ＣのＰＷＭ信号によりスタック異常を判断すると、増量補正分ＨＲに基づき、ＨＲ分の補正が許容されるように、空燃比Ｆ／Ｂ値を含む噴射量補正値の上限値を設定する（図１５参照）。この上限値が図１４中のＳ３００における上限値ＨＲＴｈとして新たに設定される。また、減量補正分ＨＬに基づき、ＨＬ分の補正が許容されるように、空燃比Ｆ／Ｂ値を含む噴射量補正値の下限値を設定する（図１５参照）。この下限値が図１４中のＳ３２０における下限値ＨＬＴｈとして新たに設定される。結果として、噴射量補正値の正常範囲が新たに設定される。これによって、燃料系統の異常判断を回避することができる。また、図１５に示した増量補正分ＨＲ及び減量補正分ＨＬに基づいて上限値及び下限値が設定されるため、適切に噴射量補正値の正常範囲を設定することができる。
【０１０５】
なお、本形態におけるアルコール濃度センサ１００が「液体用濃度測定装置」を構成し、スイッチｓｗ１、ｓｗ２が「スイッチ手段」を構成し、発振部２０が「動作信号出力手段」を構成し、このとき、周波数ｆ１が「第１周波数」に相当し、周波数ｆ２が「第２周波数」に相当する。また、オペアンプ４３、抵抗器４７及びコンデンサ４９が「測定値出力手段」を構成し、このとき、測定値Ｓ（ｆ１）が「第１測定値」に相当し、測定値Ｓ（ｆ２）が「第２測定値」に相当する。さらにまた、マイコン５０が「故障判断手段」及び「濃度相当値出力手段」を構成し、マイコン５０が出力する周波数Ａ〜ＢのＰＷＭ信号が「濃度相当値」に相当し、特定周波数ＣのＰＷＭ信号が「故障値」に相当し、図７に示した差分ｄ１が「正常時に現出し得る測定値の差分の最小値」に相当する。また、空燃比検出センサ２００が「空燃比検出手段」を構成し、エンジンＥＣＵ３００が「噴射量算出手段」、「噴射制御手段」及び「異常判断手段」を構成し、このとき、空燃比Ｆ／Ｂ値が「空燃比補正値」に相当し、空燃比Ｆ／Ｂ値及び空燃比学習値の和が「噴射量補正値」に相当する。さらにまた、空燃比検出センサ２００及びエンジンＥＣＵ３００が「エンジン制御装置」を構成する。
【０１０６】
また、図６に示したセンサ出力処理が「故障判断手段」及び「濃度相当値出力手段」の機能としての処理に相当し、図１１に示した噴射量算出処理が「噴射量算出手段」の機能としての処理に相当し、図１４に示した空燃比異常判定処理が「異常判断手段」の機能としての処理に相当する。
【０１０７】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。この形態は、当初請求項１３以下を具現化するものである。
【０１０８】
上記形態は、アルコール濃度センサ１００のマイコン５０が故障を判断する構成であった。これに対し、本形態では、エンジンＥＣＵ３００が故障を判断する。
そこで、最初に、上記センサ出力処理（図６参照）に代わるセンサ出力処理を図１６に基づいて説明し、次に、エンジンＥＣＵ３００にて実行される故障判断処理を図１９に基づいて説明する。なお、全体構成等については、上記形態と同様であるため、説明を割愛する。また、上記形態と同様の構成部分については同一の符号を付して説明する。
【０１０９】
図１６中の最初のＳ４００では、測定値Ｓ（ｆ１）を読み込む。この処理は、図６中のＳ１００と同様のものである。また、次のＳ４１０では、測定値Ｓ（ｆ２）を読み込む。この処理は、図６中のＳ１１０と同様のものである。測定値Ｓ（ｆ１）、Ｓ（ｆ２）の読み込みタイミングについても、上記形態で説明した通りである。
【０１１０】
続くＳ４２０では、図６中のＳ１２０と同様、２つの測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜を算出する。上述したように、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜は、エタノール濃度が「０」（ｗｔ％）のとき最小値ｄ１（Ｖ）となり、エタノール濃度が「１００」（ｗｔ％）のとき最大値ｄ２（Ｖ）となる（図７参照）。
【０１１１】
次のＳ４３０では、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜からＰＷＭ周波数を算出する。通常、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜は、ｄ１〜ｄ２（Ｖ）の範囲となるため、図１７に示すような測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜とエタノール濃度とのマップに基づき、エタノール濃度を算出する。また、図１８に示すようなエタノール濃度とＰＷＭ周波数とのマップに基づき、ＰＷＭ周波数を算出する。この場合、エタノール濃度０〜１００（ｗｔ％）に対し、ＰＷＭ周波数Ａ〜Ｂ（Ｈｚ）を線形に対応させる。
【０１１２】
ところが、スタック異常が生じた場合、上述したように測定値Ｓ（ｆ１）、Ｓ（ｆ２）は共に、ほぼ一定の電圧Ｅｒ（Ｖ）となり（図７参照）、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜は最小値ｄ１を下回る（「０」に近くなる）。したがって、例えば測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜がｄ１を下回る場合、図１７に示すように、外挿補間を行って、エタノール濃度を算出する。ここでは、算出されたエタノール濃度は「０」（ｗｔ％）を下回る。
【０１１３】
この場合も、図１８に示すようなエタノール濃度とＰＷＭ周波数とのマップに基づき、エタノール濃度からＰＷＭ周波数を算出する。この場合、ＰＷＭ周波数は周波数Ａを下回る。
【０１１４】
続くＳ４４０では、Ｓ４３０にて算出されたＰＷＭ周波数のＰＷＭ信号を出力する。つまり、本形態では、スタック異常が生じた場合であっても、異常なエタノール濃度に応じたＰＷＭ信号が出力されることになる。
【０１１５】
次に、エンジンＥＣＵ３００にて実行される故障判断処理を、図１９のフローチャートに基づいて説明する。
最初のＳ５００では、エタノール濃度が所定値β（＜０）を下回るか否かを判断する。ここでは、図２０に示すように、ＰＷＭ信号のＰＷＭ周波数がＤを下回る場合に肯定判断される。ここでエタノール濃度が所定値βを下回ると判断された場合（Ｓ５００：ＹＥＳ）、Ｓ５１０へ移行する。一方、エタノール濃度が所定値β以上であると判断された場合（Ｓ５００：ＮＯ）、Ｓ５２０にてタイマをリセットし、Ｓ５４０へ移行する。
【０１１６】
Ｓ５１０では、Ｓ５２０にてリセットされるタイマに基づき、所定時間が経過したか否かを判断する。ここで所定時間が経過したと判断された場合（Ｓ５１０：ＹＥＳ）、Ｓ５３０へ移行する。一方、所定時間が経過していないうちは（Ｓ５１０：ＮＯ）、Ｓ５４０へ移行する。
【０１１７】
Ｓ５３０では、スタック異常判定を行い、その後、本故障判断処理を終了する。一方、Ｓ５４０では、スタック正常判定を行い、その後、本故障判断処理を終了する。エンジンＥＣＵ３００は、スタック異常を判定すると、車両の警告灯などを点灯させ、運転者に不具合を報知することが考えられる。
【０１１８】
次に本形態のエンジン制御システム１が発揮する効果を説明する。
本形態のエンジン制御システム１では、アルコール濃度センサ１００のマイコン５０が、周波数ｆ１に対応する測定値Ｓ（ｆ１）を読み込み（図１６中のＳ４００）、また、周波数ｆ２に対応する測定値Ｓ（ｆ２）を読み込む（Ｓ４１０）。次に、２つの測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜を算出する（Ｓ４２０）。そして、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜からＰＷＭ周波数を算出し（Ｓ４３０）、ＰＷＭ信号を出力する（Ｓ４４０）。このとき、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜が最小値ｄ１を下回る場合には、外挿補間を行って、エタノール濃度を算出し、これに応じたＰＷＭ周波数を算出する（図１７、図１８参照）。エンジンＥＣＵ３００では、アルコール濃度センサ１００からのＰＷＭ信号に基づき、エタノール濃度が所定値βを下回る状態が継続すると（図１９中のＳ５００：ＹＥＳ、Ｓ５１０：ＹＥＳ）、スタック異常判定を行う（Ｓ５３０）。これによって、エンジン制御システム１おいて、アルコール濃度センサ１００自体の故障を確実に判定することができる。
【０１１９】
また、本形態でも、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜によって判断するため、比較的簡単に故障を判断することができる。
【０１２０】
さらにまた、本形態では、正常時に現出し得る測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜の最小値ｄ１以下の所定値βを下回る場合に異常と判断しているため、すなわち所定値β≦ｄ１としているため、的確な判断が実現される。
【０１２１】
なお、燃料が粗悪である場合には、検知電極におけるリーク抵抗が相対的に小さくなることが知られている。そして、リーク抵抗が小さくなると、エタノール濃度の測定誤差が大きくなってしまう。この点、本形態では、測定値の差分｜Ｓ（ｆ１）−Ｓ（ｆ２）｜を取っているため、（１／Ｒｐ）を含む定数項を消去することができ、リーク抵抗の影響を排除することができる（式５参照）。
【０１２２】
なお、本形態においても、アルコール濃度センサ１００が「液体用濃度測定装置」を構成し、スイッチｓｗ１、ｓｗ２が「スイッチ手段」を構成し、発振部２０が「動作信号出力手段」を構成し、このとき、周波数ｆ１が「第１周波数」に相当し、周波数ｆ２が「第２周波数」に相当する。また、オペアンプ４３、抵抗器４７及びコンデンサ４９が「測定値出力手段」を構成し、このとき、測定値Ｓ（ｆ１）が「第１測定値」に相当し、測定値Ｓ（ｆ２）が「第２測定値」に相当する。
【０１２３】
また、本形態では、マイコン５０が「濃度相当値出力手段」を構成し、マイコン５０が出力するＰＷＭ信号が「濃度相当値」に相当し、図１７に示した差分ｄ１が「正常時に現出し得る測定値の差分の最小値」に相当する。また、空燃比検出センサ２００が「空燃比検出手段」を構成し、エンジンＥＣＵ３００が「故障判断手段」、「噴射量算出手段」、「噴射制御手段」及び「異常判断手段」を構成し、このとき、空燃比Ｆ／Ｂ値が「空燃比補正値」に相当し、空燃比Ｆ／Ｂ値及び空燃比学習値の和が「噴射量補正値」に相当する。さらにまた、空燃比検出センサ２００及びエンジンＥＣＵ３００が「エンジン制御装置」を構成する。
【０１２４】
さらにまた、図１６に示したセンサ出力処理が「濃度相当値出力手段」の機能としての処理に相当し、図１９に示した故障判断処理が「故障判断手段」の機能としての処理に相当する。
【０１２５】
以上、本発明は、上記形態に何等限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施可能である。
【０１２６】
（イ）上記形態は２つのスイッチｓｗ１、ｓｗ２を用いた構成であったが、いわゆるクロール接続と呼ばれるような４つのスイッチを用いる構成であっても同様に本発明を適用することができる。
【０１２７】
（ロ）上記形態はエタノール濃度を測定するセンサであったが、メタノール濃度なども同様の方法で測定することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１：エンジン制御システム、１００：アルコール濃度センサ（液体用濃度測定装置）、１０：バッテリ、１１：端子、２０：発振部（動作信号出力手段）、３３：ＮＯＴ回路、４０：検知部、４１：検知電極、４３：オペアンプ、４４：コンデンサ、４７：抵抗器、４９：コンデンサ、５０：マイコン（濃度相当値出力手段）、２００：空燃比センサ（空燃比検出手段）、３００：エンジンＥＣＵ（噴射量算出手段、噴射制御手段、異常判断手段）、４０１：燃料タンク、４０２：燃料ポンプ、４０３：燃料レール、４０４：配管、４０５：インジェクタ、５００：シリンダ、５０１：燃焼室、５０２：エンジンヘッド、５０３：吸気管、５０４：排気管、ｆ１：周波数（第１周波数）、ｆ２：周波数（第２周波数）、Ｒｇ：ゲイン抵抗、Ｒｐ：リーク抵抗、Ｓ（ｆ１）：測定値（第１測定値）、Ｓ（ｆ２）：測定値（第２測定値）、ｓｗ１、ｓｗ２：スイッチ（スイッチ手段）
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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