(57)【要約】【課題】アルコール濃度変化による一時的な気筒間空燃比ばらつきの増加を故障判定から除外することができ、経時劣化などによる定常的な気筒間空燃比ばらつきの故障診断の精度を向上することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、複数の気筒を備えた内燃機関に供給する燃料のアルコール濃度の変化を検出するアルコール濃度変化判定手段と、上記アルコール濃度の変化が検出されたときに、上記アルコール濃度が変化することにより生じた気筒間の空燃比ばらつきが減少するよう、上記アルコール濃度の変化に対して上記気筒の配置に応じて気筒毎に燃料噴射量の補正を行う気筒別空燃比ばらつき補正手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を備えた内燃機関に供給する燃料のアルコール濃度の変化を検出するアルコール濃度変化判定手段と、
上記アルコール濃度の変化が検出されたときに、上記アルコール濃度が変化することにより生じた気筒間の空燃比ばらつきが減少するよう、上記アルコール濃度の変化に対して上記気筒の配置に応じて気筒毎に燃料噴射量の補正を行う気筒別空燃比ばらつき補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
複数の気筒を備えた内燃機関に供給する燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
上記気筒間の空燃比ばらつきを検出する気筒間空燃比ばらつき検出手段と、
を備え、
上記気筒間の空燃比ばらつきが所定のしきい値を超えたとき、上記燃料のアルコール濃度を検出す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】
この発明は、内燃機関に供給するアルコール燃料を利用した時の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大気汚染や石油事情の変動などに伴い、内燃機関（以下「エンジン」と記す）に供給する代替燃料としてアルコールが注目されており、例えばアルコールとガソリンの混合燃料（アルコール濃度０％〜アルコール濃度１００％）を使用するＦＦＶ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｕｅｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）が実用化されている。しかし、アルコールはその濃度に応じて理論空燃比（燃料が完全燃焼するのに必要な空気と燃料の重量比）が異なるため、アルコール濃度に応じた燃料量を噴射させなければならない。
【０００３】
アルコール濃度に応じた燃料量を噴射するために、一般的には従来の演算により求めた燃料噴射量をアルコール濃度に応じた補正量で補正している。例えば、燃料タンク内の燃料量のレベルが所定値以上変化したときに、排気管に設置された酸素センサの出力による空燃比誤差を検出し、その誤差に応じてアルコール濃度を推定し、推定されたアルコール濃度に応じて燃料噴射量を補正している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方で、複数の気筒を備えたエンジンにおいて、一般的に各気筒の排気管の集合部に排気空燃比を検出する酸素センサを設置し、全気筒における平均的な空燃比を検出し、その空燃比を目標の空燃比にすべく空燃比フィードバック制御を行っている。
しかし、各気筒に燃料を供給するインジェクタの噴射特性のばらつきや、インジェクタの噴孔のつまりによる経時劣化などにより、個々の気筒における空燃比は必ずしも目標の空燃比になっているわけではなく、気筒間における空燃比にばらつきが存在し、各気筒に対して適切な燃料噴射量が供給されていない場合があり、その結果燃焼および排ガスが悪化してしまうことがある。よって、気筒間の空燃比ばらつきによるインジェクタの故障診断が必要となる。
【０００５】
例えば、所定周期毎に検出される排気管集合部に設置された酸素センサの出力値が所定のしきい値を跨ぐ回数（反転回数）をカウントし、所定時間内における反転回数が所定数以上であれば、酸素センサの出力値に大きな脈動（変動）がある、すなわち各気筒の燃焼行程の空燃比にばらつきが生じているとし、インジェクタに故障があると診断している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６０１６７９６号明細書
【特許文献２】特公平７−００９２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
気筒間の空燃比のばらつきは、現在使用している燃料とは異なる特性（揮発性、理論空燃比、など）を給油したときにも発生する。例えば、燃料供給システムとして、燃料ポンプから４つのインジェクタまで燃料が燃料タンクにリターンする流路のないリターンレスシステムであり、アルコール濃度０％（Ｅ０）のガソリンからアルコール濃度１００％（Ｅ１００）のアルコール燃料に燃料を変更して給油した場合などである。
アルコール燃料の給油直後には燃料配管およびデリバリパイプにまだガソリンが残っているため、エンジン始動直後にはガソリンが各気筒のインジェクタに供給される。そして、アルコール燃料は、残っているガソリンがエンジン運転に使用されるに従って燃料配管内を移動し、アルコール燃料がデリバリパイプに到達する。ここで、デリバリパイプは燃料配管に比べて断面積が大きいため、デリバリパイプ内でガソリンとアルコール燃料は交じり合いながらインジェクタに分配される。よって、始めの内はガソリンの濃度に近い低アルコール濃度、燃料が使用されるに従ってアルコール燃料に近い高アルコール濃度の燃料に変化していき、最終的にはアルコール燃料のみが到達する。しかし、そのデリバリパイプの形状により、デリバリパイプの入口側から濃度が変化していくため、同じ濃度の燃料を全インジェクタに同じタイミングで供給することができない。すなわち、デリバリパイプ入口に近い気筒においては、早いタイミングでアルコール濃度が変化し始めるが、デリバリパイプ奥の気筒においては、まだアルコール濃度の変化開始が一番遅くなる。
【０００８】
このインジェクタに供給されるアルコール濃度変化のタイミングにばらつきが生じることにより、空燃比も気筒間でばらつきが生じる。制御で用いられているアルコール濃度値は、通常各気筒の排気管の集合部に設置された酸素センサ、もしくは燃料配管に設置されたアルコール濃度センサにより検出され、さらにそのアルコール濃度に応じて燃料噴射量を補正しているが、インジェクタ内のアルコール濃度の変化が気筒間で異なることは検出できず、アルコール濃度（推定）値は第１から第４気筒の平均的なアルコール濃度が検出される。この平均的なアルコール濃度値を用いた燃料噴射量制御により、第４および第３気筒においては燃料噴射量が目標空燃比に対してリーンになり、第１および第２気筒においては燃料噴射量が目標空燃比に対してリッチになってしまい、一時的に気筒間の空燃比にばらつきが生じてしまうという問題がある。
また、この気筒間空燃比ばらつきにより酸素センサ出力の変動が大きくなってしまうため、酸素センサの出力値を用いた空燃比制御（燃料噴射量制御）を正しく制御できず、各気筒の燃焼および排ガスが悪化するという問題がある。
【０００９】
また、従来の方法では、気筒間空燃比ばらつきによるインジェクタの故障診断ではインジェクタの噴射特性のばらつきや、インジェクタの噴孔のつまりによる経時劣化など継続するばらつきに関しては正しく故障診断できるが、アルコール濃度の変化時の一時的な空燃比ばらつきを想定しておらず、アルコール濃度変化時の酸素センサ出力値の変動の検出により、インジェクタは正常であるのにも関わらず、故障していると誤診断を行ってしまう恐れがあり、燃焼および排ガスの悪化させてしまうという問題がある。
【００１０】
この発明の目的は、アルコール濃度変化による一時的な気筒間空燃比ばらつきの増加を故障判定から除外することができ、経時劣化などによる定常的な気筒間空燃比ばらつきの故障診断の精度を向上することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、複数の気筒を備えた内燃機関に供給する燃料のアルコール濃度の変化を検出するアルコール濃度変化判定手段と、上記アルコール濃度の変化が検出されたときに、上記アルコール濃度が変化することにより生じた気筒間の空燃比ばらつきが減少するよう、上記アルコール濃度の変化に対して上記気筒の配置に応じて気筒毎に燃料噴射量の補正を行う気筒別空燃比ばらつき補正手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る内燃機関の制御装置の効果は、アルコール濃度が変化していることを検出したときには、気筒間空燃比ばらつきの検出による故障診断を禁止することにより、アルコール濃度が変化したことにより一時的な気筒間空燃比ばらつきの増加を故障と診断することを除外することができ、経時劣化などによる定常的な気筒間空燃比ばらつきの故障診断の精度を向上することができることである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の機能を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る内燃機関のシステム全体を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃料流路を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る内燃機関で燃料をガソリンからアルコール燃料に変えたときの内燃機関の挙動を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るＥＣＵで実行される気筒間空燃比ばらつきルーチンの手順を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の機能を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るＥＣＵで実行される気筒別燃料噴射量保瀬尾ルーチンの手順を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２に係る内燃機関で燃料をガソリンからアルコール燃料に変えたときの内燃機関の挙動を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る内燃機関で燃料をアルコール燃料からガソリンに変えたときの内燃機関の挙動を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置の機能を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係るＥＣＵで実行されるアルコール濃度変化検出ルーチンの手順を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態３に係るＥＣＵにおい気筒間空燃比ばらつきを検出する挙動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の機能を示すブロック図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置を含むシステム全体を示す構成図である。図３は、この発明の実施の形態１に係る燃料流路を示す構成図である。なお、一般的に内燃機関には、複数のシリンダが設けられているが、この発明の実施の形態１に係る内燃機関は直列４気筒であり、図２では、そのうちの１つのシリンダについて説明する。
【００１５】
この発明の実施の形態１に係る内燃機関（以下、「エンジン」と称す）１は、筒状のシリンダ２およびシリンダ２内を往復運動するピストン３を備え、シリンダ２とピストン３とにより、燃料と空気とが混合した混合気が吸入されて燃焼する燃焼室４が形成されている。
ここで、ピストン３は、シリンダ２の軸線方向に往復自在に運動可能になるよう配設されている。シリンダ２には、クランク軸から離間し、エンジン１の回転に同期して信号を発生するクランク角センサ５が配設されている。また、シリンダ２には、エンジン１を冷却するための図示しない冷却水の温度に応じた電圧を出カする水温センサ６が設けられている。
【００１６】
また、シリンダ２には、燃焼室４内に空気を吸入する吸気マニホールド７および燃焼室４内で混合気が燃焼して生成された排気ガスを排出する排気マニホールド８が接続されている。
また、シリンダ２には、燃焼室４と吸気マニホールド７との間を開閉する吸気弁９および燃焼室４と排気マニホールド８との間を開閉する排気弁１０が取り付けられている。
また、シリンダ２の頂部には、燃焼室４に供給された混合気に点火する点火プラグ１１が取り付けられている。
【００１７】
吸気マニホールド７の下流側で吸気弁９の近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１２が取り付けられている。これにより、最適なタイミングで燃焼室４内に燃料を供給することができる。
【００１８】
吸気マニホールド７の上流側には、燃焼室４に吸入される空気を一時的にためるサージタンク１３が接続されており、さらにサージタンク１３の上流側には、スロットル弁１４が接続されている。また、スロットル弁１４とサージタンク１３との間には、ブースト圧に応じた電圧を出力するブースト圧センサ１５が配設されている。
【００１９】
排気マニホールド８の下流側には、排気ガス中の有害物質を取り除く触媒装置１６が接続されており、さらに触媒装置１６の下流側には、排気ガスを外部に排気するテールパイプ１７が接続されている。
また、排気マニホールド８には、排気ガスの空燃比の変化に対し理論空燃比を境に出力する電圧が急変する酸素センサ１８が設けられている。
【００２０】
次に、この発明のエンジン１での燃料流路を図３を用いて説明する。燃料は、燃料タンク２３から燃料ポンプ２２により燃料配管２１を通って、デリバリパイプ２０により各気筒のインジェクタ１２ａ〜１２ｄに供給される。デリバリパイプ２０の燃料の流れに沿った奥側から第１インジェクタ１２ａ、第２インジェクタ１２ｂ、第３インジェクタ１２ｃ、第４インジェクタ１２ｄの順に手前側に並んでいる。また、第１〜第４インジェクタ１２ａ〜１２ｄは、それぞれの気筒番号が第１〜第４の気筒と対応している。
【００２１】
エンジン制御用電子コントロールユニット（以下、「ＥＣＵ」と略称する）１９は、演算処理をするＣＰＵ、プログラムを構成する命令や固定値データを記憶するＲＯＭ、格納されているデータを更新して順次書き換えられるＲＡＭ、およびＥＣＵ１９の電源が切られても格納されているデータを保持するバックアップＲＡＭを有する図示しないマイクロコンピュータと、アクチュエータ駆動のための図示しない駆動回路と、各種信号の入出力を行う図示しないＩ／Ｏインターフェースとで構成されている。
【００２２】
ＥＣＵ１９のＲＯＭには、プログラムが記憶されており、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出し、プログラムの命令に従って演算を実行することにより、アルコール濃度変化判定手段２５、気筒間空燃比ばらつき検出手段２４、故障診断手段２６および故障診断禁止手段２７がＥＣＵ１９において機能する。
また、ＥＣＵ１９には、酸素センサ１８、水温センサ６、およびブースト圧センサ１５からの電圧出力値がＡ／Ｄ変換されて入カされ、Ａ／Ｄ変換された各電圧出カ値は、それぞれ酸素センサ出力値λＯ２、冷却水温Ｔｗ、およびブースト圧Ｐｂとして上記各手段での演算に用いられる。
また、ＥＣＵ１９には、クランク角センサ５の信号が割り込み入力されて、ＥＣＵ１９に内蔵されたタイマーとクランク角センサ５の信号とからエンジン回転数Ｎｅが演算される。
【００２３】
アルコール濃度変化判定手段２５は、排気管集合部に設置された酸素センサ１８による酸素センサ出力値λＯ２から空燃比誤差を検出し、その誤差に応じてアルコール濃度推定値Ａｌが演算され、今回演算して得たアルコール濃度推定値Ａｌと前回演算して得たアルコール濃度推定値Ａｌとを比較し、その変化量が予め設定された値よりも大きい場合にアルコール濃度が変化していると判定する。なお、予め設定された値は、アルコール濃度変化誤差として許容できる値が設定される。
【００２４】
気筒間空燃比ばらつき検出手段２４は、排気管集合部に設置された酸素センサ１８による酸素センサ出力値λＯ２から各気筒の燃焼行程周期の酸素センサ１８による酸素センサ出力値λＯ２の変動量の積算値により気筒間空燃比ばらつきを検出する。
【００２５】
故障診断手段２６は、気筒間空燃比ばらつき検出手段２４による気筒間空燃比ばらつきが大きく、且つアルコール濃度変化判定手段２５によるアルコール濃度の変化がないと判定されたときに、インジェクタ１２ａ〜１２ｄの異常、故障があると診断する。
【００２６】
故障診断禁止手段２７は、気筒間空燃比ばらつき検出手段２４による気筒間空燃比ばらつきが大きく、且つアルコール濃度変化判定手段２５によりアルコール濃度変化があると判定されたとき、すなわちアルコール濃度推定値Ａｌが所定値分増加／減少した際に、故障診断手段２６の実行を禁止する。
【００２７】
図４は、燃料としてガソリン（Ｅ０）の代わりにアルコール濃度１００％のアルコール燃料（Ｅ１００）を給油したときのエンジン１の状態の変化を示す図である。
気筒間の空燃比のばらつきは、ガソリン（Ｅ０）からアルコール燃料（Ｅ１００）に変更して給油した場合、アルコール燃料（Ｅ１００）給油直後には燃料配管２１およびデリバリパイプ２０にまだガソリン（Ｅ０）が残っているため、エンジン始動直後にはガソリン（Ｅ０）が各気筒のインジェクタ１２ａ〜１２ｄに供給される。アルコール燃料（Ｅ１００）は、残っているガソリン（Ｅ０）がエンジン運転に使用されるに従って燃料配管２１内を移動し、アルコール燃料（Ｅ１００）がデリバリパイプ２０に到達する。
【００２８】
ここで、デリバリパイプ２０は燃料配管２１に比べて断面積が大きいため、デリバリパイプ２０内でガソリン（Ｅ０）とアルコール燃料（Ｅ１００）は交じり合いながらインジェクタ１２ａ〜１２ｄに分配される。始めの内はガソリン（Ｅ０）に近い低いアルコール濃度、燃料が使用されるに従ってアルコール燃料（Ｅ１００）に近い高いアルコール濃度に変化していき、最終的にはアルコール燃料（Ｅ１００）のみが到達する。
【００２９】
しかし、そのデリバリパイプ２０の形状により、デリバリパイプ２０の入口側から濃度が変化していくため、同じ濃度の燃料を全インジェクタ１２ａ〜１２ｄに同じタイミングで供給することができない。すなわち、デリバリパイプ２０の入口に近いインジェクタ１２ｄにおいては、早いタイミングでアルコール濃度が変化し始めるが、デリバリパイプ２０の奥のインジェクタ１２ａにおいては、アルコール濃度の変化開始が一番遅くなる。
このインジェクタ１２ａ〜１２ｄに供給される燃料のアルコール濃度の変化のタイミングにばらつきが生じることにより、空燃比も気筒間でばらつきが生じる。
ゆえに、各気筒間の空熱比がばらついていることからインジェクタ１２ａ〜１２ｄが故障していると診断することは間違っている。
【００３０】
次に、この発明の実施の形態１に係るエンジン１の制御装置における、気筒間空燃比ばらつきを検出することによる故障診断の実行／禁止の動作について図５のフローチャートを用いて説明する。なお、この動作は、ＥＣＵ１９においてメインルーチンが所定時間周期で実行される中でサブルーチンとして実行される。
【００３１】
まず、Ｓ１０１において、気筒間空燃比ばらつきを検出する。
Ｓ１０２において、アルコール濃度が変化しているか否かを判定する。すなわち、今回のアルコール濃度推定値Ａｌと前回のアルコール濃度推定値Ａｌとの差分が予め設定された閾値以上のときアルコール濃度が変化したことにより各気筒間空熱比がばらついたとして気筒間空熱比ばらつきルーチンを終了し、差分が閾値未満のときＳ１０３に進む。
Ｓ１０３において、アルコール濃度が変化していないので、真に故障している可能性があるとして故障診断を実行する。すなわちＳ１０１で検出された気筒間空燃比ばらつきが大きければ故障と診断し、小さければ正常と診断する。
【００３２】
この発明の実施の形態１に係るエンジン１の制御装置によれば、アルコール濃度が変化していると判定したとき、気筒間空燃比ばらつきを検出することによる故障診断を禁止することで、アルコール濃度が変化したことによる一時的な気筒間空燃比ばらつきの増加を故障判定から除外することができ、経時劣化などによる定常的な気筒間空燃比ばらつきの故障診断の精度を向上することができる。
【００３３】
なお、この発明の実施の形態１に係るエンジン１の制御装置においては、酸素センサ１８による酸素センサ出力値λＯ２からアルコール濃度推定値を演算し、今回と前回とで演算されたアルコール濃度推定値に基づいてアルコール濃度の変化を検出しているが、これに限ったものではなく、例えば、燃料が燃料タンク２３に給油され、燃料レベルが変化したときにアルコール濃度の変化を検出するようにしても良い。
【００３４】
また、酸素センサ出力値λＯ２の変動から気筒間空燃比ばらつきを検出しているが、これに限ったものではなく、空燃比フィードバック制御値などの空燃比情報を用いても良い。
【００３５】
また、酸素センサ出力値λＯ２により気筒間空燃比ばらつきを検出しているが、これに限ったものではなく、例えば、回転数変動、リニア空燃比センサ信号、ノックセンサ信号、筒内圧センサ信号、イオン電流センサ信号、排ガス成分濃度センサ信号等のセンサ出力によって気筒間空燃比ばらつきを検出しても良い。
【００３６】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の機能を示すブロック図である。
この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置では、アルコール濃度が変化しているときの気筒間空燃比ばらつきを吸収するために、気筒別の補正量で燃料噴射量を補正する。そして、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置を含むシステム全体および燃料流路を示す構成図は、図２および図３の構成図と同様であるので、説明は省略する。
【００３７】
この発明の実施の形態２に係るＥＣＵ１９ＢのＲＯＭには、プログラムが記憶されており、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出し、プログラムの命令に従って演算を実行することにより、アルコール濃度変化判定手段２５、気筒別空燃比ばらつき補正手段２８がＥＣＵ１９Ｂにおいて機能する。なお、アルコール濃度変化判定手段２５は実施の形態１において説明したものと同様である。
【００３８】
気筒別空燃比ばらつき補正手段２８は、アルコール濃度変化判定手段２５においてアルコール濃度の変化が検出されたとき、アルコール濃度値の変化量に各気筒別の係数を乗じた補正値が演算され、その補正値で燃料噴射量を補正する。なお、この各気筒別の係数は、インジェクタ１２ａ〜１２ｄに燃料を分配するデリバリパイプ２０の形状を考慮し、デリバリパイプ２０の燃料入口から近い気筒に対しては正の値、デリバリパイプ２０の燃料入口から遠い気筒に対しては負の値が予め設定されている。
【００３９】
燃料噴射量は、ブースト圧Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて基本燃料噴射量Ｔｂが演算され、その基本燃料噴射量Ｔｂに対して、気筒別空燃比ばらつき補正手段２８による補正およびその他補正、例えば水温補正や空燃比フィードバック制御補正などによる補正が施される。さらにインジェクタ１２ａ〜１２ｄのむだ時間Ｔｄを加えた値を最終的な燃料噴射量とし、その燃料噴射量に比例する量の燃料が、インジェクタ１２ａ〜１２ｄより噴射される。
【００４０】
次に、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置における、気筒別燃料噴射量補正の動作について図７のフローチャートを用いて説明する。なお、この動作は、ＥＣＵ１９Ｂにおいてメインルーチンが所定時間周期で実行される中でサブルーチンとして実行される。
【００４１】
まず、Ｓ２０１において、アルコール濃度が変化しているか否かを判定し、アルコール濃度が変化していないときＳ２０２へ、アルコール濃度が変化しているときＳ２０３へ進む。すなわち、今回のアルコール濃度推定値Ａｌと前回のアルコール濃度推定値Ａｌとの差分が予め設定された閾値よりも大きい場合にアルコール濃度が変化していると判定する。
Ｓ２０２において、気筒別補正量Ｋ１〜Ｋ４をすべて１とし、Ｓ２０５に進む。
【００４２】
Ｓ２０３において、今回のアルコール濃度推定値Ａｌから前回のアルコール濃度推定値Ａｌを減算し、その差分をアルコール濃度変化量Ｄｎとする。ここで、アルコール濃度変化量Ｄｎの演算は、所定時間の変化量として良いし、所定燃料消費量当りの変化量としても良い。
【００４３】
Ｓ２０４において、式（１）〜（４）に従って、気筒別補正量Ｋ１〜Ｋ４を演算する。
Ｋ１＝１＋Ｚ１×Ｄｎ      （１）
Ｋ２＝１＋Ｚ２×Ｄｎ      （２）
Ｋ３＝１＋Ｚ３×Ｄｎ      （３）
Ｋ４＝１＋Ｚ４×Ｄｎ      （４）
但し、Ｚ１からＺ４は、各気筒別の係数であり、この発明においては、Ｚ１＝−１．０、Ｚ２＝−０．５、Ｚ３＝＋０．５、Ｚ４＝＋１．０に予め設定されている。
【００４４】
Ｓ２０５において、現在演算している燃料噴射量が第１気筒に噴射される燃料噴射量であるか否かを判断し、第１気筒に噴射される燃料噴射量である場合Ｓ２０６へ、第１気筒に噴射される燃料噴射量でない場合Ｓ２０７へ進む。
Ｓ２０６において、ばらつき補正量Ｋｆに気筒別補正量Ｋ１を入力することで、燃料噴射量を補正する係数を気筒別補正量Ｋ１とする。
Ｓ２０７において、現在演算している燃料噴射量が第２気筒に噴射される燃料噴射量であるか否かを判断し、第２気筒に噴射される燃料噴射量である場合Ｓ２０８へ、第２気筒に噴射される燃料噴射量でない場合Ｓ２０９へ進む。
Ｓ２０８において、ばらつき補正量Ｋｆに気筒別補正量Ｋ２を入力することで、燃料噴射量を補正する係数を気筒別補正量Ｋ２とする。
【００４５】
Ｓ２０９において、現在演算している燃料噴射量が第３気筒に噴射される燃料噴射量であるか否かを判断し、第３気筒に噴射される燃料噴射量である場合Ｓ２１０へ、第３気筒に噴射される燃料噴射量でない場合Ｓ２１１へ進む。
Ｓ２１０において、ばらつき補正量Ｋｆに気筒別補正量Ｋ３を入力することで、燃料噴射量を補正する係数を気筒別補正量Ｋ３とする。
Ｓ２１１において、現在演算している燃料噴射量が第４気筒に噴射される燃料噴射量であるか否かを判断し、第４気筒に噴射される燃料噴射量である場合Ｓ２１２へ、第４気筒に噴射される燃料噴射量でない場合Ｓ２１３へ進む。
Ｓ２１２において、ばらつき補正量Ｋｆに気筒別補正量Ｋ４を入力することで、燃料噴射量を補正する係数を気筒別補正量Ｋ４とする。
【００４６】
Ｓ２１３において、この実施の形態２の実行前に演算される燃料噴射量、すなわちブースト圧Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅとに基づいた基本燃料噴射量Ｔｂに対して、ばらつき補正量Ｋｆを乗算して補正を施す。
【００４７】
なお、この発明においては、基本燃料噴射量Ｔｂに対してばらつき補正量Ｋｆが乗算されて補正するようにしているが、ばらつき補正量Ｋｆを加算して補正を施すようにしても良い。
【００４８】
次に、この発明の実施の形態２の気筒別燃料噴射量を補正する実行例を図８および図９のタイミングチャートを用いて説明する。
まず図８において、ガソリン（Ｅ０）からアルコール燃料（Ｅ１００）に燃料を変更された場合を説明する。燃料給油するまではガソリン（Ｅ０）が燃料タンク２３内に入っていたが、燃料給油によりアルコール燃料（Ｅ１００）が燃料タンク２３に入れられる。そのアルコール燃料（Ｅ１００）は燃料が消費されるにつれ、燃料配管２１内を移動していき、デリバリパイプ２０に到達した後は、デリバリパイプ２０内でガソリン（Ｅ０）と混じりあいながら各インジェクタ１２ａ〜１２ｄに供給されて燃焼に使用されるため、エンジン始動後しばらくしてからアルコール濃度推定値Ａｌが変化し始め、除々にＥ１００に収束する。
【００４９】
アルコール燃料（Ｅ１００）がデリバリパイプ２０に到達した直後がアルコール濃度の変化量が大きいため、アルコール濃度変化量Ｄｎも大きな値となり、アルコール濃度推定値ＡｌがＥ１００になるにつれ徐々に０に収束する。それに伴い、各気筒補正量Ｋ１〜Ｋ４もアルコール濃度変化量Ｄｎに応じて変化する。
ここで、図４のように気筒別の補正がされなかった場合には、第１および第２気筒の空燃比はリッチ側に、第３および第４気筒の空燃比はリーン側になるため、それを補正して目標空燃比にするためには気筒別補正量Ｋ１およびＫ２を１よりも小さい値にして燃料噴射量を減量補正し、気筒別補正量Ｋ３およびＫ４を１よりも大きい値にして燃料噴射量を増量補正するようにしている。
この気筒別補正量Ｋ１〜Ｋ４で補正した燃料噴射量の燃料を噴射することで、空燃比が集合部および第１気筒から第４気筒まで全てにおいて目標空燃比となる。
【００５０】
図９においては、図８とは逆にアルコール燃料（Ｅ１００）からガソリン（Ｅ０）に変更された場合を説明する。ここで図８と違うところは、アルコール濃度がＥ１００からＥ０に収束しているため、アルコール濃度変化量Ｄｎが０以下になっていることである。
この場合では、気筒別の補正がされなかった場合には、第１および第２気筒の空燃比はリーン側に、第３および第４気筒の空燃比はリッチ側になるため、それを補正して目標空燃比にするためには気筒別補正量Ｋ１およびＫ２を１よりも大きい値にして燃料噴射量を減量補正し、気筒別補正量Ｋ３およびＫ４を１よりも小さい値にして燃料噴射量を増量補正するようにしている。
この気筒別補正量Ｋ１からＫ４で補正した燃料噴射量の燃料を噴射することで、空燃比が集合部および第１気筒から第４気筒まで全てにおいて目標空燃比となる。
【００５１】
この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置では、アルコール濃度の変化が検出されたとき、アルコール濃度に応じて各気筒に異なった燃料噴射量の補正を行うことで、アルコール濃度が変化しているときの気筒間空燃比ばらつきを吸収して目標空燃比にすることができ、燃焼状態の向上を実現させることができる。
【００５２】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置では、アルコール濃度が変化しているときの気筒間空燃比ばらつきを検出し、アルコール濃度検出を実行する。
図１０は、この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置の機能を示すブロック図である。なお、この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置を含むシステム全体および燃料流路を示す構成図は、図２および図３の構成図と同様であるので、説明は省略する。
【００５３】
この発明の実施の形態３に係るＥＣＵ１９ＣのＲＯＭには、プログラムが記憶されており、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出し、プログラムの命令に従って演算を実行することにより、アルコール濃度検出手段２９、気筒間空燃比ばらつき検出手段２４がＥＣＵ１９Ｃにおいて機能する。
【００５４】
アルコール濃度検出手段２９は、気筒間空燃比ばらつき検出手段２４における気筒間空燃比ばらつきが検出されたときに、排気管集合部に設置された酸素センサ１８による酸素センサ出力値λＯ２から空燃比誤差を検出し、その誤差に応じてアルコール濃度推定値Ａｌが演算される。
【００５５】
気筒間空燃比ばらつき検出手段２４は、排気管集合部に設置された酸素センサ１８による酸素センサ出力値λＯ２から各気筒の燃焼行程周期の酸素センサの変動量を酸素センサ変動量Ｄａとして演算し、所定行程数Ｋｃの間その酸素センサ変動量Ｄａの絶対値を積算して酸素センサ変動積算値ΣＤａを演算し、所定行程数Ｋｃ終了時点で酸素センサ変動積算値ΣＤａがしきい値ＴＨＬＤよりも大きい値であれば濃度変化があったと判定し、アルコール濃度検出を実行する。
なお、所定行程数Ｋｃは各気筒の燃焼行程周期であり、予め設定されている値であり、アルコール濃度変化時期の検出精度を向上する場合には大きな値が設定され、アルコール濃度変化時期の検出タイミングを早期に検出する場合には小さな値が設定される。
また、このしきい値ＴＨＬＤは、アルコール濃度変化時の酸素センサ変動積算値ΣＤａがよりも小さい値、アルコール濃度がしていないときの酸素センサ変動積算値ΣＤａよりも大きい値が予め設定されている。
【００５６】
次に、この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置における、アルコール濃度変化検出の動作について図１１のフローチャートを用いて説明する。なお、この動作は、ＥＣＵ１９Ｃにおいてメインルーチンが所定時間周期で実行される中でサブルーチンとして実行される。
【００５７】
まず、Ｓ３０１において、キーＯＮ直後かどうかを判断し、キーＯＮ直後のときＳ３０２へ、キーＯＮ直後でないときＳ３０３に進む。
Ｓ３０２において、各パラメータおよびフラグの初期化処理を行う。すなわち、濃度変化フラグＦａを０にリセットし、酸素センサ変動判定値Ｌｄを０、酸素センサ変動積算値ΣＤａを０とする。
【００５８】
Ｓ３０３において、酸素センサ出力値がリッチからリーンに、またはリーンからリッチに反転したかどうかを判断し、反転していないときＳ３０４へ、反転しているときＳ３０６に進む。
Ｓ３０４において、各気筒の燃焼行程間の変動量である酸素センサ変動量Ｄａを演算する。酸素センサ変動量Ｄａは、前回の燃焼行程の酸素センサ出力値と今回の燃焼行程の酸素センサ出力値との差分の絶対値である。
Ｓ３０５において、演算して得られた各気筒の酸素センサ変動量Ｄａを各気筒の酸素センサ変動積算値ΣＤａに積算する。
【００５９】
Ｓ３０６において、所定行程数Ｋｃ経過しているかどうか判断し、燃焼行程数が所定行程数Ｋｃ未満のときＳ３１２へ、燃焼行程数が所定行程数Ｋｃ以上のときＳ３０７へ進む。
Ｓ３０７において、酸素センサ変動判定値Ｌｄを酸素センサ変動積算値ΣＤａで置き換える。
Ｓ３０８において、酸素センサ変動積算値ΣＤａを０とする。
【００６０】
Ｓ３０９において、酸素センサ変動判定値Ｌｄが予め設定されたしきい値ＴＨＬＤを超えているか否かを判断し、酸素センサ変動判定値Ｌｄがしきい値ＴＨＬＤを超えているときＳ３１０へ、酸素センサ変動判定値Ｌｄがしきい値ＴＨＬＤ以下のときＳ３１１へ進む。
Ｓ３１０において、酸素センサ出力値λＯ２の変動がアルコール濃度の変化によると判定し、濃度変化フラグＦａを１にする。
Ｓ３１１において、酸素センサ出力値λＯ２の変動がアルコール濃度の変化によるものでないと判断し、濃度変化フラグＦａを０にする。
【００６１】
Ｓ３１２において、濃度変化フラグＦａに１がセットされているか否かを判断し、濃度変化フラグＦａに１がセットされているときＳ３１３へ、濃度変化フラグＦａに０がセットされているときメインルーチンに戻る。
Ｓ３１３において、アルコール濃度検出を実行してメインルーチンに戻る。
【００６２】
次に、この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置においてアルコール濃度の変化を検出する実行例を図１２のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図１２は、図８において点線で囲った範囲を引き伸ばしたものである。
アルコール濃度変化開始前においては、酸素センサ出力値λＯ２がリッチ／リーン反転以外の変動（高周波成分）が小さいため、燃焼行程の酸素センサ出力値λＯ２の前回値と今回値の差の絶対値である酸素センサ変動量Ｄａ、酸素センサ変動量Ｄａの積算値である酸素センサ変動積算値ΣＤａ、所定行程数Ｋｃ毎に更新される酸素センサ変動判定値Ｌｄは小さい値となる。
しかし、アルコール濃度変化開始後に、酸素センサ出力値λＯ２がリッチ／リーン反転以外の変動（高周波成分）が大きくなり、酸素センサ変動量Ｄａ、酸素センサ変動積算値ΣＤａ、酸素センサ変動判定値Ｌｄが大きな値となる。
ここで、酸素センサ変動判定値Ｌｄがしきい値ＴＨＬＤよりも大きくなったとき、すなわち酸素センサ出力値λＯ２の変動が大きくなって初めての所定行程数Ｋｃ経過後、アルコール濃度が変化していると判定し、濃度変化フラグＦａが１になり、アルコール濃度検出が実行される。
【００６３】
この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置では、各気筒における空燃比のばらつきを検出したときにアルコール濃度を検出することで、アルコール濃度変化時期の検出精度および信頼性の向上を実現させることができる。
よって、酸素センサ出力値λＯ２の変動によりアルコール濃度変化の検出を実行することで、アルコール濃度変化時期の検出精度および信頼性を向上させることができる。
【００６４】
なお、この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置においては、酸素センサ信号からアルコール濃度を演算しているが、これに限ったものではなく、例えば、燃料配管に設置されたアルコール濃度センサを用いて検出するようにしても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１  エンジン、２  シリンダ、３  ピストン、４  燃焼室、５  クランク角センサ、６  水温センサ、７  吸気マニホールド、８  排気マニホールド、９  吸気弁、１０  排気弁、１１  点火プラグ、１２、１２ａ〜１２ｄ  インジェクタ、１３  サージタンク、１４  スロットル弁、１５  ブースト圧センサ、１６  触媒装置、１７  テールパイプ、１８  酸素センサ、２０  デリバリパイプ、２１  燃料配管、２２  燃料ポンプ、２３  燃料タンク、２４  気筒間空熱比ばらつき検出手段、２５  アルコール濃度変化判定手段、２６  故障診断手段、２７  故障診断禁止手段、２８  気筒別空熱比ばらつき補正手段、２９  アルコール濃度検出手段。
【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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