(57)【要約】【課題】燃料中にベーパが発生したときに、それを精度良く検出できるようにする。【解決手段】エンジン１１に供給する燃料のアルコール濃度を検出する静電容量式のアルコール濃度センサ４１と、燃料の温度を検出する燃温センサ４２を設け、静電容量式のアルコール濃度センサ４１は、燃料中に発生したベーパが電極間を通過したときにセンサ出力が変動することに着目して、燃料温度が所定温度以上の高温領域であると判定され、且つ、アルコール濃度センサ４１の出力変動が所定値以上であると判定された場合には、燃料中のベーパの発生有りと判定して、燃料噴射量を所定量だけ増量方向に補正する。一方、燃料温度が所定温度以上の高温領域ではない（燃料温度が所定温度よりも低い低温領域である）と判定された場合、又は、アルコール濃度センサ４１の出力変動が所定値よりも小さいと判定された場合には、燃料中のベーパの発生無しと判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料性状の異なる複数種の燃料で運転可能な内燃機関の制御装置において、
内燃機関に供給される燃料が通過する電極間の静電容量を測定することで前記燃料のアルコール濃度を検出する静電容量式のアルコール濃度センサと、
前記アルコール濃度センサの出力の挙動に基づいて前記燃料中のベーパの発生状態を判定するベーパ判定手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料の温度を判定する燃料温度判定手段を備え、
前記ベーパ判定手段は、前記燃料温度判定手段で判定した燃料温度が所定温度以上の高温領域で且つ前記アルコール濃度センサの出力変動が所定値以上のときに前記燃料中にベーパが発生したと判定する手段を有する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。
【請求項３】
前記ベーパ判定手段により前記燃料中にベーパが発生したと判定されたときに燃料噴射量を増量補正する補正手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２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、燃料性状の異なる複数種の燃料で運転可能な内燃機関の制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ2 排出量削減、石油代替燃料の活用等の社会的要請から、燃料として、ガソリン、アルコール及び両者の混合燃料をいずれも使用可能なエンジン（内燃機関）を搭載した自動車の需要が増加している。このような自動車では、燃料タンクに前回と異なるアルコール濃度の燃料が給油されると、燃料タンク内の燃料のアルコール濃度が変化する。ガソリンとアルコールとでは理論空燃比が異なるため、燃料のアルコール濃度が変化すると、燃料の理論空燃比も変化することから、燃料のアルコール濃度に応じて燃料噴射量（実空燃比）を変化させる必要がある。
【０００３】
そこで、内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度をアルコール濃度センサで検出し、そのアルコール濃度検出値に応じて燃料噴射量を補正するようにしたものがある。アルコール濃度センサとしては、静電容量式のアルコール濃度センサや光学式のアルコール濃度センサが知られている。
【０００４】
特許文献１（特開平６−２２２０３２号公報）に記載されているように、静電容量式のアルコール濃度センサは、燃料のアルコール濃度に応じて燃料の比誘電率が変化して、燃料が通過する電極間の静電容量が変化することを利用して、電極間の静電容量を測定することでアルコール濃度を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２２２０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図３に示すように、アルコール燃料（アルコール１００％又はアルコールを含む混合燃料）は、ガソリンに比べて、蒸気圧が高くなって沸点が低くなる傾向があるため、アルコール燃料を使用した場合に、燃料中にベーパ（気泡）が発生し易くなる。このため、アルコール濃度センサで検出したアルコール濃度検出値に応じて燃料噴射量を補正しても、燃料中にベーパが発生すると、燃料噴射量の制御精度が低下する可能性がある。このようなベーパの発生による不具合に対処するためには、燃料中にベーパが発生したことを検出する必要があるが、従来の技術では、燃料中にベーパが発生しても、それを精度良く検出することができない。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、燃料中のベーパの発生を精度良く検出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】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、燃料性状の異なる複数種の燃料で運転可能な内燃機関の制御装置において、内燃機関に供給される燃料が通過する電極間の静電容量を測定することで燃料のアルコール濃度を検出する静電容量式のアルコール濃度センサと、このアルコール濃度センサの出力の挙動に基づいて燃料中のベーパの発生状態を判定するベーパ判定手段とを備えた構成としたものである。
【０００９】
本来、アルコール濃度センサは、燃料タンクに燃料が給油されて燃料のアルコール濃度が変化したとき以外は、センサ出力があまり変化しないはずであるが、燃料の比誘電率（例えば２〜３０）と燃料中に発生したベーパの比誘電率（例えば１）は、大きく異なるため、図４に示すように、静電容量式のアルコール濃度センサは、燃料中に発生したベーパが電極間を通過したときに、電極間の静電容量が変動して、それに応じてセンサ出力が変動する。このような現象に着目して、静電容量式のアルコール濃度センサの出力の挙動を監視すれば、燃料中のベーパの発生状態（例えばベーパの発生の有無）を精度良く判定することができ、燃料中にベーパが発生したときに、それを精度良く検出することができる。
【００１０】
一般に、燃料温度が低いとき（燃料の蒸気圧が低いとき）にはベーパが発生せず、燃料温度が高くなったとき（燃料の蒸気圧が高くなったとき）にベーパが発生する。また、ベーパが発生すると、アルコール濃度センサの出力が比較的大きく変動する。そこで、請求項２のように、燃料の温度を判定する燃料温度判定手段を備え、ベーパ判定手段は、燃料温度判定手段で判定した燃料温度が所定温度以上の高温領域で且つアルコール濃度センサの出力変動が所定値以上のときに燃料中にベーパが発生したと判定するようにすると良い。このようにすれば、燃料温度が所定温度よりも低くてベーパが発生しない低温領域や、何等かの原因（例えばバッテリ電圧の変動等）でアルコール濃度センサの出力が比較的小さく変動したときに、ベーパが発生したと誤判定することを未然に防止することができ、ベーパ発生の検出精度を向上させることができる。
【００１１】
また、燃料中にベーパが発生すると、燃料噴射弁の噴射時間が同じでも実噴射量が減少して、燃料噴射量の制御精度が低下する可能性がある。この対策として、請求項３のように、ベーパ判定手段により燃料中にベーパが発生したと判定されたときに燃料噴射量を増量補正する補正手段を備えた構成としても良い。このようにすれば、ベーパの発生による燃料噴射量の制御精度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は燃料温度と燃料の比誘電率との関係を示す特性図である。
【図３】図３は燃料温度と燃料の飽和蒸気圧との関係を示す特性図である。
【図４】図４はベーパ発生時のセンサ出力の挙動を示すタイムチャートである。
【図５】図５はベーパ判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。
【００１４】
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０の吸気ポート近傍に、それぞれ吸気ポートに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各気筒の点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１５】
一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。
【００１６】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２９が取り付けられている。また、クランク軸２７の外周側には、クランク軸２７が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２８が取り付けられ、このクランク角センサ２８の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００１７】
エンジン１１は、燃料として、燃料性状の異なる複数種の燃料、例えば、ガソリン、エタノールやメタノール等のアルコール、ガソリンにアルコールを混合したアルコール混合燃料をいずれも使用可能であり、運転者がこれらのガソリン、アルコール、アルコール混合燃料のいずれかを選択して燃料タンク３０内に給油するようになっている。燃料タンク３０内には、燃料を汲み上げる燃料ポンプ３１が設けられている。この燃料ポンプ３１から吐出される燃料は、燃料配管３２を通してデリバリパイプ３３に送られ、このデリバリパイプ３３から各気筒の燃料噴射弁２１に分配される。燃料配管３２のうちの燃料ポンプ３１付近には、燃料フィルタ３４とプレッシャレギュレータ３５が接続され、このプレッシャレギュレータ３５によって燃料ポンプ３１の吐出圧が所定圧力に調圧され、その圧力を越える燃料の余剰分が燃料戻し管３６により燃料タンク３０内に戻されるようになっている。
【００１８】
また、燃料タンク３０から燃料噴射弁２１までの燃料通路（燃料配管３２又はデリバリパイプ３３）の所定位置には、エンジン１１に供給される燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサ４１が取り付けられている。このアルコール濃度センサ４１は、静電容量式のアルコール濃度センサであり、燃料のアルコール濃度に応じて燃料の比誘電率が変化して、燃料が通過する電極間の静電容量が変化することを利用して、電極間の静電容量を測定することでアルコール濃度を検出する。尚、アルコール濃度センサ４１の取付場所は、燃料通路に限定されず、燃料タンク３０内であっても良い。更に、アルコール濃度センサ４１には、燃料の温度を検出する燃温センサ４２（燃料温度判定手段）が一体化されて設けられている。尚、燃温センサ４２は、燃料性状センサ４１と別体で設けるようにしても良い。
【００１９】
燃料タンク３０には、エバポ配管３７を介してキャニスタ３８が接続されている。このキャニスタ３８内には、エバポガス（燃料蒸発ガス）を吸着する活性炭等の吸着体（図示せず）が収容されている。キャニスタ３８とエンジン吸気系（例えばスロットルバルブ１６下流側の吸気管１２又はサージタンク１８又は吸気マニホールド２０）との間には、キャニスタ３８内の吸着体に吸着されているエバポガスをエンジン吸気系にパージ（放出）するためのパージ通路３９が設けられ、このパージ通路３９の途中に、エンジン運転状態に応じてパージ流量を調整するためのパージ制御弁４０が設けられている。
【００２０】
上述した各種センサの出力は、制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）４３に入力される。このＥＣＵ４３は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。
【００２１】
その際、ＥＣＵ４３は、エンジン運転中に所定の空燃比フィードバック制御実行条件が成立したときに、排出ガスセンサ２４の出力に基づいて排出ガスの空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）に一致させるように空燃比フィードバック補正量を算出し、この空燃比フィードバック補正量を用いて燃料噴射弁２１の燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック制御を実行する。
【００２２】
また、燃料のアルコール濃度（例えばエタノール濃度）が高くなるほど、燃料の理論空燃比が小さくなり、実空燃比を理論空燃比に制御するのに必要な燃料噴射量が増加するという関係があることを考慮して、ＥＣＵ４３は、アルコール濃度センサ４１で検出した燃料のアルコール濃度検出値に応じて燃料噴射弁２１の燃料噴射量を補正する。
【００２３】
ここで、静電容量式のアルコール濃度センサ４１は、燃料が通過する電極間の静電容量を測定してアルコール濃度を検出する。しかし、図２に示すように、燃料のアルコール濃度が同じでも、燃料温度によって燃料の比誘電率が変化して電極間の静電容量が変化するため、アルコール濃度センサ４１は、燃料温度の影響を受けて出力（アルコール濃度検出値）が変化してしまう。この対策として、ＥＣＵ４３は、アルコール濃度センサ４１の出力（アルコール濃度検出値）を、燃温センサ４２で検出した燃料温度に応じて補正するようにしている。
【００２４】
ところで、図３に示すように、アルコール燃料（アルコール１００％又はアルコールを含む混合燃料）は、ガソリンに比べて、蒸気圧が高くなって沸点が低くなる傾向があるため、アルコール燃料を使用した場合に、燃料中にベーパ（気泡）が発生し易くなる。このため、燃料性状センサ４１で検出したアルコール濃度検出値に応じて燃料噴射量を補正しても、燃料中にベーパが発生すると、燃料噴射量の制御精度が低下する可能性がある。このようなベーパの発生による不具合に対処するためには、燃料中のベーパの発生を検出する必要がある。
【００２５】
そこで、本実施例では、ＥＣＵ４３により後述する図５のベーパ判定ルーチンを実行することで、アルコール濃度センサ４１の出力の挙動に基づいて燃料中のベーパの発生状態を判定する。燃料の比誘電率（例えば２〜３０）と燃料中に発生したベーパの比誘電率（例えば１）は、大きく異なるため、図４に示すように、静電容量式のアルコール濃度センサ４１は、燃料中に発生したベーパが電極間を通過したときに、電極間の静電容量が変動して、それに応じてセンサ出力が変動する。このような現象に着目して、静電容量式のアルコール濃度センサ４１の出力の挙動を監視すれば、燃料中のベーパの発生状態（例えばベーパの発生の有無）を精度良く判定することができる。
【００２６】
以下、ＥＣＵ４３が実行する図５のベーパ判定ルーチンの処理内容を説明する。
図５に示すベーパ判定ルーチンは、ＥＣＵ４３の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうベーパ判定手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、燃温センサ４２で検出した燃料温度を読み込んだ後、ステップ１０２に進み、燃料温度が所定温度以上の高温領域であるか否かを判定する。ここで、所定温度は、ベーパが発生可能な燃料温度の下限値又はそれよりも少し低い燃料温度であり、燃料のアルコール濃度に応じて所定温度をマップ等により算出するようにしても良いし、或は、所定温度を予め設定した固定値（例えばガソリンにおいてベーパが発生可能な燃料温度の下限値又はそれよりも少し低い燃料温度）としても良い。
【００２７】
このステップ１０２で、燃料温度が所定温度以上の高温領域であると判定された場合には、ベーパが発生する可能性があると判断して、ステップ１０３に進み、アルコール濃度センサ４１の出力を読み込む。この際、アルコール濃度センサ４１の出力のうちの低周波域の成分のみを通過させるローパスフィルター処理を施して、アルコール濃度センサ４１の出力に含まれるノイズ成分（高周波成分）を除去した後のセンサ出力を読み込むようにしても良い。
【００２８】
この後、ステップ１０４に進み、アルコール濃度センサ４１の出力変動が所定値以上であるか否かを判定する。具体的には、アルコール濃度センサ４１の出力変動の振幅（例えば、出力のピーク値とボトム値との差）が所定値以上であるか否かを判定する。或は、燃料中にベーパが発生したときには、アルコール濃度センサ４１の出力がノイズに比べてゆっくりと変動するため、アルコール濃度センサ４１の出力変動時間（例えば、出力がボトム値からピーク値を越えて再びボトム値に戻るまでに要する時間、出力がボトム値からピーク値になるまでに要する時間、出力が所定量だけ変動するのに要する時間等）が所定値以上であるか否かを判定するようにしても良い。また、アルコール濃度センサ４１の出力変動の振幅が所定値以上で且つ出力変動時間が所定値以上であるか否かを判定するようにしても良い。
【００２９】
このステップ１０４で、アルコール濃度センサ４１の出力変動が所定値以上であると判定された場合には、ステップ１０５に進み、燃料中のベーパの発生有りと判定する。この際、アルコール濃度センサ４１の出力変動が所定値以上であると１回だけ判定された時点で、燃料中のベーパの発生有りと判定するようにしても良いし、或は、所定期間内にアルコール濃度センサ４１の出力変動が所定値以上であると判定された回数が所定回数に達した時点で、燃料中のベーパの発生有りと判定するようにしても良い。
【００３０】
この後、ステップ１０６に進み、燃料噴射量（例えば、要求燃料噴射量、噴射時間、空燃比フィードバック補正量等のうちの少なくとも１つ）を所定量だけ増量方向に補正する。このステップ１０６の処理が特許請求の範囲でいう補正手段としての役割を果たす。
【００３１】
一方、上記ステップ１０２で燃料温度が所定温度以上の高温領域ではない（燃料温度が所定温度よりも低い低温領域である）と判定された場合、又は、上記ステップ１０４でアルコール濃度センサ４１の出力変動が所定値よりも小さいと判定された場合には、ステップ１０７に進み、燃料中のベーパの発生無しと判定する。
【００３２】
以上説明した本実施例では、静電容量式のアルコール濃度センサ４１は、燃料中に発生したベーパが電極間を通過したときにセンサ出力が変動することに着目して、アルコール濃度センサ４１の出力に基づいて燃料中のベーパの発生の有無を判定するようにしたので、燃料中のベーパの発生の有無を精度良く判定することができ、燃料中にベーパが発生したときに、それを精度良く検出することができる。
【００３３】
また、本実施例では、燃料温度が所定温度以上の高温領域で且つアルコール濃度センサ４１の出力変動が所定値以上のときに燃料中にベーパが発生したと判定するようにしたので、燃料温度が所定温度よりも低くてベーパが発生しない低温領域や、何等かの原因（例えばバッテリ電圧の変動等）でアルコール濃度センサ４１の出力が比較的小さく変動したときに、ベーパが発生したと誤判定することを未然に防止することができ、ベーパ発生の検出精度を向上させることができる。
【００３４】
更に、本実施例では、燃料中にベーパが発生したと判定されたときに燃料噴射量を増量補正するようにしたので、ベーパの発生による燃料噴射量の制御精度の低下を防止することができる。
【００３５】
尚、上記実施例では、アルコール濃度センサ４１の出力の挙動に基づいて燃料中のベーパの発生の有無を判定するようにしたが、これに限定されず、アルコール濃度センサ４１の出力の挙動に基づいて燃料中のベーパの発生量を推定するようにしても良い。更に、その推定したベーパ発生量に応じて燃料噴射量を補正するようにしても良い。
【００３６】
また、上記実施例では、燃温センサ４２で燃料温度を検出するようにしたが、これに限定されず、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷）、車両の走行状態（例えば車速や走行時間）、環境条件（例えば外気温）等に基づいて燃料温度を推定するようにしても良い。
【００３７】
その他、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
【符号の説明】
【００３８】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管、３０…燃料タンク、３１…燃料ポンプ、３２…燃料配管、４１…アルコール濃度センサ、４２…燃温センサ（燃料温度判定手段）、４３…ＥＣＵ（ベーパ判定手段，補正手段）
【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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