(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール含有燃料を使用可能な内燃機関のアイドル回転数が目標回転数になるように吸気量および燃料供給量を制御する制御装置であって、
前記内燃機関の吸気通路に配設されたスロットル弁と、
該吸気通路の一部を構成する吸気ポートへ燃料を噴射するインジェクタと、
前記内燃機関のアイドル回転数が目標回転数になるように、前記スロットル弁により吸気量を制御するとともに前記インジェクタによる燃料噴射量を制御するＩＳＣ制御を行うコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記内燃機関の温度状態が所定以下の冷間で且つ燃料のアルコール濃度が所定以上である、という条件を含む第１条件と、
前記内燃機関のストールする可能性が所定以下であることを表す所定の第２条件と、がそれぞれ成立するか否か判定し、
該第１および第２の両方の条件が成立すれば前記ＩＳＣ制御に制限を加える一方、いずれか一方の条件でも成立しなければ制限を加えない構成とした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、
前記コントローラは、
前記アイドル回転数の目標回転数からの偏差に対応づけて、前記ＩＳＣ制御の制御量を設定した通常制御特性と、
前記アイドル回転数の目標回転数からの偏差に対応づけて、前記ＩＳＣ制御の制御量を前記通常制御特性よりも小さな値に設定した縮退制御特性と、を記憶しており、
前記第１および第２の両方の条件が成立すれば、前記縮退制御特性に従ってＩＳＣ制御を行う一方、いずれか一方の条件でも成立しなければ前記通常制御特性に従ってＩＳＣ制御を行う構成である、内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記第１の条件には、予め設定した期間内に前記ＩＳＣ制御の制御量が所定量を超えた回数が予め設定した回数以上であることが含まれる、内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、
前記第２の条件には、前記内燃機関の負荷率が所定値以上であるか、アイドル回転数が所定回転数以上であるか、アイドル回転数の低下率が所定値以下であるか、アイドル回転数の目標回転数からの低下量が所定量以下であるか、の少なくとも１つの条件が含まれる、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、内燃機関におけるアイドル回転数の制御（以下、ＩＳＣ制御と略称する）に関し、特に、アルコール含有燃料を使用可能なフレキシブル燃料内燃機関の冷間におけるＩＳＣ制御に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より一般に自動車用等の内燃機関においては、アイドル運転時の機関回転数（アイドル回転数）をフィードバックして、それが目標回転数に収束するように吸気量や燃料供給量を制御するＩＳＣ制御が行われている。目標回転数は基本的に機関水温や車速などに応じて設定され、冷間や空調機の作動時であれば高めに制御することで、ドライバーの意図しない機関停止（いわゆるエンジン・ストールであり、以下、エンストという）を防止するようにしている（例えば、特許文献１の段落００４７、００４８を参照）。
【０００３】
ところで、近年、自動車用等の内燃機関の燃料としては、ガソリンや軽油だけでなく、アルコール（例えばメタノール、エタノールなど）を含有する燃料を使用することもあり、このことは特許文献１の段落００１５にも開示されている。この種のアルコール含有燃料を使用する内燃機関（以下、フレキシブル燃料内燃機関という）が搭載された車両は、一般にフレキシブル燃料自動車（Flexible Fuel Vehicle：以下、ＦＦＶと略称）と呼ばれており、アルコール燃料を使用することによって、排気エミッションの改善および化石燃料の消費量削減といった環境性能の向上が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のようなフレキシブル燃料内燃機関では、アルコールとガソリンとの混合割合の異なる種々の燃料を使用でき、アルコール１００％の燃料も使用可能であるが、アルコールの物性はガソリンとは異なっているので、その割合に応じて好適な制御の仕方がある。一例を挙げればエタノールは、ガソリンに比べて揮発性が低く気化し難い上に、理論空燃比（Ａ／Ｆ）が小さな値になるので、吸気ポートに噴射した場合、燃料の壁面への付着の影響が大きくなりやすい。
【０００６】
そこで、フレキシブル燃料内燃機関では、燃料の噴射制御において吸気ポート壁面への燃料付着分の補正量を多くせざるを得ず、特に冷間では補正量がかなり多くなる。このため、冷間のアイドル運転時にはＩＳＣ制御による吸気量の増量を発端として燃料噴射量が過大になってしまうことがあり、こうなると空燃比がオーバーリッチ化し、燃焼状態が不安定になる結果、ＩＳＣ制御のハンチングが起きて、アイドル回転数の変動による振動・騒音が増大するおそれがあった。
【０００７】
また、揮発性の低いアルコールの気化は吸気ポートの負圧によるところが大きいので、燃料のアルコール濃度が高い場合は、ＩＳＣ制御によって吸気量が増大するときに、これに応じて燃料噴射量も増大するにもかかわらず、吸気ポートの負圧の減少（圧力の増大）によって壁面付着燃料が気化し難くなる。このことも前記のような燃焼の不安定化を引き起こし、制御のハンチングの一因となると考えられる。
【０００８】
これに対し、燃料のアルコール濃度が高い場合は冷間のＩＳＣ制御を制限することも考えられるが、こうするとアイドル回転数を目標回転数に維持することができなくなって、エンストを招く心配がある。よって本発明の目的は、フレキシブル燃料内燃機関のアイドル運転時にエンストを招くことなく、ＩＳＣ制御のハンチングを抑制し機関の振動・騒音を軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために本発明は、アルコール含有燃料を使用可能な内燃機関のアイドル回転数が目標回転数になるように吸気量および燃料供給量を制御する制御装置を対象として、前記内燃機関の吸気通路に配設されたスロットル弁と、該吸気通路の一部を構成する吸気ポートへ燃料を噴射するインジェクタと、前記内燃機関のアイドル回転数が目標回転数になるよう、前記スロットル弁により吸気量を制御するとともに前記インジェクタによる燃料噴射量を制御するＩＳＣ制御を行うコントローラと、を備えている。
【００１０】
そして、前記コントローラは、前記内燃機関の温度状態が所定以下の冷間で且つ燃料のアルコール濃度が所定以上である、という条件を含む第１条件と、前記内燃機関のストールする可能性が所定以下であることを表す所定の第２条件と、がそれぞれ成立するか否か判定し、該第１および第２の両方の条件が成立すれば前記ＩＳＣ制御に制限を加える一方、いずれか一方の条件でも成立しなければ制限を加えない構成とする。
【００１１】
前記の特定事項により、フレキシブル燃料内燃機関の冷間のアイドル運転時には、その使用燃料のアルコール濃度が高く且つストールする可能性が低ければ、ＩＳＣ制御に制限が加えられて、気筒内に充填される吸気量の変化が穏やかになり、空燃比の変動や燃焼の不安定化も抑制される。よって、ＩＳＣ制御のハンチングが起き難くなり、アイドル回転数の変動および振動・騒音の増大を軽減することができる。
【００１２】
一方で内燃機関のストールする可能性が低くなければ、冷間のアイドル運転状態で燃料のアルコール濃度が高くても、ＩＳＣ制御に制限は加えないから、アイドル回転数の変化に応じて吸気量等を制御し、目標回転数に収束させるというＩＳＣ制御の本来の機能を担保して、エンストを回避することができる。
【００１３】
前記ＩＳＣ制御の制限として具体的には、機関回転数の変化に基づく吸気量の制御を禁止してもよいし、制御の開始する閾値を高くしてもよいし、制御量にガード（制御量の絶対値の上限）を設けてもよいが、ＩＳＣ制御を制限する場合でもその本来の機能がある程度、得られることが好ましい。
【００１４】
そこで、前記コントローラには、前記アイドル回転数の目標回転数からの偏差に対応づけて、前記ＩＳＣ制御の制御量を設定した通常制御特性と、当該目標回転数からの偏差に対応づけて前記ＩＳＣ制御の制御量を前記通常制御特性よりも小さな値（絶対値の小さな値、以下も同様）に設定した縮退制御特性とを記憶させておいて、前記第１および第２の両方の条件が成立すれば、前記縮退制御特性に従ってＩＳＣ制御を行う一方、いずれか一方の条件でも成立しなければ、前記通常制御特性に従ってＩＳＣ制御を行う構成としてもよい。
【００１５】
こうすれば、ＩＳＣ制御を制限する場合でも、アイドル回転数を目標回転数に収束させるという本来の機能を得ながら、その作用を全体的に縮小して、気筒内への吸気量や空燃比の変化を穏やかにすることができる。よって、機関の振動・騒音の軽減とエンストの回避とを高い次元で両立することができる。
【００１６】
前記第１の条件としては、機関の冷間のアイドル運転時に使用燃料のアルコール濃度が高いことの他に、予め設定した期間（例えば現時点から過去に所定時間、遡った期間）内にＩＳＣ制御の制御量が所定量を超えた回数が、予め設定した回数以上であることを含めてもよい。こうすれば、実際にＩＳＣ制御がハンチングを起こしそうになったときに制限を加えることができ、更に確実なエンスト回避が図られる。
【００１７】
また、前記第２の条件として具体的には、内燃機関の負荷率が所定値以上であるか、そのアイドル回転数が所定回転数以上であるか、アイドル回転数の低下率（時間あたりの回転数の低下量）が所定値以下であるか、アイドル回転数の目標回転数からの低下量が所定量以下であるか、の少なくとも１つの条件を含めればよい。
【００１８】
すなわち、内燃機関の負荷率が所定値以上であるか、アイドル回転数が所定回転数以上であれば、ＩＳＣ制御によって吸気量や燃料供給量を減らしてもエンストする可能性は低い。一方、アイドル回転数が急低下しているときや目標回転数から大幅に低下しているときには、エンストの可能性が高い。そこで、内燃機関の運転中の負荷率や回転数を変更しながら、エンストに至る際の負荷率や回転数等の閾値を実験やシミュレーションによって調べればよい。
【００１９】
そして、エンストをより確実に回避するという観点からは、前記の４つの条件の全てが成立したときにだけ、ＩＳＣ制御を制限するようにしてもよい。アイドル運転時の振動・騒音の軽減を優先するのであれば、４つの条件のいずれか１つが成立したときにＩＳＣ制御を制限するようにしてもよい。また、それぞれの条件の成立を判定するための基準（閾値）を複数、設けて、相対的に緩い基準によって２つまたは３つの条件の成立が判定されたとき、および、相対的に厳しい基準によって１つでも条件の成立が判定されたとき、の双方でＩＳＣ制御を制限するようにしてもよい。
【００２０】
更に、４つのうちの幾つの条件が成立したかによって、ＩＳＣ制御の制限の仕方を変えることもできる。例えば４つの条件のうち、１つ、２つ或いは３つの条件が成立すれば、ＩＳＣ制御の制御量を小さくし、４つの条件全てが成立すればＩＳＣ制御を禁止するようにしてもよい。成立した条件の数が１つ、２つ、…と増大するに連れて、ＩＳＣ制御の制御量を小さくするようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
以上、説明したように本発明に係る制御装置によると、アルコール含有燃料を使用可能なフレキシブル燃料内燃機関の冷間のアイドル運転時において、使用燃料のアルコール濃度が高いときであっても、エンストする心配なく燃焼変動を抑えて、振動・騒音の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置を適用したエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】エンジンの制御系を示すブロック図である。
【図３】吸気ポート壁面への燃料の付着について説明する模式図である。
【図４】ＩＳＣ制御のハンチングについて一例を示すタイムチャートである。
【図５】ＥＣＵによるＩＳＣ制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】ＩＳＣ制御を制限しない場合の冷間始動後のハンチングについて示すタイムチャートである。
【図７】ＩＳＣ制御を制限した場合の図６相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。この実施形態では、ＦＦＶに搭載された吸気ポート噴射式エンジン（内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。
【００２４】
−エンジン−
図１には実施形態に係るエンジン１の概略構成を示す。一例としてエンジン１は直列４気筒エンジンであって、図には１つだけ示すが、４つのシリンダ（気筒）２ａが一列に並んで形成されたシリンダブロック２を備えている。このシリンダブロック２の上部にはシリンダヘッド３が取り付けられ、それぞれのシリンダ２ａには往復動可能にピストン４が嵌挿されて、シリンダヘッド３の下面との間に燃焼室を区画している。
【００２５】
一方、シリンダブロック２の下部はクランクケースとされ、コネクティングロッド５によってピストン４に連結されたクランクシャフト６を収容している。ピストン４の往復動はコネクティングロッド５を介してクランクシャフト６の回転へと変換される。クランクシャフト６にはシグナルロータ１７が取り付けられており、その外周面に形成された複数の歯（突起）１７ａの通過に対応して、例えば電磁ピックアップからなるクランクポジションセンサ３１がパルス状の信号を出力する。
【００２６】
そのクランクシャフト６を下方から覆うように、シリンダブロック２の下部にはオイルパン７が取り付けられている。オイルパン７内に貯留されているオイルは、図示しないが、エンジン１の運転中にオイルポンプによって汲み上げられ、エンジン１の種々の被潤滑部に供給される。また、シリンダブロック２の側壁にはエンジン冷却水の水温（冷却水温）を検出する水温センサ３２が配置されている。
【００２７】
前記シリンダヘッド３には、シリンダ２ａ内に臨むように点火プラグ８が配置されている。点火プラグ８は、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００によって制御されるイグナイタ９から高電圧の供給を受けて火花放電し、シリンダ２ａ内の混合気に点火する。この点火タイミングはシリンダ２ａ毎に圧縮行程の後半に設定されており、エンジン１の運転状態に応じて制御される。
【００２８】
シリンダ２ａ内に混合気を供給する吸気通路１１の一部は、シリンダヘッド３に形成された吸気ポート１１ａと、これに接続された吸気マニホールド１１ｂとによって構成されており、シリンダ２ａ内に臨む吸気通路１１の開口には吸気弁１３が配設されている。同様に、既燃ガス（排気）を排出する排気通路１２の一部は、シリンダヘッド３に形成された排気ポート１２ａと、これに接続された排気マニホールド１２ｂとによって形成されており、シリンダ２ａ内に臨む排気通路１２の開口には排気弁１４が配設されている。
【００２９】
また、シリンダヘッド３には吸気弁１３および排気弁１４を開閉駆動するための動弁系が設けられている。一例としてエンジン１の動弁系は、吸気弁１３および排気弁１４をそれぞれ駆動する吸気カムシャフト２１および排気カムシャフト２２を備えたＤＯＨＣタイプのもので、これらのカムシャフト２１，２２がタイミングチェーン等を介してクランクシャフト６と同期回転されることにより、吸気弁１３および排気弁１４がシリンダ２ａ毎の好適なタイミングで開閉される。
【００３０】
前記吸気通路１１において吸気マニホールド１１ｂよりも吸気の上流側にはサージタンク１１ｃとエアクリーナ１１ｄとが設けられていて、それらの間にエアフロメータ３３と、吸気温センサ３４（エアフロメータ３３に内蔵）と、吸気の流量を調整するためのスロットル弁１８などが配置されている。スロットル弁１８の弁体は、ＥＣＵ２００によって制御されるスロットルモータ１９によって駆動され、その位置、即ちスロットル開度はスロットル開度センサ３５によって検出される。
【００３１】
また、吸気ポート１１ａには、アルコールとガソリンとを単独でまたは混合した燃料を噴射可能なインジェクタ（燃料噴射弁）１０が配置されており、デリバリパイプ１０１を介して燃料供給系１００から燃料を供給され、吸気ポート１１ａ内に燃料を噴射する。こうして噴射された燃料は、吸気ポート１１ａ内およびシリンダ２ａ内にて空気と混じり合い、混合気を形成する。この混合気が前記のように点火プラグ８によって点火されて燃焼・爆発する。
【００３２】
そして、既燃ガス（排気）は排気通路１２に流出し、排気マニホールド１２ｂよりも下流側の三元触媒１２ｃによって浄化される。この三元触媒１２ｃよりも上流側の排気通路１２には空燃比（Ａ／Ｆ）センサ３７が配置され、下流側の排気通路１２にはＯ2センサ３８が配置されている。一例として空燃比（Ａ／Ｆ）センサ３７は、空燃比に対してリニアな特性を示すセンサであり、Ｏ2センサ３８は、排気ガス中の酸素濃度に応じて起電力を発生するものである。
【００３３】
前記の燃料供給系１００は、４つのシリンダ２ａのインジェクタ１０にそれぞれ接続されたデリバリパイプ１０１と、このデリバリパイプ１０１に接続された燃料供給管１０２と、燃料ポンプ（例えば電動ポンプ）１０３と、燃料タンク１０４などとを備えており、ＥＣＵ２００によって制御される燃料ポンプ１０３の動作により、燃料タンク１０４内の燃料を燃料供給管１０２を介してデリバリパイプ１０１に供給する。
【００３４】
本実施形態のエンジン１は、燃料としてアルコールとガソリンとをそれぞれ単独でまたは混合して使用可能に構成されているので、燃料タンク１０４には、所定のアルコール濃度を有する燃料が貯留されている。この燃料は、ガソリン１００％の場合、メタノールやエタノール等のアルコールがガソリンに含まれた混合燃料の場合、あるいは、アルコール１００％の場合があるが、アルコールの物性はガソリンとは異なっているので、その割合に応じて制御の仕方を変えることが望ましい。
【００３５】
そこで、この実施形態では、詳しい説明は省略するが、ＥＣＵ２００が所定のプログラムを実行することで、燃料のアルコール濃度を学習するようにしている。この学習については種々の方法が公知であるが、一例として、アルコール含有燃料によるオイル希釈に起因して、エンジン１の冷間時における空燃比の乖離が生じることに着目した手法を用いてもよい。すなわち、燃料によるオイル希釈の度合いが大きくなり、エンジンオイルからの燃料蒸発量（大部分がガソリンの蒸発量）が増大することに起因して、エンジン１の冷間時における実空燃比が理論空燃比から乖離するほど、アルコール濃度学習値を大きな値として算出すればよい。
【００３６】
−ＥＣＵ−
以上の如く構成されたエンジン１の運転状態は、コントローラとしてのＥＣＵ２００によって制御される。このＥＣＵ２００は、一例を図２に示すように、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３およびバックアップＲＡＭ２０４などを備えている。
【００３７】
ＲＯＭ２０２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ２０４は、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
【００３８】
以上のＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３およびバックアップＲＡＭ２０４は、バス２０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース２０５および出力インターフェース２０６と接続されている。入力インターフェース２０５には、クランクポジションセンサ３１、水温センサ３２、エアフロメータ３３、吸気温センサ３４、スロットル開度センサ３５、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ３６、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ３７、およびＯ2センサ３８などの各種センサ類が接続されている。
【００３９】
一方、出力インターフェース２０６には、点火プラグ８のイグナイタ９、インジェクタ１０、スロットル弁１８のスロットルモータ１９、および、燃料供給系１００の燃料ポンプ１０３などが接続されている。そして、ＥＣＵ２００は、上記した各種センサからの信号に基づいて、点火プラグ８の点火時期の制御、インジェクタ１０の駆動制御（燃料噴射制御）、スロットル弁１８の開度の制御等々、エンジン１の種々の制御プログラムを実行する。
【００４０】
−ＩＳＣ制御−
以下、本実施形態においてＥＣＵ２００によって行われるＩＳＣ（Idle Speed Control）制御について詳細に説明する。ＩＳＣ制御は、公知のようにエンジン１のアイドル運転時に実際のエンジン回転数（アイドル回転数）を検出し、アイドル運転時の目標エンジン回転数（単に目標回転数ともいう）との偏差に応じて吸気量を増減させるフィードバック制御である。
【００４１】
具体的にＥＣＵ２００は、クランクポジションセンサ３１からの信号に基づいてアイドル回転数ｅｎｅを算出し、これが目標回転数ｅｎｔｃａｌよりも低ければスロットル弁１８を開き側に作動させて、吸気量を増量補正する。一方、算出したアイドル回転数ｅｎｅが目標回転数ｅｎｔｃａｌよりも高ければスロットル弁１８を閉じ側に作動させて、吸気量を減量補正する。
【００４２】
そうしてスロットル弁１８の開度を増減させるためのＩＳＣ吸気補正量ｅｑｄｌｎ（ＩＳＣ制御量）は、アイドル回転数ｅｎｅと目標回転数ｅｎｔｃａｌとの回転数偏差Δｅｎｅに応じて、予め設定したＩＳＣ吸気補正マップ（通常制御特性）を参照して決定する。一例としてＩＳＣ吸気補正マップには、アイドル回転数ｅｎｅとその回転数偏差Δｅｎｅとに対応付けて、スロットル弁１８を通過する吸気量の好適な増減補正量が設定されており、これに応じてＥＣＵ２００がスロットル弁１８の開度の補正量を決定する。
【００４３】
また、ＥＣＵ２００は、現在のスロットル弁１８の開度およびその変化量に基づいて、シリンダ２ａ内に充填される吸気量を予測し、この予測吸気量ｅｋｌｆｗｄに基づいて、目標とする空燃比となるようにインジェクタ１０からの燃料の噴射量を決定する。例えばスロットル弁１８が開き側に作動すると、遅れてシリンダ２ａへの吸気の充填量が増大するので、この増量分を考慮してシリンダ２ａへ充填される吸気の量ｅｋｌｆｗｄを予測し、これに見合う燃料噴射量を計算するのである。
【００４４】
但し、インジェクタ１０から噴射された燃料の一部は、図３に模式的にクロスハッチングで示すように吸気ポート１１ａの壁面に付着し、次のサイクル以降にシリンダ２ａ内に吸入されることになる（図３に矢印Ｆｍｗとして示す）から、この壁面付着分は燃料噴射量を補正する必要がある。そのためインジェクタ１０へ送られる制御信号（噴射パルス）、即ち目標燃料噴射量ｅｔａｕｏｕｔには壁面付着補正量ｅｆｍｗが含まれており、前記のように吸気量が増大するときには、壁面付着補正量ｅｆｍｗも増大する。
【００４５】
ここで、本実施形態のようにアルコール含有燃料を使用するエンジン１では、一般的なガソリンエンジンに比べて小さな空燃比（Ａ／Ｆ）で運転されるので、吸気ポート１１ａの壁面への燃料の付着量が多くなる上に、アルコール含有燃料の揮発性が低く一旦、壁面に付着した燃料が気化し難いことから、壁面付着補正量ｅｆｍｗを多くせざるを得ない。特に、使用する燃料のアルコール濃度が高いとき、エンジン１の冷間（例えばエンジン冷却水温が４５℃以下）において燃料は非常に気化し難くなり、壁面付着補正量ｅｆｍｗはかなり多くなってしまう。
【００４６】
このため、冷間のアイドル運転時には、前記予測吸気量ｅｋｌｆｗｄに含まれる誤差やインジェクタ１０の個体ばらつき等々に起因してＩＳＣ制御のハンチングが発生し、アイドル回転数のばらつきが大きくなって振動・騒音が増大するおそれがあった。アルコール含有燃料の気化には吸気ポートの負圧によるところが大きいので、ＩＳＣ制御によって吸気量が増大するときに、これに応じて燃料噴射量も増大するにもかかわらず、吸気ポート１１ａの負圧の減少（圧力の増大）によって壁面付着燃料が一層、気化し難くなることも前記のような不具合を引き起こす一因と考えられる。
【００４７】
より詳しくは図４に、アルコール１００％の燃料（Ｅ１００）を使用した場合に、冷間でＩＳＣ制御のハンチングが起きる様子を示している。この図の例は、エンジン１の冷間始動後にＦＦＶが走行を開始してから数十秒が経過して、エンジン冷却水温が２５℃くらいの状態である。そして、ＦＦＶの減速中にクラッチが切られて、図の最上段のグラフに表れているようにアイドル回転数（エンジン回転数）ｅｎｅが低下し、その低下の度合いなどから図示の時刻ｔ１においてアイドル回転数ｅｎｅが目標回転数ｅｎｔｃａｌを下回ることが判定される。
【００４８】
これによりＩＳＣ制御が開始され、図の最下段のグラフに表れているようにＩＳＣ吸気補正量ｅｑｄｌｎが立ち上がると、これに応じてスロットル弁１８が開き側に作動される。これにより吸気の流量が増大し、図の下段のグラフに表れているようにシリンダ２ａ内への吸気の充填量（予測吸気量ｅｋｌｆｗｄおよび実吸気量ｅｋｌｓｍ）が増大するとともに、予測吸気量ｅｋｌｆｗｄに基づいて計算される目標燃料噴射量ｅｔａｕｏｕｔも増大する（図の上段のグラフに示す）。
【００４９】
ここで、図の下段のグラフに示す実空気量ｅｋｌｓｍは、吸気マニホルド１１ｂの負圧に基づいて計算したものであり、このグラフに表れているように吸気量が増大するときには、予測吸気量ｅｋｌｆｗｄが実空気量ｅｋｌｓｍよりも多くなってしまう。例えば時刻ｔ２、ｔ３においてそれぞれ予測吸気量ｅｋｌｆｗｄの実空気量ｅｋｌｓｍからのずれ量は、瞬間的には実空気量ｅｋｌｓｍの２割程度もあり、この影響で目標燃料噴射量ｅｔａｕｏｕｔが過大になってしまう。
【００５０】
このような目標燃料噴射量ｅｔａｕｏｕｔの増分は概ね、予測吸気量ｅｋｌｆｗｄの増大に応じて計算される燃料の壁面付着補正量ｅｆｍｗによるが、前記したようにアルコール含有燃料を使用するエンジン１では冷間の壁面付着補正量ｅｆｍｗがかなり多く設定されているので、前記のように予測吸気量ｅｋｌｆｗｄがずれることと相俟って、一時的に壁面付着補正量ｅｆｍｗが過大になり、目標燃料噴射量ｅｔａｕｏｕｔが過大になるのである。
【００５１】
また、一般にＩＳＣ制御においてはドライバビリティや耐エンスト性を考慮して、空燃比がややリッチ寄りになるよう、予測吸気量ｅｋｌｆｗｄの増大に対応する燃料の増量を多めにし、一方、予測吸気量ｅｋｌｆｗｄの減少に対応する燃料の減量は少なめにしている。このため、前記の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３のようにＩＳＣ制御が繰り返されることによっても、目標燃料噴射量ｅｔａｕｏｕｔが過大になりやすい。
【００５２】
こうして目標燃料噴射量ｅｔａｕｏｕｔが過大になり、吸気の空燃比がオーバーリッチ化すると燃焼状態が不安定になるので、時刻ｔ４〜ｔ５に表れているようにＩＳＣ吸気補正量ｅｑｄｌｎがハンチングを起こして、非常に短い時間間隔で増減をくり返すようになる。そして、これに応じてスロットル弁１８が急な開閉作動をくり返し、予測吸気量ｅｋｌｆｗｄおよび燃料噴射量（壁面付着補正量ｅｆｍｗ）もハンチングを起こしてしまう。
【００５３】
かくしてＦＦＶにおいては、アルコール濃度の高い燃料を使用するエンジン１の冷間のアイドル運転時に、ＩＳＣ制御による吸気量の増量を発端として空燃比がオーバーリッチ化し、燃焼状態が不安定になる結果としてＩＳＣ制御のハンチングが起きてしまい、アイドル回転数の変動が大きくなって、振動・騒音が増大するおそれがあった。
【００５４】
これに対し本実施形態では、エンジン１の冷間のアイドル運転時において使用燃料のアルコール濃度が所定以上に高く、ＩＳＣ制御のハンチングが起きると考えられるときに、エンストの心配がないことを条件としてＩＳＣ制御を制限することにより、エンジン１の振動・騒音の増大を抑制するようにしている。
【００５５】
以下に、図５に示すフローチャートに沿って、エンジン１の冷間にＥＣＵ２００により実行されるＩＳＣ制御の処理の流れを説明する。このＩＳＣ制御のルーチンは、一例としてエンジン１の運転中にアクセル全閉である等、所定の条件が成立していてアイドル状態にあると判定されたときに、一定の時間間隔で繰り返し実行される。
【００５６】
この実施形態のＩＳＣ制御ルーチンは、スタート後のステップＳ１において、ＥＣＵ２００のＲＡＭ２０３からアルコール濃度学習値などのデータを読み込むとともに、クランクポジションセンサ３１、水温センサ３２等、各種センサからの信号を入力する。そして、クランクポジションセンサ３１からの信号に基づいて現在のアイドル回転数ｅｎｅを計算し（ステップＳ２）、エアコンやオルタネータ等、補器の作動状態やエンジン冷却水温ｅｔｈｗ等に基づき、予め設定したマップを参照して目標回転数ｅｎｔｃａｌを決定する（ステップＳ３）。
【００５７】
続いて、前記現在のアイドル回転数ｅｎｅと目標回転数ｅｎｔｃａｌとの偏差Δｅｎｅを計算した上で（ステップＳ４）、ＩＳＣ制御を制限するのが望ましいことを表す第１の条件が成立しているか否か判定する（ステップＳ５）。この第１の条件は、エンジン１の冷却水温ｅｔｈｗが所定温度（例えば４０℃）以下の冷間で、且つ燃料のアルコール濃度が所定値以上であり、しかも、現時点から過去に所定時間、遡った期間にＩＳＣ制御による吸気量の増量分、即ちＩＳＣ吸気補正量ｅｑｄｌｎが所定量を超えた回数が、予め設定した回数以上であること、としている。
【００５８】
つまり、この実施形態ではエンジン１の冷間で燃料のアルコール濃度が高く、ＩＳＣ制御のハンチングが予想されるだけでなく、実際にＩＳＣ制御が繰り返し行われて、ハンチングの起きる可能性が所定以上に高くなったときに、第１の条件が成立したと判定する。なお、前記のＩＳＣ吸気補正量ｅｑｄｌｎが所定量を超えた回数は、時間の進行とともに更新されてゆくので、最後に所定量を超えてから所定時間が経過すれば零になる。また、エンジン１がアイドル運転状態でなくなれば零にクリアされる。
【００５９】
前記ステップＳ５において第１の条件が成立していない（ＮＯ）と判定すれば、ステップＳ６に進んで通常のＩＳＣ制御を実行する。すなわち、前記のステップＳ４で計算した回転数偏差Δｅｎｅに基づき、ＥＣＵ２００のＲＯＭ２０２に記憶されているＩＳＣ吸気補正マップからＩＳＣ吸気補正量ｅｑｄｌｎを読み込む。そして、このＩＳＣ吸気補正量ｅｑｄｌｎを含む目標吸気流量を決定し、これに応じてスロットル弁１８の開度を制御する。
【００６０】
また、ＥＣＵ２００は、前記のスロットル弁１８の開度およびその変化量に基づいて、シリンダ２ａ内への予測吸気量ｅｋｌｆｗｄを計算し、これに基づいてインジェクタ１０による目標燃料噴射量ｅｔａｕｏｕｔを決定する。こうしてシリンダ２ａへの吸気量および燃料噴射量をエンジン回転数の偏差Δｅｎｅに応じて好適に増減させることで、オーバーシュートを抑制しながらアイドル回転数ｅｎｅを速やかに目標回転数ｅｎｔｃａｌに収束させることができる。
【００６１】
一方、前記ステップＳ５において第１の条件が成立している（ＹＥＳ）と判定すれば、今度は、エンストの起きる可能性が所定以下であることを示す第２の条件が成立しているか否か判定する（ステップＳ７）。本実施形態では一例として、現在のエンジン１の負荷率が所定値以上であり、アイドル回転数ｅｎｅが所定回転数以上であって且つその低下率（時間あたりの低下量）が所定値以下であり、しかも、そのアイドル回転数ｅｎｅの目標回転数ｅｎｔｃａｌからの低下量が所定量以下であって、エンストする可能性が非常に低いときに第２の条件が成立する、としている。
【００６２】
すなわち、エンジン１の負荷率（シリンダ２ａ内へ充填される吸気量に基づいて計算すればよい）が所定値以上であるか、或いはアイドル回転数ｅｎｅが所定回転数以上であれば、ＩＳＣ制御を制限してもエンストする可能性は低いと考えられる。一方、アイドル回転数が急低下していたり、目標回転数ｅｎｔｃａｌを大幅に下まわっているときには、エンストの可能性が高いと考えられる。よって、実験やシミュレーションによって実際にエンストに至る際の負荷率や回転数等を調べて、前記４つの条件のそれぞれの閾値（判定基準）を設定する。
【００６３】
そして、４つの条件が全て成立していればエンストの起きる可能性は非常に低く、実質的にエンストの起きる心配がないと判断し、このときに第２の条件が成立していると判定して（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ８に進んでＩＳＣ制御に制限を加える。一方、４つの条件の１つでも成立していないときには第２の条件は成立していない（ステップＳ７でＮＯ）と判定し、前記したステップＳ６に進んで通常のＩＳＣ制御を実行する。
【００６４】
ステップＳ８で行うＩＳＣ制御の制限は、この実施形態ではＩＳＣ制御の縮退補正マップ（縮退制御特性）を参照して、縮退したＩＳＣ制御を行うものである。縮退補正マップには、アイドル回転数ｅｎｅおよびその偏差Δｅｎｅに対応するＩＳＣ吸気補正量ｅｑｄｌｎが、前記した通常のＩＳＣ吸気補正マップよりも絶対値の小さな値として設定されている。なお、縮退補正マップにおいてＩＳＣ吸気補正量ｅｑｄｌｎの値は、吸気の流量を増量させる正の値の絶対値は小さくする一方、吸気の流量を減量させる負の値の絶対値は通常のマップと同じか、これよりも大きく設定してもよい。
【００６５】
そして、その縮退補正マップを参照してＩＳＣ吸気補正量ｅｑｄｌｎを決定し、これを含めた目標吸気流量を決定して、これに応じてスロットル弁１８の開度を制御するとともに、シリンダ２ａ内への予測吸気量ｅｋｌｆｗｄを計算し、これに応じてインジェクタ１０による目標燃料噴射量ｅｔａｕｏｕｔ（壁面付着補正量ｅｆｍｗを含む）を決定する。こうすれば、ＩＳＣ制御による吸気量および燃料噴射量の変化が穏やかになり、前記のようなハンチングは起き難くなる。
【００６６】
図６は、この実施形態のエンジン１にアルコール１００％の燃料（Ｅ１００）を使用して、前記したＩＳＣ制御の制限を行わなかった場合に、冷間始動の直後にＩＳＣ制御のハンチングが起きる様子を示している。すなわち、時刻ｔ１でクランキングが開始され、時刻ｔ２でエンジン回転が吹け上がった後に（始動完了）、エンジン回転数ｅｎｅが低下してファストアイドルの目標回転数ｅｎｔｃａｌ（例えば１５００ｒｐｍくらい）を下回ると判定されると、ＩＳＣ制御が開始する（時刻ｔ３）。
【００６７】
そして、図４を参照して上述したＦＦＶの減速中と同様に、ＩＳＣ吸気補正量ｅｑｄｌｎがハンチングを起こし、これに起因して燃料の壁面付着補正量ｅｆｍｗおよび総噴射量ｅｔａｕｏｕｔもハンチングを起こす（〜ｔ４）。これに対し前記のようにＩＳＣ制御を制限した場合、仮に図７に示すようにＩＳＣ吸気補正量ｅｑｄｌｎの値を０に保持すれば、燃料噴射量（ｅｔａｕｏｕｔ，ｅｆｍｗ）のハンチングは起きないことが分かる。
【００６８】
したがって前記した実施形態によると、アルコール含有燃料を使用するエンジン１（フレキシブル燃料内燃機関）の冷間のアイドル運転時において、その使用燃料のアルコール濃度が所定以上であって、実際にＩＳＣ制御が所定回数、くり返されたとき（第１の条件が成立）、エンストの起きる心配が実質的にないことを条件として（第２の条件が成立）、ＩＳＣ制御に制限を加えることにより、制御のハンチングを防止することができる。よって、アイドル回転数の変動を抑制し振動・騒音の増大を軽減できる。
【００６９】
また、ＩＳＣ制御の制限として前記のように縮退補正マップを用いてスロットル弁１８およびインジェクタ１０の制御を行うことにより、アイドル回転数ｅｎｅを目標回転数ｅｎｔｃａｌに収束するようにエンジン出力を調整する、というＩＳＣ制御の本来の機能も得ることができる。
【００７０】
一方でエンストの心配があるときには、前記のようにＩＳＣ制御がハンチングを起こす可能性があっても、それに制限を加えることはなく、エンストの起きることを回避する。前記の実施形態ではエンストの心配があるか否かを、エンジン１の負荷率や回転数およびその回転落ちの程度などから判定し、４つの条件の全てが満たされているときにだけＩＳＣ制御を制限するようにしているので、より確実にエンストを回避することができる。
【００７１】
−他の実施形態−
なお、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の変形例を包含している。例えば前記実施形態では、ＩＳＣ制御の制限が望ましいことを表す第１の条件としてエンジン１の冷間でアルコール濃度が所定以上に高く、しかも実際にＩＳＣ制御が所定回数、くり返されたこととしているが、これに限らず、冷間でアルコール濃度が所定以上に高いことだけとしてもよい。
【００７２】
また、エンストの可能性を表す第２の条件としても４つの条件を挙げ、それらが全て成立したときにだけＩＳＣ制御を制限するようにしているが、これにも限らない。例えば、アイドル運転時のエンジン１の振動・騒音の軽減を優先するのであれば、４つの条件のうちの１つ、２つ或いは３つが成立したときにＩＳＣ制御を制限するようにしてもよい。
【００７３】
また、４つの条件のそれぞれについて、相対的に緩い判定基準（閾値）と厳しい判定基準とを設けて、２つ、３つ或いは４つの条件の成立が緩い基準によって判定されたとき、および、いずれか１つの条件の成立が厳しい基準によって判定されたとき、の双方でＩＳＣ制御を制限するようにしてもよい。
【００７４】
また、前記実施形態では縮退補正マップを用いることで、ＩＳＣ制御を制限するようにしているが、これにも限定されず、ＩＳＣ制御の制限の仕方として制御を禁止してもよいし、制御の開始する閾値を高くしてもよいし、制御量にガード（制御量の絶対値の上限）を設けてもよい。
【００７５】
また、前記４つの条件うちの幾つの条件が成立したかによって、ＩＳＣ制御の制限の仕方を変えることもできる。例えば４つの条件のうち、１つ、２つ或いは３つの条件が成立すればＩＳＣ制御の制御量を小さくし、４つの条件全てが成立すればＩＳＣ制御を禁止するようにしてもよい。成立した条件の数が１つ、２つ、…と増大するに連れて、ＩＳＣ制御の制御量を小さくするようにしてもよい。
【００７６】
更に、燃料のアルコール濃度にいついては前記実施形態のように学習するのではなく、燃料供給系１００の燃料供給管１０２にアルコール濃度センサを設けて検出するようにしてもよい。アルコール濃度センサとしては、燃料の誘電率に基づいてアルコール濃度を検出する静電容量式のものを用いてもよいし、燃料の屈折率に基づいてアルコール濃度を検出する光学式のものを用いてもよい。
【００７７】
また、前記実施形態では一例として４つのシリンダ２ａを備えた直列四気筒エンジン１に本発明を適用した場合について述べたが、本発明に係る制御装置は、単気筒もしくは四気筒を除く複数気筒のフレキシブル燃料内燃機関に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明によると、冷間のアイドル運転時において使用燃料のアルコール濃度が高いときであっても、エンストの心配なしにＩＳＣ制御のハンチングを抑えて、機関の振動・騒音の増大を抑制することができる。よって、ＦＦＶに搭載されるフレキシブル燃料内燃機関に適用して極めて有益である。
【符号の説明】
【００７９】
１        エンジン（内燃機関）
１０      インジェクタ
１１ａ    吸気ポート
１８      スロットル弁
２００    ＥＣＵ（コントローラ）
【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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