(57)【要約】【課題】内燃機関に供給されるアルコール混合燃料中のアルコール濃度を効率的且つ確実に推定する方法、装置及びプログラムを提供する。【解決手段】アルコール混合燃料が供給される内燃機関の動作は、ストイキオメトリ条件で制御される。ストイキオメトリ条件で制御される内燃機関の燃焼室内の圧力を検出する圧力センサからの信号に基づいて第１のパラメータは決定される（Ｓ４２６）。決定された第１のパラメータに基づくとともに、第１のパラメータとアルコール混合燃料のアルコール濃度との間における予め記憶された関係に基づいてアルコール混合燃料のアルコール濃度は決定される。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に供給されるアルコール混合燃料中のアルコール濃度を推定する方法であって、
前記アルコール混合燃料が供給される前記内燃機関の動作をストイキオメトリ条件で制御するステップと、
前記ストイキオメトリ条件で制御される前記内燃機関の燃焼室内の圧力を検出する圧力センサからの信号に基づいて第１のパラメータを決定するステップと、
前記決定された第１のパラメータに基づくとともに、前記第１のパラメータと前記アルコール混合燃料の前記アルコール濃度との間における予め記憶された関係に基づいて前記アルコール混合燃料の前記アルコール濃度を決定するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記第１のパラメータは、前記燃焼室内の前記圧力と前記燃焼室の容積との積の最大値を示すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のパラメータは、前記燃焼室内の前記圧力と前記燃焼室の前記容積との前記積の前記最大値を燃焼サイクル毎の燃料噴射期間の継続時間で割った商を示すことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のパラメータは、前記燃焼室内において往復運動するピストンの第１のピストン位置における前記燃焼室内の圧力を示すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のピストン位置は、前記ピストンの上死点位置であること、又は
前記第１のピストン位置は、前記ピストンが前記上死点位置から前記ピストンの下死点位置の方へと戻っていく時の、前記ピストンの上死点位置より後のクランク角でのピストン位置であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記アルコール混合燃料が供給される前記内燃機関の動作をストイキオメトリ条件で制御するステップは、
前記燃焼室から排出される燃焼ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサからの信号に基づいて、前記内燃機関が前記ストイキオメトリ条件で制御されているかどうかを判断するステップと、
前記内燃機関がリーン条件又はリッチ条件で動作していると判断される場合に、前記酸素センサからの前記信号に基づいて前記内燃機関が前記ストイキオメトリ条件で制御されていると判断されるまで、燃焼サイクル毎の燃料噴射期間の継続時間を変更するステップとを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
燃焼サイクル毎の前記燃料噴射期間の前記継続時間を変更するステップは、前記内燃機関が前記リーン条件で動作していると判断されると、燃焼サイクル毎の前記燃料噴射期間の前記継続時間を増加させるステップを含むこと、及び／又は
燃焼サイクル毎の前記燃料噴射期間の前記継続時間を変更するステップは、前記内燃機関が前記リッチ条件で動作していると判断されると、燃焼サイクル毎の前記燃料噴射期間の前記継続時間を減少させるステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記内燃機関がリーン条件又はリッチ条件で動作していると判断されると、前記内燃機関が前記ストイキオメトリ条件で制御されていると判断されるまで、燃焼サイクル毎の燃料噴射期間の継続時間を変更するステップが反復的に繰り返されることを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
燃焼サイクル毎の前記燃料噴射期間は、前記内燃機関が前記ストイキオメトリ条件で制御されていると判断されるまで、所定のＮｒｅｆ回の反復時に第１の量ずつ反復的に変更され、
Ｎｒｅｆ回目の反復後もまだ前記内燃機関が前記ストイキオメトリ条件で制御されていない場合は、前記内燃機関が前記ストイキオメトリ条件で制御されていると判断されるまで、燃焼サイクル毎の前記燃料噴射期間が、（Ｎｒｅｆ＋１）回目の反復時及びその後の反復時に前記第１の量の絶対値より大きい絶対値を有する第２の量ずつ反復的に変更されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記内燃機関がＮｒｅｆ回未満の反復後に前記ストイキオメトリ条件で制御される場合に、前記内燃機関に供給される前記燃料は実質的にガソリンのみからなると判断され、前記内燃機関がＮｒｅｆ回未満の反復後に前記ストイキオメトリ条件で制御される場合には前記アルコール混合燃料の前記アルコール濃度を決定するステップが行なわれないことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ストイキオメトリ条件で前記内燃機関の動作を制御する前記ステップは、前記内燃機関がアイドル状態にある時に行われること、又は
前記ストイキオメトリ条件で前記内燃機関の動作を制御する前記ステップは、前記内燃機関が定負荷条件にある時に行われることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１の少なくとも１項に記載の方法に従って、内燃機関に供給されるアルコール混合燃料中のアルコール濃度を推定する装置であって、
前記アルコール混合燃料が供給される前記内燃機関の動作をストイキオメトリ条件で制御する制御装置と、
前記内燃機関の燃焼室内の圧力を検出する圧力センサからの信号及び／又は前記燃焼室から排出される燃焼ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサからの信号を受けるセンサ入力装置と、
前記ストイキオメトリ条件で制御される前記内燃機関の燃焼室内の圧力を検出する圧力センサからの信号に基づいて第１のパラメータを決定すると共に、前記決定された第１のパラメータに基づくとともに、前記第１のパラメータと前記アルコール混合燃料の前記アルコール濃度との予め記憶された関係に基づいて前記アルコール混合燃料の前記アルコール濃度を決定する処理装置とを含む装置。
【請求項１３】
前記第１のパラメータと前記アルコール混合燃料の前記アルコール濃度との前記関係を記憶する記憶装置を備えること特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
請求項１〜１１の少なくとも１項に記載の方法の前記各ステップを自動車制御装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給されるアルコール混合燃料中のアルコール濃度を推定する方法、装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の内燃機関への供給用に、ガソリンとエタノール等のアルコールとの混合物等のアルコール混合燃料が様々なアルコール濃度で世界中の市場に導入されている。例えば、Ｅ１０と呼ばれるアルコール混合燃料が、近年、複数の国で導入された。Ｅ１０は、無水エタノール１０％とガソリン９０％との混合燃料であり、この混合燃料は現代の大部分の自動車及び軽量自動車の内燃機関にエンジン又は燃料系に変更を加える必要なく使用することができる。
【０００３】
一般に、運転者は、様々な国のガソリンスタンドで異なるアルコール濃度を有する異なる種類の燃料の中から燃料を選択することができる。運転者の選択によっては、自動車の燃料タンク内に貯蔵される燃料中の実際のアルコール濃度はタンクへの給油の度毎に変化する場合があり、内燃機関への供給時に実際のアルコール濃度は一般に不明である。
【０００４】
アルコール混合燃料を用いる場合は、燃料消費量を削減すると共に燃焼により生成される排出物質を可能な限り減少させるため、供給される燃料に含まれる実際のアルコールの濃度に合わせて最適化されるエンジン制御装置（ＥＣＵ）が内燃機関の動作を制御することが望ましい。こうした理由から、供給される燃料の実際のアルコール濃度を検出して制御を最適化することが必要である。
【０００５】
従来技術において、供給される燃料の実際のアルコール濃度は、一般に、単位燃料質量当たりの発熱量（例えばＪ／ｋｇを単位とする）に基づいて検出される。ここで、単位燃料質量当たりの発熱量は、第１に発熱率を計算し、第２に燃料空気比（Ｆ／Ａ）センサのセンサ出力と質量流量センサのセンサ出力とに基づいて単位燃料質量を計算することにより計算される。
【０００６】
図１に示す単位燃料質量当たりの発熱量とアルコール混合濃度との関係に基づいて、原則的にアルコール混合濃度を決定することができる。このような単位燃料質量当たりの発熱量に基づくアルコール混合濃度の測定の例は、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載されている。なお、特許文献３は、特許文献２の対応米国出願である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−８８１５３号公報
【特許文献２】特開２００９−７４５１５号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１１／０３０１８２８（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術に従った単位燃料質量当たりの発熱量の計算は、ＥＣＵにかなりの処理負荷を生むと共に、ガソリンには適するがエタノール混合燃料には適さないＦ／Ａセンサによる燃料空気比（燃空比）の測定を必要とする。ここで、エタノール混合燃料を使用する場合、Ｆ／Ａセンサで測定される燃料空気比は不正確であり、正確な燃料空気比の測定は困難又は不可能である。
【０００９】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を回避するために、内燃機関に供給されるアルコール混合燃料中のアルコール濃度を効率的且つ確実に推定する方法、装置及びプログラムを提供することにある。特に、本発明の目的は、例えば単位燃料質量当たりの発熱量を計算する必要を無くすこと及びＦ／Ａセンサの出力を用いる必要を無くすことによって、ＥＣＵの処理負荷を軽減して、内燃機関に供給されるアルコール混合燃料中のアルコール濃度を確実、効率的且つ正確に推定する方法、装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関に供給されるアルコール混合燃料中のアルコール濃度を推定する方法であって、前記アルコール混合燃料が供給される前記内燃機関の動作をストイキオメトリ条件で制御するステップと、前記ストイキオメトリ条件で制御される前記内燃機関の燃焼室内の圧力を検出する圧力センサからの信号に基づいて第１のパラメータを決定するステップと、前記決定された第１のパラメータに基づくとともに、前記第１のパラメータと前記アルコール混合燃料の前記アルコール濃度との間における予め記憶された関係に基づいて前記アルコール混合燃料の前記アルコール濃度を決定するステップとを含むようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関に供給されるアルコール混合燃料中のアルコール濃度を効率的且つ確実に推定することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】アルコール混合濃度とＪ／ｋｇの単位で表される単位燃料質量当たりの発熱量との関係を例示的に示す図である。
【図２Ａ】燃料空気比による燃料空気比（Ｆ／Ａ）センサのセンサ出力を例示的に示す図である。
【図２Ｂ】燃料空気比による酸素センサのセンサ出力を例示的に示す図である。
【図３】エンジンシステムの構成を例示的に示す図である。
【図４】エンジン制御装置の構成を例示的に示す図である。
【図５】アルコール濃度検出用制御ブロックを例示的に示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態によるアルコール濃度検出の検出開始に関する判定を例示的に示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態によるアルコール濃度の検出を例示的に示すフローチャートである。
【図８】１燃焼サイクルにおける圧力と燃焼室容積との積の経時的な挙動を例示的に示す図である。
【図９】噴射期間に対する燃焼室内の圧力と燃焼室の容積との積の最大値の比と単位燃料質量当たりの発熱量との関係を例示的に示す図である。
【図１０】アルコール混合濃度と、噴射期間に対する燃焼室内の圧力と燃焼室の容積との積の最大値の比との関係を例示的に示す図である。
【図１１】ガソリンと、エタノールとガソリンとの混合物とについて、噴射時間に対する燃焼室内の圧力と燃焼室の容積との積の最大値の比の経時的な変化を例示的に示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に従ってアルコール混合燃料中のアルコール濃度を推定する時の様々なセンサ出力とＥＣＵパラメータとの一例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態によるアルコール濃度検出の検出開始に関する判定を例示的に示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施形態によるアルコール濃度の検出を例示的に示すフローチャートである。
【図１５】ガソリンとアルコール混合燃料とについて、燃焼室内の圧力の挙動をピストン位置の関数として例示的に示す図である。
【図１６】ガソリンと、エタノールとガソリンとの混合物と、エタノールとについて、層流燃焼速度を当量比の関数として例示的に示す図である。
【図１７】上死点位置における圧力とアルコール混合濃度との関係を例示的に示す図である。
【図１８】ガソリンと、エタノールとガソリンとの混合物とについて、上死点位置における圧力の経時的な変化を例示的に示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に従ってアルコール混合燃料中のアルコール濃度を推定する時の様々なセンサ出力とＥＣＵパラメータとの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の第１〜第２の実施形態を説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、アルコール混合濃度と単位燃料質量当たりの発熱量（Ｊ／ｋｇ）との関係を例示的に示す図である。ガソリンの単位燃料質量当たりの発熱量はアルコールのそれより大きい。よって混合燃料中のアルコール濃度が高いほど単位燃料質量当たりの発熱量は低くなり、即ち単位燃料質量当たりの発熱量はアルコール混合燃料中のアルコール濃度が高くなるほど低下する。
【００１５】
この関係によれば、単位燃料質量当たりの発熱量を計算することができると、単位燃料質量当たりの発熱量に基づいてアルコール混合濃度を特定することができる。しかし、燃焼サイクル毎の発熱量の計算はエンジン制御装置（ＥＣＵ）に高い処理負荷を課す。また、Ｆ／Ａセンサを用いて、アルコール混合燃料の燃料空気比の検出が必要になるが、それは困難又は不可能である。そのため、単位燃料質量当たりの発熱量を計算するのは困難である。従って、単位燃料質量当たりの発熱量と関係付けられる別の指標を見つけることが望ましい。
【００１６】
図２Ａは、燃料空気比によるＦ／Ａ（燃料空気比）センサのセンサ出力を例示的に示す図である。原則的に、Ｆ／Ａセンサのセンサ出力は燃料空気比の増加に伴って増加する。燃料空気比が低い場合はリーン条件と呼ばれ、燃料空気比が高い場合はリッチ条件と呼ばれる。
【００１７】
図２Ｂは、燃料空気比によるＯ２（酸素）センサのセンサ出力を例示的に示す。図２Ｂからわかるように、Ｏ２センサによりリーン条件とリッチ条件とを確実に区別することができ、Ｏ２センサによって内燃機関がストイキオメトリ燃焼条件で動作している時を確実に検出することができる。特に、Ｏ２センサにより、ガソリン及びアルコールの混合燃料に対して、内燃機関がストイキオメトリ燃焼条件で動作している時を確実且つ正確に検出することができる。
【００１８】
図３は、内燃機関のエンジンシステム１００の構成を例示的に示す図である。内燃機関の燃焼室は、内燃機関のシリンダブロック６のシリンダ１０内に設けられる。シリンダ１０には、燃焼室に空気を取り込む吸気ポート５と燃焼室から燃焼生成物である排気ガスを排出する排気ポート７が吸気及び排気弁１３を介して接続される。燃料は燃料インジェクタ３から燃焼室内に噴射される。例示として三元触媒９が排気ポート７に設けられる。
【００１９】
図３のエンジンシステム１００は、複数のセンサ及びアクチュエータを含む。エンジンシステム１００は、センサの例示として、質量空気流量センサ１と酸素センサ８（Ｏ２センサ）とアクセル開度センサ１１と圧力センサ１２とクランク角センサ１４とを含む。エンジンシステム１００は、アクチュエータの例示として、スロットル装置２（絞り弁）と燃料インジェクタ３と点火プラグ４とを含む。アクチュエータは、エンジン制御装置（ＥＣＵ）２０により供給される制御信号に基づいて制御される。ここで、エンジン制御装置（ＥＣＵ）２０は、センサからセンサ入力を受けると共に、制御プログラムに基づいて対応するアクチュエータ制御信号を計算する。
【００２０】
内燃機関の吸気ポート５において、質量空気流量センサ１は燃焼室への空気流中の空気質量を検出するために設けられ、スロットル装置２は燃焼室内に導入される空気質量を制御するために設けられる。燃料インジェクタ３は、燃焼室に燃料を供給するために設けられ、点火プラグ４は燃焼室内において空気燃料混合物に点火するために設けられる。
【００２１】
吸気ポート５及び排気ポート７は燃焼室に接続される。排気ポート７には、Ｏ２センサ８（酸素センサ）が設けられ、燃焼室からの排気ガス中の酸素濃度を検出する。特に、Ｏ２センサ８は、内燃機関のストイキオメトリ燃焼条件（例えば、図２Ｂを参照）を検出するのに適している。
【００２２】
加えて、有害な排気成分を低減する三元触媒９が、排気ポート７に接続される排気管に設けられている。シリンダ１０は、空気燃料混合物を燃焼室内において燃焼させる。エンジンシステム１００は、アクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１を備える。シリンダ１０は、燃焼室内の圧力を検出する圧力センサ１２を備える。
【００２３】
エンジン制御装置（ＥＣＵ）２０は内燃機関を制御するために設けられ、センサ入力に基づいてアクチュエータ制御信号を生成する。ＥＣＵ２０は、吸気及び排気弁を制御し、燃焼室内の空気質量を制御する。質量空気流量センサ１及びＯ２センサ８からのセンサ信号はＥＣＵ２０に送られる。ＥＣＵ２０は、アクセル開度センサ１１からの受信センサ信号に基づいて要求トルクを計算する。ＥＣＵ２０は、クランク角センサ１４のセンサ出力に基づいてエンジン速度（回転速度）も計算する。
【００２４】
図４は、エンジン制御装置２０の構成を例示的に示す図である。エンジン制御装置２０は、例示として入力回路２０ａと、入出力ポート２０ｂと、例示としてＲＡＭ２０ｃ及びＲＯＭ２０ｄを含む記憶装置と、処理装置としてのＣＰＵ２０ｅと、例示として電気制御スロットル駆動回路２０ｆ、インジェクタ駆動回路２０ｇ及び点火駆動回路２０ｈを含む複数の駆動回路とを含む。
【００２５】
質量空気流量センサ１とＯ２センサ８とアクセル開度センサ１１と圧力センサ１２とクランク角センサ１４とのセンサ信号は、ＥＣＵ２０の入力回路２０ａに入力される。入力センサ信号は入力回路２０ａから入出力ポート２０ｂに送られる。入出力ポート２０ｂに送られた値は、ＲＡＭ２０ｃに記憶され、ＣＰＵ（中央処理装置）２０ｅによって実行されるアクチュエータ動作の計算に適用される。
【００２６】
アクチュエータ動作計算用制御プログラムは、ＲＯＭ２０ｄに予め記憶される。アクチュエータ信号、作動量、制御プログラムにより計算されるその他の結果は、ＲＡＭ２０ｃに記憶される。その後、これらの値が入出力ポート２０ｂの出力ポートに送られ、その後、それぞれの駆動回路を介して対応するアクチュエータに送られる。
【００２７】
例示として、図４のＥＣＵ２０は、駆動回路として、スロットル装置２を制御するためにアクチュエータ制御信号をスロットル装置２に送る電気制御スロットル駆動回路２０ｆと、インジェクタ３を制御するために制御信号をインジェクタ３に送るインジェクタ駆動回路２０ｇと、点火プラグ４を制御するために制御信号を点火プラグ４に送る点火駆動回路２０ｈとを有する。
【００２８】
図５は、アルコール濃度検出用制御ブロックを例示的に示す図である。このような制御ブロックは、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらを組み合わせたものによって実現される。本実施形態の制御ブロックは、アルコール濃度検出を開始する条件について判定する（即ち燃料アルコール混合物中のアルコール濃度を決定（推定）するべきか否かを判定する）判定装置２０１（アルコール濃度検出判定部）と、アルコール混合燃料中のアルコール濃度を検出又は推定するアルコール濃度検出装置２０２（アルコール濃度検出部）との２つの装置を有する。
【００２９】
判定装置２０１は、質量空気流量センサ１、酸素センサ８、圧力センサ１２及びクランク角センサ１４からのセンサ入力を利用することができる。アルコール濃度検出装置２０２は、推定アルコール濃度又は燃料インジェクタ３の制御に用いられる噴射期間のいずれかを出力するようにしてもよい。
【００３０】
図６は、本発明の第１の実施形態によるアルコール濃度検出の検出開始に関する判定を例示的に示すフローチャートである。例示として、図６のフローチャートのプロセスは、図５の判定装置２０１によって実行される。
【００３１】
ステップＳ３００において、判定装置２０１は、検出開始フラグがオン又はオフのいずれであるかを確認する。検出開始フラグは、アルコール検出がアルコール濃度検出装置２０２により実行されるべきであるか否かを示す。ステップＳ３００の判定結果が「はい」である場合は、ステップＳ３１０において検出開始フラグが出力されると共に現在（最新）の噴射期間が出力される。噴射期間は、燃焼室への燃料の噴射期間を示す。エンジン制御装置２０は、現在の噴射期間に基づいてインジェクタ３を制御する。ステップＳ３１０の後、次の制御サイクルにおいて、判定装置２０１はステップＳ３００から再開する。
【００３２】
ステップＳ３００の判定結果が「いいえ」である場合は、判定装置２０１はステップ３０１に進んで、アクセル開度センサ１１のセンサ出力及び／又はスロットル装置２へのアクチュエータ信号に基づいて、要求トルクがアイドル状態のトルク（所定値）であるか否かを判断する。
【００３３】
ステップＳ３０１の判定結果が「いいえ」である場合、即ち内燃機関が現在アイドル状態で制御されていない場合は、判定装置２０１はステップ３０３に進んで、整数Ｎｉｔｅｒをゼロに設定し、ステップＳ３０５において検出開始フラグをオフにする。次に、判定装置２０１はステップＳ３１０に進んで、検出開始フラグと現在の噴射期間とを出力する。ステップＳ３１０の後、次の制御サイクルにおいて、判定装置２０１はステップＳ３００から再開する。
【００３４】
上記において、整数Ｎｉｔｅｒは、図７との関連で後述するアルコール濃度検出ループの外側で内燃機関の動作をリーン条件からストイキオメトリ条件にするために必要とされる制御反復回数を示す指数を表すものとする。
【００３５】
一方、ステップＳ３０１の判定結果が「はい」である場合、即ち内燃機関がアイドル状態で制御される場合は、判定装置２０１はステップＳ３０２に進んで、Ｏ２センサ８からのセンサ入力に基づいて内燃機関の燃焼条件を判断する。具体的には、判定装置２０１は、Ｏ２センサ８からのセンサ入力に基づいて内燃機関がリーン条件、ストイキオメトリ条件又はリッチ条件のいずれで動作しているかを判断する（例えば上述の図２Ｂを参照）。
【００３６】
判定装置２０１が、ステップＳ３０２において、内燃機関はストイキオメトリ条件で動作していると判断した場合、判定装置２０１はステップＳ３０３に進んで、整数Ｎｉｔｅｒをゼロに設定し、ステップＳ３０５において検出開始フラグをオフにする。その後、判定装置２０１はステップ３１０に進んで、検出開始フラグと現在の噴射期間とを出力する。ステップＳ３１０の後に、次の反復の制御サイクルにおいて、判定装置２０１はステップＳ３００から再開する。
【００３７】
判定装置２０１が、ステップＳ３０２において、内燃機関はリッチ条件で動作していると判断した場合は、判定装置２０１はステップＳ３０４に進んで、噴射期間を所定の量だけ減少させて、燃料空気比を低くし、内燃機関をストイキオメトリ条件にする。その後、ステップＳ３０３に進んで、整数Ｎｉｔｅｒをゼロに設定し、ステップＳ３０５において検出開始フラグをオフにする。その後、判定装置２０１はステップＳ３１０に進んで、検出開始フラグと現在の（減らされた）噴射期間とを出力する。ステップＳ３１０の後に、次の反復の制御サイクルにおいて、判定装置２０１はステップＳ３００から再開する。
【００３８】
判定装置２０１が、ステップＳ３０２において、内燃機関はリーン条件で動作していると判断した場合は、判定装置２０１はステップ３０６に進んで、整数Ｎｉｔｅｒの現行反復値が基準値Ｎｒｅｆ（一般に整数、例えば５〜１０として選択される）より小さいかどうかを判断する。ステップＳ３０６の判定結果が「はい」である場合は、判定装置２０１はステップＳ３０７に進んで、噴射期間を所定の量だけ増加させて燃料空気比を増加させると共に内燃機関をストイキオメトリ条件にする。
【００３９】
その後、判定装置２０１は、ステップＳ３０８に進んで整数Ｎｉｔｅｒを１だけ増加させ（即ちＮｉｔｅｒ -> Ｎｉｔｅｒ＋１）、ステップＳ３０５において検出開始フラグをオフにする。その後、判定装置２０１はステップＳ３１０に進んで、検出開始フラグと現在の（増やされた）噴射期間とを出力する。ステップＳ３１０の後に、次の反復の制御サイクルにおいて、判定装置２０１はステップＳ３００から再開する。
【００４０】
一方、一旦ステップＳ３０６の判定結果が「いいえ」になると、判定装置２０１はステップＳ３０９に進んで、検出開始フラグをオンにする。その後、判定装置２０１は、ステップＳ３１０に進んで、検出開始フラグと現在の噴射期間とを出力する。ステップＳ３１０の後に、次の反復の制御サイクルにおいて、判定装置２０１はステップＳ３００から再開する。
【００４１】
ステップＳ３０６の判定結果が「いいえ」である場合、燃料空気比を増加させるためにインジェクタ３の噴射期間は既にＮｒｅｆ回の反復で所定の量ずつ増やされたが、内燃機関はまだリーン条件で動作しており、ストイキオメトリ（又はリッチ）条件ではないことを示す。
【００４２】
ここで、Ｎｒｅｆの値は、純粋なガソリンが内燃機関に供給される場合に内燃機関がストイキオメトリ（又はリッチ）条件で動作するように選択される。このため、ステップＳ３０６の判定結果が「いいえ」になるやいなや、判定装置２０１は、アルコール混合燃料が内燃機関に供給されていると判断し、ステップＳ３０９において検出開始フラグをオンにすることによりアルコール濃度検出装置２０２によるアルコール混合燃料中のアルコール濃度の推定を開始する。
【００４３】
なお、上述のステップＳ３０４及びＳ３０７において噴射量を絶対量で変更することができ、又は、例えばステップＳ３０４において噴射量をＣ*現行噴射量（Ｃ＜１）に設定すること及びステップＳ３０７において噴射量をＤ*現行噴射量（Ｄ＞１）に設定することにより噴射量を相対量で変更することができる。
【００４４】
図７は、本発明の第１の実施形態によるアルコール濃度の検出を例示的に示すフローチャートである。例示として、図７のフローチャートのプロセスは図５のアルコール濃度検出装置２０２により実行される。
【００４５】
最初に、ステップＳ３２１において、アルコール濃度検出装置２０２は、検出開始フラグがオン又はオフのいずれに設定されているかを確認する。ステップＳ３２１の判定結果が「いいえ」である場合は、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ３３０に進んで、アルコール検出済みフラグと現在の噴射期間とを出力する。
【００４６】
アルコール検出済みフラグは、以下の説明で明らかになるように、アルコール濃度がアルコール濃度検出装置２０２により既に推定されたかどうかを示す。ステップＳ３３０の後、次の反復の制御サイクルにおいて、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ３２１から再開する。
【００４７】
ステップ３２１の判定結果が「はい」である場合、即ち検出開始フラグがオンに設定されている場合（例えばステップＳ３０９が上述の判定装置２０１により既に実行されている場合）は、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ３２２に進んで、Ｏ２センサ８からのセンサ入力に基づいて内燃機関の燃焼条件を判断する。具体的には、アルコール濃度検出装置２０２は、Ｏ２センサ８からのセンサ入力に基づいて、内燃機関がリーン条件、ストイキオメトリ条件又はリッチ条件のいずれで動作しているかを判断する（例えば上述の図２Ｂを参照）。
【００４８】
ステップＳ３２２の結果として内燃機関がリーン条件で動作していると判断されると、アルコール濃度検出装置２０２はステップ３２４に進んで、ステップＳ３２４において噴射期間を増加させてインジェクタ３を制御すると共に、ステップＳ３２５においてアルコール検出済みフラグを「いいえ」に設定する。
【００４９】
一方、ステップ３２２の結果として内燃機関がリッチ条件で動作していると判断されると、アルコール濃度検出装置２０２はステップ３２３に進んで、ステップＳ３２３において噴射期間を減少させてインジェクタ３を制御すると共に、ステップＳ３２５においてアルコール検出済みフラグを「いいえ」に設定する。ステップＳ３２５の後に、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ３３０に進んで、アルコール検出済みフラグと現在の噴射期間とを出力する。ステップＳ３３０の後、次の反復の制御サイクルにおいて、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ３２１から再開する。
【００５０】
ステップＳ３２２の結果として内燃機関がストイキオメトリ条件で動作していると判断されると、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ３２６に進んで、１燃焼サイクルにおける燃焼室内の圧力と燃焼室の容積との積の最大値を示すパラメータ（ＰＶ）ｍａｘを計算する（以下の図８を参照）。パラメータ（ＰＶ）ｍａｘは、クランク角センサ１４及び圧力センサ１２からのセンサ入力に基づいてアルコール濃度検出装置２０２により計算される。燃焼室の容積はエンジン制御装置２０の記憶装置に予め記憶される。
【００５１】
ステップＳ３２７において、アルコール濃度検出装置２０２は、アルコール濃度と、パラメータ（ＰＶ）ｍａｘと現在の噴射期間との比との関係に基づいてアルコール混合燃料のアルコール濃度を推定する。こうした関係は、エンジン制御装置２０の記憶装置に予め記憶される。判定原理を以下に述べる。
【００５２】
ステップＳ３２８において、アルコール濃度検出装置２０２は、推定されるアルコール濃度が一致（収束）したかどうか（即ち、推定されるアルコール濃度は以前の反復時に推定されたアルコール濃度と同様（ほぼ一致）であるかどうか）を確認する。ステップＳ３２８の目的は、測定時のサイクル毎の潜在的な変動の影響を小さくすることができるという点でアルコール濃度の推定をより正確、確実且つ確固としたものにすることにある。
【００５３】
更に、複数のサイクル反復時の推定値を平均することにより、アルコール濃度の推定をより正確、確実且つ確固としたものにすることが可能である。
【００５４】
ステップＳ３２８の判定結果が「いいえ」である場合は、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ３２５に進んで、アルコール検出済みフラグを「いいえ」にする。逆に、ステップＳ３２８の判定結果が「はい」である場合は、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ３２９に進んで、アルコール検出済みフラグを「はい」にする。その後、いずれの場合も、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ３３０に進んで、アルコール検出済みフラグと現在の噴射期間とを出力する。ステップＳ３３０の後、次の反復の制御サイクルにおいて、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ３２１から再開する。
【００５５】
上記のステップＳ３２３及びＳ３２４において、噴射期間は上述のステップＳ３０４及びＳ３０７と同様に変更可能である。即ち上述のステップＳ３２３及びＳ３２４において噴射量を絶対量で変更すること、又は、例えばステップ３２３において噴射量をＣ*現行噴射量（Ｃ＜１）に設定すること及びステップＳ３２４において噴射量をＤ*現行噴射量（Ｄ＞１）に設定することにより噴射量を相対量で変更することができる。
【００５６】
ここで、所定の量をステップＳ３０４及びＳ３０７の所定の量より大きくしてもよい。これにより、噴射期間がステップＳ３２３及びＳ３２４においてステップＳ３０４及びＳ３０７と比べてより有意に変更されるようにすることができる。
【００５７】
更に、代案として、ステップＳ３２４において、ストイキオメトリ条件により迅速に近づけるために、増やされた新たな噴射期間を０．５*（現在の噴射期間＋エタノール燃料の基準噴射期間）として計算してもよい。ここで、エタノール燃料の基準噴射時間は、エタノールがアイドル状態で内燃機関に供給される場合にストイキオメトリ条件で内燃機関を制御するための噴射期間である。
【００５８】
図８は、１燃焼サイクルにおける圧力と燃焼室容積との積の経時的な挙動を例示的に示す図である。図８には、上記でステップＳ３２６との関連で述べたパラメータ（ＰＶ）ｍａｘの定義が示されている。パラメータ（ＰＶ）ｍａｘは、１燃焼サイクル全体にわたって圧力センサ１２により検出される燃焼室内の圧力と燃焼室の容積との積の最大値に対応する。
【００５９】
図９は、噴射期間に対する燃焼室内の圧力と燃焼室の容積との積の最大値の比（即ち上記の（ＰＶ）ｍａｘを噴射期間で割った商）と単位燃料質量当たりの発熱量との関係を例示的に示すである。このような関係は、内燃機関に関してエンジンテストベンチ上で決定される。原則として、同じ点火タイミングの下では、（ＰＶ）ｍａｘを噴射期間で割った商は単位燃料質量当たりの発熱量に比例する。この比例曲線は同じ点火タイミング且つ同じ噴射タイミングの下での試験においてエンジンテストベンチ上で確定（決定）される。
【００６０】
図１０は、アルコール混合濃度と、噴射期間に対する燃焼室内の圧力と燃焼室の容積との積の最大値の比との関係を例示的に示す図である。このような関係は、例えばＲＯＭ２０ｄ等の、エンジン制御装置２０の記憶装置に予め記憶される。
【００６１】
図１１は、ガソリンと、エタノールとガソリンとの混合物とについて、噴射時間に対する燃焼室内の圧力と燃焼室の容積との積の最大値の比の経時的な変化を例示的に示す図である。図１１からわかるように、ガソリンの場合の（ＰＶ）ｍａｘを噴射期間で割った商は、エタノールとガソリンとの混合物の（ＰＶ）ｍａｘを噴射期間で割った商と比べて大きい。この関係を上記のステップＳ３２７で用いて、エンジン制御装置２０の処理負荷を軽減しながらアルコール混合燃料中のアルコール濃度を推定することができる。
【００６２】
図１２は、本発明の第１の実施形態に従ってアルコール混合燃料中のアルコール濃度を推定する時の様々なセンサ出力及びＥＣＵパラメータの一例を示す図である。
【００６３】
最初に、図１２（Ａ）に示すように、タイミングｔ１において、要求されるトルクがアイドル状態時のトルクまで下がる。その結果として、図１２（Ｄ）に示すように、噴射期間がアイドル状態時の短デフォルト値（短デフォルト噴射期間）に設定される。供給燃料が純粋なガソリンではなくアルコール混合燃料（即ちガソリンとエタノール等のアルコールとの混合物）である場合には、Ｏ２センサはリーン条件を検出する。つまり、ステップＳ３０２の判定結果は「リーン」となる。その理由は、短デフォルト噴射期間は、純粋なガソリンが内燃機関に供給される場合に、アイドル状態においてストイキオメトリ条件で内燃機関を動作させるためのデフォルト噴射期間であるからである。
【００６４】
内燃機関の動作をストイキオメトリ条件にするため、図１２（Ｄ）に示すように、噴射期間はタイミングｔ１とｔ２との間で反復的に増やされる（ステップＳ３０７）。図１２（Ｆ）に示すように、整数Ｎｉｔｅｒは、整数Ｎｉｔｅｒがタイミングｔ２において基準整数Ｎｒｅｆと等しくなるまで、タイミングｔ１とｔ２との間で反復的に増やされる（ステップＳ３０８）。
【００６５】
その結果、上記のステップＳ３０６の結果が「いいえ」になり、図１２（Ｉ）に示すように、検出開始フラグがステップＳ３０９においてタイミングｔ２でオンに設定される。検出開始フラグがオンに設定されるやいなや、上述のようにステップＳ３２４により噴射期間がより速い速度で増やされる。
【００６６】
その結果として、噴射期間の増加の勾配は、図１２（Ｄ）に示すように、タイミングｔ２以降により大きくなる。具体的には、タイミングｔ２以前の噴射期間の制御は、ガソリン用のＯ２フィードバック制御に対応し、タイミングｔ２以降の噴射期間の制御は、アルコール濃度検出用のＯ２フィードバック制御に対応する。
【００６７】
タイミングｔ３以降は、内燃機関はストイキオメトリ条件で動作し、アルコール濃度の検出が開始され（ステップＳ３２６及びＳ３２７が繰り返し行なわれ）、図１２（Ｈ）に示すように、アルコール濃度が決定される。数回の反復後にステップＳ３２６及びＳ３２７において決定されたパラメータが一致（収束）したことが検出される（ステップＳ３２８の判定結果が「はい」になる）やいなや、図１２（Ｊ）に示すように、タイミングｔ４の少し前にアルコール検出済みフラグが「はい」に設定される。最後に、図１２（Ｉ）に示すように、タイミングｔ４において、検出開始フラグがオフに設定され、タイミングｔ４以降は、決定されたアルコール濃度に基づいて全てのアクチュエータがエンジン制御装置２０により適切に制御される。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態によれば、内燃機関に供給されるアルコール混合燃料中のアルコール濃度を効率的且つ確実に推定することができる。
【００６９】
（第２の実施形態）
図１３は、本発明の第２の実施形態によるアルコール濃度検出の検出開始に関する判定を例示的に示すフローチャートである。例示として、図１３のフローチャートのプロセスは、図５の判定装置２０１によって実行される。
【００７０】
ここで、図１３のプロセスは、上記の図６のプロセスと同様である。ただし、図１３では、ステップＳ４０１が定常トルク条件を想定しており、即ち、アルコール濃度検出が、例えば一定速度時等の定負荷条件で行なわれる。
【００７１】
最初に、ステップＳ４００において、判定装置２０１は、検出開始フラグがオン又はオフのいずれであるかを確認する。検出開始フラグは、アルコール検出がアルコール濃度検出装置２０２により実行されるべきか否かを示す。ステップＳ４００の判定結果が「はい」である場合は、ステップＳ４１０において検出開始フラグが出力されると共に現在の噴射期間が出力される。現在の噴射期間は、燃焼室への燃料の噴射期間を示す。現在の噴射期間に基づいてインジェクタ３がエンジン制御装置２０により制御される。ステップＳ４１０の後に、次の制御サイクルにおいて、判定装置２０１はステップＳ４００から再開する。
【００７２】
ステップＳ４００の判定結果が「いいえ」である場合は、判定装置２０１はステップＳ４０１に進んで、アクセル開度センサ１１のセンサ出力及び／又はスロットル装置２へのアクチュエータ信号に基づいて、要求されるトルクが検出対象の所定のトルクであるか否かを判断する。
【００７３】
ステップＳ４０１の判定結果が「いいえ」である場合は、判定装置２０１はステップＳ４０３に進んで、整数Ｎｉｔｅｒをゼロに設定し、ステップＳ４０５において検出開始フラグをオフにする。次に、判定装置２０１はステップＳ４１０に進んで、検出開始フラグと現在の噴射期間とを出力する。ステップＳ４１０の後に、次の制御サイクルにおいて、判定装置２０１はステップＳ４００から再開する。
【００７４】
上記において、整数Ｎｉｔｅｒは、上記に図７との関連で説明したアルコール濃度検出ループの外側で内燃機関の動作をリーン条件からストイキオメトリ条件にするために必要とされる制御反復回数を示す指標を表すものとする。
【００７５】
一方、ステップＳ４０１の判定結果が「はい」である場合は、判定装置２０１はステップＳ４０２に進んで、Ｏ２センサ８からのセンサ入力に基づいて内燃機関の燃焼条件を判断する。具体的には、判定装置２０１は、Ｏ２センサ８からのセンサ入力に基づいて、内燃機関がリーン条件、ストイキオメトリ条件又はリッチ条件のいずれで動作しているかを判断する（例えば上記の図２Ｂを参照）。
【００７６】
判定装置２０１が、ステップＳ４０２において、内燃機関はストイキオメトリ条件で動作していると判断する場合は、判定装置２０１はステップ４０３に進んで、整数Ｎｉｔｅｒをゼロに設定し、ステップＳ４０５において検出開始フラグをオフにする。次に、判定装置２０１はステップＳ４１０に進んで、検出開始フラグと現在の噴射期間とを出力する。ステップＳ４１０の後に、次の反復の制御サイクルにおいて、判定装置２０１はステップＳ４００から再開する。
【００７７】
判定装置２０１が、ステップＳ４０２において、内燃機関はリッチ条件で動作していると判断する場合は、判定装置２０１はステップＳ４０４に進んで、噴射期間を所定の量だけ減少させて燃料空気比を低下させると共に内燃機関をストイキオメトリ条件にする。その後、ステップＳ４０３に進んで、整数Ｎｉｔｅｒをゼロに設定し、ステップＳ４０５において検出開始フラグをオフにする。次に、判定装置２０１はステップＳ４１０に進んで、検出開始フラグと現行（減らされた）噴射期間とを出力する。ステップＳ４１０の後に、次の反復の制御サイクルにおいて、判定装置２０１はステップＳ４００から再開する。
【００７８】
判定装置２０１が、ステップＳ４０２において、内燃機関はリーン条件で動作していると判断する場合は、判定装置２０１はステップＳ４０６に進んで、整数Ｎｉｔｅｒの現行反復値が基準値Ｎｒｅｆより小さいかどうかを判断する。ステップＳ４０６の判定結果が「はい」である場合は、判定装置２０１はステップＳ４０７に進んで、噴射期間を所定の量だけ増加させて、燃料空気比を増加させると共に内燃機関をストイキオメトリ条件にする。
【００７９】
その後、判定装置２０１は、ステップＳ４０８に進んで、整数Ｎｉｔｅｒを１だけ増加させ（即ちＮｉｔｅｒ -> Ｎｉｔｅｒ＋１）、ステップＳ４０５において検出開始フラグをオフにする。次に、判定装置２０１はステップＳ４１０に進んで、検出開始フラグと現行（増やされた）噴射期間とを出力する。ステップＳ４１０の後に、次の反復の制御サイクルにおいて、判定装置２０１はステップＳ４００から再開する。
【００８０】
一方、一旦ステップＳ４０６の判定結果が「いいえ」になると、判定装置２０１はステップＳ４０９に進んで、検出開始フラグをオンにし、然る後にステップＳ４１０に進んで、検出開始フラグと現在の噴射期間とを出力する。ステップＳ４１０の後に、次の反復の制御サイクルにおいて、判定装置２０１はステップＳ４００から再開する。
【００８１】
ステップＳ４０６の判定結果が「いいえ」である場合、燃料空気比を増加させるためにインジェクタ３の噴射期間は既にＮｒｅｆ回の反復で所定の量ずつ増やされたが、内燃機関はまだリーン条件で動作しており、ストイキオメトリ（又はリッチ）条件ではないことを示す。
【００８２】
ここで、Ｎｒｅｆの値は、純粋なガソリンが内燃機関に供給される場合に内燃機関がストイキオメトリ（又はリッチ）条件で動作するように選択される。このため、ステップＳ４０６の判定結果が「いいえ」になるやいなや、判定装置２０１は、アルコール混合燃料が内燃機関に供給されていると判断し、従ってステップＳ４０９において検出開始フラグをオンにすることによりアルコール濃度検出装置２０２によるアルコール混合燃料中のアルコール濃度の推定を開始する。
【００８３】
上述のステップＳ４０４及びＳ４０７において噴射量を絶対量で変更することができ、又は、例えばステップＳ４０４において噴射量をＣ*現行噴射量（Ｃ＜１）に設定すること及びステップＳ４０７において噴射量をＤ*現行噴射量（Ｄ＞１）に設定することにより噴射量を相対量で変更することができる。
【００８４】
図１４は、本発明の第２の実施形態によるアルコール濃度の検出を例示的に示すフローチャートである。例示として、図１４のフローチャートのプロセスは、図５のアルコール濃度検出装置２０２によって実行される。
【００８５】
ここで、図１４のプロセスは、上記の図７のプロセスと同様である。ただし、図１４では、ステップＳ４２６及びＳ４２７で圧縮行程と膨張行程との上死点位置における燃焼室内の圧力に基づいてアルコール濃度が推定される。
【００８６】
最初に、ステップＳ４２１において、アルコール濃度検出装置２０２は、検出開始フラグがオン又はオフのいずれに設定されているかを確認する。ステップＳ４２１の判定結果が「いいえ」である場合は、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ４３０に進んで、アルコール検出済みフラグと現在の噴射期間とを出力する。
【００８７】
アルコール検出済みフラグは、アルコール濃度がアルコール濃度検出装置２０２により既に推定されたかどうかを示す。ステップＳ４３０の後、次の反復の制御サイクルにおいて、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ４２１から再開する。
【００８８】
ステップ４２１の判定結果が「はい」である場合、即ち検出開始フラグがオンに設定されている場合（例えばステップＳ３０９又はＳ４０９が上述の判定装置２０１により既に実行された場合）は、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ４２２に進んで、Ｏ２センサ８からのセンサ入力に基づいて内燃機関の燃焼条件を判断する。具体的には、アルコール濃度検出装置２０２は、Ｏ２センサ８からのセンサ入力に基づいて、内燃機関がリーン条件、ストイキオメトリ条件又はリッチ条件のいずれで動作しているかを判断する（例えば上述の図２Ｂを参照）。
【００８９】
ステップＳ４２２の結果として内燃機関がリーン条件で動作していると判断されると、アルコール濃度検出装置２０２はステップ４２４に進んで、ステップＳ４２４において噴射期間を増加させてインジェクタ３を制御すると共に、ステップＳ４２５においてアルコール検出済みフラグを「いいえ」に設定する。
【００９０】
一方、ステップ４２２の結果として内燃機関がリッチ条件で動作していると判断されると、アルコール濃度検出装置２０２はステップ４２３に進んで、ステップＳ４２３において噴射期間を減少させてインジェクタ３を制御すると共に、ステップＳ４２５においてアルコール検出済みフラグを「いいえ」に設定する。ステップＳ４２５の後に、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ４３０に進んで、アルコール検出済みフラグと現在の噴射期間とを出力する。ステップＳ４３０の後、次の反復の制御サイクルにおいて、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ４２１から再開する。
【００９１】
ステップＳ４２２の結果として内燃機関がストイキオメトリ条件で動作していると判断されると、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ４２６に進んで、ピストンが上死点位置にあったタイミングにおける燃焼室内の圧力を計算する（クランク角センサ１４と圧力センサ１２とのセンサ入力に基づく）。
【００９２】
ステップＳ４２７において、アルコール濃度検出装置２０２は、アルコール濃度と、ピストンが上死点位置にあったタイミングにおける燃焼室内の圧力（クランク角センサ１４と圧力センサ１２とのセンサ入力に基づく）との関係に基づいてアルコール混合燃料のアルコール濃度を推定する。
【００９３】
ステップＳ４２８において、アルコール濃度検出装置２０２は、推定されるアルコール濃度が一致（収束）したかどうか（即ち、推定されるアルコール濃度は以前の反復時に推定されたアルコール濃度と同様であるかどうか）を確認する。ステップＳ４２８の目的は、測定時のサイクル毎の潜在的な変動の影響を小さくすることができるという点でアルコール濃度の推定をより正確、確実且つ確固としたものにすることにある。
【００９４】
更に、複数のサイクル反復時の推定値を平均することにより、アルコール濃度の推定をより正確、確実且つ確固としたものにすることが可能である。
【００９５】
ステップＳ４２８の判定結果が「いいえ」である場合は、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ４２５に進んで、アルコール検出済みフラグを「いいえ」にする。逆に、ステップＳ４２８の判定結果が「はい」である場合は、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ４２９に進んで、アルコール検出済みフラグを「はい」にする。その後、いずれの場合も、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ４３０に進んで、アルコール検出済みフラグと現在の噴射期間とを出力する。ステップＳ４３０の後、次の反復の制御サイクルにおいて、アルコール濃度検出装置２０２はステップＳ４２１から再開する。
【００９６】
上記のステップＳ４２３及びＳ４２４において、噴射期間は上述のステップＳ４０４及びＳ４０７と同様に変更可能であり、即ち上述のステップＳ４２３及びＳ４２４において噴射量を絶対量で変更すること、又は、例えばステップ４２３において噴射量をＣ*現行噴射量（Ｃ＜１）に設定すること及びステップＳ４２４において噴射量をＤ*現行噴射量（Ｄ＞１）に設定することにより噴射量を相対量で変更することができる。
【００９７】
ここで、所定の量をステップＳ４０４及びＳ４０７の所定の量より大きくしてもよい。これにより、噴射期間がステップＳ４２３及びＳ４２４においてステップＳ４０４及びＳ４０７と比べてより有意に変更されるようにすることができる。
【００９８】
更に、代案として、ステップＳ４２４において、ストイキオメトリ条件により迅速に近づけるために、増やされた新たな噴射期間を０．５*（現在の噴射期間＋エタノール燃料の基準噴射期間）として計算してもよい。ここで、エタノール燃料の基準噴射時間は、エタノールがアイドル状態で内燃機関に供給される場合にストイキオメトリ条件で内燃機関を制御するための噴射期間である。
【００９９】
図１５は、ガソリン（実線）とアルコール混合燃料（破線）とについて、燃焼室内の圧力の挙動をピストン位置の関数として例示的に示す図である。点火タイミングが上死点位置の約１０度以上手前である場合は、図１５に示すように、燃焼室内の圧力はガソリンと比べてアルコール混合燃料の場合により高くなる。
【０１００】
この圧力差は、燃焼速度の差によって引き起こされる。一般に、より急速な燃焼速度は、図１５にアルコール混合燃料について示されるように、より急速な圧力上昇をもたらし、ここで、燃焼速度は、単位時間当たりに空気燃料混合気が未燃ガスから既燃ガスに変化する速度を意味する。
【０１０１】
図１６は、ガソリンと、エタノールとガソリンとの混合物と、エタノールとについて、層流燃焼速度を当量比の関数として例示的に示す図である。層流燃焼速度は、上記の燃焼速度を示す指標となる。層流燃焼速度がより高い場合は、燃焼速度もより高くなる。図１６に示すように、アルコール混合燃料の層流燃焼速度は、純粋なガソリンのそれより高い。この燃焼速度の差によって、アルコール混合燃料を燃料とする場合の上死点における燃焼室内の圧力は、同じ点火タイミングの条件下ではガソリンの場合の圧力より高くなる。
【０１０２】
図１７は、上死点位置における圧力とアルコール混合濃度との関係を例示的に示す図である。上述した理由から、アルコール混合燃料の上死点位置における圧力とアルコール混合濃度との関係を予め測定（決定）しておくこと（例えば試験時にエンジンテストベンチ上で）ができる。このように測定された関係をＲＯＭ２０ｄ等のエンジン制御装置２０の記憶装置に予め記憶させることができる。比例線を確定するためには、同じ燃焼室内空気質量を有し且つ同じ点火タイミングを有する所定の条件を用いることが好ましい。
【０１０３】
図１８は、ガソリンと、エタノールとガソリンとの混合物とについて、上死点位置における圧力の経時的な変化を例示的に示す図である。図１８からわかるように、ガソリンの場合の上死点位置における圧力は、エタノールとガソリンとの混合物の場合の上死点位置における圧力と比べて低い。このような上死点位置における圧力の値と図１７に示した関係から、ステップＳ４２７において、圧力センサ１２からの直接のセンサ入力に基づいてアルコール混合燃料中のアルコール濃度を推定することができる。
【０１０４】
図１９は、本発明の第２の実施形態に従ってアルコール混合燃料中のアルコール濃度を推定する時の様々なセンサ出力及びＥＣＵパラメータの一例を示す図である。
【０１０５】
最初に、図１９（Ａ）に示すように、タイミングｔ１において、要求されるトルクが定負荷条件での定常トルク条件に応じた所定のトルクまで下がる。その結果として、純粋なガソリンが供給されるという仮定の下に、図１９（Ｄ）に示すように、噴射期間が定常トルク条件時の短デフォルト値（短デフォルト噴射期間）に設定される。短デフォルト噴射期間は、純粋なガソリンが内燃機関に供給される場合に内燃機関をアイドル状態においてストイキオメトリ条件（又は少なくともストイキオメトリ条件に近い条件）で動作させるためのデフォルト噴射期間である。そのため、供給される燃料が純粋なガソリンではなくアルコール混合燃料（即ちガソリンとエタノール等のアルコールとの混合物）である場合は、Ｏ２センサ８がリーン条件を検出し、即ちステップＳ４０２の判定結果が「リーン」になる。
【０１０６】
内燃機関の動作をストイキオメトリ条件にするため、図１９（Ｄ）に示すように、噴射期間はタイミングｔ１とｔ２との間において反復的に増やされる（ステップＳ４０７）。図１９（Ｆ）に示すように、整数Ｎｉｔｅｒは、整数Ｎｉｔｅｒがタイミングｔ２において基準整数Ｎｒｅｆと等しくなるまで、タイミングｔ１とｔ２との間で反復的に増やされる（ステップＳ４０８）。
【０１０７】
その結果、上記のステップＳ４０６の結果が「いいえ」になり、図１９（Ｉ）に示すように、検出開始フラグがステップＳ４０９においてタイミングｔ２でオンに設定される。検出開始フラグがオンに設定されるやいなや、上述したようにステップＳ４２４により、噴射期間がより速い速度で増やされる。その結果として、噴射期間の増加の勾配は、図１９（Ｄ）に示すように、タイミングｔ２以降により大きくなる。
【０１０８】
タイミングｔ３以降は、内燃機関はストイキオメトリ条件で動作し、アルコール濃度の検出が開始され（ステップＳ４２６及びＳ４２７が繰り返し行なわれ）、図１９（Ｈ）に示すように、アルコール濃度が決定される。数回の反復後にステップＳ４２６及びＳ４２７において決定されたパラメータが一致（収束）したことが検出される（ステップＳ４２８の判定結果が「はい」になる）やいなや、図１９（Ｊ）に示すように、タイミングｔ４の少し前にアルコール検出済みフラグが「はい」に設定される。最後に、図１９（Ｉ）に示すように、タイミングｔ４において、検出開始フラグがオフに設定され、タイミングｔ４以降は、決定されたアルコール濃度に基づいて全てのアクチュエータがエンジン制御装置２０により適切に制御される。
【０１０９】
以上説明したように、本実施形態によれば、内燃機関に供給されるアルコール混合燃料中のアルコール濃度を効率的且つ確実に推定することができる。
【０１１０】
上述の本発明の実施形態の変形例のように、当然ながら、図６のプロセスと図１４のプロセスとを組み合わせること及び図７のプロセスと図１３のプロセスとを組み合わせることが可能である。更にまた、図７及び１３のプロセスを組み合わせると共に（ＰＶ）ｍａｘを噴射期間で割った商と上死点位置（又は上死点位置より後の位置）における圧力との両方に基づいてアルコール濃度を決定することが可能である。
【０１１１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施例は本発明を分かりやすく説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１…質量空気流量センサ
２…スロットル装置（絞り弁）
３…燃料インジェクタ
４…点火プラグ
５…吸気ポート
６…シリンダブロック
７…排気ポート
８…酸素センサ（Ｏ２センサ）
９…三元触媒
１０…シリンダ
１１…アクセル開度センサ
１２…圧力センサ
１３…吸気及び排気弁
１４…クランク角センサ
２０…エンジン制御装置（ＥＣＵ）
２０ａ…入力回路
２０ｂ…入出力ポート
２０ｃ…ＲＡＭ
２０ｄ…ＲＯＭ
２０ｅ…ＣＰＵ
２０ｆ…電気制御スロットル駆動回路
２０ｇ…インジェクタ駆動回路
２０ｈ…点火駆動回路
２０１…判定装置（アルコール濃度検出判定部）
２０２…アルコール濃度検出装置（アルコール濃度検出部）
【図１】
2015028337.tif 000003
【図２Ａ】
2015028337.tif 000004
【図２Ｂ】
2015028337.tif 000005
【図３】
2015028337.tif 000006
【図４】
2015028337.tif 000007
【図５】
2015028337.tif 000008
【図６】
2015028337.tif 000009
【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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