(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒と、
前記気筒内の燃焼圧である筒内圧を検出する筒内圧センサと、
燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の静電容量を検出するアルコール濃度センサとを具備する内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、
前記燃料噴射弁から噴射される前記燃料の性状の学習を実施する燃料性状学習部と、
前記燃料の性状を判定する燃料性状判定部とを具備し、
前記燃料性状学習部は、
前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを前記筒内圧に基づいて算出する燃焼速度パラメータ算出部を有し、
前記燃料性状判定部は、
前記内燃機関の前回の停止時から、燃料の性状が変化する可能性が高くなる予め設定された期間が経過した後、
前記アルコール濃度センサによって検出された前記燃料の静電容量が、予め設定された第１の閾値より大きいときに、前記燃焼速度パラメータ算出部によって算出された燃焼速度パラメータが示す前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度と、予め設定された第２の閾値とを比較し、
前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度が前記第２の閾値よりも小さいときに、前記学習の対象となっている前記燃料に水が含まれていると判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
気筒と、
前記気筒内の燃焼圧である筒内圧を検出する筒内圧センサと、
燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の静電容量を検出するアルコール濃度センサとを具備する内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、
前記燃料噴射弁から噴射される前記燃料の性状の学習を実施する燃料性状学習部と、
前記燃料の性状を判定する燃料性状判定部とを具備し、
前記燃料性状学習部は、
前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを前記筒内圧に基づいて算出する燃焼速度パラメータ算出部を有し、
前記燃料性状判定部は、
前記アルコール濃度センサによって検出された前記燃料の静電容量が、予め設定された第１の閾値以下であるときに、前記燃料に水もアルコールも含まれていないと判定すると共に、
前記アルコール濃度センサによって検出された前記燃料の静電容量が、前記第１の閾値より大きいときに、前記燃焼速度パラメータ算出部によって算出された燃焼速度パラメータが示す前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度と、予め設定された第２の閾値とを比較し、
前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度が前記第２の閾値以上である場合に、前記学習の対象になっている燃料にアルコールは含まれるが、水は含まれていないと判定し、
前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度が前記第２の閾値よりも小さいときに、前記学習の対象となっている前記燃料に水が含まれているが、アルコールは含まれていないと判定する、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃焼速度パラメータ算出部は、
燃料噴射量フィードバック制御目標値としての空気過剰率が予め設定された値に固定された状態で燃料噴射量フィードバック制御が実行されているときに、前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを前記筒内圧に基づいて算出す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。
【請求項４】
前記内燃機関は、
前記気筒に接続された吸気通路と、
前記気筒に接続された排気通路と、
前記吸気通路と前記排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲバルブとを具備し、
前記燃焼速度パラメータ算出部は、
ＥＧＲバルブフィードバック制御目標値としてのＥＧＲ率がゼロよりも大きい予め設定された値に固定された状態でＥＧＲバルブフィードバック制御が実行されているときに、前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを前記筒内圧に基づいて算出す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。
【請求項５】
前記内燃機関は、
異常を報知する報知装置を具備し、
前記制御装置は、
前記学習の対象となっている前記燃料に水が含まれていると前記燃料性状判定部によって判定されたときに、前記報知装置を作動させることを特徴とする請求項１から４の何れか１項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】
本発明は筒内圧センサとアルコール濃度センサとを有する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アルコール濃度センサ（メタノールセンサ）を有する内燃機関が知られている。この種の内燃機関の例としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１に記載された内燃機関では、アルコール濃度センサ（メタノールセンサ）によって検出されたアルコール（メタノール）の濃度に基づいて燃料噴射量が補正される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−９３９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、水が含まれておらず、アルコール（メタノール）が含まれている燃料の静電容量は、水もアルコール（メタノール）も含まれていない燃料の静電容量より大きくなる。また、水が含まれており、アルコール（メタノール）が含まれていない燃料の静電容量は、水もアルコール（メタノール）も含まれていない燃料の静電容量より大きくなる。そのため、アルコール濃度センサ（メタノールセンサ）として静電容量式のアルコール濃度センサが用いられる場合であって、燃料に水が含まれているのか、あるいは、燃料にアルコールが含まれているのかを判別する手段が設けられていない場合には、燃料に水が含まれているにもかかわらず、燃料にアルコールが含まれていると誤って判定されてしまうおそれがある。
特許文献１に記載された内燃機関には、燃料に水が含まれているのか、あるいは、燃料にアルコールが含まれているのかを判別する手段が設けられていないため、特許文献１に記載された内燃機関では、アルコール濃度センサ（メタノールセンサ）として静電容量式のアルコール濃度センサが用いられる場合に、燃料に水が含まれているにもかかわらず、燃料にアルコールが含まれていると誤って判定されてしまうおそれがある。
【０００５】
前記問題点に鑑み、本発明は、燃料に水が含まれていることを正確に判定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、気筒と、
前記気筒内の燃焼圧である筒内圧を検出する筒内圧センサと、
燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の静電容量を検出するアルコール濃度センサとを具備する内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、
前記燃料噴射弁から噴射される前記燃料の性状の学習を実施する燃料性状学習部と、
前記燃料の性状を判定する燃料性状判定部とを具備し、
前記燃料性状学習部は、
前記内燃機関の前回の停止時から、燃料の性状が変化する可能性が高くなる予め設定された期間が経過した後、
前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを前記筒内圧に基づいて算出する燃焼速度パラメータ算出部を有し、
前記燃料性状判定部は、
前記アルコール濃度センサによって検出された前記燃料の静電容量が、予め設定された第１の閾値より大きいときに、前記燃焼速度パラメータ算出部によって算出された燃焼速度パラメータが示す前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度と、予め設定された第２の閾値とを比較し、
前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度が前記第２の閾値よりも小さいときに、前記学習の対象となっている前記燃料に水が含まれていると判定することを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
あるいは、本発明によれば、
前記制御装置は、
前記燃料噴射弁から噴射される前記燃料の性状の学習を実施する燃料性状学習部と、
前記燃料の性状を判定する燃料性状判定部とを具備し、
前記燃料性状学習部は、
前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを前記筒内圧に基づいて算出する燃焼速度パラメータ算出部を有し、
前記燃料性状判定部は、
前記アルコール濃度センサによって検出された前記燃料の静電容量が、予め設定された第１の閾値以下であるときに、前記燃料に水もアルコールも含まれていないと判定すると共に、
前記アルコール濃度センサによって検出された前記燃料の静電容量が、前記第１の閾値より大きいときに、前記燃焼速度パラメータ算出部によって算出された燃焼速度パラメータが示す前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度と、予め設定された第２の閾値とを比較し、
前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度が前記第２の閾値以上である場合に、前記学習の対象になっている燃料にアルコールは含まれるが、水は含まれていないと判定し、
前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度が前記第２の閾値よりも小さいときに、前記学習の対象となっている前記燃料に水が含まれているが、アルコールは含まれていないと判定することを特徴とする内燃機関の制御装置が提供される。
【０００７】
本発明者等の鋭意研究において、水が含まれており、アルコールが含まれていない燃料の気筒内における燃焼速度は、水もアルコールも含まれていない燃料の気筒内における燃焼速度よりも小さくなること、水もアルコールも含まれていない燃料の気筒内における燃焼速度は、水が含まれておらず、アルコールが含まれている燃料の気筒内における燃焼速度よりも小さくなること、および、燃料の気筒内における燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを筒内圧に基づいて算出できることが、見い出された。
この点に鑑み、本発明の内燃機関の制御装置では、燃料の静電容量が予め設定された第１の閾値より大きいとき、つまり、燃料に水が含まれている可能性と燃料にアルコールが含まれている可能性とが存在し、燃料に水が含まれているのか、あるいは、燃料にアルコールが含まれているのかを判別できないときに、筒内圧に基づいて算出される燃焼速度パラメータが示すその燃料の気筒内における燃焼速度と、予め設定された第２の閾値とが比較される。
さらに、本発明の内燃機関の制御装置では、その燃料の気筒内における燃焼速度が第２の閾値よりも小さいときに、その燃料に水が含まれていると判定される。
そのため、本発明の内燃機関の制御装置では、燃料に水が含まれていることを正確に判定することができる。
つまり、本発明の内燃機関の制御装置では、燃料に水が含まれているにもかかわらず、燃料にアルコールが含まれていると誤って判定されてしまうおそれを抑制することができる。
【０００８】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記燃焼速度パラメータ算出部が、
燃料噴射量フィードバック制御目標値としての空気過剰率が予め設定された値に固定された状態で燃料噴射量フィードバック制御が実行されているときに、前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを前記筒内圧に基づいて算出することもできる。
【０００９】
つまり、本発明の内燃機関の制御装置では、燃料噴射量フィードバック制御目標値としての空気過剰率が予め設定された値に固定された状態で燃料噴射量フィードバック制御を実行できるときに、燃料に水が含まれていることを正確に判定することができる。
【００１０】
また、本発明の内燃機関の制御装置では、前記内燃機関が、
前記気筒に接続された吸気通路と、
前記気筒に接続された排気通路と、
前記吸気通路と前記排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置されたＥＧＲバルブとを具備することもできる。
さらに、本発明の内燃機関の制御装置では、前記燃焼速度パラメータ算出部が、
ＥＧＲバルブフィードバック制御目標値としてのＥＧＲ率がゼロよりも大きい予め設定された値に固定された状態でＥＧＲバルブフィードバック制御が実行されているときに、前記学習の対象となっている前記燃料の前記気筒内における燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを前記筒内圧に基づいて算出することもできる。
【００１１】
つまり、本発明の内燃機関の制御装置では、ＥＧＲバルブフィードバック制御目標値としてのＥＧＲ率がゼロよりも大きい予め設定された値に固定された状態でＥＧＲバルブフィードバック制御を実行できるときに、燃料に水が含まれていることを正確に判定することができる。
【００１２】
あるいは、本発明の内燃機関の制御装置では、前記内燃機関が、
異常を報知する報知装置を具備することもできる。
さらに、本発明の内燃機関の制御装置では、前記制御装置が、
前記学習の対象となっている前記燃料に水が含まれていると前記燃料性状判定部によって判定されたときに、前記報知装置を作動させることもできる。
【００１３】
つまり、本発明の内燃機関の制御装置では、燃料に水が含まれているときに報知装置が作動せしめられるため、燃料に水が含まれていることを運転者に把握させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料に水が含まれていることを正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】図１中のＥＣＵ４０の機能的なブロック図である。
【図３】第１の実施形態の内燃機関の制御装置に適用される燃焼速度パラメータと燃焼限界空気過剰率との関係などを示した図である。
【図４】図１中のアルコール濃度センサ４６による検出原理を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態の内燃機関の制御装置によって実行される燃料噴射量制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】第１の実施形態の内燃機関の制御装置によって図５に示す処理が実行されているときにアルコール濃度センサ４６によって検出される静電容量などのタイムチャートである。
【図７】第１の実施形態の内燃機関の制御装置に適用される燃焼速度パラメータと燃焼限界ＥＧＲ率との関係などを示した図である。
【図８】第１の実施形態の内燃機関の制御装置によって実行されるＥＧＲバルブ制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。図２は図１中のＥＣＵ４０の機能的なブロック図である。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムの図１に示す例では、内燃機関１０が設けられている。内燃機関１０の気筒１４’内には、ピストン１２が配置されている。気筒１４’内におけるピストン１２の頂部側には、燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。
吸気通路１６の一部を構成する吸気ポートには、吸気ポートを開閉する吸気弁２０が設けられている。つまり、気筒１４’と吸気通路１６とは、吸気弁２０を介して接続されている。さらに、排気通路１８の一部を構成する排気ポートには、排気ポートを開閉する排気弁２２が設けられている。つまり、気筒１４’と排気通路１８とは、排気弁２２を介して接続されている。また、吸気通路１６には、スロットルバルブ２４が設けられている。さらに、排気通路１８には、例えば空気過剰率センサ３２と、例えば三元触媒３４ａと、例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒３４ｂと、例えばＮＯｘ選択還元触媒３４ｃとが配置されている。また、吸気通路１６と排気通路１８とを接続するＥＧＲ通路３６が設けられている。ＥＧＲ通路３６には、ＥＧＲバルブ３８が配置されている。
【００１７】
図１には、一つの気筒１４’のみが示されているが、図１に示す例では、気筒１４’以外にも、他の気筒（図示せず）が設けられている。
図１に示す例では、複数の気筒を有する内燃機関１０に対して第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されているが、他の例では、一つの気筒のみを有する内燃機関に対して第１の実施形態の内燃機関の制御装置を適用することもできる。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１に示す例では、空気過剰率センサ３２によって空気過剰率が検出されるが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、空気過剰率センサ３２を省略し、例えば特許３７６７０６３号公報の段落００１４に記載されているように、例えば、後述するエアフローメータ４４によって検出される吸入空気量と、燃料噴射量とを用いて空気過剰率を算出することもできる。
【００１８】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたエンジンシステムの図１に示す例では、内燃機関１０の各気筒に、燃焼室１４内（気筒１４’内）に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁２６と、混合気に点火するための点火プラグ２８とが設けられている。燃料噴射弁２６と燃料タンク（図示せず）との間には、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の静電容量を検出するアルコール濃度センサ４６が配置されている。さらに、各気筒には、気筒内の燃焼圧である筒内圧Ｐを検出するための筒内圧センサ３０が組み込まれている。
【００１９】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１に示す例では、複数の気筒のすべてに対して筒内圧センサ３０が配置されているが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、筒内圧センサ３０が配置されている気筒と、筒内圧センサ３０が配置されていない気筒とを設け、筒内圧センサ３０が配置されている気筒において筒内圧センサ３０によって検出された筒内圧Ｐから、筒内圧センサ３０が配置されていない気筒の筒内圧Ｐを推定することもできる。
図１に示す例では、燃料噴射弁２６から気筒１４’内に燃料が直接噴射される内燃機関１０に対して第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されているが、他の例では、燃料噴射弁から吸気ポート内に燃料が噴射される内燃機関に対して第１の実施形態の内燃機関の制御装置を適用することもできる。
また、図１に示す例では、点火プラグ２８が設けられている内燃機関１０に対して第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されているが、他の例では、点火プラグ２８が設けられていない内燃機関１０に対して第１の実施形態の内燃機関の制御装置を適用することもできる。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１に示す例では、エンジンシステムにターボチャージャ（図示せず）が設けられていないが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、ターボチャージャをエンジンシステムに設けることもできる。ターボチャージャがエンジンシステムに設けられている例では、ターボチャージャのコンプレッサ（図示せず）が、吸気通路１６のうちのスロットルバルブ２４よりも上流側の部分に配置され、ターボチャージャのタービン（図示せず）が、排気通路１８に配置される。
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用され、ターボチャージャがエンジンシステムに設けられている１つの例では、吸気通路１６のうちのコンプレッサよりも上流側の部分と、排気通路１８のうちのタービンよりも下流側の部分とをＥＧＲ通路３６によって接続することにより、低圧ＥＧＲ装置が構成される。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用され、ターボチャージャがエンジンシステムに設けられている他の例では、吸気通路１６のうちの例えばスロットルバルブ２４よりも下流側の部分と、排気通路１８のうちのタービンよりも上流側の部分とをＥＧＲ通路３６によって接続することにより、高圧ＥＧＲ装置が構成される。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置は、低圧ＥＧＲ装置を有するエンジンシステム、高圧ＥＧＲ装置を有するエンジンシステム、および、低圧ＥＧＲ装置ならびに高圧ＥＧＲ装置を有するエンジンシステムのいずれに対しても適用することができる。
【００２０】
また、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１に示すエンジンシステムでは、故障などの異常を報知する例えば警告灯（ＭＩＬ（Ｍａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ  Ｌａｍｐ））などのような報知装置４８が設けられている。
さらに、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１に示すエンジンシステムは、制御装置として機能するＥＣＵ（電子制御ユニット）４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力部には、上述したアルコール濃度センサ４６および筒内圧センサ３０に加え、エンジン回転速度を取得するためのクランク角センサ４２、および、吸入空気量を計測するためのエアフローメータ４４等の内燃機関１０の運転状態を取得するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力部には、上述したスロットルバルブ２４、燃料噴射弁２６、点火プラグ２８、ＥＧＲバルブ３８等の内燃機関１０の運転を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力と予め設定されたプログラムとに基づいて上記各種のアクチュエータを駆動することにより、燃料噴射量制御、ＥＧＲバルブ制御等のエンジン制御を行う。また、ＥＣＵ４０は、筒内圧センサ３０の出力信号を、クランク角と同期させてＡＤ変換して取得する機能を有している。これにより、ＡＤ変換の分解能が許す範囲で、任意のクランク角タイミングにおける筒内圧Ｐを検出することができる。
【００２１】
筒内圧センサ３０とクランク角センサ４２とを備える図１に示すエンジンシステムでは、内燃機関１０の各サイクルにおいて、クランク角ベースで筒内圧データ（筒内圧波形）を取得することができる。そして、公知の手法で絶対圧補正を行った後の筒内圧波形を用いて、燃焼質量割合ＭＦＢを算出することができる。
具体的には、筒内圧データを用いて、任意のクランク角θでの気筒１４’内の発熱量Ｑを例えば次の式１にしたがって算出することができる。そして、算出された気筒１４’内の発熱量Ｑのデータを用いて、任意のクランク角θにおける燃焼質量割合ＭＦＢ［％］を例えば次の式２にしたがって算出することができる。したがって、この式２を利用して、燃焼質量割合ＭＦＢが予め設定された割合β［％］となる時のクランク角（ＣＡβ）を取得することができる。
【００２２】
【数１】
0006481659.tif 000002
【数２】
0006481659.tif 000003
上記式１において、Ｐは筒内圧、Ｖは筒内容積、κは筒内ガスの比熱比である。また、Ｐ０およびＶ０は、計算開始点θ０（想定される燃焼開始点に対して余裕をもって定められた圧縮行程中（ただし、吸気弁２０の閉弁後）の予め設定されたクランク角θ）での筒内圧および筒内容積である。また、上記式２において、θstaは燃焼開始点（ＣＡ０）であり、θfinは燃焼終了点（ＣＡ１００）である。
【００２３】
つまり、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１に示す例では、ＥＣＵ４０において、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧Ｐと、筒内容積Ｖと、例えば式１とに基づいて発熱量Ｑが算出される。また、ＥＣＵ４０は、発熱量Ｑと、例えば式２とに基づいて燃焼質量割合ＭＦＢを算出することができる。さらに、ＥＣＵ４０は、例えば次の式３に基づいて、単位クランク角当たりの発熱量Ｑである発熱率（ｄＱ／ｄθ）を算出することができる。
【００２４】
【数３】
0006481659.tif 000004
【００２５】
次に、代表的なクランク角について説明する。気筒１４’内の燃焼は、点火時期にて混合気に点火を行った後に着火遅れを伴って開始する。この燃焼開始点、すなわち、燃焼質量割合ＭＦＢが立ち上がりを示す点がクランク角（ＣＡ０）に相当する。クランク角（ＣＡ０）から燃焼質量割合ＭＦＢが１０％となる時のクランク角（ＣＡ１０）までのクランク角期間（ＣＡ０−ＣＡ１０）が初期燃焼期間に相当し、クランク角（ＣＡ１０）から燃焼質量割合ＭＦＢが９０％となる時のクランク角（ＣＡ９０）までのクランク角期間（ＣＡ１０−ＣＡ９０）が主燃焼期間に相当する。また、燃焼質量割合ＭＦＢが５０％となる時のクランク角（ＣＡ５０）が燃焼重心位置に相当する。
内燃機関の低燃費技術としては、目標空気過剰率が理論空燃比（空気過剰率の値が１）よりもリーンな空気過剰率（空気過剰率の値が１よりも大きい）に設定される希薄燃焼運転（リーンバーン運転）が有効である。空燃比がリーンになるほど（つまり、空気過剰率が大きくなるほど）、燃費が良くなり、ＮＯｘ排出量が減少する。ただし、空燃比をリーンにし過ぎると（つまり、空気過剰率を大きくし過ぎると）、燃焼が悪化することで、燃費が悪化する。その一方で、トルク変動は、空燃比がリーンになるにつれて（つまり、空気過剰率が大きくなるにつれて）徐々に大きくなり、空燃比がある値を超えてリーンになると（つまり、空気過剰率がその値に相当する値を超えると）急激に大きくなる。
低燃費および低ＮＯｘ排出を実現するためには、内燃機関１０の状態を監視し、ドライバビリティが悪化しない範囲内で、できるだけリーンとなるように空燃比を制御する（つまり、できるだけ大きい値になるように空気過剰率を制御する）ことが好ましいといえる。
上述した点に鑑み、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１に示す例では、希薄燃焼運転を実行することができる。
【００２６】
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１に示す例では、希薄燃焼運転が実行される場合に、筒内圧センサ３０によって筒内圧Ｐが検出され、ＥＣＵ４０により筒内圧Ｐと、例えば式１とに基づいて発熱量Ｑが算出される。また、ＥＣＵ４０によって、発熱量Ｑと、例えば式２とに基づいて燃焼質量割合ＭＦＢが算出される。
さらに、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１および図２に示す例では、希薄燃焼運転が実行される場合に、点火時期に相当するクランク角（ＳＡ）から、燃焼質量割合ＭＦＢが例えば１０％になるときのクランク角（ＣＡ１０）になるまでの期間であるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が、ＥＣＵ４０（図１および図２参照）の燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１（図２参照）によって算出される。
つまり、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１および図２に示す例では、希薄燃焼運転が実行される場合に、気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータとしてクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が用いられる。さらに、クランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が、筒内圧Ｐに基づき、燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１によって算出される。
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１および図２に示す例では、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の燃焼速度が大きいとき、燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１によって算出される燃焼速度パラメータとしてのクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）の値は小さくなる。つまり、燃焼の所要時間が短くなる。一方、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の燃焼速度が小さいとき、燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１によって算出される燃焼速度パラメータとしてのクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）の値は大きくなる。つまり、燃焼の所要時間が長くなる。
【００２７】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１および図２に示す例では、希薄燃焼運転が実行される場合に、気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータとして、クランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）が、燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１（図２参照）により筒内圧Ｐに基づいて算出されて用いられるが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、希薄燃焼運転が実行される場合に、気筒１４’内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータとしてクランク角期間（ＳＡ−ＣＡα）（αは１０を除く、０から１００までの任意の値）を用いることもできる。
あるいは、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用されたさらに他の例では、代わりに、希薄燃焼運転が実行される場合に、気筒１４’内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータとして、上述した発熱率（ｄＱ／ｄθ）の例えば最大値を、燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１により筒内圧Ｐに基づいて算出して用いることもできる。この例では、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の燃焼速度が大きいとき、燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１によって算出される燃焼速度パラメータとしての発熱率（ｄＱ／ｄθ）の最大値は大きくなる。一方、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の燃焼速度が小さいとき、燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１によって算出される燃焼速度パラメータとしての発熱率（ｄＱ／ｄθ）の最大値は小さくなる。
【００２８】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の噴射量を制御する燃料噴射量制御部４０ｄがＥＣＵ４０に設けられている。
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、希薄燃焼運転が実行される場合、例えば内燃機関１０（図１参照）の過渡運転時に、燃料噴射量制御部４０ｄによって、燃料噴射量フィードフォワード制御が実行される。内燃機関１０の過渡運転時には、燃焼限界空気過剰率算出部４０ｂによって算出される燃焼限界空気過剰率が、燃料噴射量フィードフォワード制御の目標値として用いられる。燃焼限界空気過剰率は、燃焼限界に対応する空気過剰率（すなわち、燃焼が悪化しない範囲内で、できるだけ大きい値に設定された空気過剰率）を示す。つまり、内燃機関１０の過渡運転時には、燃料噴射量制御部４０ｄによって、燃焼限界空気過剰率に基づく燃料噴射量フィードフォワード制御が実行される。
さらに、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、希薄燃焼運転が実行される場合、例えば内燃機関１０の定常運転時に、燃料噴射量制御部４０ｄによって、燃料噴射量フィードバック制御が実行される。内燃機関１０の定常運転時には、燃焼限界燃焼速度パラメータ算出部４０ｃによって算出される燃焼限界燃焼速度パラメータが、燃料噴射量フィードバック制御の目標値として用いられる。燃焼限界燃焼速度パラメータは、燃焼限界に対応する気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度（すなわち、燃焼が悪化しない範囲内で、空気過剰率ができるだけ大きい値に設定された状態における燃料の燃焼速度）を示す。つまり、内燃機関１０の定常運転時には、燃料噴射量制御部４０ｄによって、燃焼限界燃焼速度パラメータに基づく燃料噴射量フィードバック制御が実行される。
【００２９】
図３は第１の実施形態の内燃機関の制御装置に適用される燃焼速度パラメータと燃焼限界空気過剰率との関係などを示した図である。詳細には、図３（Ａ）は第１の実施形態の内燃機関の制御装置に適用される燃焼速度パラメータと燃焼限界空気過剰率との関係を示しており、図３（Ｂ）は第１の実施形態の内燃機関の制御装置に適用される燃焼速度パラメータと燃焼限界燃焼速度パラメータとの関係を示している。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図３（Ａ）に示す例では、直線Ｌ１で示すように、気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度が大きくなるほど、過渡運転時の燃料噴射量フィードフォワード制御目標値とすべき燃焼限界空気過剰率の値が大きくなる。
【００３０】
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、図３（Ａ）に示すように、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の性状の変化に伴って気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータが例えば値ＣＳａから値ＣＳｒｅｆに変化するときに、直線Ｌ１で示す第１の関係に基づき、例えば燃焼限界空気過剰率算出部４０ｂ（図２参照）によって、過渡運転時の燃料噴射量フィードフォワード制御目標値である燃焼限界空気過剰率が値λａから値λｒｅｆに変更される。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状の変化に伴って燃焼速度パラメータが例えば値ＣＳａから値ＣＳｒｅｆに変化するときに過渡運転時の燃料噴射量フィードフォワード制御目標値である燃焼限界空気過剰率が値λａに維持されることに伴って、希薄燃焼過渡運転中にトルク変動が生じてしまうおそれを抑制することができる。
【００３１】
また、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、図３（Ａ）に示すように、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の性状の変化に伴って気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータが例えば値ＣＳｒｅｆから値ＣＳａに変化するときに、直線Ｌ１で示す第１の関係に基づき、例えば燃焼限界空気過剰率算出部４０ｂ（図２参照）によって、過渡運転時の燃料噴射量フィードフォワード制御目標値である燃焼限界空気過剰率が値λｒｅｆから値λａに変更される。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状の変化に伴って燃焼速度パラメータが例えば値ＣＳｒｅｆから値ＣＳａに変化するときに過渡運転時の燃料噴射量フィードフォワード制御目標値である燃焼限界空気過剰率が値λｒｅｆに維持されることに伴って、希薄燃焼過渡運転中のエミッションが悪化してしまうおそれを抑制することができる。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、直線Ｌ１（図３（Ａ）参照）で示す第１の関係が、例えば実験などによって予め求められ、例えば燃焼限界空気過剰率算出部４０ｂの記憶部４０ｂ１に格納されている。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図３（Ａ）に示す例では、気筒１４’内における燃料の燃焼速度が大きくなるほど燃焼限界空気過剰率が大きくなる第１の関係を示すものとして、例えば近似された直線Ｌ１が用いられているが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、気筒１４’内における燃料の燃焼速度が大きくなるほど燃焼限界空気過剰率が大きくなる第１の関係を示すものとして、例えばマップなどのような直線以外の任意のものを用いることもできる。
【００３２】
さらに、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図３（Ｂ）に示す例では、直線Ｌ２で示すように、非燃焼限界時における気筒１４’（図１参照）内の燃料の燃焼速度（図３（Ｂ）の横軸参照）が大きくなるほど、燃焼限界時（詳細には、燃焼限界まで空気過剰率を大きくした時）における気筒１４’内の燃料の燃焼速度（図３（Ｂ）の縦軸参照）も大きくなる。
【００３３】
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、図３（Ｂ）に示すように、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の性状の変化に伴って気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータ（図３（Ｂ）の横軸参照）が例えば値ＣＳａから値ＣＳｒｅｆに変化するときに、直線Ｌ２で示す第２の関係に基づき、例えば燃焼限界燃焼速度パラメータ算出部４０ｃ（図２参照）によって、定常運転時の燃料噴射量フィードバック制御目標値である燃焼限界（詳細には、空気過剰率が大きいことによる燃焼限界）に対応する気筒１４’内における燃料の燃焼速度を示す燃焼限界燃焼速度パラメータ（図３（Ｂ）の縦軸参照）が値ＣＳａ’から値ＣＳｒｅｆ’に変更される。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状の変化に伴って燃焼速度パラメータ（図３（Ｂ）の横軸参照）が例えば値ＣＳａから値ＣＳｒｅｆに変化するときに定常運転時の燃料噴射量フィードバック制御目標値である燃焼限界燃焼速度パラメータ（図３（Ｂ）の縦軸参照）が値ＣＳａ’に維持されることに伴って、希薄燃焼定常運転中にトルク変動が生じてしまうおそれを抑制することができる。
【００３４】
また、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、図３（Ｂ）に示すように、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の性状の変化に伴って気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータ（図３（Ｂ）の横軸参照）が例えば値ＣＳｒｅｆから値ＣＳａに変化するときに、直線Ｌ２で示す第２の関係に基づき、例えば燃焼限界燃焼速度パラメータ算出部４０ｃ（図２参照）によって、定常運転時の燃料噴射量フィードバック制御目標値である燃焼限界燃焼速度パラメータ（図３（Ｂ）の縦軸参照）が値ＣＳｒｅｆ’から値ＣＳａ’に変更される。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状の変化に伴って燃焼速度パラメータ（図３（Ｂ）の横軸参照）が例えば値ＣＳｒｅｆから値ＣＳａに変化するときに定常運転時の燃料噴射量フィードバック制御目標値である燃焼限界燃焼速度パラメータ（図３（Ｂ）の縦軸参照）が値ＣＳｒｅｆ’に維持されることに伴って、希薄燃焼定常運転中のエミッションが悪化してしまうおそれを抑制することができる。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、直線Ｌ２（図３（Ｂ）参照）で示す第２の関係が、例えば実験などによって予め求められ、例えば燃焼限界燃焼速度パラメータ算出部４０ｃの記憶部４０ｃ１に格納されている。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図３（Ｂ）に示す例では、気筒１４’内における燃料の燃焼速度が大きくなるほど燃焼限界に対応する気筒１４’内における燃料の燃焼速度が大きくなる第２の関係を示すものとして、例えば近似された直線Ｌ２が用いられているが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、気筒１４’内における燃料の燃焼速度が大きくなるほど燃焼限界に対応する気筒１４’内における燃料の燃焼速度が大きくなる第２の関係を示すものとして、例えばマップなどのような直線以外の任意のものを用いることもできる。
【００３５】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、定常運転時の燃料噴射量フィードバック制御の実行中、燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１によって算出される燃焼速度パラメータに対応する実際の燃焼速度が、定常運転時の燃料噴射量フィードバック制御目標値である燃焼限界燃焼速度パラメータに対応する目標燃焼速度より小さいとき、実際の燃焼速度を目標燃焼速度まで増加させるために、例えば、燃料噴射量制御部４０ｄによって、燃料噴射量が増加せしめられる。一方、定常運転時の燃料噴射量フィードバック制御の実行中、実際の燃焼速度が目標燃焼速度より大きいとき、実際の燃焼速度を目標燃焼速度まで減少させるために、例えば、燃料噴射量制御部４０ｄによって、燃料噴射量が減少せしめられる。
【００３６】
上述したように、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１に示す例では、アルコール濃度センサ４６が設けられている。
図４は図１中のアルコール濃度センサ４６による検出原理を説明するための図である。図４に示すように、アルコール濃度センサ４６には、電極４６ａ、４６ｂと電源４６ｃとが設けられている。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１および図４に示す例では、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の静電容量Ｃをアルコール濃度センサ４６によって検出するために、燃料が電極４６ａと電極４６ｂとの間に配置される。さらに、電極４６ａと電極４６ｂとの間に配置された燃料の静電容量Ｃが、下記の式４に基づいて、例えばＥＣＵ（図１参照）によって算出される。
【００３７】
Ｃ＝εｒ×ε０×Ｓ／ｄ…（式４）
上記式４において、εｒは比誘電率を示しており、ε０は真空の誘電率を示しており、Ｓは電極４６ａ、４６ｂの面積を示しており、ｄは電極４６ａと電極４６ｂとの間の距離を示している。
【００３８】
ところで、水もアルコール（エタノール）も含まれていない燃料（例えばガソリン）の比誘電率εｒｆの値は２になり、アルコール（エタノール）の比誘電率εｒａの値は２４になる。そのため、アルコール（エタノール）が含まれている燃料の静電容量の値Ｃａは、水もアルコール（エタノール）も含まれていない燃料の静電容量の値Ｃｒｅｆ（図６（Ａ）参照）より大きくなる。
一方、水の比誘電率εｒｗの値は、８０であり、水もアルコール（エタノール）も含まれていない燃料（例えばガソリン）の比誘電率εｒｆの値より大きい。そのため、水が含まれている燃料の静電容量の値Ｃｗ（図６（Ａ）参照）は、アルコール（エタノール）が含まれている燃料の静電容量の値Ｃａと同様に、水もアルコール（エタノール）も含まれていない燃料の静電容量の値Ｃｒｅｆより大きくなる。
つまり、アルコール濃度センサ４６を用いることによって、水もアルコールも含まれていない燃料と、水またはアルコールが含まれている燃料とを判別することができるものの、アルコール濃度センサ４６を用いることのみによっては、水が含まれている燃料と、アルコールが含まれている燃料とを正確に判別することができない。
この点に鑑み、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料に水が含まれているか否かを正確に判定するために、後述する燃料噴射量制御が実行される。
【００３９】
図５は第１の実施形態の内燃機関の制御装置によって実行される燃料噴射量制御を説明するためのフローチャートである。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、例えば内燃機関１０（図１参照）の運転中に、図５に示す処理を実行することができる。図５に示す処理が開始されると、ステップＳ１００において、燃料性状学習を実施する必要があるか否かが、例えばＥＣＵ４０（図１および図２参照）によって判定される。
例えば給油が実施されたときには、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の性状が変化する可能性が高い。この点に鑑み、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図５に示す例では、給油が実施されたときに、ステップＳ１００においてＹＥＳと判定される。
また、内燃機関１０の停止期間が長くなると、燃料が重質化し、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状が変化する可能性が高くなる。この点に鑑み、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図５に示す例では、例えば、内燃機関１０の前回の停止時から、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状が変化する可能性が高くなる予め設定された期間が経過したときに、ステップＳ１００においてＹＥＳと判定される。
ステップＳ１００においてＹＥＳと判定されたときにはステップＳ１０１に進み、ステップＳ１００においてＮＯと判定されたときにはステップＳ１０８に進む。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図５に示す例では、内燃機関１０の前回の停止時以降の経過期間に基づいて、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状が変化したか否かが推定されるが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、前回の給油実施時以降の経過期間に基づいて、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状が変化したか否かを推定することもできる。
【００４０】
ステップＳ１０１では、アルコール濃度センサ４６（図１および図４参照）の出力値が例えばＥＣＵ４０（図１および図２参照）によって取得される。つまり、ステップＳ１０１では、アルコール濃度センサ４６によって検出された燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の静電容量Ｃが、例えばＥＣＵ４０によって取得される。
次いで、ステップＳ１０２では、燃料性状学習用の状態の設定が可能か否かが、例えばＥＣＵ４０によって判定される。
つまり、ステップＳ１０２では、筒内圧Ｐに基づいて気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを算出して燃料性状学習を実施するために、燃料噴射量フィードバック制御目標値として空気過剰率が予め設定された値に固定された状態で燃料噴射量フィードバック制御を実行することができるか否かが判定される。
ＹＥＳのときにはステップＳ１０３に進み、ＮＯのときにはステップＳ１０８に進む。例えば、内燃機関１０（図１参照）の過渡運転時には、ステップＳ１０２においてＮＯと判定され、燃料性状学習が実施されない。
【００４１】
ステップＳ１０３では、例えば燃料性状学習部４０ａ（図２参照）によって、燃料性状学習用の状態の設定が実行される。
つまり、ステップＳ１０３では、筒内圧Ｐに基づいて気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを算出して燃料性状学習を実施するために、燃料噴射量フィードバック制御目標値として空気過剰率が予め設定された値に固定された状態で、燃料噴射量制御部４０ｄ（図２参照）によって、燃料噴射量フィードバック制御が実行される。
次いで、ステップＳ１０４では、その燃料噴射量フィードバック制御が実行されている状態で、燃料性状学習部４０ａによって、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の性状の学習が実施される。
詳細には、ステップＳ１０４では、その燃料噴射量フィードバック制御が実行されている状態で、燃料性状学習部４０ａの燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１（図２参照）によって、例えば点火時期に相当するクランク角（ＳＡ）から、燃焼質量割合ＭＦＢが例えば１０％になるときのクランク角（ＣＡ１０）になるまでの期間であるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）、発熱率（ｄＱ／ｄθ）の例えば最大値などのような、気筒１４’内における燃料（つまり、学習の対象となっている燃料）の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータ（図３（Ａ）および図３（Ｂ）の横軸参照）が筒内圧Ｐに基づいて算出される。
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す例では、燃料に水もアルコールも含まれていない場合にステップＳ１０４において例えば燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆが算出され、燃料に水が含まれている場合にステップＳ１０４において例えば燃焼速度パラメータの値ＣＳｗが算出され、燃料にアルコールが含まれている場合にステップＳ１０４において例えば燃焼速度パラメータの値ＣＳａが算出される。
すなわち、燃料にアルコールが含まれている場合には、燃料に水もアルコールも含まれていない場合よりも、燃料の燃焼速度が大きくなる。一方、燃料に含まれている水は気筒１４’内において不活性ガスとして作用するため、燃料に水が含まれている場合には、燃料に水もアルコールも含まれていない場合よりも、燃料の燃焼速度が小さくなる。
【００４２】
次いで、ステップＳ１０５では、ステップＳ１０１において取得された燃料の静電容量Ｃが、予め設定された第１の閾値Ｃｔ（図６（Ａ）参照）以下であるか否かが、燃料性状判定部４０ｈ（図２参照）によって判定される。
第１の閾値Ｃｔは、水もアルコールも含まれていない燃料の静電容量の値Ｃｒｅｆ（図６（Ａ）参照）より大きい値であって、水が含まれている燃料の静電容量の値Ｃｗ（図６（Ａ）参照）より小さい値に設定されている。
燃料の静電容量Ｃが第１の閾値Ｃｔ以下であるときには、ステップＳ１０５においてＹＥＳと判定されてステップＳ１０８に進む。一方、燃料の静電容量Ｃが第１の閾値Ｃｔより大きいときには、ステップＳ１０５においてＮＯと判定されてステップＳ１０６に進む。
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す例では、燃料に水もアルコールも含まれておらず、燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆが算出される場合に、ステップＳ１０５においてＹＥＳと判定される。燃料に水が含まれており、燃焼速度パラメータの値ＣＳｗが算出される場合に、ステップＳ１０５においてＮＯと判定される。また、燃料にアルコールが含まれており、燃焼速度パラメータの値ＣＳａが算出される場合にも、ステップＳ１０５においてＮＯと判定される。
【００４３】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０４において燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１（図２参照）によって算出された燃焼速度パラメータが示す学習の対象となっている燃料の気筒１４’（図１参照）内における燃焼速度が、予め設定された第２の閾値以上であるか否かが、燃料性状判定部４０ｈ（図２参照）によって判定される。
第２の閾値は、水が含まれている燃料の気筒１４’内における燃焼速度よりも大きい値であって、アルコールが含まれている燃料の気筒１４’内における燃焼速度よりも小さい値であって、例えば水もアルコールも含まれていない燃料の気筒１４’内における燃焼速度とほぼ等しい値に設定されている。
学習の対象となっている燃料の気筒１４’内における燃焼速度が第２の閾値以上であるときには、ステップＳ１０６においてＹＥＳと判定され、つまり、学習の対象となっている燃料に水が含まれていないと燃料性状判定部４０ｈによって判定され、ステップＳ１０８に進む。一方、学習の対象となっている燃料の気筒１４’内における燃焼速度が第２の閾値より小さいときには、ステップＳ１０６においてＮＯと判定され、つまり、学習の対象となっている燃料に水が含まれていると燃料性状判定部４０ｈによって判定され、ステップＳ１０７に進む。
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す例では、燃料に水が含まれており、燃焼速度パラメータの値ＣＳｗが算出される場合に、ステップＳ１０６においてＮＯと判定される。一方、燃料にアルコールが含まれており、燃焼速度パラメータの値ＣＳａが算出される場合に、ステップＳ１０６においてＹＥＳと判定される。
【００４４】
ステップＳ１０７では、例えばＥＣＵ（図１および図２参照）によって、学習の対象となっている燃料に水が含まれている旨の判定処理が実行され、ステップＳ１０８に進む。
具体的には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１および図５に示す例では、ステップＳ１０７において、異常を報知する報知装置４８（図１参照）が例えばＥＣＵ４０（図１および図２参照）によって作動せしめられる。
ステップＳ１０７において報知装置４８が作動せしめられたときに、運転者は、燃料に水が含まれていることを把握することができる。
【００４５】
ステップＳ１０８では、燃料噴射量制御部４０ｄ（図２参照）によって、燃料噴射量制御が実行される。
詳細には、内燃機関１０（図１参照）の過渡運転時には、ステップＳ１０８において、例えば、ステップＳ１０４において算出された気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータ（図３（Ａ）の横軸参照）の値と、図３（Ａ）に直線Ｌ１で示す第１の関係とから得られる燃焼限界空気過剰率（図３（Ａ）の縦軸参照）を燃料噴射量フィードフォワード制御目標値とする燃料噴射量フィードフォワード制御が、燃料噴射量制御部４０ｄによって実行される。
【００４６】
具体的には、図３（Ａ）に示す例では、ステップＳ１０４において気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆ（図３（Ａ）参照）が算出される場合、上述したようにステップＳ１０５においてＹＥＳと判定され、次いで、ステップＳ１０８において、内燃機関１０（図１参照）の過渡運転時に、燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆに対応する燃焼限界空気過剰率λｒｅｆ（図３（Ａ）参照）を燃料噴射量フィードフォワード制御目標値とする燃料噴射量フィードフォワード制御が、燃料噴射量制御部４０ｄ（図２参照）によって実行される。
また、図３（Ａ）に示す例では、ステップＳ１０４において気筒１４’内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータの値ＣＳａ（図３（Ａ）参照）が算出される場合、上述したようにステップＳ１０５においてＮＯと判定され、次いで、上述したようにステップＳ１０６においてＹＥＳと判定され、次いで、ステップＳ１０８において、内燃機関１０の過渡運転時に、燃焼速度パラメータの値ＣＳａに対応する燃焼限界空気過剰率λａ（図３（Ａ）参照）を燃料噴射量フィードフォワード制御目標値とする燃料噴射量フィードフォワード制御が、燃料噴射量制御部４０ｄによって実行される。
あるいは、図３（Ａ）に示す例では、ステップＳ１０４において気筒１４’内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータの値ＣＳｗ（図３（Ａ）参照）が算出される場合、上述したようにステップＳ１０５においてＮＯと判定され、次いで、上述したようにステップＳ１０６においてＮＯと判定され、次いで、上述したようにステップＳ１０７が実行され、次いで、ステップＳ１０８において、内燃機関１０の過渡運転時に、燃焼速度パラメータの値ＣＳｗに対応する燃焼限界空気過剰率λｗ（図３（Ａ）参照）を燃料噴射量フィードフォワード制御目標値とする燃料噴射量フィードフォワード制御が、燃料噴射量制御部４０ｄによって実行される。
【００４７】
さらに、内燃機関１０（図１参照）の定常運転時には、ステップＳ１０８において、例えば、ステップＳ１０４において算出された気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータ（図３（Ｂ）の横軸参照）の値と、図３（Ｂ）に直線Ｌ２で示す第２の関係とから得られる燃焼限界燃焼速度パラメータ（図３（Ｂ）の縦軸参照）の値を燃料噴射量フィードバック制御目標値とする燃料噴射量フィードバック制御が、燃料噴射量制御部４０ｄ（図２参照）によって実行される。
【００４８】
具体的には、図３（Ｂ）に示す例では、ステップＳ１０４において気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆ（図３（Ｂ）参照）が算出される場合、上述したようにステップＳ１０５においてＹＥＳと判定され、次いで、ステップＳ１０８において、内燃機関１０（図１参照）の定常運転時に、燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆに対応する燃焼限界燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆ’（図３（Ｂ）参照）を燃料噴射量フィードバック制御目標値とする燃料噴射量フィードバック制御が、燃料噴射量制御部４０ｄ（図２参照）によって実行される。
また、図３（Ｂ）に示す例では、ステップＳ１０４において気筒１４’内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータの値ＣＳａ（図３（Ｂ）参照）が算出される場合、上述したようにステップＳ１０５においてＮＯと判定され、次いで、上述したようにステップＳ１０６においてＹＥＳと判定され、次いで、ステップＳ１０８において、内燃機関１０の定常運転時に、燃焼速度パラメータの値ＣＳａに対応する燃焼限界燃焼速度パラメータの値ＣＳａ’（図３（Ｂ）参照）を燃料噴射量フィードバック制御目標値とする燃料噴射量フィードバック制御が、燃料噴射量制御部４０ｄによって実行される。
あるいは、図３（Ｂ）に示す例では、ステップＳ１０４において気筒１４’内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータの値ＣＳｗ（図３（Ｂ）参照）が算出される場合、上述したようにステップＳ１０５においてＮＯと判定され、次いで、上述したようにステップＳ１０６においてＮＯと判定され、次いで、上述したようにステップＳ１０７が実行され、次いで、ステップＳ１０８において、内燃機関１０の定常運転時に、燃焼速度パラメータの値ＣＳｗに対応する燃焼限界燃焼速度パラメータの値ＣＳｗ’（図３（Ｂ）参照）を燃料噴射量フィードバック制御目標値とする燃料噴射量フィードバック制御が、燃料噴射量制御部４０ｄによって実行される。
【００４９】
図６は第１の実施形態の内燃機関の制御装置によって図５に示す処理が実行されているときにアルコール濃度センサ４６（図１参照）によって検出される静電容量などのタイムチャートである。詳細には、図６（Ａ）は静電容量を示しており、図６（Ｂ）は空気過剰率を示しており、図６（Ｃ）は燃焼速度パラメータの値を示している。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、時間ｔ１に給油が実施されて内燃機関１０（図１参照）が始動され、図５に示す処理が開始される。
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、時間ｔ１以前に燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射されていた燃料には水もアルコールも含まれていない。時間ｔ１に給油された燃料には、水が含まれている。そのため、図６（Ａ）に示すように、時間ｔ１に、アルコール濃度センサ４６（図１参照）によって検出される静電容量が、値Ｃｒｅｆから、第１の閾値Ｃｔより大きい値Ｃｗに増加する。
【００５０】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、期間ｔ１〜ｔ２に、図５のステップＳ１００、Ｓ１０１、Ｓ１０２が実行される。詳細には、期間ｔ１〜ｔ２に、ステップＳ１００においてＹＥＳと判定され、ステップＳ１０１においてアルコール濃度センサ４６（図１参照）によって静電容量の値Ｃｗ（図６（Ａ）参照）が検出されて、アルコール濃度センサ４６の出力値が例えばＥＣＵ４０（図１および図２参照）によって取得され、ステップＳ１０２においてＹＥＳと判定される。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、図５のステップＳ１００、Ｓ１０１、Ｓ１０２が実行される期間ｔ１〜ｔ２に、例えば空気過剰率（図６（Ｂ）参照）の値１（つまり、理論空燃比）を燃料噴射量フィードバック制御目標値とする燃料噴射量フィードバック制御が、例えば燃料噴射量制御部４０ｄ（図２参照）によって実行される。また、図５のステップＳ１００、Ｓ１０１、Ｓ１０２が実行される期間ｔ１〜ｔ２に、燃焼速度パラメータ（図６（Ｃ）参照）の値がＣＳ１になる。
【００５１】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、次いで、期間ｔ２〜ｔ３に、図５のステップＳ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７が実行される。詳細には、期間ｔ２〜ｔ３に、ステップＳ１０３が実行されて、燃料性状学習用状態として、例えば空気過剰率の値λ１（図６（Ｂ）参照）を燃料噴射量フィードバック制御目標値とする燃料噴射量フィードバック制御が、例えば燃料噴射量制御部４０ｄ（図２参照）によって実行され、ステップＳ１０４において燃料性状学習が実行される。この値λ１は、値１（つまり、理論空燃比）より大きく、燃焼限界空気過剰率の値λｗ（図３（Ａ）参照）より小さい値に設定されている。また、期間ｔ２〜ｔ３に、ステップＳ１０４において算出される燃焼速度パラメータの値ＣＳｗ（図３および図６（Ｃ）参照）が示す燃焼速度は、燃焼速度パラメータの値ＣＳ１（図６（Ｃ）参照）が示す燃焼速度より小さい。
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、期間ｔ２〜ｔ３に、静電容量の値Ｃｗ（図６（Ａ）参照）が第１の閾値Ｃｔ（図６（Ａ）参照）より大きいため、ステップＳ１０５においてＮＯと判定される。また、期間ｔ２〜ｔ３に、燃焼速度パラメータの値ＣＳｗ（図６（Ｃ）参照）が示す燃焼速度が、燃焼速度パラメータの値ＣＳｔ（図６（Ｃ）参照）が示す第２の閾値より小さいため、ステップＳ１０６においてＮＯと判定され、ステップＳ１０７が実行される。
【００５２】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、次いで、期間ｔ３以降に、図５のステップＳ１０８が実行される。詳細には、期間ｔ３以降に、例えば、内燃機関１０（図１参照）のアイドル運転が実行される。
つまり、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、期間ｔ３以降に、ステップＳ１０８において、燃料噴射量制御部４０ｄ（図２参照）によって、燃料噴射量フィードバック制御が実行される。
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図６に示す例では、ステップＳ１０４において算出された燃焼速度パラメータの値ＣＳｗ（図３（Ｂ）および図６（Ｃ）参照）と、図３（Ｂ）に直線Ｌ２で示す第２の関係とから得られる燃焼限界燃焼速度パラメータの値ＣＳｗ’（図３（Ｂ）および図６（Ｃ）参照）を燃料噴射量フィードバック制御目標値とする燃料噴射量フィードバック制御が、ステップＳ１０８において燃料噴射量制御部４０ｄによって実行される。
【００５３】
仮に、図６の時間ｔ１に給油された燃料に、水ではなく、アルコールが含まれている場合には、図６（Ｃ）に一点鎖線で示すように、期間ｔ２〜ｔ３に、空気過剰率の値λ１（図６（Ｂ）参照）を燃料噴射量フィードバック制御目標値とする燃料噴射量フィードバック制御が実行され、図５のステップＳ１０４において燃焼速度パラメータの値ＣＳａ（図３および図６（Ｃ）参照）が算出される。次いで、期間ｔ３以降に、燃焼速度パラメータの値ＣＳａ（図３（Ｂ）および図６（Ｃ）参照）と、図３（Ｂ）に直線Ｌ２で示す第２の関係とから得られる燃焼限界燃焼速度パラメータの値ＣＳａ’（図３（Ｂ）および図６（Ｃ）参照）を燃料噴射量フィードバック制御目標値とする燃料噴射量フィードバック制御が、図５のステップＳ１０８において燃料噴射量制御部４０ｄ（図２参照）によって実行される。
【００５４】
上述したように、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図５に示す例では、燃料の静電容量が予め設定された第１の閾値Ｃｔ（図６（Ａ）参照）より大きいとき、つまり、燃料に水が含まれている可能性と燃料にアルコールが含まれている可能性とが存在し、燃料に水が含まれているのか、あるいは、燃料にアルコールが含まれているのかを判別できないときにステップＳ１０５においてＮＯと判定され、ステップＳ１０６において、筒内圧Ｐに基づいて算出される燃焼速度パラメータが示すその燃料の気筒１４’（図１参照）内における燃焼速度と、予め設定された第２の閾値とが比較される。
さらに、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図５に示す例では、その燃料の気筒１４’内における燃焼速度が第２の閾値よりも小さいときに、ステップＳ１０６において、ＮＯと判定され、その燃料に水が含まれていると判定される。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図５に示す例では、燃料に水が含まれていることを正確に判定することができる。
つまり、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図５に示す例では、燃料に水が含まれているにもかかわらず、燃料にアルコールが含まれていると誤って判定されてしまうおそれを抑制することができる。
【００５５】
上述したように、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図５に示す例では、ステップＳ１０７が実行された後のステップＳ１０８において、燃焼限界空気過剰率λｗ（図３（Ａ）参照）を燃料噴射量フィードフォワード制御目標値とする燃料噴射量フィードフォワード制御、あるいは、燃焼限界燃焼速度パラメータの値ＣＳｗ’（図３（Ｂ）参照）を燃料噴射量フィードバック制御目標値とする燃料噴射量フィードバック制御、つまり、希薄燃焼運転を実行するための燃料噴射量制御が実行されるが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、ステップＳ１０７が実行された後に、希薄燃焼運転を実行せず、例えばストイキ燃焼運転を実行することもできる。
また、上述したように、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図５に示す例では、ステップＳ１０７において実行される燃料に水が含まれている旨の判定処理として、報知装置４８（図１参照）が作動せしめられるが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、例えば、燃料に水が含まれていても、燃料噴射量制御目標値を変更することによって正常な運転を継続可能な場合に、ステップＳ１０７において報知装置４８を作動させなくてもよい。この場合には、代わりに、例えば、ステップＳ１０７において燃料に水が含まれている旨のフラグを立てる処理を実行してもよい。
【００５６】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図５に示す例では、ステップＳ１０８において、過渡運転時の燃料噴射量フィードフォワード制御目標値として、図３（Ａ）に直線Ｌ１で示す第１の関係から得られる燃焼限界空気過剰率が用いられ、定常運転時の燃料噴射量フィードバック制御目標値として、図３（Ｂ）に直線Ｌ２で示す第２の関係から得られる燃焼限界燃焼速度パラメータの値が用いられるが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、ステップＳ１０８において、過渡運転時の燃料噴射量フィードフォワード制御目標値として、図３（Ａ）に直線Ｌ１で示す第１の関係から得られる燃焼限界空気過剰率とは異なる値を用いたり、定常運転時の燃料噴射量フィードバック制御目標値として、図３（Ｂ）に直線Ｌ２で示す第２の関係から得られる燃焼限界燃焼速度パラメータの値とは異なる値を用いたりすることもできる。
【００５７】
さらに、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図１に示す例では、エミッションを向上させるためのＥＧＲ運転を実行することができる。
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料に水が含まれているか否かを正確に判定するために、上述した燃料噴射量制御の代わりに、後述するＥＧＲバルブ制御を実行することもできる。
【００５８】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、ＥＧＲバルブ３８（図１参照）の開度を制御するＥＧＲバルブ制御部４０ｇがＥＣＵ４０に設けられている。
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、ＥＧＲ運転が実行される場合、例えば内燃機関１０（図１参照）の過渡運転時に、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって、ＥＧＲバルブフィードフォワード制御が実行される。内燃機関１０の過渡運転時には、燃焼限界ＥＧＲ率算出部４０ｅによって算出される燃焼限界ＥＧＲ率が、ＥＧＲバルブフィードフォワード制御の目標値として用いられる。燃焼限界ＥＧＲ率は、燃焼限界に対応するＥＧＲ率（すなわち、燃焼が悪化しない範囲内で、できるだけ大きい値に設定されたＥＧＲ率）を示す。つまり、内燃機関１０の過渡運転時には、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって、燃焼限界ＥＧＲ率に基づくＥＧＲバルブフィードフォワード制御が実行される。
さらに、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、ＥＧＲ運転が実行される場合、例えば内燃機関１０の定常運転時に、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって、ＥＧＲバルブフィードバック制御が実行される。内燃機関１０の定常運転時には、燃焼限界燃焼速度パラメータ算出部４０ｆによって算出される燃焼限界燃焼速度パラメータが、ＥＧＲバルブフィードバック制御の目標値として用いられる。燃焼限界燃焼速度パラメータは、燃焼限界に対応する気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度（すなわち、燃焼が悪化しない範囲内で、ＥＧＲ率ができるだけ大きい値に設定された状態における燃料の燃焼速度）を示す。つまり、内燃機関１０の定常運転時には、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって、燃焼限界燃焼速度パラメータに基づくＥＧＲバルブフィードバック制御が実行される。
【００５９】
図７は第１の実施形態の内燃機関の制御装置に適用される燃焼速度パラメータと燃焼限界ＥＧＲ率との関係などを示した図である。詳細には、図７（Ａ）は第１の実施形態の内燃機関の制御装置に適用される燃焼速度パラメータと燃焼限界ＥＧＲ率との関係を示しており、図７（Ｂ）は第１の実施形態の内燃機関の制御装置に適用される燃焼速度パラメータと燃焼限界燃焼速度パラメータとの関係を示している。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図７（Ａ）に示す例では、直線Ｌ３で示すように、気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度が大きくなるほど、過渡運転時のＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値とすべき燃焼限界ＥＧＲ率の値が大きくなる。
【００６０】
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、図７（Ａ）に示すように、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の性状の変化に伴って気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータが例えば値ＣＳａから値ＣＳｒｅｆに変化するときに、直線Ｌ３で示す第３の関係に基づき、例えば燃焼限界ＥＧＲ率算出部４０ｅ（図２参照）によって、過渡運転時のＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値である燃焼限界ＥＧＲ率が値ＥＧＲａから値ＥＧＲｒｅｆに変更される。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状の変化に伴って燃焼速度パラメータが例えば値ＣＳａから値ＣＳｒｅｆに変化するときに過渡運転時のＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値である燃焼限界ＥＧＲ率が値ＥＧＲａに維持されることに伴って、ＥＧＲ過渡運転中に燃焼が悪化してしまうおそれを抑制することができる。
【００６１】
また、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、図７（Ａ）に示すように、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の性状の変化に伴って気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータが例えば値ＣＳｒｅｆから値ＣＳａに変化するときに、直線Ｌ３で示す第３の関係に基づき、例えば燃焼限界ＥＧＲ率算出部４０ｅ（図２参照）によって、過渡運転時のＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値である燃焼限界ＥＧＲ率が値ＥＧＲｒｅｆから値ＥＧＲａに変更される。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状の変化に伴って燃焼速度パラメータが例えば値ＣＳｒｅｆから値ＣＳａに変化するときに過渡運転時のＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値である燃焼限界ＥＧＲ率が値ＥＧＲｒｅｆに維持されることに伴って、ＥＧＲ過渡運転中のエミッションが悪化してしまうおそれを抑制することができる。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、直線Ｌ３（図７（Ａ）参照）で示す第３の関係が、例えば実験などによって予め求められ、例えば燃焼限界ＥＧＲ率算出部４０ｅの記憶部４０ｅ１に格納されている。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図７（Ａ）に示す例では、気筒１４’内における燃料の燃焼速度が大きくなるほど燃焼限界ＥＧＲ率が大きくなる第３の関係を示すものとして、例えば近似された直線Ｌ３が用いられているが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、気筒１４’内における燃料の燃焼速度が大きくなるほど燃焼限界ＥＧＲ率が大きくなる第３の関係を示すものとして、例えばマップなどのような直線以外の任意のものを用いることもできる。
【００６２】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、過渡運転時のＥＧＲバルブフィードフォワード制御の実行時に、現在のＥＧＲ率が、過渡運転時のＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値である燃焼限界ＥＧＲ率より小さいとき、現在のＥＧＲ率が目標値まで増加するように、例えばＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって、ＥＧＲバルブ３８（図１参照）の開度が増加せしめられる。一方、過渡運転時のＥＧＲバルブフィードフォワード制御の実行時に、現在のＥＧＲ率が目標値より大きいとき、現在のＥＧＲ率が目標値まで減少するように、例えばＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって、ＥＧＲバルブ３８の開度が減少せしめられる。
【００６３】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、例えば特開２００１−１６４９９９号公報の段落０１６５から段落０１６７に記載された手法によって、現在のＥＧＲ率を算出することができる。詳細には、この例では、ＥＧＲ率が、例えば、内燃機関１０（図１参照）に吸入される吸気の総量（内燃機関１０に吸入される新気の量とＥＧＲガスの量との総和）と、エアフローメータ４４（図１参照）によって検出される新気の量とに基づいて算出される。具体的には、内燃機関１０に吸入される吸気の総量が、例えば、吸気通路１６（図１参照）に配置された圧力センサ（図示せず）によって検出される吸気圧と、内燃機関１０の固有の吸気管ベース充填効率とを積算することによって算出される。吸気管ベース充填効率は、エンジン回転速度の関数として表されるか、あるいは、例えば実験などによって予め求められる。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、例えば特許第５６０１２３２号公報の段落００２９に記載された手法により、筒内圧センサ３０（図１参照）によって検出された筒内圧Ｐを利用し、現在のＥＧＲ率を算出することもできる。
【００６４】
さらに、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図７（Ｂ）に示す例では、直線Ｌ４で示すように、非燃焼限界時における気筒１４’（図１参照）内の燃料の燃焼速度（図７（Ｂ）の横軸参照）が大きくなるほど、燃焼限界時（詳細には、燃焼限界までＥＧＲ率を大きくした時）における気筒１４’内の燃料の燃焼速度（図７（Ｂ）の縦軸参照）も大きくなる。
【００６５】
詳細には、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、図７（Ｂ）に示すように、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の性状の変化に伴って気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータ（図７（Ｂ）の横軸参照）が例えば値ＣＳａから値ＣＳｒｅｆに変化するときに、直線Ｌ４で示す第４の関係に基づき、例えば燃焼限界燃焼速度パラメータ算出部４０ｆ（図２参照）によって、定常運転時のＥＧＲバルブフィードバック制御目標値である燃焼限界（詳細には、ＥＧＲ率が大きいことによる燃焼限界）に対応する気筒１４’内における燃料の燃焼速度を示す燃焼限界燃焼速度パラメータ（図７（Ｂ）の縦軸参照）が値ＣＳａ”から値ＣＳｒｅｆ”に変更される。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状の変化に伴って燃焼速度パラメータ（図７（Ｂ）の横軸参照）が例えば値ＣＳａから値ＣＳｒｅｆに変化するときに定常運転時のＥＧＲバルブフィードバック制御目標値である燃焼限界燃焼速度パラメータ（図７（Ｂ）の縦軸参照）が値ＣＳａ”に維持されることに伴って、ＥＧＲ定常運転中に燃焼が悪化してしまうおそれを抑制することができる。
【００６６】
また、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、図７（Ｂ）に示すように、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の性状の変化に伴って気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータ（図７（Ｂ）の横軸参照）が例えば値ＣＳｒｅｆから値ＣＳａに変化するときに、直線Ｌ４で示す第４の関係に基づき、例えば燃焼限界燃焼速度パラメータ算出部４０ｆ（図２参照）によって、定常運転時のＥＧＲバルブフィードバック制御目標値である燃焼限界燃焼速度パラメータ（図７（Ｂ）の縦軸参照）が値ＣＳｒｅｆ”から値ＣＳａ”に変更される。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状の変化に伴って燃焼速度パラメータ（図７（Ｂ）の横軸参照）が例えば値ＣＳｒｅｆから値ＣＳａに変化するときに定常運転時のＥＧＲバルブフィードバック制御目標値である燃焼限界燃焼速度パラメータ（図７（Ｂ）の縦軸参照）が値ＣＳｒｅｆ”に維持されることに伴って、ＥＧＲ定常運転中のエミッションが悪化してしまうおそれを抑制することができる。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、直線Ｌ４（図７（Ｂ）参照）で示す第４の関係が、例えば実験などによって予め求められ、例えば燃焼限界燃焼速度パラメータ算出部４０ｆの記憶部４０ｆ１に格納されている。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図７（Ｂ）に示す例では、気筒１４’内における燃料の燃焼速度が大きくなるほど燃焼限界に対応する気筒１４’内における燃料の燃焼速度が大きくなる第４の関係を示すものとして、例えば近似された直線Ｌ４が用いられているが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、気筒１４’内における燃料の燃焼速度が大きくなるほど燃焼限界に対応する気筒１４’内における燃料の燃焼速度が大きくなる第４の関係を示すものとして、例えばマップなどのような直線以外の任意のものを用いることもできる。
【００６７】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図２に示す例では、定常運転時のＥＧＲバルブフィードバック制御の実行中、燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１によって算出される燃焼速度パラメータに対応する実際の燃焼速度が、定常運転時のＥＧＲバルブフィードバック制御目標値である燃焼限界燃焼速度パラメータに対応する目標燃焼速度より小さいとき、実際の燃焼速度を目標燃焼速度まで増加させるために、例えば、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって、ＥＧＲバルブ３８（図１参照）の開度が減少せしめられる。一方、定常運転時のＥＧＲバルブフィードバック制御の実行中、実際の燃焼速度が目標燃焼速度より大きいとき、実際の燃焼速度を目標燃焼速度まで減少させるために、例えば、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって、ＥＧＲバルブ３８の開度が増加せしめられる。
【００６８】
図８は第１の実施形態の内燃機関の制御装置によって実行されるＥＧＲバルブ制御を説明するためのフローチャートである。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置では、例えば内燃機関１０（図１参照）の運転中に、図８に示す処理を実行することができる。図８に示す処理が開始されると、ステップＳ２００において、燃料性状学習を実施する必要があるか否かが、例えばＥＣＵ４０（図１および図２参照）によって判定される。
例えば給油が実施されたときには、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の性状が変化する可能性が高い。この点に鑑み、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図８に示す例では、給油が実施されたときに、ステップＳ２００においてＹＥＳと判定される。
また、内燃機関１０の停止期間が長くなると、燃料が重質化し、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状が変化する可能性が高くなる。この点に鑑み、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図８に示す例では、例えば、内燃機関１０の前回の停止時から、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状が変化する可能性が高くなる予め設定された期間が経過したときに、ステップＳ２００においてＹＥＳと判定される。
ステップＳ２００においてＹＥＳと判定されたときにはステップＳ１０１に進み、ステップＳ２００においてＮＯと判定されたときにはステップＳ２０８に進む。
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図８に示す例では、内燃機関１０の前回の停止時以降の経過期間に基づいて、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状が変化したか否かが推定されるが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、前回の給油実施時以降の経過期間に基づいて、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の性状が変化したか否かを推定することもできる。
【００６９】
ステップＳ１０１では、図５のステップＳ１０１と同様の処理が実行される。
次いで、ステップＳ２０２では、燃料性状学習用の状態の設定が可能か否かが、例えばＥＣＵ４０（図１および図２参照）によって判定される。
つまり、ステップＳ２０２では、筒内圧Ｐに基づいて気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを算出して燃料性状学習を実施するために、ＥＧＲバルブフィードバック制御目標値としてＥＧＲ率がゼロよりも大きい予め設定された値に固定された状態でＥＧＲバルブフィードバック制御を実行することができるか否かが判定される。
ＹＥＳのときにはステップＳ２０３に進み、ＮＯのときにはステップＳ２０８に進む。例えば、内燃機関１０（図１参照）の過渡運転時には、ステップＳ２０２においてＮＯと判定され、燃料性状学習が実施されない。
【００７０】
ステップＳ２０３では、例えば燃料性状学習部４０ａ（図２参照）によって、燃料性状学習用の状態の設定が実行される。
つまり、ステップＳ２０３では、筒内圧Ｐに基づいて気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータを算出して燃料性状学習を実施するために、ＥＧＲバルブフィードバック制御目標値としてＥＧＲ率がゼロよりも大きい予め設定された値に固定された状態で、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇ（図２参照）によって、ＥＧＲバルブフィードバック制御が実行される。
次いで、ステップＳ２０４では、そのＥＧＲバルブフィードバック制御が実行されている状態で、燃料性状学習部４０ａによって、燃料噴射弁２６（図１参照）から噴射される燃料の性状の学習が実施される。
詳細には、ステップＳ２０４では、そのＥＧＲバルブフィードバック制御が実行されている状態で、燃料性状学習部４０ａの燃焼速度パラメータ算出部４０ａ１（図２参照）によって、例えば点火時期に相当するクランク角（ＳＡ）から、燃焼質量割合ＭＦＢが例えば１０％になるときのクランク角（ＣＡ１０）になるまでの期間であるクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）、発熱率（ｄＱ／ｄθ）の例えば最大値などのような、気筒１４’内における燃料（つまり、学習の対象となっている燃料）の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータ（図７（Ａ）および図７（Ｂ）の横軸参照）が筒内圧Ｐに基づいて算出される。
図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す例では、燃料に水もアルコールも含まれていない場合にステップＳ２０４において例えば燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆが算出され、燃料に水が含まれている場合にステップＳ２０４において例えば燃焼速度パラメータの値ＣＳｗが算出され、燃料にアルコールが含まれている場合にステップＳ２０４において例えば燃焼速度パラメータの値ＣＳａが算出される。
すなわち、燃料にアルコールが含まれている場合には、燃料に水もアルコールも含まれていない場合よりも、燃料の燃焼速度が大きくなる。一方、燃料に含まれている水は気筒１４’内において不活性ガスとして作用するため、燃料に水が含まれている場合には、燃料に水もアルコールも含まれていない場合よりも、燃料の燃焼速度が小さくなる。
【００７１】
次いで、ステップＳ１０５では、図５のステップＳ１０５と同様の処理が実行される。
燃料の静電容量Ｃが第１の閾値Ｃｔ（図６（Ａ）参照）以下であるときには、ステップＳ１０５においてＹＥＳと判定されてステップＳ２０８に進む。一方、燃料の静電容量Ｃが第１の閾値Ｃｔより大きいときには、ステップＳ１０５においてＮＯと判定されてステップＳ１０６に進む。
図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す例では、燃料に水もアルコールも含まれておらず、燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆが算出される場合に、ステップＳ１０５においてＹＥＳと判定される。燃料に水が含まれており、燃焼速度パラメータの値ＣＳｗが算出される場合に、ステップＳ１０５においてＮＯと判定される。また、燃料にアルコールが含まれており、燃焼速度パラメータの値ＣＳａが算出される場合にも、ステップＳ１０５においてＮＯと判定される。
【００７２】
ステップＳ１０６では、図５のステップＳ１０６と同様の処理が実行される。
詳細には、学習の対象となっている燃料の気筒１４’内における燃焼速度が第２の閾値以上であるときには、ステップＳ１０６においてＹＥＳと判定され、つまり、学習の対象となっている燃料に水が含まれていないと燃料性状判定部４０ｈ（図２参照）によって判定され、ステップＳ２０８に進む。一方、学習の対象となっている燃料の気筒１４’内における燃焼速度が第２の閾値より小さいときには、ステップＳ１０６においてＮＯと判定され、つまり、学習の対象となっている燃料に水が含まれていると燃料性状判定部４０ｈによって判定され、ステップＳ１０７に進む。
図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す例では、燃料に水が含まれており、燃焼速度パラメータの値ＣＳｗが算出される場合に、ステップＳ１０６においてＮＯと判定される。一方、燃料にアルコールが含まれており、燃焼速度パラメータの値ＣＳａが算出される場合に、ステップＳ１０６においてＹＥＳと判定される。
【００７３】
ステップＳ１０７では、図５のステップＳ１０７と同様の処理が実行され、ステップＳ２０８に進む。
ステップＳ２０８では、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇ（図２参照）によって、ＥＧＲバルブ制御が実行される。
詳細には、内燃機関１０（図１参照）の過渡運転時には、ステップＳ２０８において、例えば、ステップＳ２０４において算出された気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータ（図７（Ａ）の横軸参照）の値と、図７（Ａ）に直線Ｌ３で示す第３の関係とから得られる燃焼限界ＥＧＲ率（図７（Ａ）の縦軸参照）をＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値とするＥＧＲバルブフィードフォワード制御が、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって実行される。
【００７４】
具体的には、図７（Ａ）に示す例では、ステップＳ２０４において気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆ（図７（Ａ）参照）が算出される場合、上述したようにステップＳ１０５においてＹＥＳと判定され、次いで、ステップＳ２０８において、内燃機関１０（図１参照）の過渡運転時に、燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆに対応する燃焼限界ＥＧＲ率ＥＧＲｒｅｆ（図７（Ａ）参照）をＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値とするＥＧＲバルブフィードフォワード制御が、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇ（図２参照）によって実行される。
また、図７（Ａ）に示す例では、ステップＳ２０４において気筒１４’内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータの値ＣＳａ（図７（Ａ）参照）が算出される場合、上述したようにステップＳ１０５においてＮＯと判定され、次いで、上述したようにステップＳ１０６においてＹＥＳと判定され、次いで、ステップＳ２０８において、内燃機関１０の過渡運転時に、燃焼速度パラメータの値ＣＳａに対応する燃焼限界ＥＧＲ率ＥＧＲａ（図７（Ａ）参照）をＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値とするＥＧＲバルブフィードフォワード制御が、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって実行される。
あるいは、図７（Ａ）に示す例では、ステップＳ２０４において気筒１４’内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータの値ＣＳｗ（図７（Ａ）参照）が算出される場合、上述したようにステップＳ１０５においてＮＯと判定され、次いで、上述したようにステップＳ１０６においてＮＯと判定され、次いで、上述したようにステップＳ１０７が実行され、次いで、ステップＳ２０８において、内燃機関１０の過渡運転時に、燃焼速度パラメータの値ＣＳｗに対応する燃焼限界ＥＧＲ率ＥＧＲｗ（図７（Ａ）参照）をＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値とするＥＧＲバルブフィードフォワード制御が、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって実行される。
【００７５】
さらに、内燃機関１０（図１参照）の定常運転時には、ステップＳ２０８において、例えば、ステップＳ２０４において算出された気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータ（図７（Ｂ）の横軸参照）の値と、図７（Ｂ）に直線Ｌ４で示す第４の関係とから得られる燃焼限界燃焼速度パラメータ（図７（Ｂ）の縦軸参照）の値をＥＧＲバルブフィードバック制御目標値とするＥＧＲバルブフィードバック制御が、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇ（図２参照）によって実行される。
【００７６】
具体的には、図７（Ｂ）に示す例では、ステップＳ２０４において気筒１４’（図１参照）内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆ（図７（Ｂ）参照）が算出される場合、上述したようにステップＳ１０５においてＹＥＳと判定され、次いで、ステップＳ２０８において、内燃機関１０（図１参照）の定常運転時に、燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆに対応する燃焼限界燃焼速度パラメータの値ＣＳｒｅｆ”（図７（Ｂ）参照）をＥＧＲバルブフィードバック制御目標値とするＥＧＲバルブフィードバック制御が、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇ（図２参照）によって実行される。
また、図７（Ｂ）に示す例では、ステップＳ２０４において気筒１４’内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータの値ＣＳａ（図７（Ｂ）参照）が算出される場合、上述したようにステップＳ１０５においてＮＯと判定され、次いで、上述したようにステップＳ１０６においてＹＥＳと判定され、次いで、ステップＳ２０８において、内燃機関１０の定常運転時に、燃焼速度パラメータの値ＣＳａに対応する燃焼限界燃焼速度パラメータの値ＣＳａ”（図７（Ｂ）参照）をＥＧＲバルブフィードバック制御目標値とするＥＧＲバルブフィードバック制御が、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって実行される。
あるいは、図７（Ｂ）に示す例では、ステップＳ２０４において気筒１４’内における燃料の燃焼速度を示す燃焼速度パラメータの値ＣＳｗ（図７（Ｂ）参照）が算出される場合、上述したようにステップＳ１０５においてＮＯと判定され、次いで、上述したようにステップＳ１０６においてＮＯと判定され、次いで、上述したようにステップＳ１０７が実行され、次いで、ステップＳ２０８において、内燃機関１０の定常運転時に、燃焼速度パラメータの値ＣＳｗに対応する燃焼限界燃焼速度パラメータの値ＣＳｗ”（図７（Ｂ）参照）をＥＧＲバルブフィードバック制御目標値とするＥＧＲバルブフィードバック制御が、ＥＧＲバルブ制御部４０ｇによって実行される。
【００７７】
上述したように、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図８に示す例では、燃料の静電容量が予め設定された第１の閾値Ｃｔ（図６（Ａ）参照）より大きいとき、つまり、燃料に水が含まれている可能性と燃料にアルコールが含まれている可能性とが存在し、燃料に水が含まれているのか、あるいは、燃料にアルコールが含まれているのかを判別できないときにステップＳ１０５においてＮＯと判定され、ステップＳ１０６において、筒内圧Ｐに基づいて算出される燃焼速度パラメータが示すその燃料の気筒１４’（図１参照）内における燃焼速度と、予め設定された第２の閾値とが比較される。
さらに、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図８に示す例では、その燃料の気筒１４’内における燃焼速度が第２の閾値よりも小さいときに、ステップＳ１０６において、ＮＯと判定され、その燃料に水が含まれていると判定される。
そのため、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図８に示す例では、燃料に水が含まれていることを正確に判定することができる。
つまり、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図８に示す例では、燃料に水が含まれているにもかかわらず、燃料にアルコールが含まれていると誤って判定されてしまうおそれを抑制することができる。
【００７８】
上述したように、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図８に示す例では、ステップＳ１０７が実行された後のステップＳ２０８において、燃焼限界ＥＧＲ率ＥＧＲｗ（図７（Ａ）参照）をＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値とするＥＧＲバルブフィードフォワード制御、あるいは、燃焼限界燃焼速度パラメータの値ＣＳｗ”（図７（Ｂ）参照）をＥＧＲバルブフィードバック制御目標値とするＥＧＲバルブフィードバック制御、つまり、燃焼が悪化しない範囲内でＥＧＲ率ができるだけ大きい値になるＥＧＲ運転を実行するためのＥＧＲバルブ制御が実行されるが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、ステップＳ１０７が実行された後に、ＥＧＲ運転を実行せず、例えばＥＧＲカットを実行することもできる。
また、上述したように、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図８に示す例では、ステップＳ１０７において実行される燃料に水が含まれている旨の判定処理として、報知装置４８（図１参照）が作動せしめられるが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、例えば、燃料に水が含まれていても、ＥＧＲバルブ制御目標値を変更することによって正常な運転を継続可能な場合に、ステップＳ１０７において報知装置４８を作動させなくてもよい。この場合には、代わりに、例えば、ステップＳ１０７において燃料に水が含まれている旨のフラグを立てる処理を実行してもよい。
【００７９】
第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された図８に示す例では、ステップＳ２０８において、過渡運転時のＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値として、図７（Ａ）に直線Ｌ３で示す第３の関係から得られる燃焼限界ＥＧＲ率が用いられ、定常運転時のＥＧＲバルブフィードバック制御目標値として、図７（Ｂ）に直線Ｌ４で示す第４の関係から得られる燃焼限界燃焼速度パラメータの値が用いられるが、第１の実施形態の内燃機関の制御装置が適用された他の例では、代わりに、ステップＳ２０８において、過渡運転時のＥＧＲバルブフィードフォワード制御目標値として、図７（Ａ）に直線Ｌ３で示す第３の関係から得られる燃焼限界ＥＧＲ率とは異なる値を用いたり、定常運転時のＥＧＲバルブフィードバック制御目標値として、図７（Ｂ）に直線Ｌ４で示す第４の関係から得られる燃焼限界燃焼速度パラメータの値とは異なる値を用いたりすることもできる。
【００８０】
第２の実施形態では、上述した第１の実施形態および各例を適宜組み合わせることもできる。
【符号の説明】
【００８１】
１０  内燃機関
１２  ピストン
１４  燃焼室
１４’  気筒
１６  吸気通路
１８  排気通路
２０  吸気弁
２２  排気弁
２４  スロットルバルブ
２６  燃料噴射弁
２８  点火プラグ
３０  筒内圧センサ
３２  空気過剰率センサ
３４ａ  三元触媒
３４ｂ  ＮＯｘ吸蔵還元触媒
３４ｃ  ＮＯｘ選択還元触媒
３６  ＥＧＲ通路
３８  ＥＧＲバルブ
４０  ＥＣＵ
４０ａ  燃料性状学習部
４０ａ１  燃焼速度パラメータ算出部
４０ｂ  燃焼限界空気過剰率算出部
４０ｂ１  記憶部
４０ｃ  燃焼限界燃焼速度パラメータ算出部
４０ｃ１  記憶部
４０ｄ  燃料噴射量制御部
４０ｅ  燃焼限界ＥＧＲ率算出部
４０ｅ１  記憶部
４０ｆ  燃焼限界燃焼速度パラメータ算出部
４０ｆ１  記憶部
４０ｇ  ＥＧＲバルブ制御部
４０ｈ  燃料性状判定部
４２  クランク角センサ
４４  エアフローメータ
４６  アルコール濃度センサ
４６ａ、４６ｂ  電極
４６ｃ  電源
【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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