(57)【要約】【課題】アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関においてアルコール濃度を正確に検出する。【解決手段】シリンダ２０１内に燃料を直接噴射可能な直噴インジェクタ２２０を備えたエンジン２００を有するエンジンシステム１０において、ＥＣＵ１００によりエタノール濃度推定処理が実行される。当該処理において、ＥＣＵ１００の一機能ブロックとして機能するエタノール濃度推定部１０４は、直噴インジェクタ２２０に高圧燃料を供給するコモンレール２１８内部の燃圧を目標圧に維持すべく実行される燃圧フィードバック制御において、高圧ポンプ２１７の基本要求吐出量に乗じるべき燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰを取得する。この燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰは、燃料がガソリンの場合を１として規定されており、エタノール濃度推定部１０４は、（ＦＢＰ−１）×１００／０．６４なる演算によりエタノール濃度ＤＥを推定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリンとアルコールとが混合された燃料を貯留可能な第１の貯留手段、前記燃料を該第１の貯留手段よりも高圧状態で貯留可能な第２の貯留手段、複数の気筒の各々に対する前記第２の貯留手段に貯留された燃料の噴射が可能な噴射装置、及び前記第１の貯留手段から前記第２の貯留手段への前記燃料の供給が可能な供給手段を備えた内燃機関において前記燃料のアルコール濃度を検出する内燃機関のアルコール濃度検出装置であって、
前記内燃機関の運転条件に応じて前記燃料の供給に係る基本供給量を決定する供給量決定手段と、
前記第２の貯留手段に貯留される燃料の圧力を特定する圧力特定手段と、
前記特定された圧力に応じて前記圧力を目標圧に維持するための前記基本供給量に対する補正量を表す第１の補正量を決定する第１補正量決定手段と、
前記決定された第１の補正量に応じて前記基本供給量を補正すると共に該補正された基本供給量に相当する前記燃料が供給されるように前記供給手段を制御する制御手段と、
前記決定された第１の補正量に基づいて前記アルコール濃度を特定する濃度特定手段と
を具備することを特徴とする内燃機関のアルコール濃度検出装置。
【請求項２】
前記内燃機関における空燃比を特定する空燃比特定手段と、
前記特定された空燃比に応じて前記空燃比を目標値に維持するための前記燃料の噴射に係る噴射量に対する補正量を表す第２の補正量を決定する第２補正量決定手段と、
前記決定された第１の補正量と前記決定された第２の補正量との相対関係に基づいて前記噴射装置が異常であるか否かの判別を行う判別手段と
を更に具備する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のアルコール濃度検出装置。
【請求項３】
前記判別手段は更に、前記特定されたアルコール濃度に基づいて前記判別を行う
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のアルコール濃度検出装置。
【請求項４】
前記判別手段は、前記相対関係として、前記第１及び第２の補正量のうち一方に対する他方の比率に基づいて前記判別を行う
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関のアルコール濃度検出装置。
【請求項５】
複数の気筒の各々に対しガソリンとアルコールとが混合された燃料の噴射が可能な噴射装置を備えた内燃機関において前記燃料のアルコール濃度を検出する内燃機関のアルコール濃度検出装置であって、
前記内燃機関における排気温度を特定する排気温度特定手段と、
前記内燃機関における所定の運転条件に基づいて所定の前記アルコール濃度を有する前記燃料が使用された場合の前記排気温度に対応する指標値を少なくとも一つ推定する排気温度推定手段と、
前記特定された排気温度と前記推定された指標値とに基づいて前記アルコール濃度を特定する濃度特定手段と
を具備することを特徴とする内燃機関のアルコール濃度検出装置。
【請求項６】
前記排気温度推定手段は、前記指標値として、前記燃料のガソリン濃度が１００％である場合の前記排気温度Ｔ０と、前記アルコール濃度がＲ％（但し、Ｒ≠０）である場合の前記排気温度Ｔｒとを推定し、
前記濃度特定手段は、前記特定された排気温度をＴとした場合に（１）式に基づいて前記アルコール濃度を特定する
（Ｔ０−Ｔ）／（Ｔ０−Ｔｒ）×Ｒ・・・（１）
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のアルコール濃度検出装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、排気経路に触媒装置を更に備え、
前記内燃機関のアルコール濃度検出装置は、
前記複数の気筒を構成する第１の気筒群及び第２の気筒群の各々について相互に空燃比の異なる燃焼が行われるように前記燃料の噴射に係る噴射量を制御することにより前記触媒装置を昇温させる触媒昇温制御を実行可能な制御手段を更に具備し、
前記排気温度特定手段は、前記触媒装置下流における前記排気温度を特定し、
前記濃度特定手段は、前記触媒昇温制御が実行された場合における前記特定された排気温度と前記推定された指標値とに基づいて前記アルコール濃度を特定する
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関のアルコール濃度検出装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、排気経路に触媒装置を更に備え、
前記内燃機関のアルコール濃度検出装置は、
前記複数の気筒を構成する第１の気筒群及び第２の気筒群の各々について相互に空燃比の異なる燃焼が行われるように前記燃料の噴射に係る噴射量を制御することにより前記触媒装置を昇温させる触媒昇温制御を実行可能な制御手段と、
前記触媒昇温制御の実行前後における前記排気温度の変化量を特定する変化量特定手段と
を更に具備し、
前記排気温度推定手段は、前記指標値として前記触媒昇温制御の実行前後における前記排気温度の変化量を推定し、
前記濃度特定手段は、前記特定された変化量と前記推定された変化量とに基づいて前記アルコール濃度を特定する
ことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のアルコール濃度検出装置。
【請求項９】
前記特定されたアルコール濃度に基づいて前記燃料の噴射に係る噴射量に対する補正量を表す第１の噴射補正量を決定する第１噴射補正量決定手段と、
前記内燃機関における空燃比を特定する空燃比特定手段と、
前記特定された空燃比に応じて前記空燃比を目標空燃比に維持するための前記燃料の噴射に係る噴射量に対する補正量を表す第２の噴射補正量を決定する第２噴射補正量決定手段と、
前記決定された第１の噴射補正量と前記決定された第２の噴射補正量との相対関係に基づいて前記噴射装置が異常であるか否かを判別する判別手段と
を更に具備する
ことを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の内燃機関のアルコール濃度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関において燃料のアルコール濃度を検出する内燃機関のアルコール濃度検出装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、燃料のアルコール濃度を推定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された内燃機関の制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、空燃比フィードバック補正係数と空燃比学習補正係数と前回のアルコール濃度推定値とに基づいて最新のアルコール濃度を推定することによって、速やかに高い精度のアルコール濃度推定値で燃料制御の補正ができ、排気、運転性の悪化を最低限に抑えることができるとされている。
【０００３】
尚、アルコール濃度センサによってアルコール濃度を検出するアルコールエンジンの燃料供給装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、アルコール濃度演算手段によって演算された新燃料のアルコール濃度に基づいて噴射弁による燃料噴射制御を行わせる技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９３４９１号公報
【特許文献２】特開平４−００５４６５号公報
【特許文献３】特公平６−１００１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料の噴射量が、例えば噴射孔におけるデポジット付着等により、或いは例えば機械的な噛み込み等により、例えば要求量よりも夫々減少或いは増加している場合、内燃機関において燃焼に供される燃料の量が変化するため、必然的に排気空燃比が変化し、その結果としてフィードバック補正係数や学習補正係数が変化し得る。従って、従来の技術では、このような噴射装置の異常が、誤ってアルコール濃度の変化として検出されることがある。このようにして誤検出されたアルコール濃度に応じて噴射量の制御がなされた場合には、必然的に内燃機関における効率的な燃焼が阻害され、エミッションの悪化或いは動力性能の低下といった問題を起こしかねない。即ち、従来の技術には、燃料中のアルコール濃度の検出精度が不十分であることに起因して、内燃機関の性能が低下しかねないという技術的な問題点がある。
【０００７】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、燃料中のアルコール濃度を高精度に検出可能な内燃機関のアルコール濃度検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係る第１の内燃機関のアルコール濃度検出装置（以下、適宜「第１のアルコール濃度検出装置」と称する）は、ガソリンとアルコールとが混合された燃料を貯留可能な第１の貯留手段、前記燃料を該第１の貯留手段よりも高圧状態で貯留可能な第２の貯留手段、複数の気筒の各々に対する前記第２の貯留手段に貯留された燃料の噴射が可能な噴射装置、及び前記第１の貯留手段から前記第２の貯留手段への前記燃料の供給が可能な供給手段を備えた内燃機関において前記燃料のアルコール濃度を検出する内燃機関のアルコール濃度検出装置であって、前記内燃機関の運転条件に応じて前記燃料の供給に係る基本供給量を決定する供給量決定手段と、前記第２の貯留手段に貯留される燃料の圧力を特定する圧力特定手段と、前記特定された圧力に応じて前記圧力を目標圧に維持するための前記基本供給量に対する補正量を表す第１の補正量を決定する第１補正量決定手段と、前記決定された第１の補正量に応じて前記基本供給量を補正すると共に該補正された基本供給量に相当する前記燃料が供給されるように前記供給手段を制御する制御手段と、前記決定された第１の補正量に基づいて前記アルコール濃度を特定する濃度特定手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明における「内燃機関」とは、複数の気筒を有し、当該複数の気筒の各々における燃焼室において燃料が燃焼した際に発生する爆発力たる動力を、例えばピストン及びコネクティングロッド等の機械的な伝達経路を経て、例えばクランク軸等を介して動力として出力可能な、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指し、特に本発明では、燃料として、ガソリンと、エタノールやメタノール等の各種アルコールとを混合してなるアルコール混合燃料を使用可能な機関を包括してなる概念である。尚、アルコール混合燃料におけるアルコールの濃度は、例えば燃料の補給条件等に応じて、例えば０％から１００％等所定の範囲で変化し得る可変な値であり、本発明に係る内燃機関は、所謂ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）用の内燃機関として構成される。
【００１０】
燃料は、例えば燃料タンク等の第１の貯留手段に貯留されており、例えば吸気又は排気カムシャフト等の回転に同期するポンププランジャや電磁スピル弁等を備える高圧ポンプ或いはそれに準じるシステム等の形態を採り得る供給手段の作用により、少なくとも当該第１の貯留手段に貯留された状態よりも高圧な状態で、例えば高圧デリバリパイプやコモンレール等の各種形態を採り得る第２の貯留手段に貯留される。
【００１１】
尚、本発明において「貯留する」とは、流動する過程で一時的に通過するのみの態様をも含む概念であり、このような概念に沿うものとして、例えば、噴射装置に連通し噴射装置に燃料を提供するための各種管状部材等（上述した高圧デリバリパイプを含んでもよい）を含む趣旨である。
【００１２】
第２の貯留手段に貯留された燃料（以下、適宜「高圧燃料」と称する）は、例えば電子制御式インジェクタ等の形態を採り得る噴射装置により、複数の気筒各々の内部に噴射される。即ち、第１のアルコール濃度検出装置に係る内燃機関は、筒内燃料直噴型の内燃機関として構成される。尚、第１のアルコール濃度検出装置に係る内燃機関は、気筒内部に直接燃料を噴射可能な上述した噴射装置を少なくとも有する限りにおいて、例えば吸気ポート等吸気系の一部に燃料を噴射可能な所謂ポート噴射型の他の噴射装置を備えていてもよい。
【００１３】
本発明に係る第１のアルコール濃度検出装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る供給量決定手段によって、第２の貯留手段への燃料の供給量の基本値を表す基本供給量が決定される。この際、供給量決定手段は、例えば、内燃機関における機関回転数、吸入空気量、負荷或いは負荷率等の各種運転条件に応じて当該基本供給量を決定する。
【００１４】
尚、「供給量」とは、単純な量概念を含みつつ、好適な一形態として、時間と対応付けられた供給量、例えば単位時間当たりの供給量（即ち、供給速度）等を含む概念である。また、供給量に係る「量」とは、空燃比の基準から言えば重量であるが、供給手段が例えば高圧ポンプ等の形態を採り得ることに鑑みれば、好適には体積（容積）を指す。
【００１５】
一方、本発明に係る第１のアルコール濃度検出装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る圧力特定手段によって、高圧燃料の圧力（以下、適宜「燃圧」或いは「高圧燃料の燃圧」等と称する）が特定される。
【００１６】
尚、本発明に係る「特定」とは、例えば、何らかの検出手段を介して直接的に又は間接的に物理的数値又は物理的数値に対応する電気信号等として検出すること、予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択又は推定すること、それら検出された物理的数値若しくは電気信号又は選択若しくは推定された数値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式等に従った論理演算、数値演算、又は電気的若しくは機械的な制御の結果として導出すること、或いはこのように検出、選択、推定又は導出された値等を単に電気信号等として取得すること等を包括する広い概念である。このような概念の範囲内において、圧力特定手段は、例えば、第２の貯留手段に設けられた圧力センサ等の検出手段から出力される、例えば電圧信号等の電気信号を取得することにより燃圧を特定する。
【００１７】
ここで、噴射装置から燃料が噴射されると、第２の貯留手段における燃料量は減少するため必然的に燃圧も低下する。従って、本発明に係る第１のアルコール濃度検出装置によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１補正量決定手段によって、燃圧を目標圧に維持するために前述した基本供給量に対し例えばフィードバック的になされる所定の演算処理に供すべき補正量を表す、例えば燃圧フィードバック補正係数等の第１の補正量が決定される。この第１の補正量は、定性的にみれば、圧力特定手段により特定される燃圧に応じて、例えば燃圧が低い程大きくなるように決定される。
【００１８】
このように第１の補正量が決定されると、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段により、当該第１の補正量に応じて基本供給量が補正され、補正された基本供給量に相当する燃料が供給されるように、供給手段が制御される。その結果、第２の貯留手段における高圧燃料の燃圧は目標圧に略一定に維持される。尚、目標圧は固定値であってもよいし、例えば内燃機関の機関運転条件に応じて、例えば高回転領域である程、又は高負荷領域である程大きく設定されてもよい。
【００１９】
ここで特に、アルコールはガソリンと比較して発熱量が小さく、また理論空燃比も小さい。従って、燃料中のアルコール濃度が変化した場合、要求出力を維持する観点から言っても、或いは例えば空燃比フィードバック制御等により空燃比を理論空燃比近傍に維持する観点から言っても、噴射装置の噴射量を変化させる必要が生じる。
【００２０】
一方で、供給手段に係る燃料の基本供給量は、内燃機関における所定の運転条件に応じて決定されるため、アルコール濃度の変化に対しては基本的に固定されており、少なくともその変化はアルコール濃度と相関し難い。従って、燃料中のアルコール濃度が変化した場合、噴射量の変化による第２の貯留手段からの燃料の流出量の変化、より具体的には、当該流出量の変化に伴う燃圧の変化を補うべく、アルコール濃度の変化と一対一、一対多、多対一或いは多対多に対応して第１の補正量が変化することになる。
【００２１】
例えば第１の補正量が、例えば体積の次元で規定される基本供給量に対し乗じるべき補正係数の態様を採る場合等には、アルコール濃度の増加に伴い第１の補正量はリニアに増加し得る。このように、本発明に係る内燃機関において、第１の補正量の変化は、燃料におけるアルコール濃度の変化の度合いを表す指標となる。
【００２２】
ここで、本発明に係る第１のアルコール濃度検出装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る濃度特定手段により、この第１の補正量に基づいて燃料中のアルコール濃度が特定される。
【００２３】
濃度特定手段によるアルコール濃度特定に係る態様は、アルコール濃度の変化と相関する第１の補正量の変化に基づいてなされ、且つアルコール濃度を少なくとも実践上不具合が顕在化しない程度の精度を保って特定し得る限りにおいて何ら限定されない。例えば濃度特定手段は、予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて、燃料中のアルコール濃度を少なくとも実践上不具合が顕在化しない程度の精度を保って導き得るように設定されてなる各種のアルゴリズム、論理式又は算出式に基づいてなされる、各種の電気的若しくは機械的な制御、論理演算、又は数値演算等の結果として、当該アルコール濃度を特定してもよい。
【００２４】
以上説明したように、本発明に係る第１のアルコール濃度検出装置によれば、高圧ポンプ等の態様を採り得る供給手段による燃料供給量に係る第１の補正量に基づいてアルコール濃度が特定される。
【００２５】
この第１の補正量は、第２の貯留手段から流出した燃料の量、即ち噴射装置の噴射量と相関するため、噴射装置においてデポジットの付着及び堆積、又は物理的な噛み込み等の不具合が生じた直後等、過渡的な状況では変化し得るが、内燃機関において制御的にみてより上流側に位置し得る、例えば空燃比フィードバック制御或いは要求出力を維持すべく行われる制御によって、噴射装置の噴射量は適切に増量又は減少せしめられるため、定常的な状態としては、その時点のアルコール濃度と相関した値に収束する。即ち、総体的にみれば、第１の補正量は、この種の不具合の発生前後で変化し難い。従って、本発明に係る第１のアルコール濃度検出装置によれば、アルコール濃度を高精度に検出することが可能となるのである。
【００２６】
本発明に係る第１の内燃機関のアルコール濃度検出装置の一の態様では、前記内燃機関における空燃比を特定する空燃比特定手段と、前記特定された空燃比に応じて前記空燃比を目標値に維持するための前記燃料の噴射に係る噴射量に対する補正量を表す第２の補正量を決定する第２補正量決定手段と、前記決定された第１の補正量と前記決定された第２の補正量との相対関係に基づいて前記噴射装置が異常であるか否かの判別を行う判別手段とを更に具備する。
【００２７】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る空燃比特定手段により、例えば、内燃機関の排気経路等に設けられた空燃比センサ及び酸素濃度センサ等の出力信号に基づいて、内燃機関の空燃比（この場合、排気空燃比）が特定される。更に、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２補正量決定手段が、この特定された空燃比に応じて第２の補正量を決定する。ここで、第２の補正量とは、空燃比を目標値に維持するために噴射装置の噴射量に対しなされる、例えば加算、減算、乗算又は除算等を適宜含み得る所定の補正処理に供される、例えば空燃比フィードバック補正係数等を指す。
【００２８】
このように第２の補正量が決定されると、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る判別手段が、この第２の補正量と前述した第１の補正量との相対関係に基づいて、噴射装置が異常であるか否かの判別を行う。
【００２９】
ここで、「噴射装置の異常」とは、上述したように、デポジットや異物等、噴射装置に係る燃料の噴射動作を阻害し得る物体の付着、堆積又は混入、噴射装置のニードル又はシール等噴射装置に係る燃料の噴射動作を阻害し得る部品や部材の劣化、磨耗又は損傷、或いは噴射装置の燃料噴射弁の噛み込み等、噴射装置の正常な噴射動作を阻害し得る物理的な、機械的な、機構的な、電気的な、又は化学的な現象を包括する概念である。
【００３０】
この種の異常が生じた場合、噴射量は要求噴射量に対し増加又は減少し易い。このような要求噴射量と実噴射量との乖離は、空燃比特定手段及び第２補正量決定手段の動作を受けて動作し得る、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る何らかの制御手段により実行される、例えば空燃比フィードバック制御等の過程で収束し得る。この際、第２の補正量は、係る不具合が反映された状態で（即ち、燃料が不足していれば噴射量を増量させる側に変化した状態で、燃料が過剰であれば噴射量を減少させる側に変化した状態で）維持される。
【００３１】
一方、第１の補正量は、既に述べたように燃圧を目標圧に維持すべく決定されるのであり、噴射装置の噴射量が何らかの形で補正され、実噴射量が要求噴射量に収束すれば、異常の発生前後で変化しない値である。従って、第１の補正量と第２の補正量との相対関係は、噴射装置における異常の発生前後で変化する。従って、この相対関係に基づいて、当該異常の発生の有無を好適に判別することが可能となる。
【００３２】
尚、ここで述べられる「相対関係」とは、少なくとも噴射装置の異常の有無を判別可能な程度に当該異常の影響が現れ得る定性的又は定量的な関係、及びそのような関係を規定する指標値を包括する概念である。
【００３３】
このように、この態様によれば、第１及び第２の補正量に基づいて、アルコール濃度のみならず噴射装置の異常を検出することが可能となり、実践上極めて有益である。尚、判別手段の作用に鑑みれば、噴射装置の異常に係る上述した判別に際し、必ずしもアルコール濃度が特定されている必要はなく、アルコール濃度の特定と噴射装置の異常に係る判別とは、相互に独立してなされてもよい。
【００３４】
尚、この態様では、前記判別手段は更に、前記特定されたアルコール濃度に基づいて前記判別を行ってもよい。
【００３５】
例えば、アルコール濃度が全く又は殆ど変化していない、或いは何らかの不具合が顕在化する程度には変化していない状況においては、前述した相対関係に噴射装置の異常がより顕著に現れる。即ち、このような状況においては、相対的にみてより高精度に噴射装置の異常を検出することが可能となり得る。
【００３６】
この態様では、判別手段が、前述した相対関係のみならず、濃度特定手段により特定されたアルコール濃度に基づいて噴射装置の異常に係る判別を行うことにより、例えばアルコール濃度の顕著な変化が生じていない期間において当該判別を行うこと等が可能となるため、アルコール濃度の変化が当該判別に与える影響を排除することが可能となり、実践上有益である。
【００３７】
尚、内燃機関の通常の動作中においてアルコール濃度が顕著な変化を示すことは稀であるから、判別手段に係る異常の判別精度は、アルコール濃度に基づいてなされずとも実践上問題が生じない程度の精度が担保される。
【００３８】
尚、判別手段を備える第１のアルコール濃度検出装置の一の態様では、前記判別手段は、前記相対関係として、前記第１及び第２の補正量のうち一方に対する他方の比率に基づいて前記判別を行ってもよい。
【００３９】
このように、第１の補正量又は第２の補正量（即ち、一方）に対する、夫々第２の補正量又は第１の補正量（即ち、他方）の比率は、前述した噴射装置の異常の有無を判別する基準として明確であり且つ正確である。この場合、例えば、係る比率と、判断基準となる何らかの指標値との比較に基づいて当該判別がなされてもよい。例えば、係る比率の値が当該指標値以上（指標値の設定如何により容易に「より大きい」と置換し得る概念である）である場合に、或いは当該指標値以下（指標値の設定如何により容易に「未満」と置換し得る概念である）である場合に、噴射装置に異常が発生している旨の判別がなされてもよい。
【００４０】
上述した課題を解決するため、本発明に係る第２の内燃機関のアルコール濃度検出装置（以下、適宜「第２のアルコール濃度検出装置」と称する）は、複数の気筒の各々に対しガソリンとアルコールとが混合された燃料の噴射が可能な噴射装置を備えた内燃機関において前記燃料のアルコール濃度を検出する内燃機関のアルコール濃度検出装置であって、前記内燃機関における排気温度を特定する排気温度特定手段と、前記内燃機関における所定の運転条件に基づいて所定の前記アルコール濃度を有する前記燃料が使用された場合の前記排気温度に対応する指標値を少なくとも一つ推定する排気温度推定手段と、前記特定された排気温度と前記推定された指標値とに基づいて前記アルコール濃度を特定する濃度特定手段とを具備することを特徴とする。
【００４１】
本発明に係る第２のアルコール濃度検出装置に係る内燃機関においては、必ずしも燃料が気筒内部に直接噴射される必要はなく、燃料は、例えば吸気ポートに噴射されてもよい。即ち、第２のアルコール濃度検出装置に係る内燃機関は、上述した第１のアルコール濃度検出装置に係る内燃機関と、その構成の一部において異なっていてもよい。
【００４２】
本発明に係る第２のアルコール濃度検出装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る排気温度特定手段の作用により、例えば排気経路等に設けられた例えば排気温センサ等の各種検出手段からの出力信号等に基づいて、内燃機関における排気温度が特定される。
【００４３】
一方、本発明に係る第２のアルコール濃度検出装置によれば、このような排気温度特定手段により特定される実際の排気温度とは別に、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る排気温度推定手段の作用により、所定のアルコール濃度を有する燃料が使用された場合の排気温度に対応する指標値が少なくとも一つ（即ち、少なくとも一のアルコール濃度について）推定される。
【００４４】
この際、排気温度推定手段は、内燃機関における、例えば機関回転数、吸入空気量、負荷或いは負荷率等の各種運転条件に応じて、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて当該運転条件とアルコール濃度とをパラメータとして少なくとも実践上不具合が顕在化しない程度に正確に排気温度に対応する指標値を推定し得るもの等として定められてなるマップ等を参照する形で、或いはそのようなマップに加え、更に時定数に基づいて温度の伝播遅延や一次遅れ等を考慮した上で、排気温度に対応する指標値を推定する。
【００４５】
尚、「所定のアルコール濃度」とは、必ずしもアルコール濃度により規定されるものでなくてもよく、例えば燃料中のガソリン濃度によって一義的に規定されるものであってもよい。例えば、燃料中のガソリン濃度が１００％である場合、一義的にアルコール濃度は０％である。
【００４６】
また、「排気温度に対応する指標値」とは、排気温度そのものを含み、更に、排気温度と一対一、一対多、多対一或いは多対多に対応する指標値を広く包括してなる概念である。
【００４７】
ここで、本発明に係る第２のアルコール濃度検出装置によれば、特定された排気温度と推定された指標値とに基づいて燃料のアルコール濃度が特定される。アルコールとガソリンとは発熱量が相違するから、例えば顕著な差異が生じ難い吸入空気量に対し空燃比が理論空燃比になるように燃焼が行われる場合には特に、排気温度はアルコール濃度に応じてリニアに変化し得る。従って、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて、例えば予めアルコール濃度を少なくとも特定精度に起因する不具合を顕在化させない程度の精度を保って特定し得るものとして定め得る算出式、論理演算式又はアルゴリズム等に基づいてなされる数値演算、論理演算又は機械的若しくは電気的な制御及びその制御により得られる結果等に基づいて、アルコール濃度を正確に特定することが可能となる。
【００４８】
本発明に係る第２のアルコール濃度検出装置の一の態様では、前記排気温度推定手段は、前記指標値として、前記燃料のガソリン濃度が１００％である場合の前記排気温度Ｔ０と、前記アルコール濃度がＲ％（但し、Ｒ≠０）である場合の前記排気温度Ｔｒとを推定し、前記濃度特定手段は、前記特定された排気温度をＴとした場合に（１）式に基づいて前記アルコール濃度を特定する。
【００４９】
（Ｔ０−Ｔ）／（Ｔ０−Ｔｒ）×Ｒ・・・（１）
この態様によれば、ガソリン濃度が１００％である場合、即ちアルコール濃度が０％である場合の排気温度Ｔ０と、ゼロ以外の任意のアルコール濃度Ｒにおける排気温度Ｔｒとに基づいてなされる（１）式に従った演算によって、特定対象たるアルコール濃度を簡便に且つ正確に特定することが可能となる。
【００５０】
本発明に係る第２のアルコール濃度検出装置の他の態様では、前記内燃機関は、排気経路に触媒装置を更に備え、前記内燃機関のアルコール濃度検出装置は、前記複数の気筒を構成する第１の気筒群及び第２の気筒群の各々について相互に空燃比の異なる燃焼が行われるように前記燃料の噴射に係る噴射量を制御することにより前記触媒装置を昇温させる触媒昇温制御を実行可能な制御手段を更に具備し、前記排気温度特定手段は、前記触媒装置下流における前記排気温度を特定し、前記濃度特定手段は、前記触媒昇温制御が実行された場合における前記特定された排気温度と前記推定された指標値とに基づいて前記アルコール濃度を特定する。
【００５１】
この態様によれば、内燃機関が、排気経路に例えば三元触媒、酸化触媒或いはＮＳＲ触媒等各種の態様を採り得る触媒装置を備える。
【００５２】
この触媒装置は、通常所定の活性温度以上でその触媒能力を発揮するため、触媒暖機は内燃機関のエミッションを抑制する観点から重要である。ここで、この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段が備わり、内燃機関における複数の気筒を構成する第１の気筒群及び第２の気筒群の各々について、相互に空燃比の異なる燃焼が行われるように噴射装置に係る噴射量を制御することにより触媒を昇温させる、触媒昇温制御を実行することが可能に構成される。
【００５３】
この際、触媒昇温制御の態様は、何らこの種の制御がなされない場合と比較して触媒装置を幾らかなり昇温させ得る限りにおいて何ら限定されず、例えば、一方の気筒群に係る燃焼形態がリッチ燃焼となるように、且つ他方の気筒群に係る燃焼形態がリーン燃焼となるように、各気筒群を構成する気筒における噴射量が制御されてもよい。この場合更に、複数の気筒全体として空燃比が理論空燃比近傍に収束するように、各気筒群を構成する気筒における噴射量が制御されてもよい。
【００５４】
一方、排気温度特定手段は、例えば排気温センサが触媒装置下流に設けられること等によって、或いは排気温センサの位置と触媒装置下流位置との相対的な関係に基づいた補正が適宜なされること等によって、昇温せしめられた触媒装置の下流における排気温度を特定することが可能に構成される。前述した濃度特定手段は、触媒昇温制御が実行された場合における、この特定された排気温度と推定された指標値とに基づいて燃料中のアルコール濃度を特定する。
【００５５】
即ち、この態様によれば、触媒昇温制御により幾らかなりとも上昇せしめられ、アルコール濃度の影響が相対的にみて顕著に現れ得るようにロバスト性を高められてなる排気温度に基づいて、例えば上述した（１）式に従った数値演算等がなされることによって、一層正確にアルコール濃度を特定することが可能となる。
【００５６】
本発明に係る第２のアルコール濃度検出装置の他の態様では、前記内燃機関は、排気経路に触媒装置を更に備え、前記内燃機関のアルコール濃度検出装置は、前記複数の気筒を構成する第１の気筒群及び第２の気筒群の各々について相互に空燃比の異なる燃焼が行われるように前記燃料の噴射に係る噴射量を制御することにより前記触媒装置を昇温させる触媒昇温制御を実行可能な制御手段と、前記触媒昇温制御の実行前後における前記排気温度の変化量を特定する変化量特定手段とを更に具備し、前記排気温度推定手段は、前記指標値として前記触媒昇温制御の実行前後における前記排気温度の変化量を推定し、前記濃度特定手段は、前記特定された変化量と前記推定された変化量とに基づいて前記アルコール濃度を特定する。
【００５７】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る変化量特定手段によって、触媒昇温制御の実行前後における排気温度の変化量が特定される。この際、変化量特定手段は、排気温度特定手段によって特定される排気温度を触媒昇温制御の実行前後で比較することにより、又は、予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて触媒昇温制御の実行中又は実行以後に触媒昇温制御実行以前の排気温度を少なくとも実践上の不具合が顕在化しない程度の精度を保って特定し得るものとして定められてなる、算出式、論理式又はアルゴリズム等に従って実行される、数値演算、論理演算又は電気的若しくは機械的制御等を介して、或いは予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて触媒昇温制御の実行中又は実行以後に触媒昇温制御実行以前の排気温度を少なくとも実践上の不具合が顕在化しない程度の精度を保って特定し得るものとして定められてなるマップ等からその都度内燃機関の運転条件に応じて適切な値を選択的に取得すること等により、当該変化量を特定する。
【００５８】
一方、排気温度推定手段は、前述した指標値（即ち、所定のアルコール濃度を有する燃料が使用された場合の排気温度に対応する指標値）として、触媒昇温制御の実行前後における排気温度の変化量を推定する。
【００５９】
この態様によれば、濃度特定手段が、この排気温度推定手段によって推定される変化量と、上述した変化量特定手段により特定される変化量とに基づいて燃料におけるアルコール濃度を特定する。このように排気温度そのものではなく排気温度の変化量を指標として利用する場合、例えば、排気温度センサにおけるオフセット誤差、或いは外気温、湿度又は大気圧等の環境条件等の影響をキャンセルすることが可能となるため、アルコール濃度の検出精度がより担保され易く好適である。
【００６０】
本発明に係る第２のアルコール濃度検出装置の他の態様では、前記特定されたアルコール濃度に基づいて前記燃料の噴射に係る噴射量に対する補正量を表す第１の噴射補正量を決定する第１噴射補正量決定手段と、前記内燃機関における空燃比を特定する空燃比特定手段と、前記特定された空燃比に応じて前記空燃比を目標空燃比に維持するための前記燃料の噴射に係る噴射量に対する補正量を表す第２の噴射補正量を決定する第２噴射補正量決定手段と、前記決定された第１の噴射補正量と前記決定された第２の噴射補正量との相対関係に基づいて前記噴射装置が異常であるか否かを判別する判別手段とを具備する。
【００６１】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１噴射補正量決定手段によって、特定されたアルコール濃度に基づいて噴射量の補正量たる第１の噴射補正量が決定される。一方で、第２のアルコール濃度検出装置には、例えば第１のアルコール濃度検出装置において述べたものと同等の概念を有し得る空燃比特定手段が備わり、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２噴射補正量決定手段によって、この空燃比特定手段により特定される空燃比に応じて第２の噴射補正量が決定される。
【００６２】
噴射装置が異常でなければ、第１の噴射補正量と第２の噴射補正量とは、排除し得ない誤差等を除いて基本的に同一である、或いは少なくとも相互に一対一、一対多、多対一又は多対多の関係を維持するが、噴射装置に異常が発生していれば、空燃比に応じて決定される第２の噴射補正量が実際の噴射量を反映する形で変化するために、総体的にみて両者の相対関係に一義的でない変化が生じる。従って、両者の相対関係は、噴射装置が異常であるか否かを判別する指標となり得る。
【００６３】
ここで、この態様によれば、第１のアルコール濃度検出装置における判別手段と同様の概念を有し得る判別手段が、両者の相対関係に基づいて噴射装置が異常であるか否かを判別するため、アルコール濃度のみならず噴射装置の異常を正確に検出することが可能となり実践上極めて有益である。
【００６４】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６５】
＜発明の実施形態＞
以下、適宜図面を参照して本発明の各種実施形態について説明する。
＜１：第１実施形態＞
＜１−１：実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を模式的に表してなる模式構成図である。
【００６６】
図１において、エンジンシステム１０は、ＥＣＵ１００及びエンジン２００を備える。
【００６７】
ＥＣＵ１００は、図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（ReaD Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作を制御する電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関のアルコール濃度検出装置」の一例として機能するように構成されている。ＥＣＵ１００におけるＣＰＵは、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するエタノール濃度推定処理及び異常検出処理を実行することが可能に構成される。尚、ＥＣＵ１００については、後に図３を参照する形で詳述する。
【００６８】
エンジン２００は、燃料としてガソリンとエタノール（即ち、本発明に係る「アルコール」の一例）との混合燃料たるエタノール混合燃料（即ち、本発明に係る「燃料」の一例であり、以下、適宜「燃料」と略称する）を使用可能に構成されたエンジンであり、本発明に係る「内燃機関」の一例である。尚、エンジン２００は、エタノール濃度ＤＥが０（即ち、０％）から１００（即ち、１００％）までの燃料を使用可能に構成されており、エンジン２００が搭載される車両は、所謂ＦＦＶとして構成されている。
【００６９】
エンジン２００は、シリンダ２０１内に一部が露出した点火プラグ（符号省略）を含む点火装置２０２の点火動作によりシリンダ２０１内部で混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクションロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。
【００７０】
この際、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）は、クランクシャフト２０５近傍に設置されたクランクポジションセンサ２０６により検出される。クランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６によって検出されたクランクシャフト２０５の回転位置に基づいて、点火装置２０２の点火時期、或いは後述する吸気バルブ２１３及び排気バルブ２２１の開閉タイミング等を制御することが可能に構成されている。また、ＥＣＵ１００は、クランクシャフト２０５の回転位置に基づいてエンジン２００の機関回転数ＮＥを算出することが可能に構成されている。
【００７１】
尚、エンジン２００は、図１において紙面と垂直な方向にシリンダ２０１が４本直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々のシリンダ２０１に係る構成は相互に同一であるため、本実施形態では個々のシリンダを区別することなく単に「シリンダ２０１」と表現することとする。
【００７２】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は、不図示のエアクリーナを通過し、吸気管２０７に導かれる。この際、吸気管２０７に導かれた空気たる吸入空気の流量（即ち、吸入空気量）は、エアフローメータ２０８によって検出される構成となっている。エアフローメータ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたエンジン２００の吸入空気量は、ＥＣＵ１００により絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００７３】
吸気管２０７におけるエアフローメータ２０８の下流側には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ２０９が配設されている。このスロットルバルブ２０９には、スロットルポジションセンサ２１１が電気的に接続されており、その開度（即ち、スロットル開度）が検出可能に構成されている。一方、スロットルバルブ２０９の開閉状態は、スロットルバルブ２０９と電気的且つ機械的に接続されたスロットルバルブモータ２１０によって制御される。スロットルバルブモータ２１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００により駆動制御がなされる構成となっている。この際、ＥＣＵ１００は、不図示のアクセルポジションセンサにより検出される、不図示のアクセルペダルの操作量（即ち、アクセル開度）に基づいてスロットル開度を決定し、基本的にこの決定されたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２１０を駆動制御する。
【００７４】
スロットルバルブ２０９を通過した吸入空気は、シリンダ２０１に連通する吸気ポート２１２に導かれる。シリンダ２０１内部と吸気ポート２１２とは、吸気バルブ２１３の開閉によって、その連通状態が制御される構成となっている。吸気バルブ２１３は、図示せぬ吸気カムシャフトに固定された吸気カム（符号省略）のカムプロフィールに応じて開閉するように構成されている。
【００７５】
一方、エンジン２００において、燃料は燃料タンク２１４に貯留されている。燃料タンク２１４には低圧パイプ２１５が接続されており、燃料は、この低圧パイプ２１５に設けられたフィードポンプ２１６によって、燃料タンク２１４から汲み上げられると共に、高圧ポンプ２１７に供給される構成となっている。尚、燃料タンク２１４は、本発明に係る「第１の貯留手段」の一例である。
【００７６】
高圧ポンプ２１７は、本発明に係る「供給手段」の一例であり、低圧パイプ２１４を介して供給される燃料を、コモンレール２１８に圧送供給（即ち、吐出）することが可能に構成されている。高圧ポンプ２１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作状態がＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００７７】
ここで、図２を参照して、高圧ポンプ２１７の詳細な構成について、その動作を交えて説明する。ここに、図２は、高圧ポンプ２１７の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００７８】
図２において、高圧ポンプ２１７は、主として電磁スピル弁２１７２、ポンププランジャ２１７４及び吐出弁２１７６から構成される。
【００７９】
電磁スピル弁２１７２は、低圧パイプ２１５上に設けられた電磁開閉弁である。電磁スピル弁２１７２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その開閉動作がＥＣＵ１００によって制御される構成となっている。電磁スピル弁２１７２の動作状態は、開弁又は閉弁の二値状態を採り、その閉弁時間がＥＣＵ１００の制御下にある駆動デューティに応じて決定される。即ち、電磁スピル弁２１７２は、何ら通電がなされない状態、即ち駆動デューティが０％の状態において開弁しており、駆動デューティに応じた時間だけ閉弁される構成を有している。
【００８０】
低圧パイプ２１５の一端部は、ポンプシリンダ２１７３に接続されている。ポンププランジャ２１７４は、このポンプシリンダ２１７３の内部において、このポンプシリンダ２１７４の長手方向に沿って往復運動可能に構成されている。この往復運動は、エンジン２００の排気カムシャフト２２９に固定されたポンプ駆動用カム２１７７のカムプロフィールによって制御される。即ち、ポンププランジャ２１７４は、ポンプ駆動用カム２１７７が一回転する間に、その上端部が図示ＴＤＣ（Top Death Center：上死点）とＢＤＣ（Bottom Death Center：下死点）との間を一往復するように構成される。
【００８１】
ポンプシリンダ２１７３の内部には、ポンプシリンダ２１７３の内壁部とポンププランジャ２１７４の上端部とによって、加圧室２１７５が形成される。加圧室２１７５の容積は、ポンププランジャ２１７４の往復運動に伴って変化し、ポンププランジャ２１７４の上端部がＴＤＣにある状態において最小となる。加圧室２１７５には、電磁スピル弁２１７２が開弁している期間において、低圧パイプ２１５を介して燃料が供給される。また、ポンプシリンダ２１７３には、高圧パイプ２１７１の一端部が接続されている。高圧パイプ２１７１は、吐出弁２１７６を備えており、その他端部においてコモンレール２１８と接続されている。
【００８２】
このような構成の下、ＥＣＵ１００は、ポンププランジャ２１７４が図示ＢＤＣからＴＤＣへ向かって移動し加圧室２１７５の圧力が上昇する期間において、電磁スピル弁を駆動デューティに応じた時間だけ閉弁させる。電磁スピル弁２１７２が閉弁している状態では、加圧室２１７５と低圧パイプ２１５との連通が遮断されるため、燃料は昇圧され、高圧パイプ２１７１に設けられた吐出弁２１７６を押し開いてコモンレール２１８へ吐出される。
【００８３】
このように、高圧ポンプ２１７では、電磁スピル弁２１７２を駆動するための駆動デューティに応じて（即ち、駆動デューティが大きい程大量の）燃料がコモンレール２１８へ吐出される。この吐出量は、後述するように、コモンレール２１８内の燃料の圧力たるレール圧Ｐｒが目標圧に維持されるように、常時フィードバック制御される。
【００８４】
図１に戻り、コモンレール２１８は、燃料を燃料タンク２１４よりも高圧な状態で貯留することが可能に構成された、本発明に係る「第２の貯留手段」の一例である。コモンレール２１８は、４本のシリンダ２０１に共通であり、紙面と垂直な方向へ伸長している。
【００８５】
コモンレール２１８には、個々のシリンダ２０１に対応する直噴インジェクタ２２０が接続されている。また、コモンレール２１８における燃料の圧力たるレール圧Ｐｒ（即ち、本発明に係る「第２の貯留手段に貯留される燃料の圧力」の一例）は、レール圧センサ２１９によって検出される構成となっている。レール圧センサ２１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたレール圧Ｐｒは、絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００８６】
直噴インジェクタ２２０は、その噴射孔（符号省略）の一部がシリンダ２０１内部に露出すると共に、コモンレール２１８に貯留された高圧状態の燃料を、高温高圧のシリンダ２０１内部に直接噴射することが可能に構成されてなる本発明に係る「噴射装置」の一例たる燃料噴射装置である。
【００８７】
直噴インジェクタ２２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作状態がＥＣＵ１００によって上位に制御される構成となっている。より具体的には、直噴インジェクタ２２０は、その開閉状態に応じて噴射孔を介した燃料の噴射量を規定する噴射弁を備えており、ＥＣＵ１００によりこの噴射弁の開弁時間が制御される構成となっている。直噴インジェクタ２２０からは、この噴射弁の開弁時間と、コモンレール２１８のレール圧Ｐｒとによって定まり得る噴射量に相当する燃料が噴射される。
【００８８】
シリンダ２０１内部では、吸気バルブ２１３を介して吸入された空気と、直噴インジェクタ２２０から噴射された燃料とが混合され、上述した混合気となる。シリンダ２０１内部で燃焼に供された、或いは一部燃焼に供されない混合気は、排気となり、図１において不図示の排気カムシャフト２２９に固定された排気カム（符号省略）のカムプロフィールに応じて開閉する排気バルブ２２１の開弁時に、排気ポート２２２及び排気ポート２２２に連通する排気管２２３を介して排気される。
【００８９】
排気管２２３には、三元触媒２２４が設置されている。三元触媒２２４は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。排気管２２３における三元触媒２２４の上流側には、空燃比センサ２２５が配設されている。空燃比センサ２２５は、排気管２２３から排出される排気からエンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。また、三元触媒２２４の下流には、酸素センサ２２６が設置されており、三元触媒２２４を通過した排気における酸素濃度を検出することが可能に構成されている。空燃比センサ２２５及び酸素センサ２２６は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、夫々検出された空燃比及び酸素濃度は、ＥＣＵ１００によって把握され、後述する空燃比フィードバック制御に供される構成となっている。
【００９０】
排気管２２３には、排気の温度たる排気温Ｔｅｘを検出することが可能な排気温センサ２２７が設置されている。また、シリンダ２０１を収容するシリンダブロック内のウォータージャケットには、エンジン２００の冷却水温を検出するための水温センサ２２８が配設されている。排気温センサ２２７及び水温センサ２２８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された排気温及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。
【００９１】
次に、図３を参照し、ＥＣＵ１００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、ＥＣＵ１００において実現される機能ブロックを説明するブロック図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。尚、ここで述べられる「機能ブロック」とは、ＥＣＵ１００により（或いは、ＥＣＵ１００のＣＰＵにより）エタノール濃度推定処理及び異常検出処理或いはその他の処理又は制御が実行される過程において、これらの処理又は制御に関連する特定の機能動作を実行することが可能に構成されてなる、ＥＣＵ１００或いはＣＰＵの少なくとも一部を表す概念であり、物理的な構成体としては、例えば全てがＣＰＵであってもよいし、ＣＰＵの他に或いはＣＰＵとは別に、適宜他のサブプロセッサや演算装置等が割り当てられていてもよい趣旨である。従って、必ずしも当該機能ブロックに相当する相互に異なる複数の物理的又は機械的な手段が存在せずともよい。
【００９２】
図３において、ＥＣＵ１００は、基本要求吐出量算出部１０１、燃圧Ｆ／Ｂ補正部１０２、高圧ポンプ駆動部１０３、エタノール濃度推定部１０４、噴射系異常検出部１０５、空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６及び噴射量制御部１０７を備える。
【００９３】
基本要求吐出量算出部１０１は、高圧ポンプ２１７における燃料の吐出量の基本値である基本要求吐出量（即ち、本発明に係る「基本供給量」の一例）を算出することが可能に構成された機能ブロックであり、本発明に係る「供給量決定手段」の一例である。
【００９４】
燃圧Ｆ／Ｂ補正部１０２は、コモンレール２１８内の燃圧に相当するレール圧Ｐｒをフィードバックすることにより、基本要求吐出量を補正することが可能に構成された機能ブロックであり、本発明に係る「第１補正量決定手段」の一例である。燃圧Ｆ／Ｂ補正部１０２には、前述したレール圧センサ２１９によって検出されるレール圧Ｐｒが電気的に入力される構成となっており、燃圧Ｆ／Ｂ補正部１０２は、本発明に係る「圧力特定手段」の一例としても機能するように構成されている。
【００９５】
高圧ポンプ駆動部１０３は、高圧ポンプ２１７における前述した駆動デューティの決定及び係る決定された駆動デューティに応じた電磁スピル弁２１７２への通電等を実行することが可能に構成された機能ブロックであり、本発明に係る「制御手段」の一例である。
【００９６】
エタノール濃度推定部１０４は、燃料中のエタノール濃度ＤＥを推定（即ち、本発明に係る「特定」の一例）することが可能に構成された機能ブロックであり、本発明に係る「濃度特定手段」の一例である。尚、エタノール濃度推定部１０４には、後述する燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰが電気的に入力される構成となっている。
【００９７】
噴射系異常検出部１０５は、直噴インジェクタ２２０の異常を検出することが可能に構成された機能ブロックであり、本発明に係る「判別手段」の一例である。尚、噴射系異常検出部１０５には、エタノール濃度推定部１０４と同様に燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰが、更には、後述する空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦが夫々電気的に入力される構成となっている。
【００９８】
空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６は、空燃比センサ２２５及び酸素センサ２２６により検出される空燃比及び酸素濃度を夫々フィードバックすることによって直噴インジェクタ２２０の噴射量を補正することが可能に構成された機能ブロックであり、本発明に係る「空燃比特定手段」及び「第２補正量決定手段」の一例である。
【００９９】
噴射量制御部１０７は、エンジン２００の運転条件に応じて定まる基本要求噴射量が空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６により適宜に補正されてなる要求噴射量に基づいて、直噴インジェクタ２２０の前述した噴射弁の開弁時間等を制御することが可能に構成された機能ブロックである。
【０１００】
＜１−２：実施形態の動作＞
＜１−２−１：燃圧フィードバック制御＞
エンジンシステム１０では、ＥＣＵ１００により燃圧フィードバック制御がなされ、コモンレール２１８における高圧状態の燃料の圧力（即ち、燃圧）が所定値に維持される。ここで、引き続き図３を参照し、燃圧フィードバック制御の詳細について説明することとする。
【０１０１】
図３において、燃圧フィードバック制御は、主として基本要求吐出量算出部１０１、燃圧Ｆ／Ｂ補正部１０２及び高圧ポンプ駆動部１０３によって実行される。
【０１０２】
基本要求吐出量算出部１０１は、クランクポジションセンサ２０６のセンサ出力に基づいて例えばＣＰＵにより演算される機関回転数ＮＥと、エアフローメータ２０７により検出される吸入空気量Ｇに基づいて例えばＣＰＵにより演算される実負荷率ＫＬ（例えば、シリンダ２０１内に吸入され得る最大の吸入空気量に対する実吸入空気量の割合等に基づいて規定される）及び後述する空燃比フィードバック制御に相関する増量係数（例えば、目標空燃比が理論空燃比近傍である場合には「１」であり、例えばリッチ側の空燃比が採用される場合には「１」より大きな値を採る）に基づいて、基本要求吐出量を算出する。
【０１０３】
この際、ＥＣＵ１００のＲＯＭには、予めＮＥ及びＫＬに対し基本要求吐出量を表してなる基本要求吐出量マップが格納されており、基本要求吐出量算出部１０１は、当該基本要求吐出量マップからその時点における機関回転数ＮＥ及び実負荷率ＫＬに対応する値を選択的に取得することにより、基本要求吐出量を算出する。この算出された基本要求吐出量は、燃圧Ｆ／Ｂ補正部１０２に入力される。
【０１０４】
燃圧Ｆ／Ｂ補正部１０２は、入力された基本要求吐出量とレール圧Ｐｒとに基づいて、燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰを算出する。燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰは、基本要求吐出量に対し乗じるべき係数の形態を採る、本発明に係る「第１の補正量」の一例である。
【０１０５】
この際、燃圧Ｆ／Ｂ補正部１０２は、入力されるレール圧Ｐｒに応じて、コモンレール２１８内の燃圧が目標圧に維持されるように燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰを算出し、基本要求吐出量を補正する。算出された燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰに応じた補正がなされた基本要求吐出量たる要求吐出量は、高圧ポンプ駆動部１０３に入力される。尚、目標圧は、機関回転数ＮＥ及び実負荷率ＫＬ等に基づいて適切な値が設定される。
【０１０６】
高圧ポンプ駆動部１０３は、入力された要求吐出量に応じて、高圧ポンプ２１７の電磁スピル弁２１７２の駆動デューティを決定し、電磁スピル弁２１７２への通電制御を介して高圧ポンプ２１７の吐出量を制御する。より具体的には、要求吐出量が相対的に多い場合には、電磁スピル弁２１７２の閉弁開始時期が相対的に早められ（即ち、相対的に駆動デューティが大きく設定され）、要求吐出量が相対的に少ない場合には、電磁スピル弁２１７２の閉弁開始時期が相対的に遅らされる（即ち、相対的に駆動デューティが小さく設定される）。この結果、エンジン２００において、コモンレール２１８内の燃圧は、常に目標圧近傍に維持される。
【０１０７】
＜１−２−２：空燃比フィードバック制御＞
エンジンシステム１０では更に、ＥＣＵ１００により空燃比フィードバック制御がなされ、空燃比が目標空燃比に維持される構成となっている。ここで、燃圧フィードバック制御と同様に図３を参照し、空燃比フィードバック制御の詳細について説明することとする。
【０１０８】
図３において、空燃比フィードバック制御は、主として空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６及び噴射量制御部１０７によって実行される。
【０１０９】
空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６は、空燃比センサ２２５によって検出される空燃比と、酸素センサ２２６によって検出される排気中の酸素濃度に基づいて、燃料の基本要求噴射量に対し乗じるべき係数の形態を採る空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦ（即ち、本発明に係る「第２の補正量」の一例）を算出し、噴射量制御部１０７に入力する。
【０１１０】
噴射量制御部１０７は、空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６によって補正された基本要求噴射量たる要求噴射量に応じて、この要求噴射量に相当する燃料が噴射されるように、直噴インジェクタ２２０の駆動デューティを制御し、より具体的には直噴インジェクタ２２０における噴射弁の開弁時間を制御し、噴射量を制御する。この結果、エンジン２００の空燃比は目標空燃比（基本的には理論空燃比近傍の値を採る）に維持される。
【０１１１】
＜１−２−３：エタノール濃度の検出＞
エンジン２００では、例えば給油動作や相分離の発生等により、燃料中のエタノール濃度が変化することがある。エタノール濃度が変化した場合、理論空燃比が変化する（エタノール濃度が高い程小さくなる）から、速やかに燃料噴射量の補正を行う必要がある。一方で、上述したように空燃比フィードバック制御が行われる過程において、例えばエタノール濃度の増加は、排気中の酸素濃度の増加等の形で検出することが可能であり、空燃比フェードバック制御により、ある程度はアルコール濃度の検出を行うことが可能である。
【０１１２】
他方、直噴インジェクタ２２０は、噴射孔が燃焼室内に露出している。従って高温高圧の燃焼室内雰囲気により、直噴インジェクタ２２０にはデポジットが付着或いは堆積し易い。このような付着又は堆積するデポジットにより、直噴インジェクタ２２０から噴射される燃料の量は、本来の要求噴射量に対し微妙に或いは顕著に減少し易い。また、直噴インジェクタ２２０における例えば噴射弁の機械的な噛み込み等によって、噴射弁の閉弁動作が阻害された場合等には、噴射量は本来の要求噴射量に対し増加し易い。
【０１１３】
上述した空燃比フィードバック制御においては、このような直噴インジェクタ２２０において発生し得る異常に起因する噴射量の変化も補償する必要があるから、例えばデポジット等の影響によって噴射量が減少した場合には、空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦは相対的に増加し、例えば機械的又は物理的な理由等により噴射量が増加した場合等には、空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦは相対的に減少する。従って、空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦの変化のみにより、エタノール濃度ＤＥを検出せしめようとした場合には、エタノール濃度ＤＥを誤検出する可能性がある。
【０１１４】
そこで、本実施形態では、ＣＰＵにより実行されるエタノール濃度推定処理によって、正確にエタノール濃度を検出することが可能となっている。ここで、図４を参照し、エタノール濃度推定処理の詳細について説明する。ここに、図４は、エタノール濃度推定処理のフローチャートである。
【０１１５】
図４において、エタノール濃度推定処理が開始されると、エタノール濃度推定部１０４が、燃圧Ｆ／Ｂ補正部１０２から燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰを取得する（ステップＳ１０１）。ここで、燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰについて補足すると、一の運転条件（例えば、基本要求吐出量が変化しない程度に安定した運転条件）において、直噴インジェクタ２２０の噴射量が燃料中のエタノール濃度の変化に起因して相対的に増加した場合、コモンレール２１８のレール圧Ｐｒが相対的に低下するため、燃圧Ｆ／Ｂ補正部１０２により燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰは増加側に更新される。燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰは、燃料中のガソリン濃度が１００％である場合、即ちエタノール濃度が０％である場合を基準としており、この場合「１」を採るように設定されている。
【０１１６】
続いて、エタノール濃度推定部１０４が、濃度指標値Ａを算出する（ステップＳ１０２）。ここで、濃度指標値Ａは、下記（１）式により規定される。
【０１１７】
Ａ＝ＦＢＰ−１・・・（１）
ここで、濃度指標値Ａとは、燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰが、ガソリン濃度が１００％である場合の当該係数からどの程度乖離しているかを規定する指標値である。
【０１１８】
濃度指標値Ａが算出されると、エタノール濃度推定部１０４は、下記（２）式に従ってエタノール濃度ＤＥを算出する（ステップＳ１０３）。
【０１１９】
ＤＥ＝Ａ×１００／０．６４・・・（２）
ここで、（２）式における「０．６４」とは、ガソリン濃度が１００％である場合の理論空燃比に対応する噴射量に対し、エタノール濃度が１００％である場合には体積比にして１．６４倍の燃料を噴射する必要があることに起因して設定される数値である。即ち、濃度指標値Ａが０．６４である場合には、エタノール濃度ＤＥは１００（即ち、１００％）であると推定される。
【０１２０】
ここで、前述したように、空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦは、直噴インジェクタ２２０の異常に影響されて増減する値である。然るに、このような噴射系の異常を反映して空燃比フィードバック制御により噴射量が要求噴射量に収束せしめられた場合（即ち、空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦが変化した場合）であっても、コモンレール２１８から減少する燃料量（即ち、直噴インジェクタ２２０の噴射量）は噴射系の異常の有無にかかわらず変化しない（別言すれば、噴射量が変化しないように空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＡＢＡＦが変化する）から、アルコール濃度が変化していない限り、定常的には燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰは従前の値から変化しない。従って、（２）式に従った数値演算により正確にエタノール濃度を検出することが可能となるのである。
【０１２１】
＜１−２−４：噴射系の異常検出＞
また、本実施形態では、ＣＰＵにより実行される異常検出処理によって、このようなエタノール濃度の検出のみならず、主として直噴インジェクタ２２０を含む噴射系の異常をも検出可能となっている。ここで、図５を参照し、異常検出処理の詳細について説明する。ここに、図５は、異常検出処理のフローチャートである。
【０１２２】
図５において、異常検出処理が開始されると、噴射系異常検出部１０５が、燃圧Ｆ／Ｂ補正部１０２から燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰを取得する（ステップＳ２０１）。それと同時に、或いは相前後して、噴射系異常検出部１０５は、空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６から空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦを取得する（ステップＳ２０２）。
【０１２３】
次に、噴射系異常検出部１０５は、下記（３）式に従って異常指標値Ｈを算出する（ステップＳ２０３）。
【０１２４】
Ｈ＝ＦＢＡＦ／ＦＢＰ・・・（３）
異常指標値Ｈを取得すると、噴射系異常検出部１０５は、異常指標値Ｈが下限値ＨｔｈＬ以上、且つ上限値ＨｔｈＨ以下の範囲にあるか否かを判別する（ステップＳ２０４）。
【０１２５】
ここで、エタノール濃度推定処理において述べたように、燃料中のエタノール濃度が変化した場合には、空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦ及び燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰは、相互に一対一、一対多、多対一又は多対多の関係を保って変化する。より具体的には、例えば燃料がガソリン（即ち、エタノール０％の燃料）からエタノール（即ち、エタノール１００％の燃料）へ変化した場合、本実施形態では両者は共に「１」から「１．６４」に変化する。従って、異常指標値Ｈは好適には「１」のまま変化しない。
【０１２６】
一方で、直噴インジェクタ２２０を含む噴射系に異常が発生した場合、上述したように空燃比を目標空燃比に維持する観点から空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦは増加又は減少するが、定常的には燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰは変化しない。従って、噴射系の異常の有無に応じて、異常指標値Ｈの値は変化する。ステップＳ２０４に係る上限値及び下限値は、夫々予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて、噴射系の異常が発生している旨を実践上の不具合（例えば、噴射系に異常が発生しているにもかかわらず異常が無い旨の判別を行う事態や、噴射系が正常であるにもかかわらず異常である旨の判別を行うといった不具合）が顕在化しない程度に正確に判別し得るように定められている。
【０１２７】
ステップＳ２０４に係る処理の結果、異常指標値Ｈが当該範囲内にある場合には（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、噴射系異常検出部１０５は異常検出フラグＦＧにゼロをセットし（ステップＳ２０５）、噴射系の異常が無いものとして処理をステップＳ２０１に戻して一連の処理を繰り返す。一方、異常指標値Ｈが下限値ＨｔｈＬ未満或いは上限値ＨｔｈＨより大きい場合には（ステップＳ２０４：ＮＯ）、噴射系異常検出部１０５は異常検出フラグＦＧに「１」をセットし（ステップＳ２０６）、噴射系の異常が発生しているものとして処理をステップＳ２０１に戻し、一連の処理を繰り返す。
【０１２８】
以上説明したように、本実施形態に係るエタノール濃度推定処理によれば、直噴インジェクタ２２０の異常に影響されず、且つ直噴インジェクタ２２０の噴射量と相関する燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰに基づいて、正確に燃料中のエタノール濃度ＤＥを検出することが可能である。
【０１２９】
また、このようなエタノール濃度の検出とは別に、或いは協調して、燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰと空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦとの相対関係（本実施形態では燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰに対する空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦの比率）に基づいて、直噴インジェクタ２２０を含む噴射系に異常が発生しているか否かを迅速且つ正確に検出することが可能である。
【０１３０】
尚、本実施形態では、異常検出処理とエタノール濃度推定処理とを個別に記述したが、いずれの処理においても燃圧Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＰが利用されることに鑑みれば、両方の処理が同時に或いは並列処理として実行されてもよい。また、本実施形態では、異常検出処理においてエタノール濃度ＤＥは参照されないが、エタノール濃度ＤＥが変化している場合に異常指標値Ｈに現れ得る影響を考慮して、異常検出処理が、例えばエタノール濃度ＤＥに顕著に変化が生じていない期間についてのみ実行されてもよい。或いは、エタノール濃度ＤＥに顕著な変化が生じている期間に実行される異常検出処理については、エタノール濃度ＤＥ又はその変化量に応じた補正が適宜なされてもよい。この場合、一層正確に噴射系の異常を検出することが可能となり好適である。
＜２：第２実施形態＞
エンジン２００における燃料中のエタノール濃度ＤＥは、第１実施形態と異なる手法により検出することも可能である。以下に、このような本発明の第２実施形態について説明する。
【０１３１】
＜２−１：実施形態の構成＞
始めに、図６を参照し、本発明の第２実施形態に係るＥＣＵ１００について説明する。ここに、図６は、ＥＣＵ１００において実現される機能ブロックを説明するブロック図である。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付して、或いは図示そのものを省略して、その説明を適宜省略することとする。尚、第２実施形態に係るエンジンシステムの構成は、第１実施形態に係るエンジンシステム１０と同等であるものとする。但し、第２実施形態に係るエンジンにおける燃料の噴射形態は、必ずしも第１実施形態に係る直噴の形態を採らずともよく、吸気ポート２１２に燃料を噴射する所謂ポート噴射の形態を採ってもよい。
【０１３２】
図６において、ＥＣＵ１００は、その機能ブロックとして、第１実施形態に係るＥＣＵ１００の構成に代えて、或いは第１実施形態に係る構成に加えて、排気温度推定部１０８及びエタノール濃度推定部１０９を備える。
【０１３３】
排気温度推定部１０８は、エンジン２００の排気温Ｔｅｘを推定することが可能に構成された機能ブロックであり、本発明に係る「排気温度推定手段」の一例である。
【０１３４】
エタノール濃度推定部１０９は、燃料中のエタノール濃度ＤＥを推定する（即ち、本発明に係る「特定」の一例）ことが可能に構成された機能ブロックであり、本発明に係る「濃度特定手段」の他の一例である。また、エタノール濃度推定部１０９には、排気温センサ２２７により検出されるエンジン２００の排気温Ｔｅｘが電気的に入力される構成となっている。即ち、エタノール濃度推定部１０９は、本発明に係る「排気温度特定手段」の一例としても機能するように構成されている。
【０１３５】
＜２−２：実施形態の動作＞
上記構成を有する第２実施形態の動作について、引き続き図６を参照して説明する。
【０１３６】
図６において、排気温度推定部１０８は、クランクポジションセンサ２０６のセンサ出力に基づいて例えばＣＰＵにより演算される機関回転数ＮＥと、エアフローメータ２０７により検出される吸入空気量Ｇに基づいて例えばＣＰＵにより演算される実負荷率ＫＬに基づいて、燃料中のエタノール濃度ＤＥがＲ（Ｒ≠０）である（即ち、Ｒ％である）場合のエンジン２００の排気温の推定値である排気温推定値ＴｅｘＤＥＲ（即ち、本発明に係る「Ｔｒ」の一例）と、燃料中のガソリン濃度ＤＧが１００である（即ち、１００％である）場合のエンジン２００の排気温の推定値である排気温推定値ＴｅｘＤＧ１００（即ち、本発明に係る「Ｔ０」の一例）を算出する。
【０１３７】
この排気温推定値の算出に際し、排気温度推定部１０８は、予めＥＣＵ１００のＲＯＭに格納された収束温度マップ及び時定数マップを参照する。収束温度マップは、上述した機関回転数ＮＥ及び実負荷率ＫＬに対し排気温Ｔｅｘの推定値が対応付けられてなるマップであり、例えば予め複数のガソリン濃度ＤＧ或いはエタノール濃度ＤＥについて設定されている。排気温度推定部１０８は、この収束温度マップのうち、ガソリン濃度ＤＧが１００である場合の収束温度マップと、エタノール濃度ＤＥがＲである場合の収束温度マップとを選択して（或いは、予めガソリン濃度ＤＧが１００である場合の収束温度マップ及びエタノール濃度ＤＥがＲである場合の収束温度マップのみが記憶されている場合にはこのような選択のプロセスは省略され、単純に各マップから）、機関回転数ＮＥ及び実負荷率ＫＬに対応する上述した排気温推定値を選択する。
【０１３８】
一方、エンジン２００の排気温Ｔｅｘの上昇速度は、エンジン２００の運転条件によって相違する。例えば、エンジン２００が高回転高負荷の状態にある場合には、排気温Ｔｅｘの上昇速度は相対的に速くなる。従って、固定された位置にある排気温センサ２２７によって検出される実際の排気温Ｔｅｘと、上述した排気温推定値との乖離を実践上無視し得る程度に小さくする（例えば、同一の運転条件において両者を相互に一致させる或いは一致しているとみなし得る程度に近接させる）ために、時定数マップが参照される。
【０１３９】
時定数マップは、予めエンジン２００の複数の運転条件について、収束温度マップに設定される排気温Ｔｅｘの推定値の上昇特性を規定する時定数が設定されてなるマップであり、排気温度推定部１０８は、収束温度マップから選択される排気温推定値と時定数マップから選択される時定数とに基づいて、排気温伝播の一次遅れを考慮した最終的な排気温推定値を算出する。排気温度推定部１０８によって算出された排気温推定値ＴｅｘＤＥＲ及びＴｅｘＤＧ１００は、エタノール濃度推定部１０９に電気的に入力される。
【０１４０】
ここで、図７を参照して、ＥＣＵ１００のＣＰＵにより実行されるエタノール濃度推定処理について説明する。ここに、図７は、エタノール濃度推定処理のフローチャートである。
【０１４１】
図７において、エタノール濃度推定処理が開始されると、先ずエタノール濃度推定部１０９が、排気温センサ２２７により検出され電気的に入力される排気温Ｔｅｘを取得する（ステップＳ３０１）。続いて、エタノール濃度推定部１０９は、先に述べた排気温推定値ＴｅｘＤＧ１００を取得し（ステップＳ３０２）、同じく先に述べた排気温推定値ＴｅｘＤＥＲを取得する（ステップＳ３０３）。
【０１４２】
次に、エタノール濃度推定部１０９は、下記（４）式に従った数値演算を実行することにより、エタノール濃度ＤＥを算出する（ステップＳ３０４）。
【０１４３】
ＤＥ＝（ＴｅｘＤＧ１００−Ｔｅｘ）／（ＴｅｘＤＧ１００−ＴｅｘＤＥＲ）×Ｒ・・・（４）
エンジン２００において、エタノールとガソリンとの発熱量の差異に鑑みれば、排気温Ｔｅｘは燃料中のエタノール濃度と相関する値である。より具体的には、エタノール濃度が高い程低くなる値である。従って、ガソリン濃度ＤＧが１００である場合（即ち、エタノール濃度ＤＥが０である場合）の排気温と、エタノール濃度がＲである場合の排気温とによって規定される特性線上における排気温Ｔｅｘの位置に基づいてエタノール濃度ＤＥを推定することにより、エタノール濃度ＤＥを正確に検出することが可能となる。
＜３：第３実施形態＞
第２実施形態に係るエタノール濃度ＤＥの検出精度は、更に高めることも可能である。ここで、図８を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。ここに、図８は、エンジン２００の模式構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１４４】
図８において、エンジン２００は、第１及び第２実施形態に係るエンジン２００と同一であり、各気筒から排出される排気が排気管２２３で集約され、三元触媒２２４により浄化されて下流に導かれる構成は、上述した各種実施形態と同一である。但し、本実施形態では特に、４本のシリンダ２０１を、夫々第１シリンダ２０１Ａ、第２シリンダ２０１Ｂ、第３シリンダ２０１Ｃ及び第４シリンダ２０１Ｄと区別して表現することとする。
【０１４５】
ここで、三元触媒２２４に係る触媒温度を迅速に上昇させる観点から、本実施形態では特にＥＣＵ１００により触媒昇温制御が実行される。触媒昇温制御の実行時には、第２シリンダ２０１Ｂ及び第３シリンダ２０１Ｃの空燃比が理論空燃比よりも高いリーン空燃比に、また第１シリンダ２０１Ａ及び第４シリンダ２０１Ｄの空燃比が理論空燃比よりも低いリッチ空燃比に夫々制御される。リッチ空燃比下における燃料の燃焼に際しては、燃焼に係る熱の発生量が相対的に大きいため、三元触媒２２４の温度は相対的にみて早く上昇する。一方で、第２シリンダ２０１Ｂ及び第３シリンダ２０１Ｃが夫々リーン空燃比に制御されることにより、エンジン２００全体の空燃比としては、概ね理論空燃比近傍の値に収束する構成となっている。また、本実施形態では特に、排気温センサ２２７は、三元触媒２２４の下流位置に、三元触媒２２４に近接して設置されている。
【０１４６】
このような構成において、ＥＣＵ１００のＣＰＵは、触媒昇温制御の実行中において上述したエタノール濃度推定処理を実行する。或いは、エタノール濃度推定処理の実行に際して、触媒昇温制御が実行されるように、直噴インジェクタ２２０（無論、ポート噴射型のインジェクタであってもよい）を直接的に又は間接的に制御する。
【０１４７】
尚、ＥＣＵ１００の構成が第１実施形態に準じる場合には、噴射量制御部１０７及び空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６等により触媒昇温制御に相当する噴射量及び空燃比の制御がなされるように、ＣＰＵが各部を制御しても、或いはＣＰＵの一部たり得る各部が動作してもよい。
【０１４８】
このように触媒昇温制御の実行中にエタノール濃度推定処理が実行された場合、排気温センサ２２７は、触媒昇温制御の実行中に三元触媒２２４において相対的に激しく生じる触媒反応に係る反応熱の影響をより顕著に受けることとなり、検出される排気温Ｔｅｘは、エタノール濃度ＤＥの影響をより大きく受けたものとなり易い。従って、エタノール濃度ＤＥをより高精度に検出することが可能となる。
【０１４９】
尚、触媒昇温制御の実行時には、リッチ空燃比下の燃焼に際して余剰燃料が生じるから、排気温度Ｔｅｘは、例えばこの余剰燃料に相当する分相対的に高くなる。従って、本実施形態においては、収束温度マップが、或いは収束温度マップ及び時定数マップが、係る余剰燃料の量をパラメータとして更に細分化されていてもよい。
＜４：第４実施形態＞
第３実施形態の如く触媒昇温制御が実行される場合には、更に他の手法によりエタノール濃度ＤＥを推定することが可能である。ここで、図９を参照し、このような本発明の第４実施形態について説明する。ここに、図９は、本発明の第４実施形態に係るＥＣＵ１００の機能ブロックを説明するブロック図である。尚、同図において、図３及び図６と重複する箇所には同一の符号を付して、或いは図示そのものを省略して、その説明を適宜省略することとする。
【０１５０】
図９において、ＥＣＵ１００は、その機能ブロックとして、少なくとも空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６、噴射量制御部１０７及びエタノール濃度推定部１０９並びに非昇温時排気温度推定部１１０及び昇温時排気昇温推定部１１１を備える。
【０１５１】
非昇温時排気温度推定部１１０は、上述した触媒昇温制御の非実行時における排気温度の推定値である非昇温時排気温推定値ＴｅｘＬを算出することが可能に構成された機能ブロックである。非昇温時排気温度推定部１１０は、機関回転数ＮＥ、実負荷率ＫＬ及び排気温Ｔｅｘに基づいて、予めＲＯＭに格納された収束温度マップ及び時定数マップを参照することにより非昇温時排気温推定値ＴｅｘＬを算出する。
【０１５２】
尚、収束温度マップ及び時定数マップによれば、上述した如く、機関回転数ＮＥ及び実負荷率ＫＬに基づいて非昇温時排気温推定値ＴｅｘＬを一義的に推定することが可能であるが、実際には、適合値からのズレ等が生じるため、その推定精度が低下する可能性がある。また、その時点におけるエタノール濃度ＤＥは不確定であるから、非昇温時排気温度推定部１１０が参照する収束温度マップにおいては、エタノール濃度ＤＥがパラメータとなり得ない。
【０１５３】
そこで、非昇温時排気温度推定部１１０は、触媒昇温制御の非実行時に、その時点の排気温Ｔｅｘ（即ち、排気温センサ２２７により検出される実測値）に基づいて非昇温時排気温推定値ＴｅｘＬの算出アルゴリズム及び（又は）算出パラメータを学習する。この学習により、触媒昇温制御の実行時において非昇温時排気温推定値ＴｅｘＬを高精度に、例えばエタノール濃度ＤＥを考慮することなく算出することが可能となっている。尚、非昇温時排気温推定値ＴｅｘＬを、より簡易的に導く手法としては、触媒昇温制御の実行直前における排気温センサ２２７の出力値を一時的に記憶しておくだけでもよい。
【０１５４】
昇温時排気昇温推定部１１１は、本発明に係る「排気温度推定手段」の他の一例であり、触媒昇温制御の実行前後における排気温度Ｔｅｘの変化量を表す昇温時排気昇温推定値（即ち、本発明に係る「排気温度に対応する指標値」の他の一例）を、燃料中のガソリン濃度ＤＧが１００である場合（即ち、昇温時排気昇温推定値ΔＴｅｘＤＧ１００）と、エタノール濃度ＤＥがＲである場合（即ち、昇温時排気昇温推定値ΔＴｅｘＤＥＲ）の二通りについて算出することが可能に構成される。
【０１５５】
昇温時排気昇温推定部１１１には、機関回転数ＮＥ及び実負荷率ＫＬの他に、前述したリッチ空燃比下で生じる余剰な燃料の量を表す余剰燃料量Ｑｄが夫々電気的に入力される構成となっており、昇温時排気昇温推定部１１１は、この機関回転数ＮＥ、実負荷率ＫＬ及び余剰燃料量Ｑｄに基づいて、例えば、触媒昇温制御の非実行時及び実行時に夫々対応する収束温度マップ及び時定数マップを参照して夫々に対応する排気温推定値を求め、それらの差分を取ること等により各排気昇温推定値を算出する。
【０１５６】
尚、昇温時排気昇温推定値の算出手法についてはこれに限定されず、例えばこのような収束温度マップに代えて或いは加えて、予め当該変化量が規定されてなる変化量マップ等を参照し、当該変化量を直接求めてもよい。また、この場合も、例えば時定数マップに基づいて温度伝播の一次遅れ特性が参照されてよい。
【０１５７】
尚、本実施形態においては、上述した触媒昇温制御が、空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６及び噴射量制御部１０７により実行される。即ち、触媒昇温制御を実行すべき旨が、これらを上位に制御する例えばＣＰＵ等により命令された場合、或いは予め触媒昇温制御を実行すべきものとして規定された条件が満たされた場合等において、噴射量制御部１０７は、第１乃至第４シリンダにおける空燃比が、既に述べたようにリーン空燃比又はリッチ空燃比となるように、各シリンダの噴射量を制御する。この際、要求噴射量は、空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６により、空燃比センサ２２５及び酸素センサ２２６のセンサ出力に基づいた補正、即ち、既に述べた空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦに応じた補正を適宜受けつつ決定される。
【０１５８】
ここで、図１０を参照し、第４実施形態に係るエタノール濃度推定処理の詳細について説明する。ここに、図１０は、エタノール濃度推定処理のフローチャートである。
【０１５９】
図１０において、エタノール濃度推定処理が開始されると、上述したように噴射量制御部１０７が触媒昇温制御を実行する（ステップＳ４０１）。
【０１６０】
触媒昇温制御が実行されると、エタノール濃度推定部１０９が排気温Ｔｅｘを取得する（ステップＳ４０２）。尚、この際、触媒昇温制御の実行開始から、触媒昇温制御による発熱量増加の効果が顕在化する程度の待機時間を経た後に、排気温度Ｔｅｘが取得されてもよい。
【０１６１】
次に、エタノール濃度推定部１０９は、非昇温時排気温度推定部１１０から、上述した非昇温時排気温推定値ＴｅｘＬを取得する（ステップＳ４０３）と共に、排気温Ｔｅｘと係る非昇温時排気温推定値ＴｅｘＬとの差分として規定される昇温値ΔＴｅｘを算出する（ステップＳ４０４）。この昇温値ΔＴｅｘＬは、即ち、触媒昇温制御の実行前後における排気温の変化量であり、本発明に係る「変化量」の一例である。即ち、エタノール濃度推定部１０９は、本発明に係る「変化量特定手段」の一例としても機能するように構成される。
【０１６２】
昇温値ΔＴｅｘを算出すると、エタノール濃度推定部１０９は、昇温時排気昇温推定部１１１から上述した昇温時排気昇温推定値ΔＴｅｘＤＧ１００を取得し（ステップＳ４０５）、また昇温時排気昇温推定値ΔＴｅｘＤＥＲを取得する（ステップＳ４０６）。
【０１６３】
各昇温時排気昇温推定値を取得すると、エタノール濃度推定部１０９は、下記（５）式に従った数値演算により、エタノール濃度ＤＥを算出する（ステップＳ４０６）。
【０１６４】
ＤＥ＝（ΔＴｅｘＤＧ１００−ΔＴｅｘ）／（ΔＴｅｘＤＧ１００−ΔＴｅｘＤＥＲ）×Ｒ・・・（５）
このように、本実施形態では、第２実施形態で説明したような排気温Ｔｅｘそのものの代わりに、触媒昇温制御の実行前後における排気温の変化量が算出要素として利用される。排気温自体は、外気温、湿度又は大気圧等といったエンジン２００の環境条件や、その他の条件によって微妙に或いは顕著に変化し得るが、このような変化量が使用された場合には、これらの影響がキャンセルされるため、燃料中のエタノール濃度ＤＥの影響が算出結果により顕著に現れ易い。従って、本実施形態によれば、より高精度に燃料中のエタノール濃度を検出することが可能となるのである。
【０１６５】
＜５：第５実施形態＞
第２乃至第４実施形態で説明した如く排気温又は排気温上昇量等に基づいてエタノール濃度ＤＥが検出された場合には、直噴インジェクタ２２０（無論、第２乃至第４実施形態の構成によれば、他のインジェクタでも構わない）を含む噴射系の異常を検出することが可能である。ここで、図１１を参照して、このような本発明の第５実施形態について説明する。ここに、図１１は、本発明の第５実施形態に係るＥＣＵ１００の機能ブロックを説明するブロック図である。尚、同図において、上述した各図と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１６６】
図１１において、ＥＣＵ１００は、噴射系異常検出部１１２を備える。噴射系異常検出部１１２は、ＥＣＵ１００のＣＰＵにより噴射系の異常を検出すべき旨の命令がなされた場合に、或いは噴射系の異常を検出すべきものとして規定された条件が満たされた場合等に動作する機能ブロックであり、本発明に係る「判別手段」の他の一例である。噴射系異常検出部１１２は、空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６から空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦを、またエタノール濃度推定部１０９から、エタノール濃度ＤＥを取得することが可能に構成される。
【０１６７】
噴射系異常検出部１１２は、その動作時において、取得したエタノール濃度ＤＥに基づいて、燃料の噴射量（例えば噴射量制御部１０７等により制御される直噴インジェクタ２２０の噴射量）を補正するための噴射量補正率α（即ち、本発明に係る「第１の噴射補正量」の一例）を算出する。係る噴射量補正率αの算出に際し、噴射系異常検出部１１２は、下記（６）式に従った数値演算を実行する。
【０１６８】
α＝ＤＥ／１００×０．６４＋１・・・（６）
即ち、（６）式に従えば、燃料がガソリンである場合（即ち、エタノール濃度ＤＥが０である場合）の噴射量補正率αは１であり、また燃料がエタノールである場合（即ち、エタノール濃度ＤＥが１００である場合）の噴射量補正率αは１．６４となって、エタノールとガソリンとの理論空燃比の差異（即ち、エタノールがガソリンに対し体積比にして概ね１．６４倍の噴射量を要すること）に基づいた正確な演算が可能となる。尚、噴射系異常検出部１１２は、本発明に係る「第１噴射補正量決定手段」の一例として機能する。
【０１６９】
一方、空燃比Ｆ／Ｂ補正部１０６から取得される空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦは、空燃比制御の観点から噴射量を補正するための噴射量補正率であり、本実施形態では、本発明に係る「第２の噴射補正量」の一例として機能する。空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦは、噴射系に上述した異常が何ら生じていなければ、エタノール濃度ＤＥに基づいて決定される噴射量補正率αと等しいか、或いは、噴射量補正率αと相互に一対一、一対多、多対一又は多対多の関係を保って変化する値となる。
【０１７０】
ここで、エタノール濃度ＤＥに基づいて決定される噴射量補正率αは、噴射系の異常とは無関係であるのに対し、空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦは、当該異常に顕著に影響される。より具体的には、噴射系の噴射量が、要求噴射量に対し少なければ空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦは増加し、噴射系の噴射量が、要求噴射量に対し多ければ空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦは減少する。
【０１７１】
そこで、噴射系異常検出部１１２は、その動作時において、下記（７）式に従った数値演算の結果として、異常指標値βを算出する。
【０１７２】
β＝ＦＢＡＦ／α・・・（７）
噴射系に異常が発生していない場合、βの値は、概ね基準値（例えば、１である）に収束する。一方、噴射系に異常が発生している場合、空燃比Ｆ／Ｂ補正係数ＦＢＡＦが増加又は減少するため、βの値は基準値に対し増加又は減少する。従って、噴射系異常検出部１１２は、算出されたβの値と基準値との差分の絶対値が、予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて実践上不具合が生じない程度の精度で噴射系の異常を検出し得るものとして設定されてなる閾値を超えた場合に、噴射系に異常が発生している旨の判別を行う。
【０１７３】
このように、第５実施形態に係るＥＣＵ１００によれば、エタノール濃度ＤＥを検出することのみならず、直噴インジェクタ２２０或いは吸気ポート噴射型の他インジェクタ等を含む噴射系の異常を正確に検出することが可能となり、実践上極めて有益である。
【０１７４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関のアルコール濃度検出装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの模式構成図である。
【図２】図１のエンジンシステムにおける高圧ポンプの構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図３】図１のエンジンシステムにおけるＥＣＵにおいて実現される機能ブロックを説明するブロック図である。
【図４】ＥＣＵにより実行されるエタノール濃度推定処理のフローチャートである。
【図５】ＥＣＵにより実行される異常検出処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係り、ＥＣＵにおいて実現される機能ブロックを説明するブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係り、ＥＣＵにより実行されるエタノール濃度推定処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態に係るエンジンの模式構成図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係り、ＥＣＵにおいて実現される機能ブロックを説明するブロック図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係り、ＥＣＵにより実行されるエタノール濃度推定処理のフローチャートである。
【図１１】本発明の第５実施形態に係り、ＥＣＵにおいて実現される機能ブロックを説明するブロック図である。
【符号の説明】
【０１７６】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、１０１…基本要求吐出量算出部、１０２…燃圧Ｆ／Ｂ補正部、１０３…高圧ポンプ駆動部、１０４…エタノール濃度推定部、１０５…噴射系異常検出部、１０６…空燃比Ｆ／Ｂ補正部、１０７…噴射量制御部、１０８…排気温度推定部、１０９…エタノール濃度推定部、１１０…非昇温時排気温度推定部、１１１…昇温時排気昇温推定部、１１２…噴射系異常検出部、２００…エンジン、２２０…直噴インジェクタ、２２５…空燃比センサ、２２６…酸素センサ、２２７…排気温センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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