(57)【要約】【課題】燃料内の単一組成分濃度を精度良く推定する。【解決手段】内燃機関の燃料性状推定装置は、燃料内の単一組成分濃度を推定／更新し、更新された単一組成分濃度を記憶するものであって、燃料噴射量を補正するための空燃比補正量を空燃比検出手段の検出値に基づいて算出する空燃比補正量算出手段と、現在記憶している単一組成分濃度に基づき燃料性状分補正量を算出する燃料性状分補正量算出手段と、空燃比補正量と燃料性状分補正量とから空燃比感度補正総量を算出する空燃比感度補正総量算出手段と、空燃比感度補正総量に基づき最新の燃料内の単一組成分濃度を推定する燃料内単一組成分濃度推定手段と、を有する。これによって、速やかに高い精度の濃度推定値で燃焼制御の補正ができ、排気、運転性の悪化を最低限に抑えることができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料内の単一組成分濃度を推定／更新し、更新された単一組成分濃度を記憶する内燃機関の燃料性状推定装置において、
燃料噴射量を補正するための空燃比補正量を空燃比検出手段の検出値に基づいて算出する空燃比補正量算出手段と、
現在記憶している単一組成分濃度に基づき燃料性状分補正量を算出する燃料性状分補正量算出手段と、
空燃比補正量と燃料性状分補正量とから空燃比感度補正総量を算出する空燃比感度補正総量算出手段と、
空燃比感度補正総量に基づき最新の燃料内の単一組成分濃度を推定する燃料内単一組成分濃度推定手段と、を有することを特徴とする内燃機関の燃料性状推定装置。
【請求項２】
空燃比補正量には、少なくとも空燃比検出手段の検出値に基づいて算出される空燃比フィードバック補正係数が含まれることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料性状推定装置。
【請求項３】
空燃比補正量には、空燃比検出手段の検出値に基づいて算出される空燃比フィードバック補正係数に基づいて算出される空燃学習補正係数が含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料性状推定装置。
【請求項４】
燃料系デバイスの故障を検知する燃料系デバイス失陥検出手段と、
燃料系デバイスの故障を検知した際に、単一組成分濃度推定値を予め設定された所定値に固定する暫定単一組成分濃度推定手段と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の燃料性状推定装置。
【請求項５】
空燃比検出手段の検出値に基づいて算出された空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある状態において、空燃比感度補正総量は単一組成分濃度推定値と略比例関係にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の燃料性状推定装置。
【請求項６】
単一組成分濃度は、燃料内のアルコール濃度であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の燃料性状推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料性状推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンの他にアルコールとガソリンの各種組成の混合燃料でも走行可能な、いわゆるフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）と言われる自動車がある。
【０００３】
アルコールは、通常のガソリン（混合燃料）に対してＣ（炭素）原子の含有量が異なるため、フレキシブルフューエルビークルに用いられる内燃機関にアルコールとガソリンの混合燃料を供給するにあたっては、燃料内のアルコール濃度に従って燃料噴射量を調整する必要がある。
【０００４】
このため、このようなフレキシブルフューエルビークルにおいては、燃料内のアルコール濃度を燃料タンク内に配設されたアルコール濃度センサにて検出し、アルコール濃度センサの故障時には、排気空燃比に基づいて算出される空燃比フィードバック補正係数の平均値とアルコール濃度との相関関係により、アルコール濃度推定を行うものが従来から知られている（特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１６３９９２号公報（第１−４頁、第５図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、空燃比フィードバック補正係数そのものとアルコール濃度との相関に基づいて、アルコール濃度推定を行っているため、現在のアルコール濃度によって、「燃料濃度−空燃比フィードバック補正係数」の特性を変更する必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明における内燃機関の燃料性状推定装置は、燃料内の単一組成分濃度を推定／更新し、更新された単一組成分濃度を記憶する内燃機関の燃料性状推定装置において、空燃比補正量を空燃比検出手段の検出値に基づいて算出する空燃比補正量算出手段と、現在記憶している単一組成分濃度に基づき燃料性状分補正量を算出する燃料性状分補正量算出手段と、空燃比補正量と燃料性状分補正量とから空燃比感度補正総量を算出する空燃比感度補正総量算出手段と、空燃比感度補正総量に基づき最新の燃料内の単一組成分濃度を推定する燃料内単一組成分濃度推定手段と、を有することを特徴としている。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、現在記憶している単一組成分濃度に基づく燃料性状分補正量を用いて最新の単一組成分濃度を推定しているので、実燃料性状と推定値の偏差を速やかに埋めることが可能となり、速やかに高い精度の濃度推定値で燃焼制御の補正ができ、排気、運転性の悪化を最低限に抑えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料性状推定装置の概略構成を示している。尚、図１に示す内燃機関は、アルコールを含む燃料を用いることも可能な内燃機関である。
【００１０】
エンジン本体１の燃焼室２には、吸気弁３を介して吸気通路４が接続されていると共に、排気弁５を介して排気通路６が接続されている。
【００１１】
吸気通路４には、エアクリーナ７、吸入空気量を検出するエアフローメータ８、吸入空気量を制御するスロットル弁９及び吸気中に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１１が配設されている。
【００１２】
燃料噴射弁１１は、エンジンコントロールユニット１２（以下、ＥＣＵと記す）からの噴射指令信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるよう吸気中に燃料を噴射供給している。
【００１３】
排気通路６には、排気中の酸素濃度を検出することによって排気中の空燃比を算出可能にする空燃比検出手段としての酸素濃度センサ１３と、三元触媒１４が配設されている。
【００１４】
三元触媒１４は理論空燃比を中心とするいわゆるウィンドウに空燃比がある場合に最大の転化効率をもって排気中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを同時に浄化できるため、ＥＣＵ１２では、三元触媒１４の上流側に設けた酸素濃度センサ１３からの出力に基づいて排気空燃比が上記のウィンドウの範囲内で変動するように空燃比のフィードバック制御を行う。
【００１５】
また、ＥＣＵ１２には、エンジン本体１の冷却水温度を検知する水温センサ１５からの信号が入力されている。
【００１６】
アルコールを含む燃料は、通常のガソリン（混合燃料）に対してＣ（炭素）原子の含有量が異なるため、同一の当量比を得るには大きな噴射量が要求されることになり、アルコールとガソリンの混合燃料をエンジンに供給するにあたっては、燃料内のアルコール濃度に従って燃料噴射量を調整する必要がある。
【００１７】
そこで、酸素濃度センサ１３の検出値を利用して、可及的速やかに、かつ精度良く燃料内のアルコール濃度を予測する。
【００１８】
本実施形態では、燃料内単一組成分濃度として、燃料内のアルコール濃度を以下の手順で推定する。図２は、燃料内のアルコール濃度を推定する制御の流れを示している。
【００１９】
まず、ステップ（以下、単にＳと表記する）１では、酸素濃度センサ１３の出力信号を基に算出された空燃比補正量としての空燃比フィードバック補正係数αを読み込む。
【００２０】
Ｓ２では、空燃比学習条件が成立しているか否かを判定し、空燃比学習条件が成立している場合には、Ｓ３に進み、各運転領域毎のαｍ算出マップのマップ値の書き換えを行う。空燃比学習条件が成立していない場合には、各αｍ算出マップのマップ値の書き換えを行わずにＳ４に進む。ここで、αｍは上記αに基づいて算出される空燃比学習補正係数である。尚、空燃比フィードバック補正係数α及び空燃比学習補正係数αｍは、上述した空燃比のフィードバック制御に用いられるパラメータであり、燃料噴射弁１１からの燃料噴射量がα及びαｍに応じて補正される。また、空燃比フィードバック補正係数α及び空燃比学習補正係数αｍの算出方法は、公知のいかなる算出方法でも使用可能であるため、これらの算出方法についての詳細な説明は省略する。
【００２１】
Ｓ４では、現在の各運転領域毎のαｍマップを参照し、各運転領域毎に空燃比補正量としての空燃比学習補正係数αｍを求める。
【００２２】
Ｓ５では、燃料系デバイス、すなわち酸素濃度センサ１３、エアフローメータ８、燃料噴射弁１１、水温センサ１５及びキャニスターパージシステム（図示せず）に、故障無きことを確認し、もし故障があれば、Ｓ６に進み、アルコール濃度の誤推定を防止し、可能な限り再始動及び始動後の回転持続を可能とするため、アルコール濃度推定値ＡＬＣを４０％（暫定アルコール濃度推定値）に固定する。
【００２３】
尚、本実施形態においては、給油される可能性のある燃料のなかで最もアルコール濃度が高い燃料をＥ８５燃料（エタノール濃度８５％）、最もアルコール濃度が低い燃料をＥ０燃料（エタノール濃度０％）として、これらの略中庸の値（４０％）を暫定アルコール濃度推定値ＡＬＣとしたものある。つまり、暫定アルコール濃度推定値は、アルコール（エタノール）濃度４０％のみに必ずしも限定されるものではない。
【００２４】
上記燃料系デバイスに故障がないと判定された場合には、Ｓ７に進み、アルコール濃度推定を行うための許可条件が成立しているか否かを判定する。すなわち、このＳ７においては、水温、エンジン始動後時間、空燃比学習制御の進行状況、給油履歴などの条件が整ったか否かを判定し、条件が整っている場合にはＳ８に進み、条件が整っていない場合にはアルコール濃度推定を行うことなく終了する。
【００２５】
Ｓ８では、次式（１）のように表される空燃比感度補正総量αｔを算出する。
【００２６】
【数１】
αｔ＝α×αｍ′×ＥＴＡＨＯＳ  …（１）
ここで、ＥＴＡＨＯＳは前回のアルコール濃度推定値ＡＬＣ、すなわち現在記憶しているアルコール濃度推定値ＡＬＣから算出される燃料性状分補正量であって、後述する図３を用い、前回のアルコール濃度推定値ＡＬＣから逆引きで算出されるαｔの前回値である。
【００２７】
また、このＳ８におけるαｍ′は、Ｓ４にて求めた各運転領域別のαｍのうち代表的な回転負荷領域のαｍの平均値、換言すればエンジンとしての使用頻度が高い４領域程度のαｍの平均値である。
【００２８】
Ｓ９では、図３に示すマップを用い、Ｓ８にて算出された空燃比感度補正総量αｔから最新のアルコール濃度推定値ＡＬＣを算出する。尚、Ｓ９にて算出された最新のアルコール濃度推定値ＡＬＣは、次回Ｓ９にて最新のアルコール濃度推定値ＡＬＣが算出されるまでＥＣＵ１２内に記憶される。
【００２９】
図３においては、空燃比感度補正総量αｔに対して、アルコール濃度推定値ＡＬＣは、連続的な特性を持っているが、これは、空燃比を理論空燃比保持するために、燃料噴射量に対して、空燃比偏差、すなわち酸素濃度センサ１３の検出値を基に算出される空燃比の目標空燃比に対する偏差に伴った補正を実現するために預けた特性である。また、図３について詳述すれば、空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある状態（αｔが１００％以上の領域）においては、空燃比感度補正総量αｔはアルコール濃度推定値ＡＬＣと略比例関係となっており、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にある状態（αｔが１００％以下の領域）においては、燃料内のアルコール濃度を０％と判定する。より具体的には、空燃比感度補正総量αｔ＝１００％である場合には、燃料内のアルコール濃度が０％と推定し、空燃比感度補正総量αｔ＝１４０％である場合には、燃料内のアルコール濃度が８５％と推定する。
【００３０】
尚、図２に示すフローチャートにおいて、Ｓ１〜Ｓ４までが空燃比補正量算出手段に相当し、Ｓ５が燃料系デバイス失陥検出手段に相当し、Ｓ６が暫定単一組成分濃度推定手段に相当し、Ｓ８が燃料性状分補正量算出手段及び空燃比感度補正総量算出手段に相当し、Ｓ９が燃料内単一組成分濃度推定手段に相当している。
【００３１】
このような内燃機関の燃料性状推定装置においては、前回推定されたアルコール濃度推定値ＡＬＣに基づく燃料性状分補正量ＥＴＡＨＯＳと、空燃比フィードバック補正係数α及び空燃比学習補正係数αｍを用いて最新のアルコール濃度を推定しているので、実際のアルコール濃度と推定値の偏差を速やかに埋めることが可能となり速やかに高い精度のアルコール濃度推定値で燃焼制御の補正ができ、排気、運転性の悪化を最低限に抑えることができる。また、アルコール濃度推定の推定時間が短くて済むので、精度要求により停止を必要とするシステムの停止時間を短くできるため、これらに関連する性能悪化を最低限に抑えることができる。
【００３２】
そして、燃料系デバイスの失陥時は、アルコール濃度推定値ＡＬＣを所定値（４０％）に固定することで、アルコール濃度の誤推定を防止することができる。また、この所定値は、燃料内の実際のアルコール濃度に依らず始動可能な補正量を提供する濃度とすることで、燃料系デバイスの故障時に、アルコール濃度推定値ＡＬＣの誤差により始動不能になることを抑制できる。すなわち、前述のように、エタノール濃度８５％のＥ８５燃料と、エタノール濃度０％のＥ０燃料とに対して、略中庸である４０％としているため、実際には、Ｅ８５燃料あるいはＥ０燃料が用いられている場合にも、始動不能とまでになることは抑制できる。
【００３３】
また、空燃比補正量には、空燃比フィードバック補正係数αが含まれているので、給油後の燃料撹拌及び燃料配管内の燃料輸送遅れによる濃度変化等の濃度の過渡状態を捉えることが可能になる。
【００３４】
さらに、空燃比補正量には、空燃比学習補正係数αｍが含まれているので、長期に渡ってアルコール濃度が同一の燃料を使用した場合等に起こる学習値のエラーを抑制することができる。
【００３５】
尚、上述した実施形態においては、空燃比感度補正総量αｔを算出する際に、空燃比フィードバック補正係数α及び空燃比学習補正係数αｍの平均値αｍ′の双方を用いているが、次式（２）及び（３）に示すように、α及びαｍ′のうちのいずれか一方のみを用いるようにしてもよい。
【００３６】
【数２】
αｔ＝α×ＥＴＡＨＯＳ  …（２）
【００３７】
【数３】
αｔ＝αｍ′×ＥＴＡＨＯＳ  …（３）
αのみを用いる式（２）は、上述した式（１）内のαｍ′を１と置くことでが得られるものであり、αｍ′のみを用いる式（３）は、上述した式（１）内のαを１と置くことで得られるものである。
【００３８】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００３９】
（１）  内燃機関の燃料性状推定装置は、燃料内の単一組成分濃度を推定／更新し、更新された単一組成分濃度を記憶するものであって、図４に示すように、燃料噴射量を補正するための空燃比補正量を空燃比検出手段の検出値に基づいて算出する空燃比補正量算出手段と、現在記憶している単一組成分濃度に基づき燃料性状分補正量を算出する燃料性状分補正量算出手段と、空燃比補正量と燃料性状分補正量とから空燃比感度補正総量を算出する空燃比感度補正総量算出手段と、空燃比感度補正総量に基づき最新の燃料内の単一組成分濃度を推定する燃料内単一組成分濃度推定手段と、を有する。このように、現在記憶している単一組成分濃度に基づく燃料性状分補正量を用いて最新の単一組成分濃度を推定しているので、実燃料性状と推定値の偏差を速やかに埋めることが可能となり、速やかに高い精度の濃度推定値で燃焼制御の補正ができ、排気、運転性の悪化を最低限に抑えることができる。また、濃度推定の推定時間が短くて済むので、精度要求により停止を必要とするシステムの停止時間を短くできるため、これらに関連する性能悪化を最低限に抑えることができる。
【００４０】
（２）  前記（１）に記載の内燃機関の燃料性状推定装置において、空燃比補正量には、少なくとも空燃比検出手段の検出値に基づいて算出される空燃比フィードバック補正係数が含まれる。これによって、給油後の燃料撹拌及び燃料配管内の燃料輸送遅れによる濃度変化等の濃度の過渡状態を捉えることが可能になる。
【００４１】
（３）  前記（１）または（２）に記載の内燃機関の燃料性状推定装置において、空燃比補正量には、空燃比検出手段の検出値に基づいて算出される空燃比フィードバック補正係数に基づいて算出される空燃学習補正係数が含まれる。これによって、長期に渡って単一組成分濃度が同一の燃料をした場合等に起こる学習値のエラーを抑制することができる。
【００４２】
（４）  前記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関の燃料性状推定装置において、燃料系デバイスの故障を検知する燃料系デバイス失陥検出手段と、燃料系デバイスの故障を検知した際に、単一組成分濃度推定値を予め設定された所定値に固定する暫定単一組成分濃度推定手段と、を有する。これによって、燃料系デバイスの失陥時は、単一組成分濃度を所定値に固定することで、燃料性状、すなわち単一組成分濃度の誤推定を防止することができる。また、この所定値は、燃料内の実際の単一組成分濃度に依らず始動可能な補正量を提供する濃度とすることで、燃料系デバイスの失陥時に、単一組成分濃度推定値の誤差により始動不能になることを抑制できる。
【００４３】
（５）  より具体的には、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の内燃機関の燃料性状推定装置において、空燃比検出手段の検出値に基づいて算出された空燃比が理論空燃比に対してリーン側にある状態において、空燃比感度補正総量は単一組成分濃度推定値と略比例関係にある。
【００４４】
（６）  さらに具体的には、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の内燃機関の燃料性状推定装置において、単一組成分濃度は、燃料内のアルコール濃度である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料性状推定装置の概略構成を示す説明図。
【図２】燃料内のアルコール濃度推定値を算出する制御の流れを示すフローチャート。
【図３】空燃比感度補正総量αｔとアルコール濃度推定値ＡＬＣとの相関関係を示す特性図。
【図４】本発明の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…エンジン本体
２…燃焼室
３…吸気弁
４…吸気通路
５…排気弁
６…排気通路
７…エアクリーナ
８…エアフローメータ
９…スロットル弁
１１…燃料噴射弁
１２…エンジンコントロールユニット
１３…酸素濃度センサ
１４…三元触媒
１５…水温センサ
１６…クランク角センサ
１７…外気温センサ
１８…車速センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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