(57)【要約】【課題】アルコール含有燃料を使用燃料とする場合に、想定空燃比が空燃比フィードバック制御の行われない領域にあるときにも精度よく使用燃料のアルコール濃度を推定する。【解決手段】エンジンのアルコール濃度推定装置であって、アルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側の目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段（１１）と、使用燃料の実空燃比を検出する実空燃比検出手段（１７）と、前記目標空燃比とこの検出された実空燃比との比率に基づいて使用燃料のアルコール濃度を算出するアルコール濃度算出手段（１１）とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール含有燃料を使用燃料とするエンジンのアルコール濃度推定装置であって、
アルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側の目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、
この目標空燃比の得られる燃料量をエンジンに供給する燃料供給手段と、
使用燃料の実空燃比を検出する実空燃比検出手段と、
前記目標空燃比とこの検出された実空燃比との比率に基づいて使用燃料のアルコール濃度を算出するアルコール濃度算出手段と
を備えることを特徴とするエンジンのアルコール濃度推定装置。
【請求項２】
アルコール含有燃料を使用燃料とするエンジンのアルコール濃度推定装置であって、
目標空燃比をアルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側に設定する目標空燃比設定手段と、
この目標空燃比の得られる燃料量をエンジンに供給する燃料供給手段と、
この目標空燃比をアルコール非含有燃料の理論空燃比で除した値である空気過剰率を算出する空気過剰率算出手段と、
使用燃料の実空燃比を検出する実空燃比検出手段と、
前記目標空燃比とこの検出された実空燃比との空燃比差を算出する空燃比差算出手段と、
この空燃比差と前記空気過剰率との比率に基づいて使用燃料のアルコール濃度を算出するアルコール濃度算出手段と
を備えることを特徴とするエンジンのアルコール濃度推定装置。
【請求項３】
アルコール含有燃料を使用燃料とするエンジンの制御装置であって、
アルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側の目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、
この目標空燃比の得られる燃料量をエンジンに供給する燃料供給手段と、
使用燃料の実空燃比を検出する実空燃比検出手段と、
前記目標空燃比とこの検出された実空燃比との比率に基づいて使用燃料のアルコール濃度を算出するアルコール濃度算出手段と、
この算出されたアルコール濃度に基づいてエンジン制御指令値を補正するエンジン指令値補正手段と
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
アルコール含有燃料を使用燃料とするエンジンの制御装置であって、
アルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側の目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、
この目標空燃比の得られる燃料量をエンジンに供給する燃料供給手段と、
この目標空燃比をアルコール非含有燃料の理論空燃比で除した値である空気過剰率を算出する空気過剰率算出手段と、
使用燃料の実空燃比を検出する実空燃比検出手段と、
前記目標空燃比とこの検出された実空燃比との空燃比差を算出する空燃比差算出手段と、
この空燃比差と前記空気過剰率との比率に基づいて使用燃料のアルコール濃度を算出するアルコール濃度算出手段と、
この算出されたアルコール濃度に基づいてエンジン制御指令値を補正するエンジン指令値補正手段と
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記エンジン制御指令値はエンジンへの燃料供給量または点火時期であることを特徴とする請求項３または４に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンのアルコール濃度推定装置およびエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
理論空燃比を目標空燃比とする空燃比フィードバック制御時に、空燃比センサ出力に基づいて空燃比フィードバック補正係数の平均値Ｍを演算し、この平均値Ｍと基準値１．０との差ΔＭを求め、その差ΔＭに基づいてエンジン用燃料のアルコール濃度を推定するものがある（特許文献１参照）。燃料のアルコール濃度を推定するのは、アルコールの物性はガソリンとは異なる点があり、特にアルコール濃度の高い燃料を用いるエンジンでは、その使用燃料のアルコール濃度に応じてエンジン制御指令値である空燃比や点火時期を変更する必要があるためである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１６３９９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アルコール含有燃料を使用燃料とする従来装置において、空燃比フィードバック補正係数の平均値は使用燃料の実空燃比に相当し、基準値１．０はアルコール非含有燃料の理論空燃比に相当する。従って、従来装置はアルコール含有燃料を使用する場合に、使用燃料の実空燃比とアルコール非含有燃料の理論空燃比との空燃比差に基づいて使用燃料のアルコール濃度を推定するものである。
【０００５】
しかしながら、従来装置のこのアルコール濃度推定方法では、目標空燃比がアルコール非含有燃料の理論空燃比よりリッチ側やリーン側に変化したとき、使用燃料のアルコール濃度の推定精度が低下する。これについて図７を参照して説明すると、同図において横軸は想定空燃比、縦軸はアルコール含有燃料を使用燃料としたときの使用燃料の実空燃比である。ここで、上記の想定空燃比は、後述するようにアルコール非含有燃料を使用燃料とするときの目標空燃比のことである。例えば、１４．６はアルコール非含有燃料であるガソリン１００％の燃料の理論空燃比であるが、このアルコール非含有燃料の理論空燃比を目標空燃比とするとき、１４．６が想定空燃比となる。
【０００６】
「Ｅ０ライン」はエタノール濃度が０％のアルコール含有燃料を使用燃料とするときの、「Ｅ８５ライン」はエタノール濃度が８５％のアルコール含有燃料を使用燃料とするときの各特性（直線）である。また、「エタノール中間濃度ライン」は、エタノール濃度８５％をさらに大きく５つに分割したときの各濃度のアルコール含有燃料を使用燃料とするときの特性（直線）である。すなわち、「Ｅ１７ライン」、「Ｅ３４ライン」、「Ｅ５１ライン」、「Ｅ６８ライン」はそれぞれエタノール濃度が１７％、３４％、５１％、６８％のアルコール含有燃料を使用燃料とするときの各特性である。
【０００７】
さて、従来装置では、アルコール含有燃料の使用時において、想定空燃比が１４．６のとき、空燃比センサ出力に基づく空燃比フィードバック制御が行われる。このとき使用燃料の実空燃比が仮に１６．６だったとすると、「Ｅ０ライン」との空燃比差は１６．６−１４．６＝２．０であり、「Ｅ０ライン」から空燃比で２．０離れた位置は「Ｅ３４ライン」と「Ｅ５１ライン」のほぼ中間の位置にあるため、このときの使用燃料のエタノール濃度はほぼ４２．５％（＝（３４＋５１）／２）であると推定することができる。
【０００８】
いま、「Ｅ０ライン」との空燃比差が２．０となるように同一差分ラインを引いてみると、想定空燃比が、アルコール非含有燃料の理論空燃比である１４．６を外れてリッチ側やリーン側になったときには、「Ｅ０ライン」との空燃比差２．０と使用燃料のアルコール濃度とが一義的に対応しないことがわかる。例えば、エタノール濃度が上記４２．５％のアルコール含有燃料を使用していても、冷間始動直後で空燃比フィードバック制御開始前には想定空燃比が１４．６よりも小さな空燃比ＡＦ１へと移る。このとき、「Ｅ０ライン」から空燃比で２．０離れた位置は「Ｅ６８ライン」の上にくるので、「Ｅ０ライン」との空燃比差２．０に相当するエタノール濃度は６８％にもなる。一方、希薄燃焼時には空燃比フィードバック制御が中止され、想定空燃比が１４．６よりも大きな空燃比ＡＦ２へと移る。このとき、「Ｅ０ライン」から空燃比で２．０離れた位置は「Ｅ３４ライン」の上にくるので、「Ｅ０ライン」との空燃比差２．０に相当するエタノール濃度は３４％になる。
【０００９】
このように、想定空燃比が、空燃比フィードバック制御の行われる１４．６のときには「Ｅ０ライン」との空燃比差２．０により使用燃料のエタノール濃度が４２．５％であると正確に推定できるものの、想定空燃比が１４．６よりも小さな空燃比ＡＦ１のときにも「Ｅ０ライン」との同じ空燃比差２．０から使用燃料を推定すると６８％にもなり、この逆に想定空燃比が１４．６よりも大きな空燃比ＡＦ２のときにも「Ｅ０ライン」との同じ空燃比差２．０から使用燃料を推定すると３４％となり、いずれも誤推定となってしまう。これは、従来装置においては想定空燃比が１４．６を外れた場合つまり空燃比フィードバック制御の行われない領域に移行したときには、もはや空燃比差からアルコール濃度を一義的に定めることができないためである。
【００１０】
そこで本発明では、アルコール含有燃料を使用燃料とする場合に、想定空燃比が空燃比フィードバック制御の行われない領域にあるときにも精度よく使用燃料のアルコール濃度を推定することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アルコール含有燃料を使用燃料とするエンジンを対象として、アルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側の目標空燃比を設定し、この目標空燃比の得られる燃料量をエンジンに供給すると共に、使用燃料の実空燃比を検出し、前記目標空燃比とこの検出された実空燃比との比率に基づいて使用燃料のアルコール濃度を算出するように構成する。
【００１２】
また本発明は、アルコール含有燃料を使用燃料とするエンジンを対象として、目標空燃比をアルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側に設定し、この目標空燃比の得られる燃料量をエンジンに供給すると共に、この目標空燃比をアルコール非含有燃料の理論空燃比で除した値である空気過剰率を算出し、使用燃料の実空燃比を検出し、前記目標空燃比とこの検出された実空燃比との空燃比差を算出し、この空燃比差と前記空気過剰率との比率に基づいて使用燃料のアルコール濃度を算出するように構成する。
【００１３】
また本発明は、アルコール含有燃料を使用燃料とするエンジンを対象とし、アルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側の目標空燃比を設定し、この目標空燃比の得られる燃料量をエンジンに供給すると共に、使用燃料の実空燃比を検出し、前記目標空燃比とこの検出された実空燃比との比率に基づいて使用燃料のアルコール濃度を算出し、この算出されたアルコール濃度に基づいてエンジン制御指令値を補正するように構成する。
【００１４】
また本発明は、アルコール含有燃料を使用燃料とするエンジンを対象とし、アルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側の目標空燃比を設定し、この目標空燃比の得られる燃料量をエンジンに供給すると共に、この目標空燃比をアルコール非含有燃料の理論空燃比で除した値である空気過剰率を算出し、使用燃料の実空燃比を検出し、前記目標空燃比とこの検出された実空燃比との空燃比差を算出し、この空燃比差と前記空気過剰率との比率に基づいて使用燃料のアルコール濃度を算出し、この算出されたアルコール濃度に基づいてエンジン制御指令値を補正するように構成する。
【００１５】
【発明の効果】
本発明ではアルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側目標空燃比を設定した場合に、この目標空燃比と使用燃料の実空燃比との比率あるいはこの目標空燃比とこの検出された実空燃比との空燃比差と、この目標空燃比をアルコール非含有燃料の理論空燃比で除した値である空気過剰率との比率に基づいて使用燃料のアルコール濃度を算出するようにしたので、理論空燃比よりもリッチ側やリーン側の目標空燃比を設定している状態においても比率と使用燃料のアルコール濃度とが一義的に定まることから、目標空燃比をアルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側に設定する領域、つまり空燃比フィードバック制御を行うことができない領域においても使用燃料のアルコールの濃度を精度よく推定できる。
【００１６】
また本発明によれば、算出されたアルコール濃度に基づいてエンジン制御指令値を補正するので、目標空燃比をアルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側に設定する領域、つまり空燃比フィードバック制御を行うことができない領域においても、エンジンの燃焼状態を狙い通りに制御できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は成層燃焼運転と均質燃焼運転とを切換可能にしたエンジンの制御装置の制御システム図で、当該エンジンは図示しない車両に搭載されている。
【００１９】
図１において１はエンジン本体、２は吸気管、３は排気管、４は燃料噴射弁、５は点火プラグ、６はスロットル弁、７はスロットル弁６を開閉駆動するステップモータ（あるいはＤＣモータなど）である。ここで、スロットル弁６とステップモータ７とから電気制御スロットル装置が構成されている。
【００２０】
当該エンジンではシリンダに直接臨んで設けられた燃料噴射弁４より低負荷などにおいて燃料を圧縮行程の後半に噴射しその噴霧から形成される混合気をシリンダ内の吸気流動を利用して塊のまま点火プラグ５へと向かわせ、圧縮上死点付近において点火プラグ５の近傍に到達した混合気塊に対して点火プラグ５による点火を行い、全体としては空燃比が例えば４０を超える超希薄燃焼（成層燃焼）の運転を行う。また高負荷側では燃料を吸気行程で噴射して燃料と空気の混合を早め、燃焼室の全域を均質的な混合気で満たし、理論空燃比の混合気による均質燃焼の運転を行う。
【００２１】
このため、アクセル開度センサ１２からのアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量のこと）の信号、クランク角センサ１３からの単位クランク角毎のポジション信号および気筒行程の位相差毎の基準信号、スロットル弁６上流の吸気管２に設けられるエアフローメータ１４からの吸入空気流量の信号、水温センサ１６からの冷却水温の信号、三元触媒８の上流に設けた空燃比センサ１７（実空燃比検出手段）からの信号が、エンジンコントローラ１１に入力され、エンジンコントローラ１１では運転条件（エンジン回転速度と吸入空気流量とで定まる）により最適な空燃比と最適な燃焼状態とが得られるように燃料噴射弁４からの燃料噴射量と燃料噴射時期とを制御している。例えば運転条件が図３に示す低負荷側や低回転速度側の希薄燃焼域（目標当量比Ｔｆｂｙａが１．０より小さな領域）にあれば目標空燃比を理論空燃比より希薄側に設定する。一方、図３に示す高負荷側や高回転速度側のストイキ燃焼域（目標当量比Ｔｆｂｙａが１．０の領域）になると燃料噴射時期をピストンが下降する吸気行程に設定するとともに目標空燃比を理論空燃比を中心とした狭い範囲に収める。また、全負荷時の出力要求に応えるため、全負荷付近の領域（目標当量比Ｔｆｂｙａが１．２の領域）になると目標空燃比を理論空燃比よりも小さな空燃比（出力空燃比）とする。
【００２２】
また、冷間始動直後で空燃比フィードバック制御開始前には目標当量比Ｔｆｂｙａが１．０を超える値になり、このとき空燃比は１４．６よりも小さな値にある。
【００２３】
このように、どんな空燃比（目標空燃比）でエンジンを運転するかは目標当量比Ｔｆｂｙａにより定まるのであり、この目標当量比Ｔｆｂｙａを用いてエンジンコントローラ１１では、次式によりシーケンシャル噴射時の燃料噴射パルス幅Ｔｉ［ｍｓ］を演算している。
【００２４】
Ｔｉ＝（Ｔｐ×Ｔｆｂｙａ＋Ｋａｔｈｏｓ）×ＨＯＳＥＴＨＡ
×（α＋αｍ−１）×２＋Ｔｓ…（１）
ただし、Ｔｐ          ；基本噴射パルス幅、
Ｋａｔｈｏｓ  ；過渡補正量、
ＨＯＳＥＴＨＡ；エタノール濃度補正係数、
α            ；空燃比フィードバック補正係数、
αｍ          ；空燃比学習値、
Ｔｓ          ；無効パルス幅、
ここで、（１）式のエタノール濃度補正係数ＨＯＳＥＴＨＡは、使用燃料のエタノール濃度の関数である。すなわち、ここでのエンジンはアルコール含有燃料を使用するものである。
【００２５】
ただし、（１）式においてエタノール濃度補正係数ＨＯＳＥＴＨＡ以外は、エタノール非含有燃料であるガソリン１００％の燃料に対してマッチングされている値である。このため、アルコール含有燃料が使用されるときには燃焼状態や空燃比が変化するので、このエタノール濃度補正係数ＨＯＳＥＴＨＡにより燃料供給量を補正することで、使用燃料がガソリン１００％の燃料であるときと同等の燃焼状態や空燃比を得るようにしている。
【００２６】
また、エンジンコントローラ１１ではアクセルセンサ１２からのアクセル開度と車速センサ１８からの車速とに基づいて車両の目標駆動トルクを演算し、この目標駆動トルクに基づいて目標スロットル弁開度を演算し、この目標スロットル弁開度が得られるように、ステップモータ７を介してスロットル弁開度を制御する。その際スロットルセンサ１５からの信号をフィードバック信号として用いている。
【００２７】
このように、本実施形態ではアルコール含有燃料を使用燃料とエンジンを前提とし、従来装置と同様に運転条件に応じた目標空燃比を設定すると共に、この目標空燃比と使用燃料の実空燃比との比率に基づいて使用燃料のエタノール濃度を算出（推定）し、この算出したエタノール濃度に基づいて上記のエタノール濃度補正係数ＨＯＳＥＴＨＡを算出する。
【００２８】
ここで、上記の目標空燃比はガソリン１００％の燃料に対する値で、後述するように目標当量比Ｔｆｂｙａにより定まる。
【００２９】
エンジンコントローラ１１で実行されるこの使用燃料のエタノール濃度の算出及びエタノール濃度補正係数ＨＯＳＥＴＨＡの算出を図２のフローチャートにより説明する。図２のフローは一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００３０】
ステップ１では目標当量比Ｔｆｂｙａ［無名数］と空燃比センサ１７出力ＶＡＦを読み込み、ステップ２でこの目標当量比Ｔｆｂｙａと１．０を比較する。
【００３１】
ここで、目標当量比Ｔｆｂｙａはエンジンの暖機完了後は図３に示すマップを検索することにより得られる値（エンジン冷間始動よりエンジンの暖機途中に限ってはマップ値は１．０であっても１．０を超える値となる）で、公知である。なお、目標当量比Ｔｆｂｙａはガソリン１００％の燃料に対してマッチングしている値である。
【００３２】
目標当量比Ｔｆｂｙａが１．０でないときには成層燃焼域や出力空燃比域にある、つまり理論空燃比を目標空燃比とする空燃比フィードバック制御条件にないと判断し、ステップ３に進んで目標空燃比（この目標空燃比を以下「想定空燃比」という。）Ａを次式により算出する。
【００３３】
Ａ＝１４．６２３／Ｔｆｂｙａ…（２）
（２）式の１４．６２３はガソリン１００％の燃料（アルコール非含有燃料）の理論空燃比である。ガソリン１００％の燃料では、例えば出力空燃比域のとき目標当量比Ｔｆｂｙａ＝１．２であることより、想定空燃比Ａは１２．１８６といった値になる。
【００３４】
ステップ４では空燃比センサ１７出力ＶＡＦより、使用燃料の実空燃比Ｂを次式により算出する。例えば空燃比センサ出力ＶＡＦより所定のテーブルを検索することにより実空燃比Ｂを求める。
【００３５】
Ｂ＝ｆ１（ＶＡＦ）…（３）
ステップ５では想定空燃比Ａからこの使用燃料の実空燃比Ｂを差し引いた空燃比差と許容値εを比較する。使用燃料のエタノール濃度が高くなるほど理論空燃比は小さくなり（図６参照）、この使用燃料の理論空燃比に近い値を、空燃比センサ１７が検出するので、使用燃料のエタノール濃度が高くなるほど使用燃料の実空燃比Ｂも小さくなる。つまり空燃比差Ａ−Ｂが大きくなるほど使用燃料のエタノール濃度が大きいことを表す。許容値εは使用燃料のエタノール濃度が１０％のときのＡ−Ｂに相当する値である。従って、Ａ−Ｂ＞εであることは使用燃料のエタノール濃度が１０％を超えていることを、またＡ−Ｂ≦εであることは使用燃料のエタノール濃度が１０％以下であることを表す。
【００３６】
Ａ−Ｂ≦εであるときには使用燃料のエタノール濃度を推定することなくステップ６に進んで、エタノール濃度補正係数ＨＯＳＥＴＨＡ＝１．０として今回の処理を終了する。つまり、０〜１０％までのエタノール濃度のときには燃料供給量を補正しない。これは、使用燃料のエタノール濃度が１０％以下であるときには発熱量の低下がさほどでなく燃料消費率がほとんど悪化しないので、使用燃料のエタノール濃度に応じた補正を行う必要がないためである。
【００３７】
これに対してＡ−Ｂ＞εであるときにはステップ５よりステップ７に進んで想定空燃比Ａと使用燃料の実空燃比Ｂの比率Ｃを次式により算出する。
【００３８】
Ｃ＝Ａ／Ｂ…（４）
ステップ８ではこの比率Ｃから使用燃料のエタノール濃度ＥｔｈａＣを次式により算出する。例えば比率Ｃから図４を内容とするテーブルを検索することによりエタノール濃度ＥｔｈａＣを算出する。
【００３９】
ＥｔｈａＣ＝ｆ２（Ｃ）…（５）
ステップ９ではこのようにして算出した使用燃料のエタノール濃度ＥｔｈａＣから次式によりエタノール濃度補正係数ＨＯＳＥＴＨＡを算出する。
【００４０】
ＨＯＳＥＴＨＡ＝ｆ３（ＥｔｈａＣ）…（６）
例えば、エタノール濃度が大きくなるほどエンジンへの供給燃料量が増すように１．０より大きな値のエタノール濃度補正係数を与える。
【００４１】
一方、目標当量比Ｔｆｂｙａ＝１．０であるときには理論空燃比を目標空燃比とする空燃比フィードバック制御条件にあると判断する。このときには従来装置（特開平５−１６３９９２号公報）のエタノール濃度推定方法が使えるので、ステップ２よりステップ１０〜１３に進んで従来装置と同様に空燃比フィードバック補正係数αに基づいて使用燃料のエタノール濃度を算出する。すなわち、ステップ１０では空燃比フィードバック補正係数αの半周期当たりの最大値αｍａｘと最小値αｍｉｎを読み込み、これらよりステップ１１で空燃比フィードバック補正係数の半周期当たりの平均値αａｖｅを次式により算出する。
【００４２】
αａｖｅ＝（αｍａｘ＋αｍｉｎ）／２…（７）
ステップ１２ではこの平均値αａｖｅと基準値１．０との差ΔＭを求め、この差ΔＭからステップ１３でエタノール濃度ＥｔｈａＣを次式により算出する。例えば、差ΔＭから図５を内容とするテーブルを検索することによりエタノール濃度ＥｔｈａＣ算出する。
【００４３】
ＥｔｈａＣ＝ｆ４（ΔＭ）…（８）
ステップ９ではこのエタノール濃度ＥｔｈａＣからエタノール濃度補正係数ＨＯＳＥｔｈａを前述の（６）式により算出する。
【００４４】
ここで、本実施形態の作用を図６を参照しながら説明すると、図６は最左端の欄のうち上段の「Ｅ０」は左から２番目の欄のうち上段に示したようにエタノール濃度０％の使用燃料を表す。同様に、「Ｅ４０」はエタノール濃度４０％の使用燃料、「Ｅ８５」はエタノール濃度８５％の使用燃料を表す。左から３番目の欄は、使用燃料の理論空燃比で、エタノール濃度が４０％、８５％と大きくなるほど使用燃料の理論空燃比が小さくなっていくことを表している。
【００４５】
左から４番目以降の欄のうち最上段は
〈ａ〉エタノール濃度０％の使用燃料（ガソリン１００％の燃料）に対して、燃料増量率を１０％、２０％、３０％と変化させたときの想定空燃比Ａ、そのときの空気過剰率λ、「Ｅ０」との比率Ｃを、また左から４番目以降の欄のうち中段と下段は
〈ｂ〉エタノール濃度の異なる２つの使用燃料（「Ｅ４０」と「Ｅ８５」）に対して、燃料増量率を１０％、２０％、３０％と変化させたときの実空燃比Ｂ、そのときの空気過剰率λ、「Ｅ０」との空燃比差Ｄ（＝Ａ−Ｂ）、「Ｅ０」との比率Ｃをまとめたものである。
【００４６】
なお、増量率を１０％、２０％、３０％とすることは、目標当量比Ｔｆｂｙａを１．１、１．２、１．３とすることによって果たされる。
【００４７】
この場合に、「Ｅ０」との空燃比差Ｄを採用するのが従来装置（特開平５−１６３９９２号公報）に相当し、「Ｅ０」との比率Ｃを採用するのが本実施形態であるので、「Ｅ４０」と「Ｅ８５」に対して従来装置、本実施形態をそれぞれ検討する。
【００４８】
〈１〉「Ｅ４０」：
使用燃料のエタノール濃度である４０％と「Ｅ０」との空燃比差Ｄとが一義的に定まる必要がある。想定空燃比Ａを１３．２９４、１２．１８６、１１．２４８と変化させたとき、実空燃比Ｂは１１．１６５、１０．２３５、９．４４８と変化するので、「Ｅ０」との空燃比差Ｄを求めてみると、２．１２９（＝１３．２９４−１１．１６５）、１．９５１（＝１２．１８６−１０．２３５）、１．８００（＝１１．２４８−９．４４８）と変化している。すなわち、従来装置においては使用燃料のエタノール濃度は４０％で一定でありながら、想定空燃比Ａに応じて「Ｅ０」との空燃比差Ｄが変化してしまうので、使用燃料のエタノール濃度である４０％と「Ｅ０」との空燃比差Ｄとを一義的に定めることができない。
【００４９】
これに対して本実施形態では、「Ｅ０」との比率Ｃは増量率１０％のとき１．１９１（＝１３．２９４／１１．１６５）、増量率２０％のとき１．１９１（＝１２．１８６／１０．２３５）、増量率３０％のとき１．１９１（＝１１．２４８／９．４４８）となり想定空燃比Ａをリッチ側に変化させても変化しない。すなわち、本実施形態によれば想定空燃比Ａがリッチ側に変化しても使用燃料のエタノール濃度である４０％と「Ｅ０」との比率Ｃである１．１９１とが一義的に定まっている。
【００５０】
〈２〉「Ｅ８５」：
使用燃料のエタノール濃度である８５％と「Ｅ０」との空燃比差Ｄとが一義的に定まる必要がある。想定空燃比Ａを１３．２９４、１２．１８６、１１．２４８と変化させたとき、実空燃比Ｂは８．８９２、８．１５１、７．５２４と変化するので、「Ｅ０」との空燃比差Ｄを求めてみると、４．４０２（＝１３．２９４−８．８９２）、４．０３５（＝１２．１８６−８．１５１）、３．６９４（＝１１．２４８−７．５２４）と変化している。すなわち、従来装置においては使用燃料のエタノール濃度は８５％で一定でありながら、想定空燃比Ａに応じて「Ｅ０」との空燃比差Ｄが変化してしまい、使用燃料のエタノール濃度である８５％と「Ｅ０」との空燃比差Ｄとを一義的に定めることができない。
【００５１】
これに対して本実施形態では、「Ｅ０」との比率Ｃは    増量率１０％のとき１．４９５（＝１３．２９４／８．８９２）、増量率２０％のとき１．４９５（＝１２．１８６／８．１５１）、増量率３０％のとき１．４９５（＝１１．２４８／７．５２４）となり想定空燃比Ａをリッチ側に変化させても変化しない。すなわち、本実施形態によれば想定空燃比Ａがリッチ側に変化しても使用燃料のエタノール濃度である８５％と「Ｅ０」との比率Ｃである１．４９５とが一義的に定まっている。
【００５２】
図６には
（イ）想定空燃比Ａをリッチ側に変化させた場合、また
（ロ）使用燃料のエタノール濃度が４０％、８５％の２つの場合
しか示していないが、図６はこれらの場合で代表させたに過ぎず、
（ハ）想定空燃比Ａをリーン側に変化させた場合、また
（ニ）使用燃料のエタノール濃度が１００％までのうちのこれら４０％、８５％以外の濃度である場合
においても、上記〈１〉、〈２〉と同様の結果となることを確認している。
【００５３】
上記〈１〉、〈２〉により求まった「Ｅ０」との比率Ｃと使用燃料のエタノール濃度との２つの組み合わせ（１．１９１、４０％）、（１．４９５、８５％）は図４に示したエタノール濃度の特性上にのる値である。従って、（ハ）、（ニ）の場合に得られる「Ｅ０」との比率Ｃと使用燃料のエタノール濃度との各組み合わせを書き込めば図４に示した特性が得られることになる。
【００５４】
このように本実施形態（請求項１に記載の発明）では、アルコール含有燃料を使用するエンジンを前提として、使用燃料の実空燃比Ｂを算出し、想定空燃比Ａ（目標空燃比）とこの実空燃比Ｂとの比率Ｃに基づいて使用燃料のエタノール濃度ＥｔｈａＣを算出（推定）するようにしたので、想定空燃比Ａがガソリン１００％の燃料の理論空燃比（１４．６２３）よりリッチ側、リーン側のいずれの側に変化した状態でも、使用燃料のエタノール濃度ＥｔｈａＣを精度よく求めることができる。
【００５５】
また、本実施形態（請求項３に記載の発明）によれば、算出されたエタノール濃度ＥｔｈａＣ（アルコール濃度）に基づいエンジンへの燃料供給量（エンジン制御指令値）を補正するので、想定空燃比Ａをガソリン１００％の燃料の理論空燃比よりもリッチ側またはリーン側に設定する領域、つまり空燃比フィードバック制御を行うことができない領域においても、エンジンの燃焼状態を狙い通りに制御できる。
【００５６】
実施形態では、使用燃料のエタノール濃度を算出するパラメータが、想定空燃比Ａと使用燃料の実空燃比Ｂとの比率Ｃである場合で説明したが、これに限られるものでない。例えば「Ｅ０」との空燃比差Ｄを空気過剰率λで除した値（Ｄ／λ）をパラメータとしてもかまわない（第２実施形態）。
【００５７】
これについて図６を再び参照して説明すると、「Ｅ４０」、「Ｅ８５」に対して、「Ｅ０」との空燃比差Ｄを空気過剰率λで除した値（Ｄ／λ）を追加して書き入れている。このＤ／λをみてみると、次のようになる。
【００５８】
〈３〉「Ｅ４０」：
想定空燃比Ａを１３．２９４、１２．１８６、１１．２４８と変化させたとき、空気過剰率λは、０．９０９（＝１３．２９４／１４．６２３）、０．８３３（＝１２．１８６／１４．６２３）、０．７６９（＝１１．２４８／１４．６２３）と変化する。また、「Ｅ０」との空燃比差Ｄは前述のように、２．１２９、１．９５１、１．８００と変化する。ところが、Ｄ／λは増量率が１０％のとき２．３４２（＝２．１２９／０．９０９）、増量率が２０％のとき２．３４２（＝１．９５１／０．８３３）、増量率が３０％のとき２．３４１（＝１．８００／０．７６９）となりほとんど変わらない。
【００５９】
〈４〉「Ｅ８５」：
想定空燃比Ａを１３．２９４、１２．１８６、１１．２４８と変化させたとき、空気過剰率λは、０．９０９、０．８３３、０．７６９と変化する。また、空燃比差Ｄは前述のように、４．４０２、４．０３５、３．６９４と変化する。ところが、Ｄ／λは増量率が１０％のとき４．８４３（＝４．４０２／０．９０９）、増量率が２０％のとき４．８４４（＝４．０３５／０．８３３）、増量率が３０％のとき４．８４３（＝３．６９４／０．７６９）となりほとんど変わらない。
【００６０】
図６には前述のように想定空燃比Ａをリッチ側に変化させた場合、また使用燃料のエタノール濃度が４０％、８５％の２つの場合しか示していないが、図６はこれらの場合で代表させたに過ぎず、想定空燃比Ａをリーン側に変化させた場合、また使用燃料のエタノール濃度が１００％までのうちのこれら４０％、８５％以外の濃度である場合においても、上記〈３〉、〈４〉と同様の結果となることを確認している。
【００６１】
このように、「Ｅ０」との空燃比差Ｄと空気過剰率λとの比率によっても、想定空燃比Ａがリッチ側やリーン側に変化した状態において使用燃料のエタノール濃度を一義的に定めることができる（請求項２に記載の発明）。
【００６２】
実施形態はアルコールがエタノールである場合で説明したが、これに限られるものでない。
【００６３】
第１実施形態は分子を想定空燃比Ａ、分母を使用燃料の実空燃比Ｂとする比率Ｃの場合で説明したが、分母を想定空燃比Ａ、分子を使用燃料の実空燃比Ｂとする比率の場合でもかまわない。
【００６４】
第２実施形態は分子を「Ｅ０」との空燃比差Ｄ、分母を空気過剰率λとする比率の場合で説明したが、分母を「Ｅ０」との空燃比差Ｄ、分子を空気過剰率λとする比率の場合でもかまわない。
【００６５】
実施形態では、使用燃料のエタノール濃度に基づいてエンジンへの燃料供給量（Ｔｐ）を補正する場合で説明したが、点火時期を補正してもかまわない。なお、使用燃料のアルコール濃度に基づいて点火時期を補正する方法は、特開平２−１２５９６７号公報により公知であるので、これを用いればよい。
【００６６】
最後に、請求項１に記載の目標空燃比設定手段の機能はエンジンコントローラ１１により、アルコール濃度算出手段の機能は図２のステップ７、８により果たされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の制御システム図。
【図２】使用燃料のエタノール濃度の算出とエタノール濃度補正係数の算出を説明するためのフローチャート。
【図３】目標当量比の特性図。
【図４】比率Ｃに対する使用燃料のエタノール濃度の特性図。
【図５】差ΔＭに対する使用燃料のエタノール濃度の特性図。
【図６】「Ｅ０」、「Ｅ４０」、「Ｅ８０」での特性をまとめた表図。
【図７】想定空燃比と使用燃料の実空燃比との関係を説明するための特性図。
【符号の説明】
４  燃料噴射弁
５  点火プラグ
１１  エンジンコントローラ
１７  空燃比センサ（実空燃比検出手段）
【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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