(57)【要約】【課題】本発明は、蒸発燃料吸着装置が燃料供給状態であっても、アルコール濃度の学習頻度が低下することを防止できる内燃機関のアルコール濃度推定装置を提供することを目的としている。【解決手段】このため、内燃機関に供給される混合燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定装置であって、アルコール濃度推定装置は、内燃機関の排気温度に基づきアルコール濃度を推定する。また、アルコール濃度推定装置であって、内燃機関の負荷とアルコール濃度とに基づき内燃機関の排気温度を推定する排気温度推定手段と、内燃機関の実排気温度を検出する実排気温度検出手段と、推定排気温度と実排気温度との差が小さいときアルコール濃度の値を記憶するアルコール濃度学習手段とを備えている。【選択図】図１
2013238137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に供給される混合燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定装置であって、このアルコール濃度推定装置は、前記内燃機関の排気温度に基づきアルコール濃度を推定することを特徴とする内燃機関のアルコール濃度推定装置。
【請求項２】
内燃機関に供給される混合燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定装置であって、前記内燃機関の負荷とアルコール濃度とに基づき前記内燃機関の排気温度を推定する排気温度推定手段と、前記内燃機関の実排気温度を検出する実排気温度検出手段と、推定排気温度と実排気温度との差が小さいときアルコール濃度の値を記憶するアルコール濃度学習手段とを備えたことを特徴とする内燃機関のアルコール濃度推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関のアルコール濃度推定装置に係り、例えばガソリンとエタノールなどのアルコールとを混合した混合燃料を用いる内燃機関に関し、混合燃料中のアルコール濃度を推定する内燃機関のアルコール濃度推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度推定装置においては、例えば下記の特許文献１に開示されるように、アルコール非含有燃料の理論空燃比よりもリッチ側又は、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、使用燃料の実空燃比を検出する実空燃比検出手段とを備え、この実空燃比と目標空燃比との比率に基づいて燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度算出手段を備えた内燃機関のアルコール濃度推定装置が知られている。
この発明によれば、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ものである。
追記すれば、アルコール（「エタノール」ともいう。）とガソリンとの混合燃料で動くＦＦＶ（「Ｆｌｅｘ  Ｆｕｅｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ」ともいう。）では、燃料中のアルコール濃度を検出し、燃料噴射や点火時期制御に反映させることで最適な空燃比や点火時期に制御している。
このとき、従来方式では、空燃比Ｆ／Ｂのずれ量より濃度学習制御を行うのが一般的であるが、この方法では、
（１）燃料学習
（２）パージ濃度学習
の各制御が同様の原理で学習しているため、濃度学習の更新頻度が低下するという不具合がある一方、２つ以上の学習制御を同時に行ってしまうと、誤学習を招いてしまうという不具合もある。
また、アルコール濃度の学習制御が正確に行えないと、ドラビリ不良、始動不良や失火によりエンジン部品の劣化や破損を招くという恐れもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−４８６２５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、従来の燃料を収める燃料タンクは、蒸発燃料を一時的に吸着する蒸発燃料吸着装置（「キャニスタ」ともいう。）が備えられ、内燃機関の運転時に燃料吸着装置の開放弁を開き、蒸発燃料を吸気装置へ供給することで蒸発燃料が外へ漏れ出すことを防止する内燃機関の蒸発燃料吸着装置が一般的に備えられる。
ここで、蒸発燃料吸着装置が蒸発燃料を吸気装置へ供給を始めると、上記のアルコール濃度推定装置においては、実空燃比検出手段の値に誤差が生じる。
このため、アルコール濃度推定装置は、蒸発燃料吸着装置が蒸発燃料の供給を停止しているときのみ、学習を行うようにしているが、学習頻度が低下するという不都合がある。
【０００５】
この発明は、蒸発燃料吸着装置が燃料供給状態であっても、アルコール濃度の学習頻度が低下することを防止できる内燃機関のアルコール濃度推定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】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、内燃機関に供給される混合燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定装置であって、このアルコール濃度推定装置は、前記内燃機関の排気温度に基づきアルコール濃度を推定することを特徴とする。
また、内燃機関に供給される混合燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定装置であって、前記内燃機関の負荷とアルコール濃度とに基づき前記内燃機関の排気温度を推定する排気温度推定手段と、前記内燃機関の実排気温度を検出する実排気温度検出手段と、推定排気温度と実排気温度との差が小さいときアルコール濃度の値を記憶するアルコール濃度学習手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、アルコール（エタノール）の気化熱はガソリンより大きいため、アルコール濃度が高いほど排気温度が低下する傾向がある。従って、エンジンの運転状態毎に排気温度とアルコール濃度との関係を予め調べ、所謂マップとしてメモリに記憶しておけば、排気温度からアルコール濃度を推定することができる。上記のように構成すれば、従来燃料フィードバック制御の停止時やパージバルブの開弁時には、アルコール濃度の検出ができなかった問題が解決できる。即ち、燃料フィードバック制御やパージバルブの状態によらず排気温度が検出できれば、アルコール濃度を推定することができる。
また、この発明によれば、例えばフィードバック制御の停止中やパージバルブの開弁状態により一時的に不正確な排気温度が推定されたとしても、この推定排気温度が実排気温度と比較して近似していなければ推定排気温度に基づくアルコール濃度をアルコール濃度学習手段が記憶することが無い。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は内燃機関のアルコール濃度推定装置の制御用フローチャートである。（実施例）
【図２】図２は内燃機関のアルコール濃度推定装置のシステム図である。（実施例）
【図３】図３は内燃機関のアルコール濃度推定装置のアルコール濃度学習制御用フローチャートである。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
図１〜図３はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は内燃機関２のアルコール濃度推定装置、３は吸気通路、４は排気通路である。
つまり、この内燃機関２のアルコール濃度推定装置１は、図２に示す如く、内燃機関２の吸気系と排気系とを備えている。
そして、内燃機関２の吸気系は、上流側にエアクリーナ５が配置される吸気管６と、この吸気管６の下流側に接続される吸気マニホルド７とを備え、吸気管６と吸気マニホルド７とによって前記吸気通路３を形成している。
このとき、この吸気通路３の途中にスロットルバルブ８を配設し、前記吸気通路３において、スロットルバルブ８よりも上流側部位かつ前記エアクリーナ５よりも下流側部位に吸気温度を検出する吸気温センサ９を配設する。
また、前記スロットルバルブ８にスロットルポジションセンサ１０を設ける。
更に、前記スロットルバルブ８を迂回するＩＳＣ（「アイドル・スピード・コントロール」ともいう。）制御手段１１を設ける。
前記吸気マニホルド７のサージタンク１２には、このサージタンク１２内の吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１３を設ける。
更にまた、前記吸気マニホルド７のサージタンク１２には、前記内燃機関２の燃料タンク１４に連絡する蒸発燃料吸着手段１５を設ける。
この蒸発燃料吸着手段１５は、図２に示す如く、燃料タンク１４内の蒸発燃料を吸着するとともに、所定の運転条件に応じて吸着した蒸発燃料を前記内燃機関２の吸気マニホルド７のサージタンク１２にパージするキャニスタ１６と、このキャニスタ１６のパージ動作を制御するパージバルブ１７とを備えている。
前記内燃機関２の吸気マニホルド７にインジェクタ１８を配設し、このインジェクタ１８のダンパ１９と前記燃料タンク１４とを燃料フィルタ２０を介して連絡する。このとき、前記インジェクタ１８にはプレッシャレギュレータ２１を設け、このプレッシャレギュレータ２１を前記吸気管圧力センサ１３に吸気管圧力を案内する吸気管圧力センサ通路２２に接続する。
【００１１】
また、前記内燃機関２には、前記吸気通路３の下流側端部を開閉する吸気バルブ２３を配設するとともに、前記排気通路４の上流側端部を開閉する排気バルブ２４を配設する。
そして、前記内燃機関２の冷却水温度を検出する水温センサ２５を設ける一方、内燃機関２の上部中央に点火プラグ２６を配設する。
【００１２】
更に、前記内燃機関２の排気系は、内燃機関２に連絡する排気マニホルド２７と、この排気マニホルド２７の下流側に接続される排気管２８とを備えている。
そして、この排気管２８の途中に、上流側から酸素センサ（「Ｏ２センサ」ともいう。）２９と排気温度センサ３０とを順次配設する。
【００１３】
前記アルコール濃度推定装置１は、前記内燃機関２に供給される混合燃料のアルコール濃度を推定する。
このとき、アルコール濃度推定装置１は、ＦＦＶのアルコール濃度学習制御の頻度を向上させるために、従来の空燃比Ｆ／Ｂを用いた濃度学習に加え、通常、触媒保護用の燃料噴射制御に用いられる前記排気温度センサ３０を使用して、アルコール濃度学習を行う。
追記すれば、エタノールは気化熱が従来のガソリンより大きく、同一のエンジン負荷で運転した場合、ガソリン中にエタノール含有量が多いほうが排気温度は低下する。この原理を利用して、各アルコール濃度におけるエンジン負荷と排気温度との関係を調べ、マップ化する。排気温度をエンジン制御に取り入れることで、先の関係から燃料中のアルコール濃度検出が可能となる。
【００１４】
前記アルコール濃度推定装置１は、前記内燃機関１の排気温度に基づきアルコール濃度を推定する構成とする。
また、前記アルコール濃度推定装置１は、制御手段（「ＥＣＵ」ともいう。）３１を備えるとともに、前記内燃機関２の負荷とアルコール濃度とに基づき前記内燃機関２の排気温度を推定する排気温度推定手段３２と、前記内燃機関２の実排気温度を検出する実排気温度検出手段である前記排気温度センサ３０と、推定排気温度と実排気温度との差が小さいときアルコール濃度の値を記憶するアルコール濃度学習手段３３とを備えている。
【００１５】
詳述すれば、前記アルコール濃度推定装置１において、前記制御手段３１の入力側に、図２に示す如く、電気負荷信号と、ニュートラル信号と、スピードセンサ３４と、前記吸気温センサ９と、前記スロットルポジションセンサ１０と、吸気管圧力センサ１３と、前記水温センサ２５と、前記酸素センサ２９と、前記排気温度センサ３０と、前記内燃機関２に配置されるクランク角センサやカム角センサなどの角センサ群３５と、スタータ３６と、コンプレッサ３７とを接続している。
また、前記制御手段３１の出力側には、前記ＩＳＣ制御手段１１と前記パージバルブ１７と前記インジェクタ１８と点火コイル３８とを接続している。
【００１６】
そして、前記アルコール濃度推定装置１は、前記排気温度センサ３０の検出する前記内燃機関１の排気温度に基づきアルコール濃度を推定している。
つまり、前記アルコール濃度推定装置１は、エンジンの運転状態毎に排気温度とアルコール濃度との関係を予め調べ、所謂マップとしてメモリに記憶して排気温度からアルコール濃度を推定している。
これにより、従来燃料フィードバック制御の停止時やパージバルブの開弁時には、アルコール濃度の検出ができなかった問題を解決することができる。
即ち、燃料フィードバック制御やパージバルブの状態によらず排気温度が検出できるため、アルコール濃度を推定することが可能である。
【００１７】
また、前記アルコール濃度推定装置１は、前記制御手段３１を備えるとともに、前記排気温度推定手段３２と実排気温度検出手段である前記排気温度センサ３０と前記アルコール濃度学習手段３３とを備えており、前記排気温度推定手段３２からの推定排気温度と前記排気温度センサ３０からの実排気温度との差が小さいときに、前記アルコール濃度学習手段３３によってアルコール濃度の値を記憶している。
このとき、前記アルコール濃度推定装置１において、前記排気温度推定手段３２からの推定排気温度と前記排気温度センサ３０からの実排気温度との差が所定値未満の場合には、取得したアルコール濃度が正確であると判断し、このアルコール濃度を前記アルコール濃度学習手段３３が記憶する。
また、前記排気温度推定手段３２からの推定排気温度と前記排気温度センサ３０からの実排気温度との差が所定値以上の場合には、取得したアルコール濃度が正確であると判断する。
そして、前記排気温度推定手段３２からの推定排気温度と前記排気温度センサ３０からの実排気温度とを比較し、前記排気温度推定手段３２からの推定排気温度が前記排気温度センサ３０からの実排気温度よりも大きい場合、つまり、
推定排気温度＞実排気温度
の場合に、取得したアルコール濃度に所定値を加算し、アルコール濃度を更新した後に前記アルコール濃度学習手段３３が記憶している。
逆に、前記排気温度推定手段３２からの推定排気温度が前記排気温度センサ３０からの実排気温度以下の場合、つまり、
推定排気温度≦実排気温度
の場合には、取得したアルコール濃度から所定値を減算し、アルコール濃度を更新した後に前記アルコール濃度学習手段３３が記憶している。
これにより、例えばフィードバック制御の停止中やパージバルブの開弁状態により一時的に不正確な排気温度が推定されたとしても、この推定排気温度が実排気温度と比較して近似していなければ推定排気温度に基づくアルコール濃度を前記アルコール濃度学習手段３３が記憶することが無く、制御の信頼性の向上に寄与し得る。
【００１８】
次に、図１の前記内燃機関２のアルコール濃度推定装置１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００１９】
この内燃機関２のアルコール濃度推定装置１の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、前記アルコール濃度推定装置１の制御手段３１が、エンジン回転数とエンジン負荷と実排気温度とを取得する処理（１０２）に移行する。
この処理（１０２）においては、前記スピードセンサ３４やクランク角センサやカム角センサなどの角センサ群３５によってエンジン回転数を検出するとともに、前記吸気管圧力センサ１３の吸気圧力に基づきエンジン負荷を検出し、前記排気温度センサ３０によって、実排気温度を検出する。
また、上述のエンジン回転数とエンジン負荷と実排気温度と取得する処理（１０２）の後には、アルコール濃度学習開始条件が成立したか否かの判断（１０３）に移行する。
この判断（１０３）は、上述の処理（１０２）でエンジン回転数とエンジン負荷と実排気温度とを取得した際に、エンジン回転数とエンジン負荷とが所定の範囲内に夫々属するか否かで行っている。
つまり、エンジン回転数が所定の範囲内であって、かつ、エンジン負荷も所定の範囲内にある場合に、アルコール濃度学習開始条件が成立し、判断（１０３）がＹＥＳとなる。
そして、上述のアルコール濃度学習開始条件が成立したか否かの判断（１０３）において、この判断（１０３）がＮＯの場合には、後述する前記内燃機関２のアルコール濃度推定装置１の制御用プログラムのリターン（１０６）に移行する。
判断（１０３）がＹＥＳの場合には、実排気温度に基づいてアルコール濃度を推定する処理（１０４）に移行する。
この処理（１０４）においては、前記アルコール濃度推定装置１によって、前記排気温度センサ３０の検出する前記内燃機関１の排気温度に基づいてアルコール濃度を推定している。
更に、上述の実排気温度に基づいてアルコール濃度を推定する処理（１０４）の後には、アルコール濃度を更新する処理（１０５）に移行する。
この処理（１０５）においては、処理（１０４）によって推定したアルコール濃度の値を前記アルコール濃度学習手段３３に記憶し、このアルコール濃度学習手段３３に記憶されていたアルコール濃度の値を更新している。
そして、上述のアルコール濃度を更新する処理（１０５）の後には、前記内燃機関２のアルコール濃度推定装置１の制御用プログラムのリターン（１０６）に移行する。
【００２０】
また、図３の前記内燃機関２のアルコール濃度推定装置１のアルコール濃度学習制御用フローチャートに沿って説明する。
【００２１】
この内燃機関２のアルコール濃度推定装置１のアルコール濃度学習制御用プログラムがスタート（２０１）すると、前記アルコール濃度推定装置１の制御手段３１が、実排気温度とアルコール濃度とを取得する処理（２０２）に移行する。
この処理（２０２）において、アルコール濃度は、燃料フィードバックのズレに基づいて推定されている。
また、実排気温度は、前記排気管２８の途中に配設された前記排気温度センサ３０の検出信号から取得する。
更に、アルコール濃度は、前記アルコール濃度学習手段３３のメモリ（図示せず）に記載された値を取得する。このとき、前記パージバルブ１７が開放状態であっても、あるいは逆の閉鎖状態であってもアルコール濃度を取得する。つまり、前記パージバルブ１７が開き値が不正解であったとしても、その不正解な値を用いて以降の制御を行う。
そして、上述の実排気温度とアルコール濃度とを取得する処理（２０２）の後には、アルコール濃度とエンジン負荷とに基づき推定排気温度を求める処理（２０３）に移行する。
この処理（２０３）において、推定排気温度は、アルコール濃度とエンジン負荷とにより設定する。このとき、設定は、予めアルコール濃度とエンジン負荷と推定排気温度との関係をマップ（図示せず）としてメモリに記憶しておき、設定時にマップを読み出して実行する。
上述のアルコール濃度とエンジン負荷とに基づき推定排気温度を求める処理（２０３）の後には、アルコール濃度学習開始条件が成立したか否かの判断（２０４）に移行する。
この判断（２０４）において、アルコール濃度学習開始条件は、エンジン回転数とエンジン負荷とが所定の範囲に夫々属するか否かで判断する。
つまり、エンジン回転数が所定の範囲内であって、エンジン負荷が所定の範囲内であれば、アルコール濃度学習開始条件が成立し、判断（２０４）がＹＥＳとなる。
そして、このアルコール濃度学習開始条件が成立したか否かの判断（２０４）において、判断（２０４）がＮＯの場合には、後述するアルコール濃度を更新する処理（２０９）に移行する。
判断（２０４）がＹＥＳの場合には、推定排気温度と実排気温度との差が所定値以上であるか否かの判断（２０５）に移行する。
この判断（２０５）において、前記排気温度推定手段３２からの推定排気温度と前記排気温度センサ３０からの実排気温度との差が所定値以上の場合に、判断（２０５）がＹＥＳとなる。
そして、判断（２０５）がＹＥＳの場合に、推定排気温度、つまり取得したアルコール濃度が前記パージバルブ１７の開弁や燃料フィードバック制御の停止などの事情により不正確な値としてされていることがわかる。
そこで、判断（２０５）で推定排気温度が実排気温度より大きいか否かを判断し、続く判断（２０６）や処理（２０７）、処理（２０８）によって、アルコール濃度を適正な濃度となるように補正している。
このとき、この制御は繰り返し実行されるため、アルコール濃度は前記パージバルブ１７の開閉状態や燃料フィードバック制御の作動状態によらず、常に適正な値が維持されるように制御される。
なお、例えば前記パージバルブ１７が閉状態であって燃料フィードバック制御が実行中である場合に、従来の燃料フィードバック制御のズレからアルコール濃度を推定しても良い。
すなわち、上記の前記パージバルブ１７が閉状態であって燃料フィードバック制御が実行中である場合には、従来の制御に切り換えても良い。
上述の推定排気温度と実排気温度との差が所定値以上であるか否かの判断（２０５）において、判断（２０５）がＮＯの場合には、後述するアルコール濃度を更新する処理（２０９）に移行する。
判断（２０５）がＹＥＳの場合には、推定排気温度が実排気温度よりも大きいか否かの判断（２０６）に移行する。
この判断（２０６）においては、前記排気温度推定手段３２からの推定排気温度と前記排気温度センサ３０からの実排気温度とを比較している。
そして、判断（２０６）がＹＥＳ、すなわち、前記排気温度推定手段３２からの推定排気温度が前記排気温度センサ３０からの実排気温度よりも大きい場合、つまり、
推定排気温度＞実排気温度
の場合には、取得したアルコール濃度に所定値を加算する処理（２０７）に移行する。
また、判断（２０６）がＮＯ、すなわち、前記排気温度推定手段３２からの推定排気温度が前記排気温度センサ３０からの実排気温度以下の場合、つまり、
推定排気温度≦実排気温度
の場合には、取得したアルコール濃度から所定値を減算する処理（２０８）に移行する。
そして、アルコール濃度に所定値を加算する処理（２０７）及びアルコール濃度から所定値を減算する処理（２０８）の後には、前記アルコール濃度学習手段３３に記憶してアルコール濃度を更新する処理（２０９）を行い、その後に、前記内燃機関２のアルコール濃度推定装置１のアルコール濃度学習制御用プログラムのリターン（２１０）に移行する。
【符号の説明】
【００２２】
１  内燃機関のアルコール濃度推定装置
２  内燃機関
３  吸気通路
４  排気通路
９  吸気温センサ
１０  スロットルポジションセンサ
１１  ＩＳＣ（「アイドル・スピード・コントロール」ともいう。）制御手段
１３  吸気管圧力センサ
１４  燃料タンク
１５  蒸発燃料吸着手段
１６  キャニスタ
１７  パージバルブ
１８  インジェクタ
２１  プレッシャレギュレータ
２３  吸気バルブ
２４  排気バルブ
２５  水温センサ
２６  点火プラグ
２９  酸素センサ（「Ｏ２センサ」ともいう。）
３０  排気温度センサ
３１  制御手段
３２  排気温度推定手段
３３  アルコール濃度学習手段
【図１】
2013238137.tif 000003
【図２】
2013238137.tif 000004
【図３】
2013238137.tif 000005