(57)【要約】【課題】この発明はアルコール濃度の推定装置に関し、アルコール濃度センサの温度特性のばらつきを補償可能なアルコール濃度の推定装置を提供することを目的とする。【解決手段】  アルコール濃度センサの生産工程ライン上の検査点における静電容量検出部のセンサ出力を基準静電容量として記憶する（ステップ１１０）。ステップ１２０において、内燃機関１０が停止中であると判定された場合、ＥＣＵ１４は、アルコール濃度センサ１２の温度検出部および静電容量検出部で検出されたセンサ出力値を記憶する（ステップ１３０，１４０）。ステップ１１０，１４０，１５０で記憶したセンサ出力値を用いて近似式が構築され、当該近似式により、ノミナル品を基準に構築したアルコール濃度推定用の関係式が置換される（ステップ１６０）。【選択図】図５
2013147971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内のアルコール含有燃料の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
前記燃料タンク内のアルコール含有燃料温度を検出する温度検出手段と、
アルコールの静電容量の温度特性による変化分を補正することでアルコールの濃度を推定するためのモデルであって、アルコールの静電容量と燃料温度との関係を規定することでモデル化された濃度推定モデルと、
前記燃料タンクにおいて、前記濃度推定モデルを補正可能な所定の濃度推定モデル補正条件が成立しているかに関する判定を行う濃度推定モデル補正条件判定手段と、
前記濃度推定モデル補正条件が成立すると判定された場合に、前記温度検出手段で検出した温度が設定温度である場合に前記静電容量検出手段で検出した基準静電容量と、前記濃度推定モデル補正条件の成立後に前記静電容量検出手段および前記温度検出手段で検出した各検出値との間に成立する近似関数モデルを求め、該近似関数モデルで前記濃度推定モデルを置換することで前記濃度推定モデルを補正する濃度推定モデル補正手段と、
を備えることを特徴とするアルコール濃度の推定装置。
【請求項２】
アルコール含有燃料を燃料として使用可能な内燃機関を更に備え、
前記濃度推定モデル補正条件は、前記内燃機関が停止状態である場合に成立すると判定されることを特徴とする請求項１に記載のアルコール濃度の推定装置。
【請求項３】
前記燃料タンク内のアルコール含有燃料を撹拌する燃料撹拌手段と、
燃料温度急変時にアルコールの実温度を推定するためのモデルであって、実温度変換用の時定数と燃料温度差との関係を規定することでモデル化された時定数推定モデルと、
前記燃料タンクにおいて、前記時定数推定モデルを補正可能な所定の時定数推定モデル補正条件が成立しているかに関する判定を行う時定数推定モデル補正条件判定手段と、
前記時定数推定モデル補正条件が成立すると判定された場合に、前記燃料撹拌手段を強制的に作動させて燃料温度を急変させる燃料撹拌制御手段と、
前記燃料撹拌制御手段によって燃料温度を急変させた際に、燃料温度急変後において前記温度検出手段で検出した温度を前記時定数推定モデルに適用することで推定したアルコールの実温度と前記静電容量検出手段で検出した静電容量とを、前記濃度推定モデルに適用することで推定したアルコール濃度としての急変後濃度と、燃料温度急変前において前記静電容量検出手段で検出した静電容量と前記温度検出手段で検出した温度とを前記濃度推定モデルに適用することで推定したアルコール濃度としての急変前濃度とを用いて求めた実時定数により前記時定数推定モデルを補正する時定数推定モデル補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアルコール濃度の推定装置。
【請求項４】
燃料温度差に対応する時定数として予め定めた設定時定数と、前記実時定数とを比較する時定数比較手段と、
前記設定時定数と前記実時定数との偏差が設定値以上の場合に前記静電容量検出手段または前記温度検出手段の異常と判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載のアルコール濃度の推定装置。
【請求項５】
前記時定数推定モデル補正条件は、前記内燃機関の停止後であって、前記燃料タンク内の燃料温度が一定となった場合に成立すると判定されることを特徴とする請求項３または４に記載のアルコール濃度の推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコール濃度の推定装置に関し、より詳細には、アルコールを燃料として使用可能な内燃機関に適用されるアルコール濃度の推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、燃料タンク内に貯留されたアルコールの静電容量を検出する静電容量検出手段と、該燃料タンク内の燃料の温度を検出する温度検出手段と、を備えるアルコール濃度センサにおいて、該静電容量検出手段で複数の静電容量を取得し、これらの静電容量の温度特性による変化分を補正することで得られた複数のアルコールの濃度が所定値以上である場合に、アルコール濃度センサの異常であると判定する異常判定手段を更に備えたアルコール濃度センサの異常判定装置が開示されている。この異常判定装置において、複数の静電容量の温度特性による変化分の補正は、アルコールの静電容量と燃料の温度との関係を規定したマップに従って行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７９４５９号公報
【特許文献２】実開平５−７３５６８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４９６６９号公報
【特許文献４】特開２０１１−５８９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１をはじめとする従来のマップは、ノミナル品（中央値品）を基に作成されている。つまり、実際に搭載するアルコール濃度センサのセンサ特性を個々に検査等してマップ化したものではない。そのため、より精度の高い異常判定を行う場合には、実搭載センサの温度特性のばらつきを加味した補正を行う必要があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、アルコール濃度センサのセンサ特性のばらつきを補償可能なアルコール濃度の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】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、アルコール濃度の推定装置であって、
燃料タンク内のアルコール含有燃料の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
前記燃料タンク内のアルコール含有燃料温度を検出する温度検出手段と、
アルコールの静電容量の温度特性による変化分を補正することでアルコールの濃度を推定するためのモデルであって、アルコールの静電容量と燃料温度との関係を規定することでモデル化された濃度推定モデルと、
前記燃料タンクにおいて、前記濃度推定モデルを補正可能な所定の濃度推定モデル補正条件が成立しているかに関する判定を行う濃度推定モデル補正条件判定手段と、
前記濃度推定モデル補正条件が成立すると判定された場合に、前記温度検出手段で検出した温度が設定温度である場合に前記静電容量検出手段で検出した基準静電容量と、前記濃度推定モデル補正条件の成立後に前記静電容量検出手段および前記温度検出手段で検出した各検出値との間に成立する近似関数モデルを求め、該近似関数モデルで前記濃度推定モデルを置換することで前記濃度推定モデルを補正する濃度推定モデル補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
アルコール含有燃料を燃料として使用可能な内燃機関を更に備え、
前記濃度推定モデル補正条件は、前記内燃機関が停止状態である場合に成立すると判定されることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記燃料タンク内のアルコール含有燃料を撹拌する燃料撹拌手段と、
燃料温度急変時にアルコールの実温度を推定するためのモデルであって、実温度変換用の時定数と燃料温度差との関係を規定することでモデル化された時定数推定モデルと、
前記燃料タンクにおいて、前記時定数推定モデルを補正可能な所定の時定数推定モデル補正条件が成立しているかに関する判定を行う時定数推定モデル補正条件判定手段と、
前記時定数推定モデル補正条件が成立すると判定された場合に、前記燃料撹拌手段を強制的に作動させて燃料温度を急変させる燃料撹拌制御手段と、
前記燃料撹拌制御手段によって燃料温度を急変させた際に、燃料温度急変後において前記温度検出手段で検出した温度を前記時定数推定モデルに適用することで推定したアルコールの実温度と前記静電容量検出手段で検出した静電容量とを、前記濃度推定モデルに適用することで推定したアルコール濃度としての急変後濃度と、燃料温度急変前において前記静電容量検出手段で検出した静電容量と前記温度検出手段で検出した温度とを前記濃度推定モデルに適用することで推定したアルコール濃度としての急変前濃度とを用いて求めた実時定数により前記時定数推定モデルを補正する時定数推定モデル補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第３の発明において、
燃料温度差に対応する時定数として予め定めた設定時定数と、前記実時定数とを比較する時定数比較手段と、
前記設定時定数と前記実時定数との偏差が設定値以上の場合に前記静電容量検出手段または前記温度検出手段の異常と判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、第３または第４の発明において、
前記時定数推定モデル補正条件は、前記内燃機関の停止後であって、前記燃料タンク内の燃料温度が一定となった場合に成立すると判定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、ノミナル品を基に作成した濃度推定モデルを近似関数モデルで置換することができる。当該近似関数モデルは、所定の濃度推定モデル補正条件が成立した場合に、温度検出手段で検出した温度が設定温度となった際に静電容量検出手段で検出した基準静電容量と、当該濃度推定モデル補正条件の成立後に静電容量検出手段及び温度検出手段で検出した各検出値との間に成立するものである。つまり、当該近似関数モデルは、実際に搭載したアルコール濃度センサの温度特性を加味したものとなっている。従って、本発明によれば、アルコール濃度センサのセンサ特性のばらつきを補償できる。
【００１２】
第２の発明によれば、内燃機関が停止状態である場合に濃度推定モデル補正条件が成立したと判定できる。内燃機関が停止状態であれば、燃料タンク内の燃料流動性が低下し、静電容量検出手段や温度検出手段の周囲のアルコール濃度が一定値に保持されるので、濃度変化分の考慮をせずに濃度推定モデルを補正できる。
【００１３】
時定数推定モデルは、燃料タンク内の温度が急変した際にアルコール濃度センサで検出した燃料温度を補正するために用いられるものであるが、濃度推定モデルと同様に、ノミナル品を基に作成されたものである。そのため、実際に搭載するアルコール濃度センサのセンサ特性を個々に検査等して作成されたものではない。この点、第３の発明によれば、所定の時定数推定モデル補正条件が成立した場合に、燃料撹拌手段を強制的に作動させて燃料温度を急変させ、その燃料急変前後に係るアルコール濃度（急変後濃度および急変前濃度）を用いて求めた実時定数により当該時定数推定モデルを補正できる。上記実時定数は、実際に搭載したアルコール濃度センサのセンサ特性を加味したものである。従って、上記実時定数を用いた補正によれば、アルコール濃度センサのセンサ特性のばらつきを補償できる。
【００１４】
上記実時定数は、上記第３の発明において時定数推定モデルを補正する際に用いたものであり、仮に静電容量検出手段や温度検出手段に異常が発生している場合は極端な値として算出される。そのため、異常発生時には時定数推定モデルの補正が正しく行われない可能性が高い。この点、第４の発明によれば、上記実時定数と設定時定数とを比較して、これらの時定数間の偏差が設定値以上の場合に、静電容量検出手段または温度検出手段の異常と判定できる。従って、時定数推定モデルの補正が不正確に行われるのを未然に防止できる。
【００１５】
第５の発明によれば、内燃機関の停止後であって、燃料タンク内の燃料温度が一定となった場合に時定数推定モデル補正条件が成立したと判定できる。内燃機関の停止後、燃料タンク内の燃料温度は、内燃機関からの受熱によって一時的に上昇し、その後の大気中への放熱によって低下する。そのため、燃料温度が上昇から低下に切り替わる際に、燃料温度が一定となるタイミングが訪れるので、このタイミングにおいて燃料撹拌手段を作動させれば、アルコール濃度一定かつ燃料温度一定という状態で時定数推定モデルの補正を開始できる。従って、より精度高く時定数推定モデルを補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態のシステム構成を説明するための図である。
【図２】アルコール濃度センサを用いたアルコール濃度の一般的な推定手法を説明するための図である。
【図３】静電容量検出部や温度検出部のセンサ出力値のばらつきを説明するための図である。
【図４】ノミナル品を基準に構築したアルコール濃度推定用の関係式の補正手法を模式的に示した図である。
【図５】実施形態の形態１においてＥＣＵ１４により実行される関係式補正ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】時定数を用いた燃料温度の一般的な推定手法を説明するための図である。
【図７】温度検出部のセンサ出力値のばらつきを説明するための図である。
【図８】実施形態の形態２においてＥＣＵ１４により実行される関係式補正ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】実施形態の形態３においてＥＣＵ１４により実行される異常判定ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
以下、図１乃至図５を参照しながら、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施形態のシステム構成を説明するための図である。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、車両に搭載された内燃機関１０と、燃料タンク１２と、内燃機関１０を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)１４とを備えている。
【００１８】
燃料タンク１２には、アルコール（例えば、エタノール）を含む燃料が蓄えられている。燃料タンク１２内の燃料は、燃料パイプ１６を通り、燃料ポンプ１８によって加圧された上で、内燃機関１０に供給される。内燃機関１０に供給された燃料は、各気筒に設けられた燃料インジェクタ（図示せず）によって内燃機関１０の気筒内に噴射される。内燃機関１０に供給された燃料の一部は、燃料リターンパイプ２０を通って燃料タンク１２に戻される。
【００１９】
燃料タンク１２には、燃料タンク１２内の燃料中のアルコール濃度を検出可能なアルコール濃度センサ２２が設置されている。アルコール濃度センサ２２は、２つの電極から構成され燃料を誘電体としたコンデンサとして機能する静電容量検出部と、サーミスタから構成される温度検出部（何れも図示しない）と、を備えるセンサである。アルコール濃度センサ２２の静電容量検出部は燃料の静電容量に応じたセンサ出力を、温度検出部は燃料の温度に応じたセンサ出力を、それぞれ発する。なお、静電容量検出部と温度検出部とを備えるアルコール濃度センサの構成については公知であるため、その説明については省略する。また、アルコール濃度センサ２２の設置箇所は、燃料タンク１２に限定されるものではなく、例えば燃料パイプ１６の途中などに設置してもよい。
【００２０】
燃料ポンプ１８、燃料インジェクタ等の各種アクチュエータや、アルコール濃度センサ２２等の各種センサは、ＥＣＵ１４と電気的に接続されている。更に、ＥＣＵ１４には、運転席のインストルメントパネル２４内の表示装置が電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１４の内部には、上記静電容量検出部や上記温度検出部からのセンサ出力値を用いてアルコール濃度を推定するための各種の関係式（詳細は後述）が予め記憶されている。
【００２１】
［実施の形態１の特徴］
次に、図２を参照しながら、アルコール濃度センサを用いたアルコール濃度の一般的な推定手法について説明する。一般的に、アルコール濃度の推定は、アルコール濃度センサの静電容量検出部および温度検出部の出力値を、予め構築等したデータマップ、関係式等に入力することにより行われる。図２は、アルコール濃度センサの出力値と、燃料温度との関係を示す図である。図２に示すように、アルコール濃度センサの出力値（即ち、静電容量検出部のセンサ出力値）は、燃料温度（即ち、温度検出部の出力値）が高くなるほど小さくなる。これは、静電容量の温度特性に因るものである。
【００２２】
しかしながら、上記のデータマップや関係式は、ノミナル品を基準として構築等されており、センサ個体差に起因するばらつきまでをも考慮したものではない。図３は、静電容量検出部や温度検出部のセンサ出力値のばらつきを説明するための図である。アルコール濃度センサの生産工程ラインにおいては、検査点（検査温度）において基準を満たすセンサ出力（静電容量）を発するか否かをもって合格／不合格を判別する。そのため、当該検査点においてはノミナル品と略等しいセンサ出力を示したにも関わらず、それ以外の温度においてはノミナル品と異なるセンサ出力を示す可能性がある。即ち、図３に示す実線がノミナル品の温度特性線であるとすると、実搭載したアルコール濃度センサが、同図に破線で示すように、ノミナル品の温度特性線を上記検査点中心に回転したような温度特性線を示す可能性がある。
【００２３】
本実施形態のシステムにおいても、ノミナル品を基準に構築したアルコール濃度推定用の関係式（以下、「濃度推定用関係式」と称す。）が予めＥＣＵ１４内部に記憶されているので、上述した不具合が生じる可能性がある。そこで、本実施形態においては、濃度推定用関係式を、静電容量検出部や温度検出部のセンサ出力に基づいて補正することとしている。この補正手法について、図４を参照しながら説明する。図４は、濃度推定用関係式の補正手法を模式的に示した図である。
【００２４】
本実施形態においては、内燃機関１０の停止中に濃度推定用関係式の補正を行う。この理由は、機関停止中であれば、燃料タンク１２内の燃料流動性が低下し、静電容量検出部の周囲のアルコール濃度が一定値に保持されるので、濃度変化分の考慮をせずに濃度推定用関係式を補正できるメリットがあるためである。
【００２５】
濃度推定用関係式の補正に際しては、先ず、上記検査点における静電容量検出部のセンサ出力（図４中の(i)基準静電容量）を検出する。但し、この(i)基準静電容量は、機関停止中に検出できるとは限らない。そのため、(i)基準静電容量については、例えば内燃機関１０の運転中、燃料温度が上記検査点となったタイミングで検出し、予めＥＣＵ１４内部に記憶しておくものとする。
【００２６】
次に、補正用のデータを収集するために、(i)基準静電容量の検出後の内燃機関１０の停止中に、燃料温度の異なる静電容量検出部のセンサ出力（図４中の(ii)〜(iii)）を検出する。上述したように、機関停止中はアルコール濃度が一定値に保持される。また、機関停止中は、内燃機関１０からの受熱や大気中への放熱により、燃料タンク１２内の燃料温度が一時的に変動する。そのため、機関停止中においては、複数の燃料温度と、これらの燃料温度検出タイミングにおける静電容量が検出できる。この静電容量の検出は、燃料温度が一定値に収束するまで継続される。
【００２７】
次に、機関停止中に検出した補正用のデータと、(i)基準静電容量とを用いて近似式を構築する（図４中の(iv)）。そして、構築した近似式で濃度推定用関係式を置換する。これにより、特定のアルコール濃度、即ち、(i)基準静電容量と上記検査点とから推定されるアルコール濃度における濃度推定用関係式が補正される。ここで、例えば給油した場合には燃料タンク１２内のアルコール濃度が変化する。そのため、変化後のアルコール濃度においても上記同様にして構築した近似式での置換を行うことで、濃度推定用関係式が漸次補正される。
【００２８】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図５を参照しながら、濃度推定用関係式の補正手法をより具体的に説明する。図５は、本実施形態においてＥＣＵ１４により実行される関係式補正ルーチンを示すフローチャートである。図５に示すように、ＥＣＵ１４は先ず、上記検査点における静電容量検出部のセンサ出力を検出したか否かを判定する（ステップ１００）。アルコール濃度センサ２２の温度検出部および静電容量検出部は、所定タイミング毎にセンサ出力を発している。そのため、ＥＣＵ１４は、温度検出部のセンサ出力値が、上記検査点相当値となったタイミングにおいて発出された静電容量検出部のセンサ出力値を基準静電容量として記憶する（ステップ１１０）。ＥＣＵ１４は、基準静電容量の入力を条件としてステップ１２０以降の処理を実行する。
【００２９】
ステップ１２０において、ＥＣＵ１４は、内燃機関１０が停止中であるか否かを判定する。具体的に、ＥＣＵ１４は、機関回転数が設定値以下まで低下したか否かを判定する。なお、この設定値は、内燃機関１０の完全停止時、アイドリング時（所謂スタート＆ストップ制御実行中も含む）に加え、車両減速時をも含むように予め設定されＥＣＵ１４内部に記憶されているものとする。そして、内燃機関１０が停止中であると判定された場合、ＥＣＵ１４は、温度検出部および静電容量検出部で検出されたセンサ出力値を記憶する（ステップ１３０，１４０）。一方、内燃機関１０が停止中でないと判定された場合、ＥＣＵ１４は本ルーチンを終了する。
【００３０】
ステップ１４０に続いて、ＥＣＵ１４は、燃料温度が安定したか否かを判定する（ステップ１５０）。具体的に、ＥＣＵ１４は、温度検出部のセンサ出力値が所定回数以上に亘って同一値となるか否かを判定する。当該センサ出力値が所定回数以上に亘って同一値である場合、ＥＣＵ１４はステップ１６０に進む。そうでない場合、ＥＣＵ１４はステップ１３０に戻る。
【００３１】
ステップ１６０において、ＥＣＵ１４は、ステップ１１０，１４０，１５０で記憶したセンサ出力値を用いて近似式を構築する。そして、構築した近似式で濃度推定用関係式を置換する。
【００３２】
以上、図５に示したルーチンによれば、内燃機関１０が停止中である場合に温度検出部および静電容量検出部のセンサ出力値を記憶し、これらのセンサ出力値と、内燃機関１０の停止前に記憶しておいた基準静電容量とを用いて構築した近似式により、濃度推定用関係式を置換できる。置換後の濃度推定用関係式は、実搭載したアルコール濃度センサ２２の個体差を考慮したものである。従って、置換後の濃度推定用関係式によれば、アルコール濃度センサ２２を用いたアルコール濃度の推定をより高精度に行うことが可能となる。
【００３３】
なお、上述した実施の形態１においては、アルコール濃度センサ２２の静電容量検出部が上記第１の発明における「静電容量検出手段」に、温度検出部が上記第１の発明における「温度検出手段」に、濃度推定用関係式が上記第１の発明における「濃度推定モデル」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ１４が、図５のステップ１２０の処理を実行することにより上記第１の発明における「濃度推定モデル補正条件判定手段」が、同図のステップ１６０の処理を実行することにより上記第１の発明における「濃度推定モデル補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００３４】
実施の形態２．
次に、図６乃至図８を参照しながら、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態においては、上記実施の形態１で説明した濃度推定用関係式を補正し、更に、後述する時定数の温度差特性補正用の関係式を補正することをその特徴とする。そのため、濃度推定用関係式の補正手法や、システム構成の説明については省略する。なお、時定数の温度差特性補正用の関係式については、濃度推定用関係式同様、ＥＣＵ１４の内部に記憶されているものとする。
【００３５】
［実施の形態２の特徴］
燃料タンク１２内の燃料温度は、その通常放置時には緩慢変化するので、温度検出部のセンサ出力値は、実際の燃料温度に対応した値を示す。しかしながら、例えば燃料補給時には燃料タンク１２内の静電容量や燃料温度が大幅に変化する。ここで、静電容量検出部はこのような急変に瞬時に対応できるのに対して、温度検出部はその熱容量に起因した応答遅れを生じてしまう。そのため、実際の燃料温度に合致するまでの間は、濃度推定用関係式を用いたアルコール濃度の推定を行うことができない。
【００３６】
上記不具合を回避するため、温度検出部のセンサ出力は所定の時定数を用いて補正されている。図６を参照しながら、上記時定数を用いた一般的な燃料温度の推定手法について説明する。燃料温度急変時における燃料温度の推定は、温度急変前後における温度検出部のセンサ出力値を、予め構築等したデータマップ、関係式等に入力することにより行われる。図６は、温度検出部のセンサ出力値差（今回値と前回値との差）と、時定数との関係を示した図である。図６に示すように、温度検出部のセンサ出力値差が大きくなるほど（即ち、温度差が激しいほど）、時定数は小さくなるように設定されている。
【００３７】
しかしながら、上記のデータマップや関係式は、濃度推定用関係式同様、ノミナル品を基準として構築等されており、センサ個体差に起因するばらつきまでをも考慮したものではない。図７は、温度検出部のセンサ出力値のばらつきを説明するための図である。図７に示す実線がノミナル品の温度差特性線であるとすると、実搭載したアルコール濃度センサの温度検出部の温度差特性線が、同図に破線で示すように、温度検出部の出力値差が大きくなるにつれて上記温度差特性線よりも上方或いは下方にシフトする可能性がある。
【００３８】
本実施形態のシステムにおいても、ノミナル品を基準に構築した時定数の温度差特性補正用の関係式（以下、「時定数推定用関係式」と称す。）が予めＥＣＵ１４内部に記憶されているので、上述した不具合が生じる可能性がある。そこで、本実施形態においては、時定数推定用関係式を、静電容量検出部や温度検出部のセンサ出力に基づいて補正することとしている。この補正手法について、図７を参照しながら説明する。図７は、時定数推定用関係式の補正手法を模式的に示した図である。
【００３９】
図７に示すように、時刻ｔ０において内燃機関１０が停止したとする。そうすると、燃料タンク１２内の燃料温度は、時刻ｔ１まで上昇し、その後は低下して時刻ｔ２以降は一定値となる。この理由は、内燃機関１０の停止後は燃料ポンプ１８の駆動が停止されるため、燃料タンク１２内の燃料温度は内燃機関１０からの受熱によって一時的に上昇し（時刻ｔ０〜ｔ１）、その後の大気中への放熱によって低下（時刻ｔ１〜ｔ２）するためである。
【００４０】
本実施形態において、時定数推定用関係式の補正は、先ず、時刻ｔ１で燃料ポンプ１８を一時的に駆動することにより開始される。燃料ポンプ１８を駆動すれば、燃料が強制循環され、その温度は図７中に破線で示すように急変する。燃料温度が急変した場合、温度検出部のセンサ出力は一定時間の応答遅れをもって変化するので、その変化が生じたタイミングにおいて推定されるアルコール濃度にも変化が生じる。図７の時刻ｔ３は、温度検出部のセンサ出力が変化したタイミングである。そのため、時刻ｔ３における温度検出部のセンサ出力と、時刻ｔ３における静電容量検出部のセンサ出力を濃度推定用関係式に適用して推定したアルコール濃度（濃度Ｃｔ３）は、温度急変前（時刻ｔ１）および急変後（時刻ｔ３）における温度検出部のセンサ出力差に対応した時定数の分だけ、本来のアルコール濃度から乖離するはずである。
【００４１】
ここで、燃料ポンプ１８駆動前後の燃料タンク１２内の本来のアルコール濃度（濃度Ｃｔ１）は変化していない。そのため、濃度Ｃｔ３と濃度Ｃｔ１との濃度比Ｒ（Ｃｔ３／Ｃｔ１）は、実搭載に係るセンサの時定数に相当することになる。時定数推定用関係式の補正は、当該濃度比Ｒ（Ｃｔ３／Ｃｔ１）が等しくなるように時定数を置換することにより行われる。また、図７中に破線で示すように、アルコール濃度の推定値は、時刻ｔ３〜ｔ２の間、基準濃度から乖離する。そのため、濃度Ｃｔ３同様に、時刻ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ２における静電容量検出部のセンサ出力を濃度推定用関係式に適用してアルコール濃度を推定し（濃度Ｃｔ４，Ｃｔ５，Ｃｔ６，Ｃｔ２）、これらのアルコール濃度と濃度Ｃｔ１との濃度比Ｒ（Ｃｔ４／Ｃｔ１），Ｒ（Ｃｔ５／Ｃｔ１），Ｒ（Ｃｔ６／Ｃｔ１），Ｒ（Ｃｔ２／Ｃｔ１）が等しくなるように時定数を置換すれば、時定数推定用関係式が漸次補正される。
【００４２】
［実施の形態２における具体的処理］
次に、図８を参照しながら、時定数推定用関係式の補正手法をより具体的に説明する。図８は、本実施形態においてＥＣＵ１４により実行される関係式補正ルーチンを示すフローチャートである。
【００４３】
図８に示すように、ＥＣＵ１４は先ず、濃度推定用関係式の補正が完了したか否かを判定する（ステップ２００）。本ステップの処理を実行する理由は、濃度推定用関係式の補正が未完了の状態では、濃度推定用関係式を用いたアルコールの推定濃度が実濃度から乖離し、時定数推定用関係式の補正の精度が低下する可能性があるためである。本ステップにおいては、具体的に、現時点でのアルコール濃度（即ち、図７の濃度Ｃｔ１）に対応した濃度推定用関係式について、図５のステップ１６０の処理が終了しているか否かにより補正の完了／未完了を判別する。そして、濃度推定用関係式の補正が完了したと判定された場合、ＥＣＵ１４は、現時点でのアルコール濃度を推定し、ステップ２１０に進む。一方、濃度推定用関係式の補正が未完了である判定された場合、ＥＣＵ１４は、本ルーチンを終了する。
【００４４】
ステップ２１０において、ＥＣＵ１４は、内燃機関１０が停止したか否かを判定する。なお、本ステップの処理は図５のステップ１２０の処理と同一であるためその説明については省略する。
【００４５】
ステップ２１０に続いて、ＥＣＵ１４は、燃料温度の上昇傾きがゼロであるか否かを判定する（ステップ２２０）。具体的に、ＥＣＵ１４は、温度検出部のセンサ出力値が所定回数以上に亘って同一値となるか否かを判定する。当該センサ出力値が所定回数以上に亘って同一値である場合、ＥＣＵ１４はステップ２３０に進み、燃料ポンプ１８を駆動する。そうでない場合、ＥＣＵ１４はステップ２２０に戻る。
【００４６】
ステップ２３０に続いて、ＥＣＵ１４は、温度検出部のセンサ出力が急変したタイミングでのアルコール濃度を推定する（ステップ２４０）。具体的に、ＥＣＵ１４は、温度検出部のセンサ出力が急変したタイミングで検出した静電容量検出部および燃料温度検出部のセンサ出力値を濃度推定用関係式に適用して、アルコール濃度（即ち、図７の濃度Ｃｔ３）を推定する。本ステップの処理は、推定したアルコール濃度が所定回数以上に亘って同一値（即ち、図７の濃度Ｃｔ２）となるまで繰り返し実行される（ステップ２５０）。
【００４７】
ステップ２５０に続いて、ＥＣＵ１４は、ステップ２４０で推定したアルコール濃度（即ち、図７の濃度Ｃｔ２〜Ｃｔ６）のそれぞれが、ステップ２００で推定したアルコール濃度と等しくなるように時定数を置換する（ステップ２６０）。
【００４８】
以上、図８に示したルーチンによれば、燃料ポンプ１８を駆動して燃料温度を強制的に急変させたときのアルコール濃度が、燃料ポンプ１８駆動前のアルコール濃度と等しくなるように時定数を置換できる。置換後の時定数は、実搭載したアルコール濃度センサ２２の温度検出部の個体差を考慮したものである。従って、置換後の時定数を適用した時定数推定用関係式によれば、アルコール濃度センサ２２を用いたアルコール濃度の推定をより高精度に行うことが可能となる。
【００４９】
なお、上述した実施の形態２においては、燃料ポンプ１８が上記第３の発明における「燃料撹拌手段」に、時定数推定用関係式が上記第３の発明における「時定数推定モデル」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ１４が、図８のステップ２１０，２２０の処理を実行することにより上記第２の発明における「時定数推定モデル補正条件判定手段」が、同図のステップ２６０の処理を実行することにより上記第２の発明における「時定数推定モデル補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００５０】
実施の形態３．
次に、図９を参照しながら、本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態においては、上記実施の形態２で説明した時定数推定用関係式の補正時に算出した時定数を用いて、アルコール濃度センサ２２の異常判定を行うことをその特徴とする。
【００５１】
［実施の形態３の特徴］
上記実施の形態２においては、時定数推定用関係式を補正するために、燃料温度急変前後におけるアルコール濃度の濃度比Ｒを求めた。しかしながら、温度検出部や静電容量検出部に異常が発生している場合には、これらのアルコール濃度が極端な値として推定されるので、当該濃度比を用いた補正後の時定数推定用関係式を用いて推定しようとすると、却ってアルコール濃度の精度が低下するおそれがある。そこで、本実施形態においては、上記濃度比が所定値の範囲を超えるような場合には、温度検出部や静電容量検出部の異常として運転者に報知することとしている。
【００５２】
上記所定値範囲は、燃料温度急変時の温度差、即ち温度検出部のセンサ出力値差に応じて決定される。本実施形態において、上記所定値範囲は予め実験等により求められ、温度検出部のセンサ出力値差を入力パラメータとするマップとしてＥＣＵ１４内に記憶されているものとする。
【００５３】
［実施の形態３における具体的処理］
次に、図９を参照しながら、本実施形態における異常判定手法を説明する。図９は、本実施形態においてＥＣＵ１４により実行される異常判定ルーチンを示すフローチャートである。
【００５４】
図９に示すように、ＥＣＵ１４は、ステップ３００〜３５０の処理を実行する。なお、これらの処理は図８のステップ２００〜２５０の処理と同一であるためその説明については省略する。
【００５５】
ステップ３５０に続いて、ＥＣＵ１４は、ステップ３００，３４０で推定したアルコール濃度（即ち、図７の濃度Ｃｔ１〜Ｃｔ６）を用いて、濃度比Ｒ（即ち、濃度Ｃｔ２／Ｃｔ１〜Ｃｔ６／Ｃｔ１）を算出する（ステップ３６０）。
【００５６】
続いて、ＥＣＵ１４は、異常判定を行う（ステップ３７０）。具体的に、ＥＣＵ１４は、ステップ３６０で求めた濃度比のそれぞれについて、予めＥＣＵ１４内部に記憶しておいた所定値範囲と比較する。そして、所定値範囲外にあると判定された場合、ＥＣＵ１４は、温度検出部や静電容量検出部の異常であるとしてインストルメントパネル２４内の表示装置に信号を送る（ステップ３８０）。一方、所定値範囲内にあると判定された場合、ＥＣＵ１４は、現時点で異常は確認できないとして本ルーチンを終了する。
【００５７】
以上、図９に示したルーチンによれば、燃料温度急変前後におけるアルコール濃度を用いて算出した濃度比Ｒが、ＥＣＵ１４内部に記憶しておいた所定値範囲外にある場合に、アルコール濃度センサ２２の異常を検出できる。
【００５８】
また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ１４が、図９のステップ３７０の処理を実行することにより上記第４の発明における「時定数比較手段」が、同図のステップ３８０の処理を実行することにより上記第４の発明における「異常判定手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００５９】
１０  内燃機関
１２  燃料タンク
１４  ＥＣＵ
１８  燃料ポンプ
２２  アルコール濃度センサ
【図１】
2013147971.tif 000003
【図２】
2013147971.tif 000004
【図３】
2013147971.tif 000005
【図４】
2013147971.tif 000006
【図５】
2013147971.tif 000007
【図６】
2013147971.tif 000008
【図７】
2013147971.tif 000009
【図８】
2013147971.tif 000010
【図９】
2013147971.tif 000011