(57)【要約】【課題】アルコールを含有する燃料を用いる内燃機関において、燃焼安定性の低下と運転性能の低下とをいずれも抑制する。【解決手段】内燃機関の制御装置は、内燃機関の機関負荷率を特定する負荷率特定部と、要求負荷率の変化を特定する負荷率変化特定部と、冷却水温度を取得する温度取得部と、燃料におけるアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得部と、機関負荷率の上限値を設定する上限値設定部と、上限値を限度として機関負荷率を制御する機関負荷率制御部と、を備え、上限値設定部は、特定機関負荷率が既に設定されている上限値に達しており、且つ、要求負荷率の変化が増加である場合に、上限値を、冷却水温度とアルコール濃度とに応じて定められる増加速度で増加させる。【選択図】図１
2017110582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコールを含む燃料を用いる内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の機関負荷率を特定する負荷率特定部と、
前記機関負荷率の要求値である要求負荷率の変化を特定する負荷率変化特定部と、
前記内燃機関の冷却用の水の温度である冷却水温度を取得する温度取得部と、
前記内燃機関に供給される前記燃料におけるアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得部と、
前記機関負荷率の上限値を設定する上限値設定部と、
前記設定された上限値を限度として、前記機関負荷率を制御する機関負荷率制御部と、
を備え、
前記上限値設定部は、前記特定された前記機関負荷率である特定機関負荷率が、前記上限値設定部により既に設定されている前記上限値に達しており、且つ、前記特定された前記要求負荷率の変化が増加である場合に、前記上限値を、前記取得された前記冷却水温度と前記取得されたアルコール濃度とに応じて定められる増加速度で増加させる、
内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の制御装置として、エンジンの冷却水の温度を検出し、検出された温度に基づきスロットル弁の最大開度を決定し、かかる最大開度以下となるようにスロットル弁の開度を制御する装置が提案されている（特許文献１）。検出温度が低い場合には、吸気マニホールド内での燃焼気化が起こりにくいので、スロットル弁の開度が大きいと、燃料分配が悪化して失火したり動力性能が悪化したりする。特にアルコールを含有する燃料を用いる内燃機関では、低温環境下において気化がより起こりにくくなるために、スロットル開度が大きい場合に失火や運転特性の低下が起こり易い。そこで、特許文献１の装置では、検出温度が低い場合には、スロットル弁の最大開度を減少させることで失火や動力性能の低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２０７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において検出される冷却水の温度は、例えば、気筒の周囲に形成された流路を流通する冷却水の温度を示しており、気筒内部の温度とは異なる。このため、実際にはより多くの燃料をエンジンに供給しても失火や動力性能の低下が起こらないにも関わらず、スロットル弁の開度を過度に減少させてしまい、要求トルク等の要求動力性能を実現できないという問題がある。このため、アルコールを含有する燃料を用いる内燃機関において、燃焼安定性の低下と動力性能の低下とをいずれも抑制可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本発明の一形態によれば、アルコールを含む燃料を用いる内燃機関の制御装置が提供される。この内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の機関負荷率を特定する負荷率特定部と；前記機関負荷率の要求値である要求負荷率の変化を特定する負荷率変化特定部と；前記内燃機関の冷却用の水の温度である冷却水温度を取得する温度取得部と；前記内燃機関に供給される前記燃料におけるアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得部と；前記機関負荷率の上限値を設定する上限値設定部と；前記設定された上限値を限度として、前記機関負荷率を制御する機関負荷率制御部と；を備え、前記上限値設定部は、前記特定された前記機関負荷率である特定機関負荷率が、前記上限値設定部により既に設定されている前記上限値に達しており、且つ、前記特定された前記要求負荷率の変化が増加である場合に、前記上限値を、前記取得された前記冷却水温度と前記取得されたアルコール濃度とに応じて定められる増加速度で増加させる。
この形態の内燃機関の制御装置によれば、機関負荷率の上限値が設定されるので、上限値を設けずに機関負荷率の増加を許可する構成に比べて、燃焼性能の安定性の低下を抑制できる。加えて、特定された機関負荷率が既に設定されている上限値に達しており、且つ、要求負荷率の変化が増加である場合に、冷却水温度とアルコール濃度とに応じて定められる増加速度で増加させるので、上限値を固定値とする構成に比べて、動力性能の低下を抑制できる。また、上限値を増加させる際の増加速度は、冷却水温度とアルコール濃度とに応じて定められるので、これらのパラメータとは無関係に定められた速度で上限値を増加させる構成に比べて、燃焼安定性の低下を抑制できる。冷却水温度が高いほど、すなわち内燃機関の温度が高いほどアルコールの気化が起こり易い。また、アルコール濃度が低いほど燃焼に伴う発熱量が増加してアルコールの気化が起こり易い。したがって、これらの場合、より高い増加速度で上限値を上昇させても燃焼安定性の低下を抑制できる。このような上限値の増加速度と冷却水温およびアルコール濃度との相関から、上記形態の内燃機関の制御装置によれば、燃焼安定性の低下を抑制できる。
【０００７】
本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、内燃機関の制御装置と内燃機関とを搭載した車両や、内燃機関の制御方法や、かかる制御方法を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態としての制御装置１００を適用した内燃機関システム２００の構成を示す説明図である。
【図２】シリンダ１２内の温度と燃焼限界負荷率との関係の一例を示す説明図である。
【図３】内燃機関システム２００において実行されるエンジン制御処理の手順を示す説明図である。
【図４】マップ格納部１１７に格納されている上限値増加速度マップの設定内容の一例を示す説明図である。
【図５】エンジン制御処理実行時における各種負荷率および第１上限値の推移例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．実施形態：
Ａ１．装置構成：
図１は、本発明の一実施形態としての制御装置１００を適用した内燃機関システム２００の構成を示す説明図である。内燃機関システム２００は、車両に搭載され、動力源として用いられる。内燃機関システム２００は、エンジン１０と、スタータ６０と、吸気管２０と、排気管３０と、燃料噴射弁７０と、燃料タンク４０と、水温センサ５１と、クランク角センサ５２と、エアフローメータ５３と、スロットル開度センサ５４と、排出ガスセンサ５５と、アクセルポジジョンセンサ５６と、制御装置１００とを備える。
【００１０】
エンジン１０は、シリンダブロック１１と、ピストン１３と、コネクティングロッド１４と、クランクシャフト１５と、シリンダヘッド１６と、点火プラグ１７と、吸気弁１８と、排気弁１９とを備える。
【００１１】
シリンダブロック１１の内部には、気筒としてのシリンダ１２が形成されている。また、シリンダブロック１１の内部においてシリンダ１２の周囲には、冷却水の流路１１ａが形成されている。流路１１ａには冷却水が流通され、シリンダブロック１１が冷却される。
【００１２】
シリンダ１２の内部には、ピストン１３が往復可能に配置されている。ピストン１３は、コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。コネクティングロッド１４は、ピストン１３の往復運動をクランクシャフト１５の回転運動に変換する。
【００１３】
シリンダブロック１１の上部にはシリンダヘッド１６が配置されている。点火プラグ１７は、シリンダヘッド１６に配置され、火花放電を生じさせてシリンダ１２内の混合ガス（燃料と空気との混合ガス）に着火する。吸気弁１８は、シリンダヘッド１６に配置され、シリンダ１２へ混合ガスを供給するための吸気ポートを開閉する。排気弁１９は、シリンダヘッド１６に配置され、シリンダ１２内のガスを排気するための排気ポートを開閉する。スタータ６０は、始動時にクランクシャフト１５を回転駆動（クランキング）させる。
【００１４】
エンジン１０は、シリンダ１２内を２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程おび排気行程からなる一連の４行程を行なうと共に、圧縮行程および膨張行程の間に火花点火が行なわれるいわゆる４サイクルエンジンである。
【００１５】
吸気管２０は、エンジン１０に混合ガスを供給する流路として用いられる。吸気管２０の内部には、吸気通路２０ａが形成されている。吸気通路２０ａの一端は大気開放され、他端はエンジン１０の吸気ポートと連通している。吸気通路２０ａの大気開放された開口近傍には、エアクリーナ２１が配置されている。エアクリーナ２１の下流には、スロットル弁２３が配置されている。スロットル弁２３の開度は、スロットルモータ２４により調整される。スロットル弁２３が全開である場合、吸入空気量は最大値となり、多量の混合ガスがシリンダ１２に供給される。これに対して、スロットル弁２３が全く閉まった状態である場合、吸入空気量はゼロとなり、シリンダ１２に混合ガスは供給されない。スロットル弁２３の下流には、サージタンク２２が形成されている。サージタンクの下流には吸気マニホールド２５が形成されている。吸気マニホールド２５の最下流端部は、吸気ポートと連通している。
【００１６】
排気管３０は、エンジン１０から排出されるガス（以下、単に「排出ガス」と呼ぶ）を、内燃機関システム２００の外部へと排出するための流路として用いられる。排気管３０の内部には、排出通路３０ａが形成されている。排出通路３０ａの一端はエンジン１０の排気ポートと連通し、他端は排気浄化装置３１と連通している。排気浄化装置３１は、三元触媒を備え、排出ガスを浄化する。
【００１７】
燃料噴射弁７０は、吸気マニホールド２５における吸気ポート近傍に配置されている。燃料噴射弁７０の先端は、吸気マニホールド２５内に配置されている。燃料噴射弁７０は、燃料配管４２を介して燃料タンク４０と接続されている。燃料噴射弁７０は、燃料タンク４０から供給される燃料を吸気マニホールド２５の下流端部において噴射させる。かかる噴射された燃料とサージタンク２２を介して供給される空気とが混合され、混合ガスとして吸気ポートへと供給される。
【００１８】
燃料タンク４０には、燃料が貯蔵されており、かかる燃料がエンジン１０に供給される。本実施形態において、燃料は、エタノールおよびメタノール等のアルコールを含む燃料である。つまり、本実施形態のエンジン１０は、ガソリン等の炭化水素燃料とアルコール燃料とが混合された混合燃料を利用可能な、いわゆるＦＦＶ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｕｅｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）に搭載されるＦＦＶ用エンジンである。このＦＦＶでは、ガソリンはもちろんのこと、アルコールとガソリンとの混合燃料、あるいはアルコールのみで駆動可能に構成されている。また、このＦＦＶで使用する燃料アルコール濃度（以下、単に「アルコール濃度」ともいう）は、燃料補給の際のユーザ事情等により０％（ガソリンのみ）から１００％（アルコールのみ）の間で変化し得る。燃料タンク４０の内部には、燃料ポンプ４１が配置されている。燃料ポンプ４１は、燃料タンク４０内の燃料を、燃料配管４２を介して燃料噴射弁７０に供給する。なお、燃料ポンプ４１は、燃料タンク４０の外側に配置されてもよい。
【００１９】
水温センサ５１は、シリンダブロック１１に取り付けられ、先端が流路１１ａ内に配置されている。水温センサ５１は、流路１１ａ内を流通する冷却水の温度（以下、単に「水温」とも呼ぶ）を検出する。水温センサ５１によって検出された温度を示す信号は、制御装置１００に送信される。
【００２０】
クランク角センサ５２は、クランクシャフト１５の外周近傍に配置され、クランクシャフト１５が所定クランク角だけ回転する毎にパルス信号を出力する。かかるパルス信号は、制御装置１００に送信される。
【００２１】
エアフローメータ５３は、吸気管２０において、エアクリーナ２１とスロットル開度センサ５４との間に配置され、吸入空気量を検出し、検出した空気量を示す信号を制御装置１００に送信する。
【００２２】
スロットル開度センサ５４は、スロットル弁２３の近傍に配置され、スロットル弁２３の開度（以下、「スロットル開度」とも呼ぶ）を検出し、検出したスロットル開度を示す信号を制御装置１００に送信する。
【００２３】
排出ガスセンサ５５は、排気管３０における排気浄化装置３１の上流側に配置されている。排出ガスセンサ５５の先端は排出通路３０ａ内に配置されている。本実施形態において、排出ガスセンサ５５は、エンジン１０から排出される排出ガスに含まれる酸素の濃度を検出し、検出した酸素濃度を示す信号を制御装置１００に送信する。
【００２４】
アクセルポジジョンセンサ５６は、車両に設けられたアクセルペダル８０の踏み込み量を検出し、検出した踏み込み量を制御装置１００に送信する。
【００２５】
制御装置１００は、マイクロプロセッサおよび記憶装置を有するいわゆるＥＣＵ（Electronic Control Unit）により構成されており、エンジン１０の動作、特に、混合ガスの供給量、燃料の噴射量、火花点火のタイミング、吸気弁１８および排気弁１９の開閉などを制御する。制御装置１００のマイクロプロセッサは、記憶装置に予め記憶されている制御用プログラムを実行することにより、負荷率特定部１１１、負荷率変化特定部１１２、負荷率制御部１１３、上限値設定部１１４、温度取得部１１５、およびアルコール濃度取得部１１６として機能する。
【００２６】
負荷率特定部１１１は、現在の負荷率、すなわち、大気圧を１００％としたときの現在の気筒内圧力の割合を特定する。以降では、現在の負荷率を、「実負荷率」とも呼ぶ。実負荷率は、具体的には、現在のエンジン回転数と、現在のスロットル開度と、現在の吸気量に基づき周知の手法により気筒内圧力を求める。負荷率特定部１１１は、クランク角センサ５２からの信号から得られるクランク角に基づきクランクシャフト１５の回転数を算出し、かかる回転数をエンジン回転数として特定する。スロットル開度は、スロットル開度センサ５４からの信号に基づき特定される。吸気量は、エアフローメータ５３からの信号に基づき特定される。
【００２７】
負荷率変化特定部１１２は、エンジン１０に要求される負荷率（以下、「要求負荷率」）の変化の有無および大きさを特定する。具体的には、負荷率変化特定部１１２は、エンジン回転数と、実負荷率と、アクセルペダル８０の踏み込み量とに基づき、周知の手法により要求負荷率を周期的に特定する。そして、前回特定した要求負荷率と今回特定した要求負荷率とを比較して、要求負荷率の変化の有無を特定し、また、変化していると特定された場合には、さらに増加であるか減少であるかを特定する。エンジン回転数は、上述と同様に、クランクシャフト１５の回転数として求められる。実負荷率は、負荷率特定部１１１により上述のようにして求められる。アクセルペダル８０の踏み込み量は、アクセルポジジョンセンサ５６からの信号に基づき求められる。なお、ギア比をさらに考慮して要求負荷率を求めてもよい。
【００２８】
負荷率制御部１１３は、負荷率の増減を制御する。具体的には、スロットル弁２３の開度を制御することにより、シリンダ１２内に供給する混合ガスの量を制御して、負荷率の変化（増減）を制御する。例えば、スロットル弁２３の開度を増加させることにより混合ガスの供給量を増加させ、負荷率を増加させる。また、これとは反対に、スロットル弁２３の開度を減少させることにより混合ガスの供給量を減少させ、負荷率を低下させる。なお、負荷率制御部１１３は、請求項における機関負荷率制御部の下位概念に相当する。
【００２９】
上限値設定部１１４は、第１上限値を設定する。第１上限値とは、負荷率の上限値の１つであり、後述するエンジン制御処理において、その値が調整され得る。第１上限値の調整については、後ほど詳述する。制御装置１００では、負荷率の上限値として、第１上限値と第２上限値との２つの値が用いられる。上述のように調整されて変化し得る第１上限値に対して、第２上限値は、予め定められた固定値である。第２上限値は、第１上限値以上の値であり、本実施形態では９０％が設定されている。換言すると、本実施形態において、第１上限値は、第２上限値である９０％以下の範囲において変化し得る。
【００３０】
温度取得部１１５は、水温センサ５１からの信号に基づき水温を取得（特定）する。アルコール濃度取得部１１６は、排出ガスセンサ５５からの信号に基づき排出ガス中の酸素濃度を特定し、特定された酸素濃度に基づき、燃料におけるアルコール濃度（特定）を取得する。なお、温度取得部１１５および水温センサ５１は、請求項における温度取得部の下位概念に相当する。また、アルコール濃度取得部１１６および排出ガスセンサ５５は、請求項におけるアルコール濃度取得部の下位概念に相当する。
【００３１】
制御装置１００は、マップ格納部１１７を備えている。マップ格納部１１７は、制御装置１００が有する図示しない記憶装置によって構成されており、後述する上限値増加速度マップと、第１上限値の初期値マップとを、予め格納する。制御装置１００は、各センサ５１〜５５と電気的に接続され、各センサ５１〜５５から出力される信号を受信して、各種情報、例えば、水温やクランク角等を取得する。
【００３２】
上述のように、本実施形態のエンジン１０では、アルコールを含む燃料が用いられている。このような燃料を用いる場合には、シリンダ１２内の圧力（以下、「気筒内圧力」と呼ぶ）の大きさによっては、シリンダ１２内における混合ガス中のアルコールの気化が抑制され、失火する或いは動力性能の低下を招くといった状態となり得る。
【００３３】
図２は、シリンダ１２内の温度と燃焼限界負荷率との関係の一例を示す説明図である。図２において、横軸はシリンダ１２内の温度を示し、縦軸は燃焼限界負荷率を示す。燃焼限界負荷とは、燃焼に含まれるアルコールが気化可能な（すなわち、燃焼可能な）気筒内圧力の最大値を意味する。気筒内圧力は、ピストン１３を押し下げる力であり、すなわち、トルク（負荷）を意味する。このアルコールが気化可能な気筒内圧力の最大値の大気圧（およそ１０１ｋＰａ）に対する割合（％）を、本実施形態では、燃焼限界負荷率と呼ぶ。また、以降では、大気圧を１００％としたときの気筒内圧力の割合（％）を単に「負荷率」と呼ぶものとする。気筒内圧力は、シリンダ１２内に供給される混合ガスの量が多いほど、より高い値となる。したがって、スロットル弁２３の開度が大きいほど気筒内圧力は高くなり、負荷率は増加する。
【００３４】
図２に示すように、例えば、シリンダ１２内の温度が１０℃の場合、気筒内圧力が大気圧の約６０％以下であれば、アルコールは気化して燃焼が行われ得る。すなわち、気筒内圧力が低いとアルコールの気化が促されるため、正常に燃焼が行われ得る。これに対して、同じ１０℃の場合において、気筒内圧力が大気圧の約６０％よりも大きいと、アルコールは気化せず、燃焼が行われない。同様に、シリンダ１２内の温度が２５℃の場合には、シリンダ１２の圧力が大気圧の約７０％以下であれば燃焼が行われ得るが、約７０％よりも大きいと燃焼が行われない。このような気筒内圧力とアルコールの気化の可否（燃焼可否）との関係を有するエンジン１０では、後述するエンジン制御処理が実行されることにより、燃焼安定性の低下抑制と、動力性能の低下抑制とを両立できる。
【００３５】
なお、図２に示すシリンダ１２内の温度と燃焼限界負荷率との関係は、水温と第１上限値の初期値との対応関係を規定する「第１上限値の初期値マップ」として、マップ格納部１１７に予め格納されている。すなわち、図２における横軸を水温とし、図２における縦軸を第１上限値の初期値として、これら２つのパラメータの対応関係が図２に示すシリンダ１２内の温度と燃焼限界負荷率との関係と同じに設定されたマップが、第１上限値の初期値マップとしてマップ格納部１１７に格納されている。
【００３６】
Ａ２．エンジン制御処理：
図３は、内燃機関システム２００において実行されるエンジン制御処理の手順を示す説明図である。車両のイグニッションスイッチがオンすると、内燃機関システム２００においてエンジン制御処理が実行される。
【００３７】
温度取得部１１５は、水温を取得する（ステップＳ１０５）。上限値設定部１１４は、ステップＳ１０５により取得された水温に基づき、第１上限値の初期値マップを参照して、第１上限値の初期値を特定する（ステップＳ１１０）。例えば、図２に示すように、水温が２５℃である場合には、第１上限値の初期値として７０％が特定される。
【００３８】
負荷率特定部１１１は、実負荷率を特定する（ステップＳ１１５）。負荷率特定部１１１は、ステップＳ１１５により特定された実負荷率が第２上限値に達したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。例えば、特定された実負荷率が３０％であれば、第２上限値すなわち９０％に達していないと判定される。なお、ステップＳ１１５で特定される実負荷率は、請求項における特定機関負荷率の下位概念に相当する。
【００３９】
実負荷率が第２上限値に達していないと判定された場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、負荷率変化特定部１１２は、要求負荷率を特定する（ステップＳ１２５）。負荷率特定部１１１は、ステップＳ１１５により特定された実負荷率が第１上限値に達したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。実負荷率が第１上限値に達していないと判定された場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、負荷率制御部１１３は、実負荷率がステップＳ１２５で特定された要求負荷率となるように、負荷率を調整する（ステップＳ１５５）。具体的には、上述したように、スロットル弁２３の開度を調整することにより、負荷率を制御する。ステップＳ１５５の実行後（より正確には、ステップＳ１５５を所定時間実行した後）、上述のステップＳ１１５に戻り、ステップＳ１１５〜Ｓ１５０（またはＳ１１５〜Ｓ１７０）が実行される。
【００４０】
これに対して、実負荷率が第１上限値に達した判定された場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、負荷率変化特定部１１２は、要求負荷率が増加しているか否かを判定する（ステップＳ１３５）。要求負荷率が増加していない、すなわち、要求負荷率が変化していない或いは減少していると判定された場合（ステップＳ１３５：ＮＯ）、上述のステップＳ１５５が実行される。他方、要求負荷率が増加していると判定された場合（ステップＳ１３５：ＹＥＳ）、温度取得部１１５は水温を取得し、アルコール濃度取得部１１６はアルコール濃度を取得する（ステップＳ１４０）。
【００４１】
上限値設定部１１４は、ステップＳ１４０により取得された水温およびアルコール濃度を用いて、マップ格納部１１７に格納されている上限値増加速度マップを参照して、第１上限値の増加速度を特定する（ステップＳ１４５）。
【００４２】
図４は、マップ格納部１１７に格納されている上限値増加速度マップの設定内容の一例を示す説明図である。上限値増加速度マップは、水温およびアルコール濃度と、第１上限値との対応を示す３次元マップである。図４（Ａ）は、水温と第１上限値の増加速度との対応を示す。図４（Ａ）において、横軸は水温（℃）を示し、縦軸は第１上限値の増加速度（％／ｓｅｃ）を示す。図４（Ｂ）は、アルコール濃度と第１上限値の増加速度との対応を示す。図４（Ｂ）において、横軸はアルコール濃度（％）を示し、縦軸は第１上限値の増加速度（％／ｓｅｃ）を示す。
【００４３】
図４（Ａ）に示すように、負荷率増加速度マップでは、より高い水温に対してより高い増加速度が設定されている。換言すると、本実施形態において、水温と第１上限値の増加速度とは、単調増加の比例関係にある。例えば、水温２８℃に対して増加速度ｒ１が設定され、水温８０℃に対して、増加速度ｒ１よりも高い増加速度ｒ２が設定されている。このような設定となっている理由について、以下説明する。水温が高いことは、シリンダ１２内の温度が高いことを示している。シリンダ１２内の温度が高くなるとアルコールの気化は促進されるため、燃焼限界負荷率は高くなる。したがって、この場合、第１上限値を増加させ、また、かかる第１上限値以下の範囲で実負荷率を増加させても、失火は起こらない。また、このように実負荷率を増加させることにより、要求負荷率（要求トルク）を実現でき動力性能の低下を抑制できる。そこで、図４（Ａ）に示すように、より高い水温に対してより高い増加速度が設定されている。
【００４４】
図４（Ｂ）に示すように、負荷率増加速度マップでは、アルコール濃度２０％未満においては、一定値ｒ４が設定されている。また、アルコール濃度２０％以上且つ１００％以下の範囲においては、より高いアルコール濃度に対してより低い増加速度が設定されている。換言すると、本実施形態において、アルコール濃度２０％以上且つ１００％以下の範囲においては、アルコール濃度と第１上限値の増加速度とは、単調減少の比例関係にある。例えば、アルコール濃度２０％に対して増加速度ｒ４が設定され、アルコール濃度１００％に対して増加速度ｒ３が設定されている。このような設定となっている理由について、以下説明する。アルコール濃度が高いと（換言すると、ガソリン濃度が低いと）燃焼による発熱量は低くなる。このため、シリンダ１２内の温度は低くなり、アルコールの気化は促進されず、燃焼限界負荷率は低くなる。したがって、この場合、第１上限値を減少させ、また、かかる第１上限値以下の範囲で実負荷率を増加させることで、失火が抑制しつつ動力性能の低下を抑制できる。換言すれば、アルコール濃度が低いと燃焼による発熱量が多くなり、アルコールの気化が促進されて燃焼限界負荷率は高くなる。したがって、この場合、第１上限値を増加させ、また、かかる第１上限値以下の範囲で実負荷率を増加させても、失火は起こらない。また、このように実負荷率を増加させることにより、要求負荷率（要求トルク）を実現でき動力性能の低下を抑制できる。そこで、図４（Ｂ）に示すように、アルコール濃度２０％以上且つ１００％以下の範囲においては、より高いアルコール濃度に対してより低い増加速度が設定されている。なお、アルコール濃度が０％以上２０％未満の範囲では、アルコール濃度の高低に対する燃焼による発熱量の差異は小さいため、本実施形態では、かかるアルコール濃度範囲に対して一定値ｒ４が設定されている。
【００４５】
図３に示すように、ステップＳ１４５において第１上限値の増加速度が特定された後、上限値設定部１１４は、ステップＳ１４５で特定された増加速度で第１上限値を増加させる（ステップＳ１５０）。例えば、より高い増加速度が特定された場合、負荷率制御部１１３は、単位時間当たりにより大きく第１上限値を増加させて、かかる第１上限値を制御装置１００の図示しない記憶装置に次々と上書きする。なお、第１上限値は、第２上限値を限度として増加される。
【００４６】
ステップＳ１５０の実行後、負荷率制御部１１３は、上述のステップＳ１５５、すなわち、実負荷率が要求負荷率となるように制御する処理を行う。第１上限値の増加速度としてより大きな値が設定されることは、すなわち、実負荷率の調整可能範囲の上限がより早い速度で増加することを意味する。したがって、要求負荷率が第１上限値よりも高い値に設定されている場合に、実負荷率を、直前の（変更前の）第１上限値を超えてその要求負荷率に向けて増加させることができる。そして、その実負荷率の増加速度を増加させる過程において、第１上限値に達することを抑制して継続して増加させることができるので、運動性能の低下を抑制できる。また、その増加速度は第１上限値の増加速度が律速となるため、失火を抑制しつつ負荷率を増加できる。
【００４７】
上述のステップＳ１２０において、実負荷率が第２上限値に達したと判定された場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、負荷率制御部１１３は、減速要求があるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。負荷率制御部１１３は、アクセルポジジョンセンサ５６からの信号に基づき特定されるアクセルペダル８０の踏み込み量が増加していない場合に減速要求ありと判定し、かかる踏み込み量が増加した場合に減速要求なしと判定する。
【００４８】
減速要求があると判定された場合（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、上限値設定部１１４は、ステップＳ１１０で特定された第１上限値の初期値を下限として、第１上限値を減少させる（ステップＳ１７０）。このときの減少速度は、予め定められた速度である。なお、予め定められた速度に代えて、要求負荷率の減少速度と同じ減少速度としてもよい。その後、上述のステップＳ１５５が実行される。したがって、この場合、第１上限値が減少するので、要求負荷率が第１上限値よりも高い場合に、実負荷率は次第に減少することとなる。
【００４９】
これに対して、減速要求がないと判定された場合（ステップＳ１６０：ＮＯ）、負荷率制御部１１３は、実負荷率が第２上限値を維持するように制御する（ステップＳ１６５）。ステップＳ１６５の実行後（より正確には、ステップＳ１６５を所定時間実行した後）、上述のステップＳ１１５に戻り、ステップＳ１１５〜Ｓ１５０（またはＳ１１５〜Ｓ１７０）が実行される。
【００５０】
図５は、エンジン制御処理実行時における各種負荷率および第１上限値の推移例を示すタイミングチャートである。図５において、横軸は時刻を示し、縦軸は負荷率（％）を示す。図５において、太い実線Ｌ１は、第１上限値の推移を示す。また、一点鎖線Ｌ２は要求負荷率の推移を、細い実線Ｌ３は実負荷率の推移を、それぞれ示す。時刻ｔ０は、イグニッションスイッチがオンとなった時刻を意味する。
【００５１】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間において、実負荷率は、第１上限値の初期値Ｒ１よりも低いために、要求負荷率にほぼ沿って上昇している。また、この期間において、第１上限値は、初期値Ｒ１を維持している。時刻ｔ１において、実負荷率が第１上限値の初期値Ｒ１に達すると、第１上限値は、ステップＳ１４５において水温およびアルコール濃度により決定された増加速度で増加する。したがって、実負荷率は、要求負荷率よりも低いものの、第１上限にほぼ沿って上昇している。時刻ｔ２において、第１上限値が第２上限値Ｒ２に達すると、減速要求があるまで、第１上限値は第２上限値Ｒ２を維持する。したがって、実負荷率も、第２上限値Ｒ２とほぼ同等の値を維持することとなる。ここで、時刻ｔ２の後、時刻ｔ３において要求負荷率は増加から減少に転じている。しかしながら、この時点では運転者がアクセルペダル８０を踏み込んでおり、第１上限値の減少および実負荷率の減少は起こらない。このように要求負荷率が減少した場合でも、減速要求が無い限り第１上限値を減少させないのは、運転者がアクセルペダル８０を踏み込んでいるのにも関わらず実負荷率が減少して運動性能が低下すると、運転者に違和感を与えることとなる。そこで、アクセルペダル８０の踏み込み量が減少し、減速要求が認められた場合に、第１上限値を減少させることにより、運転者に違和感を与えることなく第１上限値を減少させるようにしている。
【００５２】
時刻ｔ４において、運転者がアクセルペダル８０から足を離して踏み込み量が減少すると、第１上限値は減少を開始する。時刻ｔ５において、第１上限値が初期値Ｒ１に達すると、第１上限値の減少は止まり、第１上限値は初期値Ｒ１で一定となる。実負荷率は、時刻ｔ５の後も減少を続け、時刻ｔ６において増加に転じている。時刻ｔ７において実負荷率が再び第１上限値に達すると、要求負荷率も増加しているため、再び第１上限値の上昇が開始される。以上のように、実負荷率は、第１上限値の初期値Ｒ１を超えて上昇するので、上限値が固定された構成に比べて、要求される負荷率により近い大きさの負荷率、すなわち、要求されるトルクにより近い大きさのトルクを実現できる。このため、動力性能の低下が抑制され、運転者は、アクセルペダル８０を踏み込んでも想定していたほど加速度が得られない等、動力性能の低下を感じることが抑制される。
【００５３】
以上説明した実施形態の制御装置１００によれば、実負荷率の上限値が設定されるので、上限値を設けずに負荷率の増加を許可する構成に比べて、燃焼性能の安定性の低下を抑制できる。加えて、特定された負荷率が既に設定されている第１上限値に達しており、且つ、要求負荷率の変化が増加である場合に、水温とアルコール濃度とに応じて定められる増加速度で増加させるので、上限値を固定値とする構成に比べて、動力性能の低下を抑制できる。また、上限値を増加させる際の増加速度は、水温とアルコール濃度とに応じて定められるので、これらのパラメータとは無関係に定められた速度で上限値を増加させる構成に比べて、燃焼安定性の低下を抑制できる。水温が高いほどアルコールの気化が起こり易い。また、アルコール濃度が低いほど燃焼に伴う発熱量が増加してアルコールの気化が起こり易い。したがって、これらの場合、より高い増加速度で上限値を上昇させても燃焼安定性の低下を抑制できる。
【００５４】
また、実負荷率が第１上限値に達したという条件に加えて、要求負荷率が増加しているという条件を設定し、いずれの条件も満たされた場合に第１上限値を増加させるので、要求負荷率が増加しない、すなわち、実負荷率を増加させる必要が無い場合に第１上限値を増加させることを抑制できる。
【００５５】
また、第１上限値の増加速度の特定（ステップＳ１４５）を実行する前に、水温およびアルコール濃度の取得（ステップＳ１３０）を実行するので、より現状に近い環境における失火せず且つ運動性能が低下しない程度での増加速度を、特定できる。
【００５６】
また、第１上限値が第２上限値Ｒ２に達した状態において、要求負荷率が減少しても、減速要求が無い限り第１上限値を減少させないので、運転者の意図と反して動力性能が低下してしまい、運転者に違和感を与えることを抑制できる。
【００５７】
Ｂ．変形例：
Ｂ１．変形例１：
上記実施形態における内燃機関システム２００の構成は、あくまでも一例であり、種々変更可能である。例えば、アルコール濃度取得部１１６は、排出ガスセンサ５５から受信する酸素濃度に基づき燃料におけるアルコール濃度を特定していたが、排出ガスセンサ５５に代えて、アルコール濃度センサを用いてアルコール濃度を直接的に特定してもよい。この構成においては、アルコール濃度センサを、燃料タンク４０や燃料配管４２の内部に配置してもよい。また、エンジン制御処理のステップＳ１４５で用いる水温は、ステップＳ１０５で取得された水温であってもよい。かかる構成においては、ステップＳ１４０において水温を取得する処理を省略できる。また、負荷率増加速度マップにおいて、アルコール濃度０％以上２０％未満の範囲においても、２０％以上の範囲と同様に、アルコール濃度の増加に伴って増加速度が単調減少するように設定されてもよい。内燃機関システム２００では、燃料としてアルコールを含む燃料であったが、かかる燃料に代えて、ガソリン重質燃料を用いてもよい。また、内燃機関システム２００は、車両に搭載されていたが、車両に限らず、船舶等、動力源としてエンジンを用いる任意の移動体に搭載してもよい。
【００５８】
Ｂ２．変形例２：
上記実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータープログラム）は、コンピューター読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピューター内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピューターに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、データを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。
【００５９】
本発明は、上述の実施形態および変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…エンジン
１１…シリンダブロック
１１ａ…流路
１２…シリンダ
１３…ピストン
１４…コネクティングロッド
１５…クランクシャフト
１６…シリンダヘッド
１７…点火プラグ
１８…吸気弁
１９…排気弁
２０…吸気管
２０ａ…吸気通路
２１…エアクリーナ
２２…サージタンク
２３…スロットル弁
２４…スロットルモータ
２５…吸気マニホールド
３０…排気管
３０ａ…排出通路
３１…排気浄化装置
４０…燃料タンク
４１…燃料ポンプ
４２…燃料配管
５１…水温センサ
５２…クランク角センサ
５３…エアフローメータ
５４…スロットル開度センサ
５５…排出ガスセンサ
５６…アクセルポジジョンセンサ
６０…スタータ
７０…燃料噴射弁
８０…アクセルペダル
１００…制御装置
１１１…負荷率特定部
１１２…負荷率変化特定部
１１３…負荷率制御部
１１４…上限値設定部
１１５…温度取得部
１１６…アルコール濃度取得部
１１７…マップ格納部
２００…内燃機関システム
Ｒ１…第１上限値の初期値
Ｒ２…第２上限値
ｔ０〜ｔ７…時刻
【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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