(57)【要約】【課題】アルコールとガソリンとの混合燃料のアルコール濃度が給油によって切り替わる場合に、混合燃料のアルコール濃度を精度よく推定する。【解決手段】ＥＣＵは、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用可能なエンジンを制御する。ＥＣＵは、燃料タンクへの混合燃料の給油があった場合、給油後の燃料噴射量を積算し、給油後の燃料噴射量の積算値が所定範囲内にある場合に、燃料噴射弁から噴射される燃料が給油前の混合燃料から給油後の混合燃料に切り替わったものとして、エンジンをアイドル状態にするアイドル運転またはエンジンの負荷を所定値に維持する負荷維持運転を実行する。そして、ＥＣＵは、アイドル運転中または負荷維持運転中の空燃比フィードバック補正量から、給油後の混合燃料のアルコール濃度を推定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコールとガソリンとの混合燃料を使用可能なエンジンの制御装置であって、
燃料タンクに貯留された前記混合燃料が燃料配管を介して供給される燃料噴射弁と、
前記エンジンの燃焼室内の混合気の空燃比が目標値となるように前記燃料噴射弁による燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御を実行する制御部とを備え、
前記制御部は、前記燃料タンクへの給油があった場合、
前記給油後の燃料噴射量を積算し、
前記給油後の燃料噴射量の積算値が所定範囲内にある場合に前記エンジンをアイドル状態にするアイドル運転または前記エンジンの負荷を所定値に維持する負荷維持運転を実行し、
前記アイドル運転中または前記負荷維持運転中の前記空燃比フィードバック制御による制御量から前記給油後の混合燃料のアルコール濃度を推定する、エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用可能なエンジンの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アルコールとガソリンとを任意の割合で混合させた混合燃料を使用可能なエンジンを搭載した自動車（以下「ＦＦＶ」（Flexible  Fuel  Vehicle）ともいう）が注目されている。ＦＦＶに搭載されるエンジン（以下「ＦＦエンジン」ともいう）では、使用されるアルコールとガソリンとで理論空燃比、発熱量、気化潜熱等の様々な性質が異なるため、混合燃料のアルコール濃度に応じた制御を行なう必要がある。そこで従来、混合燃料のアルコール濃度を推定する技術が提案されている。
【０００３】
たとえば、特開２００９−１８０１３０号公報（特許文献１）には、ＦＦエンジンに使用される混合燃料のアルコール濃度を推定するコントローラが開示されている。このコントローラは、ＦＦエンジンの燃焼室内の混合気の空燃比が目標値となるように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御が実行される場合に、空燃比フィードバック補正量（空燃比フィードバック制御による制御量）に応じて混合燃料のアルコール濃度を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８０１３０号公報
【特許文献２】特開２００９−２２２０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された手法では、ＦＦエンジンの負荷が変動することによってアルコール濃度の推定精度が悪化してしまうことが懸念される。具体的には、特許文献１に開示された手法は空燃比フィードバック補正量に応じてアルコール濃度を推定するところ、空燃比フィードバック補正量は、アルコール濃度の変化によるだけでなく、たとえばＦＦＶの走行状態の変化などによるＦＦエンジンの負荷変動によっても変化し得る。負荷変動に起因して空燃比フィードバック補正量が変化すると、実際にはアルコール濃度は変化していないにも関わらず、アルコール濃度が変化したと誤って推定されてしまうことが懸念される。
【０００６】
その対策として、たとえばエンジンがアイドル状態となったか否かを監視し、アイドル状態になったタイミングでアルコール濃度を推定することも考えられる。しかしながら、この対策では、混合燃料のアルコール濃度が給油によって変化した場合に、給油後にエンジンがアイドル状態となるまでの間は、アルコール濃度が推定されず、給油前のアルコール濃度がエンジンの制御に使用されてしまうことになり、ドライバビリティの悪化や排気悪化に繋がる可能性がある。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、混合燃料のアルコール濃度が給油によって切り替わる場合に、混合燃料のアルコール濃度を精度よく推定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る制御装置は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用可能なエンジンの制御装置であって、燃料タンクに貯留された混合燃料が燃料配管を介して供給される燃料噴射弁と、エンジンの燃焼室内の混合気の空燃比が目標値となるように燃料噴射弁による燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御を実行する制御部とを備える。制御部は、燃料タンクへの給油があった場合、給油後の燃料噴射量を積算し、給油後の燃料噴射量の積算値が所定範囲内にある場合にエンジンをアイドル状態にするアイドル運転またはエンジンの負荷を所定値に維持する負荷維持運転を実行し、アイドル運転中または負荷維持運転中の空燃比フィードバック制御による制御量から給油後の混合燃料のアルコール濃度を推定する。
【０００９】
上記構成によれば、制御部は、給油後の燃料噴射量の積算値が所定範囲内にある場合に、燃料噴射弁から噴射される燃料が給油前の混合燃料から給油後の混合燃料に切り替わるタイミングであるとして、アイドル運転または負荷維持運転を実行する。アイドル運転中または負荷維持運転中は、アルコール濃度の変化以外の要因（たとえばエンジンの負荷変動）による空燃比の過度な変動が抑制される。そして、制御部は、アイドル運転中または負荷維持運転中の空燃比フィードバック制御による制御量から混合燃料のアルコール濃度を推定する。その結果、混合燃料のアルコール濃度が給油によって切り替わる場合に、混合燃料のアルコール濃度を精度よく推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】エンジンおよびその周辺機器を含むエンジンシステムの全体構成図である。
【図２】ＥＣＵの処理手順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】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１２】
＜エンジンシステムの構成＞
図１は、本実施の形態によるエンジン１０およびその周辺機器を含むエンジンシステム１の全体構成図である。エンジン１０は、ＦＦＶ用のエンジンである。すなわち、エンジン１０は、アルコールとガソリンとを任意の割合で混合させた混合燃料を使用可能である。なお、混合燃料には、混合燃料中のアルコールの割合が１００％の場合や、混合燃料中のガソリンの割合が１００％の場合も含まれる。
【００１３】
エンジン１０の気筒１１には、ピストン１２が往復動可能に収容されている。エンジン１０の燃焼室１３は、ピストン１２の頂面と気筒１１の内周面とによって形成される。
【００１４】
エンジン１０の吸気通路２０には、吸気通路２０を流通する空気流量を調整するスロットルバルブ２１と、スロットルバルブ２１を開閉駆動するアクチュエータ２２とが設けられている。スロットルバルブ２１にはその開度を検出するスロットル開度センサ２１ａが取り付けられる。
【００１５】
吸気通路２０におけるスロットルバルブ２１よりも上流側の部分には、吸気通路２０を流通する吸入空気量Ｑａを検出するエアフロメータ２０ａが取り付けられている。
【００１６】
吸気通路２０におけるスロットルバルブ２１よりも下流側の部分には、吸気通路２０に燃料を噴射する燃料噴射弁４０が設けられている。燃料噴射弁４０から噴射される燃料は、吸気通路２０を流通する空気と混合されて燃焼室１３に供給される。燃焼室１３に供給された混合気は点火プラグ１４により点火されて燃焼する。混合気が燃焼してピストン１２が往復動することにより、クランクシャフト１５が回転する。
【００１７】
燃焼後の排気は排気通路３０に排出される。排気通路３０には、排気通路３０を流通する排気中の酸素および未燃燃料の濃度に応じた値を出力する空燃比センサ３０ａが取り付けられている。
【００１８】
燃料タンク６０には、アルコールとガソリンとが混合された混合燃料が蓄えられる。燃料タンク６０に蓄えられる混合燃料は、図示しない燃料ポンプにより燃料配管６２を介して燃料噴射弁４０に供給される。燃料タンク６０には、燃料タンク６０内の混合燃料残量を検出する燃料レベルセンサ６１が設置される。
【００１９】
電子制御部（Electronic  Control  Unit、以下「ＥＣＵ」という）１００は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、メモリと、入出力バッファ等とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサからの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１０の運転状態を把握するとともに、燃料噴射弁４０の燃料噴射量制御や燃料噴射時期制御、点火プラグ１４の点火時期制御、スロットルバルブ２１の開度（アクチュエータ２２の駆動量）の制御等の各種制御を実行する。
【００２０】
ＥＣＵ１００は、空燃比センサ３０ａの検出結果から把握される燃焼室１３の混合気の空燃比ＡＦがエンジン１０の運転状態に応じた目標空燃比ＡＦｔａｇとなるように燃料噴射弁４０による燃料噴射量を調整する「空燃比フィードバック制御」を実行する。ＥＣＵ１００は、空燃比フィードバック制御による制御量（以下「空燃比フィードバック補正量」という）をメモリに記憶する。なお、空燃比フィードバック補正量は、たとえば、空燃比フィードバック制御による空燃比あるいは燃料噴射量の制御量とすることができる。
【００２１】
ＥＣＵ１００は、メモリに記憶された空燃比フィードバック補正量から燃料噴射弁４０から噴射される混合燃料のアルコール濃度ＡＣを推定し、推定されたアルコール濃度ＡＣをアルコール濃度学習値としてメモリに記憶する「アルコール濃度推定制御」を実行する。ＥＣＵ１００は、アルコール濃度ＡＣを推定する度に、その値をアルコール濃度学習値として更新する。なお、このアルコール濃度推定制御そのものは公知の処理である。
【００２２】
ＥＣＵ１００は、アルコール濃度学習値に応じて、燃料噴射量、点火時期制御、スロットルバルブ２１の開度等を制御する。これにより、混合燃料のアルコール濃度ＡＣに応じたエンジン１０の制御が行なわれる。
【００２３】
＜混合燃料の給油時のアルコール濃度推定制御＞
上述のように、本実施の形態によるアルコール濃度推定制御においては、混合燃料のアルコール濃度ＡＣが、既存の空燃比フィードバック制御による制御量（空燃比フィードバック補正量）から推定される。したがって、混合燃料のアルコール濃度を検出するセンサを新たに設ける必要はない。
【００２４】
しかしながら、上記のアルコール濃度推定制御においては、エンジン１０の負荷が変動することに起因して、アルコール濃度ＡＣの推定精度が悪化してしまうことが懸念される。具体的には、空燃比フィードバック補正量は、混合燃料のアルコール濃度ＡＣの変化だけでなく、エンジン１０の負荷変動によっても変化し得る。そのため、エンジン１０の負荷変動に起因して空燃比フィードバック補正量が変化した場合に、実際にはアルコール濃度ＡＣは変化していないにも関わらず、アルコール濃度ＡＣが変化したと誤って推定されてしまうことが懸念される。
【００２５】
その対策として、たとえばエンジン１０がアイドル状態となったか否かを監視し、アイドル状態になったタイミングでアルコール濃度推定制御を行なうことも考えられる。しかしながら、この対策では、燃料タンク６０への混合燃料の給油によって混合燃料のアルコール濃度ＡＣが変化した場合、給油後にエンジン１０がアイドル状態となるまでの間は、アルコール濃度推定制御が推定されず、給油前のアルコール濃度学習値がエンジン１０の制御に使用されてしまう。そのため、ドライバビリティの悪化や排気悪化に繋がる可能性がある。
【００２６】
そこで、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、燃料タンク６０への給油があった場合、給油後の燃料噴射量を積算し、給油後の燃料噴射量の積算値Ｆ１が所定範囲内にある場合に、燃料噴射弁４０から噴射される燃料が給油前の混合燃料から給油後の混合燃料に切り替わったものとして、エンジン１０をアイドル状態にするアイドル運転またはエンジン１０の負荷を所定値に維持する負荷維持運転を実行する。そして、ＥＣＵ１００は、アイドル運転中または負荷維持運転中の空燃比フィードバック補正量から、給油後の混合燃料のアルコール濃度ＡＣを推定する。
【００２７】
図２は、ＥＣＵ１００が行なうアルコール濃度推定制御の処理手順を示すフローチャートである。
【００２８】
ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＥＣＵ１００は、燃料タンク６０への給油があったか否かを判定する。たとえば、ＥＣＵ１００は、燃料レベルセンサ６１によって検出された混合燃料量が増加した場合に、燃料タンク６０への給油があったと判定する。
【００２９】
燃料タンク６０への給油があった場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１にて、給油後の燃料噴射量を積算する。たとえば、ＥＣＵ１００は、給油後に燃料噴射弁４０に対して指令した燃料噴射量を積算した値を、給油後の燃料噴射量の積算値Ｆ１として算出する。
【００３０】
Ｓ１２にて、ＥＣＵ１００は、給油後の燃料噴射量の積算値Ｆ１が、所定範囲（下限値Ｆａから上限値Ｆｂ（Ｆｂ＞Ｆａ）までの範囲）内にあるか否かを判定する。この判定は、燃料噴射弁４０から噴射される燃料が給油前の混合燃料から給油後の混合燃料に切り替わるタイミングであるか否かを判定するための処理である。たとえば、所定範囲の下限値Ｆａは燃料タンク６０と燃料噴射弁４０とを繋ぐ燃料配管６２の容量よりも所定値小さい値に設定され、所定範囲の上限値Ｆｂは燃料配管６２の容量よりも所定値大きい値に設定される。
【００３１】
給油後の燃料噴射量の積算値Ｆ１が所定範囲内にある場合（Ｓ１２にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１３にて、エンジン１０をアイドル状態にするアイドル運転またはエンジン１０の負荷を所定値に維持する負荷維持運転を実行する。
【００３２】
Ｓ１４にて、ＥＣＵ１００は、アイドル運転中または負荷維持運転中の空燃比フィードバック補正量から、給油後の混合燃料のアルコール濃度ＡＣを推定する。Ｓ１５にて、ＥＣＵ１００は、推定されたアルコール濃度ＡＣをアルコール濃度学習値としてメモリに記憶する。Ｓ１４およびＳ１５の処理が、上述のアルコール濃度推定制御に対応する。
【００３３】
Ｓ１５の処理後、ＥＣＵ１００は、処理をＳ１１に戻す。すなわち、給油後の燃料噴射量の積算値Ｆ１が所定範囲の上限値Ｆｂを超えるまでは、アルコール濃度ＡＣの推定を継続し、アルコール濃度ＡＣを推定する度にその値をアルコール濃度学習値として更新する。
【００３４】
燃料タンク６０への給油がない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、あるいは給油後の燃料噴射量の積算値Ｆ１が所定範囲内にない場合（Ｓ１２にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１６にて、エンジン１０の通常運転を実行する。通常運転では、メモリに記憶されたアルコール濃度学習値に応じてエンジン１０が制御される。
【００３５】
以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、燃料タンク６０への給油があった場合、給油後の燃料噴射量を積算し、給油後の燃料噴射量の積算値Ｆ１が所定範囲内にある場合に、燃料噴射弁４０から噴射される燃料が給油前の混合燃料から給油後の混合燃料に切り替わったものとして、エンジン１０をアイドル状態にするアイドル運転またはエンジン１０の負荷を所定値に維持する負荷維持運転を一時的に実行する。そして、ＥＣＵ１００は、アイドル運転中または負荷維持運転中の空燃比フィードバック補正量から、給油後の混合燃料のアルコール濃度ＡＣを推定する。そのため、アルコール濃度ＡＣの推定時に、エンジン１０の負荷変動による空燃比の過度な変動が抑制される。そのため、給油によって混合燃料のアルコール濃度ＡＣが切り替わる場合に、混合燃料のアルコール濃度ＡＣを精度よく推定することができる。
【００３６】
また、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、燃料タンク６０への給油があった場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）において、給油後の燃料噴射量の積算値Ｆ１が所定範囲の下限値Ｆａに達していない場合（Ｓ１２にてＮＯ）には、前回の給油時に記憶されたアルコール濃度学習値（給油前のアルコール濃度学習値）を用いてエンジン１０の通常運転を実行する。そのため、燃料噴射弁４０から噴射される燃料が未だ給油後の混合燃料に切り替わっていないにも関わらず、アルコール濃度推定のために不必要にアイドル運転または負荷維持運転が行なわれることが抑制される。
【００３７】
また、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、給油後の燃料噴射量の積算値Ｆ１が所定範囲の上限値Ｆｂを超えた場合（Ｓ１２にてＮＯ）には、エンジン１０の制御を、アイドル運転または負荷維持運転（Ｓ１３）から、通常運転（１６）に速やかに切り替える。そのため、アルコール濃度推定のために不必要にアイドル運転または負荷維持運転が継続されることが抑制される。
【００３８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３９】
１  エンジンシステム、１０  エンジン、１１  気筒、１２  ピストン、１３  燃焼室、１４  点火プラグ、１５  クランクシャフト、２０  吸気通路、２０ａ  エアフロメータ、２１  スロットルバルブ、２１ａ  スロットル開度センサ、２２  アクチュエータ、３０  排気通路、３０ａ  空燃比センサ、４０  燃料噴射弁、６０  燃料タンク、６１  燃料レベルセンサ、６２  燃料配管、１００  ＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
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