(57)【要約】【課題】混合燃料の各燃料の濃度を検出可能な専用のセンサが設けられていなくとも、各燃料の濃度を容易且つ的確に推定することのできるフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置及び推定方法を提供する。【解決手段】アルコールとガソリンとの２種の燃料の混合燃料を使用するフレキシブル燃料機関１０の電子制御ユニット１５は、筒内圧センサ１４の検出する燃焼圧力に基づいて、燃焼された混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を算出するとともに、その算出された発熱量に基づいて現在使用中の混合燃料のアルコール濃度を推定する。そのため、アルコール濃度を直接検出可能な専用のセンサを設けずとも、使用中の混合燃料のアルコール濃度を、容易且つ的確に推定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼時の単位質量当りの発熱量の異なる２種の燃料の混合燃料を使用するフレキシブル燃料機関についてその使用中の混合燃料に含まれる各燃料の濃度を推定するフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置であって、
前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を算出する発熱量算出手段と、
その発熱量に基づいて前記各燃料の濃度を推定する濃度推定手段と、
を備えることを特徴とするフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置。
【請求項２】
前記発熱量算出手段は、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を、燃焼圧力の検出値より算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置。
【請求項３】
前記発熱量算出手段は、前記混合燃料の燃焼による単位時間当りの熱発生量である熱発生率を前記燃焼圧力の検出値より算出するとともに、１燃焼サイクルにおける前記熱発生率の時間積分値として１燃焼サイクルにおける前記混合燃料の燃焼による発熱量の総量を求め、更にその発熱量の総量をそのサイクルにおける前記混合燃料の供給量にて除算することで、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を算出する
請求項２に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置。
【請求項４】
前記発熱量算出手段は、前記混合燃料の燃焼による単位クランク角当りの熱発生量である熱発生率を前記燃焼圧力の検出値より算出するとともに、１燃焼サイクルにおける前記熱発生率のクランク角積分値として１燃焼サイクルにおける前記混合燃料の燃焼による前記発熱量の総量を求め、更にその発熱量の総量をそのサイクルにおける前記混合燃料の供給量にて除算することで、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を算出する
請求項２に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置。
【請求項５】
前記濃度推定手段は、前記発熱量算出手段によって燃焼サイクル毎に算出された前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量についてその規定数の燃焼サイクルにおける平均値を求めるとともに、その平均値に基づいて前記各燃料の濃度を推定する
請求項１〜４のいずれか１項に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置。
【請求項６】
当該フレキシブル燃料機関は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用するものである
請求項１〜５のいずれか１項に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置。
【請求項７】
燃焼時の単位質量当りの発熱量の異なる２種の燃料の混合燃料を使用するフレキシブル燃料機関についてその使用中の混合燃料に含まれる各燃料の濃度を推定する方法であって、
前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を求めるとともに、その発熱量に基づいて前記各燃料の濃度を推定する
ことを特徴とするフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法。
【請求項８】
請求項７に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法において、
前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を、燃焼圧力の検出値より算出する
ことを特徴とするフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法。
【請求項９】
請求項８に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法において、
前記混合燃料の燃焼による単位時間当りの熱発生量である熱発生率を前記燃焼圧力の検出値より算出するとともに、１燃焼サイクルにおける前記熱発生率の時間積分値として１燃焼サイクルにおける前記混合燃料の燃焼による発熱量の総量を求め、更にその発熱量の総量をそのサイクルにおける前記混合燃料の供給量にて除算することで、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を求める
ことを特徴とするフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法。
【請求項１０】
請求項８に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法において、
前記混合燃料の燃焼による単位クランク角当りの熱発生量である熱発生率を前記燃焼圧力の検出値より算出するとともに、１燃焼サイクルにおける前記熱発生率のクランク角積分値として１燃焼サイクルにおける前記混合燃料の燃焼による発熱量の総量を求め、更にその発熱量の総量をそのサイクルにおける前記混合燃料の供給量にて除算することで、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を求める
ことを特徴とするフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法において、
燃焼サイクル毎に算出された前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量についてその規定数の燃焼サイクルにおける平均値を求めるとともに、その平均値に基づいて前記各燃料の濃度を推定する
ことを特徴とするフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法において、
当該フレキシブル燃料機関は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用するものである
ことを特徴とするフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼時の単位質量当りの発熱量の異なる２種の燃料の混合燃料を使用するフレキシブル燃料機関についてその使用中の混合燃料に含まれる各燃料の濃度を推定するフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置及び推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように近年では、環境負荷の低さから、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用して動作可能なフレキシブル燃料機関が注目されている。ところで、アルコールとガソリンとでは、単位質量当りの発熱量が異なっているため、同一のトルクを発生するために必要な燃料供給量は、混合燃料のアルコール濃度によって変化する。ちなみに、空燃比フィードバックの実行中であれば、燃料の燃焼により消費される酸素量の、吸入空気量に対する比率が一定に維持されるように燃料供給量が調整されるため、混合燃料のアルコール濃度の違いによる燃料供給量の過不足は自律的に修正されることになる。しかしながら、機関始動時や、触媒の過昇温抑制のためのＯＴ増量時、ＷＯＴ（Ｗｉｄｅ  Ｏｐｅｎ  Ｔｈｒｏｔｔｌｅ）時のように、燃料供給量がオープン制御される状況では、混合燃料のアルコール濃度が解らなければ、本来必要とされる燃料供給量を適正に求めることができなくなってしまう。そして始動性の悪化を招いたり、触媒の過昇温を十分抑制することができなくなったり、ＷＯＴ性能を十分確保することができなくなったり、といった不具合が生じてしまうようになる。
【０００３】
そのため、従来、こうしたフレキシブル燃料機関では、特許文献１、２等に見られるように、混合燃料のアルコール濃度を確認するための専用のセンサを設置するとともに、そのセンサによって検出されたアルコール濃度に応じて燃料供給量等の補正を行うことがなされている。例えば特許文献２には、混合燃料に照射された光の屈折率の違いから、混合燃料のアルコール濃度を検出するセンサが設けられたものとなっている。
【特許文献１】特開平５−０９９０２４号公報
【特許文献２】特開平１−１１３５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように専用のセンサを用いて使用中の混合燃料のアルコール濃度を検出すれば、アルコール濃度に応じて燃料供給量を適切に調整することができるようになる。しかしながら、そのためには、アルコール濃度の検出のための専用のセンサを追加して設置する必要があり、その分の製造コストの増加は避けられないものとなっている。
【０００５】
なおこうした問題は、燃焼時の単位質量当りの発熱量の異なる２種の燃料の混合燃料を使用するフレキシブル燃料機関に共通するものとなっている。
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、混合燃料の各燃料の濃度を検出可能な専用のセンサが設けられていなくとも、各燃料の濃度を容易且つ的確に推定することのできるフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置及び推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、燃焼時の単位質量当りの発熱量の異なる２種の燃料の混合燃料を使用するフレキシブル燃料機関についてその使用中の混合燃料に含まれる各燃料の濃度を推定するフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置であって、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を算出する発熱量算出手段と、その発熱量に基づいて前記各燃料の濃度を推定する濃度推定手段と、を備えることをその要旨としている。
【０００７】
燃焼時の単位質量当りの発熱量の異なる２種の燃料からなる混合燃料では、各燃料の混合比率によって、燃焼時の単位質量当りの発熱量が自ずと変化することになる。よって、燃焼された混合燃料の単位質量当りの発熱量を求めるとともに、その発熱量に基づいて各燃料の濃度を推定することが可能である。したがって、上記構成によれば、使用中の混合燃料の各燃料の濃度を、容易且つ的確に推定することができるようになる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置において、前記発熱量算出手段は、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を、燃焼圧力の検出値より算出することをその要旨としている。
【０００９】
燃焼中のある時点における燃焼圧力からは、その時点での瞬時の発熱量を求めることができる。そのため、上記構成のように、混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を、燃焼圧力の検出値より算出することができる。なおこの場合には、燃焼圧力を検出する既存のセンサ、いわゆる筒内圧センサを用いて燃料濃度の推定を行うことができるため、使用中の混合燃料の各燃料の濃度の推定を、製造コストを増加させずに行うことができるようになる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置において、前記発熱量算出手段は、前記混合燃料の燃焼による単位時間当りの熱発生量である熱発生率を前記燃焼圧力の検出値より算出するとともに、１燃焼サイクルにおける前記熱発生率の時間積分値として１燃焼サイクルにおける前記混合燃料の燃焼による前記発熱量の総量を求め、更にその発熱量の総量をそのサイクルにおける前記混合燃料の供給量にて除算することで、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を算出することをその要旨としている。
【００１１】
請求項２に記載の推定装置の発熱量算出手段による燃焼圧力の検出値を用いた燃料濃度の推定は、より具体的には、例えば上記態様で行うことができる。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置において、前記発熱量算出手段は、前記混合燃料の燃焼による単位クランク角当りの熱発生量である熱発生率を前記燃焼圧力の検出値より算出するとともに、１燃焼サイクルにおける前記熱発生率のクランク角積分値として１燃焼サイクルにおける前記混合燃料の燃焼による前記発熱量の総量を求め、更にその発熱量の総量をそのサイクルにおける前記混合燃料の供給量にて除算することで、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を算出することをその要旨としている。
【００１２】
請求項２に記載の推定装置の発熱量算出手段による燃焼圧力の検出値を用いた燃料濃度の推定は、より具体的には、例えば上記態様で行うこともできる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置において、前記濃度推定手段は、前記発熱量算出手段によって燃焼サイクル毎に算出された前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量についてその規定数の燃焼サイクルにおける平均値を求めるとともに、その平均値に基づいて前記各燃料の濃度を推定することをその要旨としている。
【００１３】
上記構成では、燃焼サイクル毎に算出された混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量についてその複数回の燃焼サイクルにおける平均値に基づいて各燃料の濃度が推定されるため、より正確な推定を行うことができるようになる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置において、当該フレキシブル燃料機関は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用するものであることをその要旨としている。
【００１５】
このように請求項１〜５に記載の燃料濃度の推定装置は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用するフレキシブル燃料機関への適用が可能である。
上記課題を解決するため、請求項７に記載の発明は、燃焼時の単位質量当りの発熱量の異なる２種の燃料の混合燃料を使用するフレキシブル燃料機関についてその使用中の混合燃料に含まれる各燃料の濃度を推定する方法であって、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を求めるとともに、その発熱量に基づいて前記各燃料の濃度を推定することをその要旨としている。
【００１６】
燃焼時の単位質量当りの発熱量の異なる２種の燃料からなる混合燃料では、各燃料の混合比率によって、燃焼時の単位質量当りの発熱量が自ずと変化することになる。よって、混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を求めるとともに、その発熱量に基づいて各燃料の濃度を推定することが可能である。したがって、上記推定方法によれば、使用中の混合燃料の各燃料の濃度を、容易且つ的確に推定することができるようになる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法において、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を、燃焼圧力の検出値より算出することをその要旨としている。
【００１８】
燃焼中のある時点における燃焼圧力からは、その時点での瞬時の発熱量を求めることができる。そのため、上記推定方法のように、混合燃料の燃焼による単位質量当りの発熱量を、燃焼圧力の検出値より算出することができる。なおこの場合には、燃焼圧力を検出する既存のセンサ、いわゆる筒内圧センサを用いて燃料濃度の推定を行うことができ、使用中の混合燃料の各燃料の濃度の推定を、製造コストを増加させずに行うことができるようになる。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法において、前記混合燃料の燃焼による単位時間当りの熱発生量である熱発生率を前記燃焼圧力の検出値より算出するとともに、１燃焼サイクルにおける前記熱発生率の時間積分値として１燃焼サイクルにおける前記混合燃料の燃焼による発熱量の総量を求め、更にその発熱量の総量をそのサイクルにおける前記混合燃料の供給量にて除算することで、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を求めることをその要旨としている。
【００２０】
請求項８に記載の推定方法による燃焼圧力の検出値を用いた燃料濃度の推定は、より具体的には、例えば上記態様で行うことができる。
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法において、前記混合燃料の燃焼による単位クランク角当りの熱発生量である熱発生率を前記燃焼圧力の検出値より算出するとともに、１燃焼サイクルにおける前記熱発生率のクランク角積分値として１燃焼サイクルにおける前記混合燃料の燃焼による発熱量の総量を求め、更にその発熱量の総量をそのサイクルにおける前記混合燃料の供給量にて除算することで、前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を求めることをその要旨としている。
【００２１】
請求項８に記載の推定方法による燃焼圧力の検出値を用いた燃料濃度の推定は、より具体的には、例えば上記態様で行うこともできる。
請求項１１に記載の発明は、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法において、燃焼サイクル毎に算出された前記混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量についてその規定数の燃焼サイクルにおける平均値を求めるとともに、その平均値に基づいて前記各燃料の濃度を推定することをその要旨としている。
【００２２】
上記推定方法では、燃焼サイクル毎に算出された混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量についてその複数回の燃焼サイクルにおける平均値から燃料濃度の推定が行われるようになる。そのため、上記推定方法によれば、燃料の濃度の推定をより正確に行うことができるようになる。
【００２３】
請求項１２に記載の発明は、請求項７〜１１のいずれか１項に記載のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定方法において、当該フレキシブル燃料機関は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用するものであることをその要旨としている。
【００２４】
このように請求項７〜１１に記載の燃料濃度の推定方法は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用するフレキシブル燃料機関への適用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置及び推定方法を具体化した一実施形態を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。
図１に、本実施形態のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置の全体構成を示す。なお本実施形態の適用されるフレキシブル燃料機関は、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用するものとなっている。係るフレキシブル燃料機関１０には、アルコールとガソリンとの混合燃料が貯留される燃料タンク１１と、その燃料タンク１１に貯留された混合燃料を各気筒に噴射供給するためのインジェクタ１２とが設けられている。また各気筒の燃焼室１３には、その内部の圧力、すなわち燃焼圧力を検出するための筒内圧センサ１４が設けられている。
【００２６】
こうしたフレキシブル燃料機関１０は、電子制御ユニット１５により制御されている。電子制御ユニット１５は、フレキシブル燃料機関１０の各種制御に係る演算処理を実施するＣＰＵ、制御用のプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するＲＡＭ、及び外部との信号の入出力のための入出力ポートを備えて構成されている。こうした電子制御ユニット１５には、上記筒内圧センサ１４の検出信号に加え、機関回転速度を検出するためのＮＥセンサ１６や吸入空気量を検出するためのエアフローメータ１７、アクセル操作量を検出するためのアクセルセンサ１８などの各種センサの検出信号が入力されている。そして電子制御ユニット１５は、これらセンサの検出信号に基づいて上記インジェクタ１２による燃料噴射の時期や量の制御、点火時期の制御等のフレキシブル燃料機関１０の制御を実施している。
【００２７】
さて、こうした本実施形態では、上記電子制御ユニット１５によって、現在使用中の混合燃料のアルコール濃度の推定が行われるようになっている。以下、こうした電子制御ユニット１５によるアルコール濃度推定の詳細について説明する。
【００２８】
本実施形態では、上記筒内圧センサ１４による燃焼圧力の検出値から、各気筒の１燃焼サイクルにおける混合燃料の燃焼による発熱量の総量を求めるようにしている。そしてその１燃焼サイクルにおける発熱量の総量を、その燃焼サイクルにインジェクタ１２より噴射供給された混合燃料の量（供給量）にて除算することで、混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を算出するようにしている。
【００２９】
このときの各気筒の１燃焼サイクルにおける混合燃料の燃焼による発熱量の総量の算出は、次の態様で行われる。燃焼サイクルのある時点における瞬時の発熱量は、その時点の燃焼圧力に相関を有している。すなわち、燃焼の激しさが増して瞬時の発熱量が多くなれば、その分、燃焼圧力は高くなる。したがって、燃焼サイクルのある時点の燃焼圧力からは、その時点の瞬時の発熱量を把握することができる。ちなみに、こうした燃焼圧力と瞬時の発熱量との関係は、予め実験等で求めておくことができる。
【００３０】
本実施形態では、筒内圧センサ１４によって検出される燃焼圧力を所定のクランク角毎にサンプリングするとともに、その都度、そのサンプリングされた燃焼圧力に基づいてその時点における単位クランク角当りの発熱量、すなわち熱発生率［ＭＪ／°ＣＡ］を算出するようにしている。図２は、１燃焼サイクルにおける熱発生率の推移の一例を示したものである。同図においてハッチングにて示された部分の面積は、その燃焼サイクルでの発熱量の総量となる。すなわち、１燃焼サイクルにおける熱発生率［ＭＪ／°ＣＡ］についてそのクランク角［°ＣＡ］に対する積分値を求めれば、その燃焼サイクルの発熱量の総量［ＭＪ］を求めることができる。そしてこうして求められた１燃焼サイクルの発熱量の総量［ＭＪ］を、その燃焼サイクルにおける燃料供給量［Ｌ］で除算すれば、混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量［ＭＪ／Ｌ］を算出することができる。
【００３１】
本実施形態では、機関始動の開始後、こうした混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量の算出を、規定回数（例えば２００回）の燃焼サイクルにおいて行うようにしている。そしてそうした規定回数の燃焼サイクルのそれぞれにおいて算出された混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量について、それらの平均値を求めるようにしている。
【００３２】
そして本実施形態では、こうして求められた混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量の平均値から現在使用中の混合燃料のアルコール濃度を推定するようにしている。ここでのアルコール濃度の推定は、以下の態様で行われる。すなわち、アルコールとガソリンとでは、燃焼時の単位質量当りの発熱量が異なっている。具体的には、アルコールの単位質量当りの発熱量は「２０ＭＪ／Ｌ」程度であり、ガソリンの単位質量当りの発熱量「３２ＭＪ／Ｌ」よりも少なくなっている。よってこれらの混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量は、両燃料の混合比率に、ひいては混合燃料のアルコール濃度に応じて変化する。
【００３３】
図３に、こうした混合燃料のアルコール濃度［％］と単位質量当りの発熱量［ＭＪ／Ｌ］との関係を示す。同図に示されるように、混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量が判れば、そのアルコール濃度は一義的に求められるようになる。
【００３４】
本実施形態では、こうした混合燃料のアルコール濃度と単位質量当りの発熱量との関係を、数式、或いは演算マップのかたちで、電子制御ユニット１５のＲＯＭに記憶させておき、上記算出された単位質量当りの混合燃料の発熱量の平均値からそのアルコール濃度を推定するようにしている。なお、混合燃料のアルコール濃度と単位質量当りの発熱量との関係は、予め実験等で求めておくことができる。
【００３５】
図４は、こうした本実施形態に採用される「アルコール濃度推定ルーチン」のフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、機関始動の開始直後より、電子制御ユニット１５により実行されるものとなっている。
【００３６】
さて機関始動に応じて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット１５はまず、ステップＳ１０において、これから燃焼が行なわれる気筒の１燃焼サイクル当りの混合燃料の供給量をそのＲＡＭから取得する。続いて電子制御ユニット１５は、ステップＳ２０において、上記気筒の燃焼中の筒内圧センサ１４の検出値から上記態様でその燃焼サイクルにおける混合燃料の単位質量当りの発熱量を算出する。そして電子制御ユニット１５は続くステップＳ３０において、その算出結果を自身のＲＡＭに記憶する。
【００３７】
以後、電子制御ユニット１５は、以上のステップＳ１０〜Ｓ３０の処理を、上記規定回数（例えば２００回）の燃焼サイクルについて繰り返し実行する。そして電子制御ユニット１５は、上記発熱量の算出回数が規定回数に到達すると（Ｓ４０：ＹＥＳ）、ステップＳ５０において、算出した規定回数の燃焼サイクル分の単位質量当りの発熱量の平均値を算出する。さらに電子制御ユニット１５は、続くステップＳ６０において、ＲＯＭに記憶された上記混合燃料のアルコール濃度と単位質量当りの発熱量との関係から、その単位質量当りの発熱量の平均値に基づいて現在使用中の混合燃料のアルコール濃度の推定値を算出し、今回のトリップにおける本ルーチンの処理を終了する。
【００３８】
その後、電子制御ユニット１５は、機関始動時や触媒の過昇温抑制のためのＯＴ増量時、ＷＯＴ時のような、空燃比フィードバック制御が行われない状況下、すなわち燃料供給量がオープン制御される状況下において、こうして推定されたアルコール濃度に基づいて燃料供給量を適正に補正するようにしている。
【００３９】
なお、こうした本実施形態では、上記アルコール濃度推定ルーチンのステップＳ２０における電子制御ユニット１５の処理が、上記発熱量算出手段の行う処理に相当する。また同アルコール濃度推定ルーチンのステップＳ６０における電子制御ユニット１５の処理が、上記濃度推定手段の行う処理に相当するものとなっている。
【００４０】
以上説明した本実施形態のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、電子制御ユニット１５は、燃焼された混合燃料の単位質量当りの発熱量を求めるとともに、その発熱量に基づいて混合燃料のアルコール濃度を推定するようにしている。より具体的には、以下の手順ａ）〜ｄ）を通じてアルコール濃度の推定を行うようにしている。すなわち、ａ）混合燃料の燃焼による単位クランク角当りの熱発生量である熱発生率を、燃焼圧力の検出値より算出する。ｂ）算出された熱発生率の１燃焼サイクルにおけるクランク角積分値として１燃焼サイクルにおける混合燃料の燃焼による発熱量の総量を求める。ｃ）求められた発熱量の総量をそのサイクルにおける混合燃料の供給量にて除算することで、混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を算出する。ｄ）その発熱量に基づいて混合燃料のアルコール濃度の推定値を算出する。そのため、使用中の混合燃料のアルコール濃度を、容易且つ的確に推定することができる。
【００４１】
（２）本実施形態では、混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を、燃焼圧力の検出値より算出することをその要旨としている。燃焼中のある時点における燃焼圧力からは、その時点での瞬時の発熱量を求めることができる。そのため、混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を、燃焼圧力の検出値より算出することができる。なおこの場合には、燃焼圧力を検出する既存のセンサ、いわゆる筒内圧センサ１４を用いて燃料濃度の推定を行うことができるため、使用中の混合燃料のアルコール濃度の推定を、製造コストを増加させずに行うことができるようになる。
【００４２】
（３）本実施形態では、燃焼サイクル毎に算出された混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量についてその規定数の燃焼サイクルにおける平均値を求めるとともに、その平均値に基づいてアルコール濃度を推定するようにしている。そのため、より正確な推定を行うことができるようになる。
【００４３】
なお上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、燃焼サイクル毎に算出された混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量についてその２００燃焼サイクルにおける平均値を求めるとともに、その平均値に基づいて現在使用中の混合燃料のアルコール濃度を推定するようにしていた。こうした発熱量の平均を求める燃焼サイクル数は、適宜変更することができる。例えば、より高いアルコール濃度の推定精度が要求される場合は、そうした燃焼サイクル数をより増加させ、より早期の濃度推定が求められる場合には、そうした燃焼サイクル数をより減少させるようにすると良い。また特に濃度推定の精度が求められない場合には、１燃焼サイクル混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量のみに基づいてアルコール濃度の推定を行うことも可能である。
【００４４】
・上記実施形態では、混合気の燃焼による単位クランク角当りの熱発生量である発熱率［ＭＪ／°ＣＡ］を燃焼圧力の検出値より算出するとともに、そうした発熱率の１燃焼サイクルについてのクランク角積分値として１燃焼サイクルにおける混合燃料の燃焼による発熱量の総量［ＭＪ］を求めるようにしていた。その代りとして、混合気の燃焼による単位時間当りの熱発生量である発熱率［ＭＪ／ｓｅｃ等］を燃焼圧力の検出値より算出するとともに、そうした発熱率の１燃焼サイクルについての時間積分値として１燃焼サイクルにおける混合燃料の燃焼による発熱量の総量［ＭＪ］を求めることもできる。例えば燃焼圧力のサンプリングを所定時間毎に行う場合には、時間のクランク角換算が不要な分、上記のように時間積分値を用いた方が１燃焼サイクルにおける発熱量の総量の算出に要する演算量を少なくすることができる。
【００４５】
・上記実施形態では、１燃焼サイクルにおける混合燃料の燃焼による発熱量の総量を求めるとともに、更にその発熱量の総量をそのサイクルにおける混合燃料の供給量にて除算することで、混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を算出するようにしていた。こうした発熱量の算出ロジックは、これに限らず適宜変更することができる。例えば、より簡単に上記発熱量を概算することは、１燃焼サイクルにおける混合燃料の燃焼による発熱量の総量の指標値として１燃焼サイクルにおける燃焼圧力の最大値を用いて、混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を算出することで行うことも可能である。
【００４６】
・上記実施形態では、筒内圧センサ１４により検出される燃焼圧力から、混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量を求めていたが、燃焼圧力と同様に、混合燃料の燃焼時の単位質量当りの発熱量と相関を有するセンサ値が存在するのであれば、そのセンサ値を用いて上記発熱量を算出することも可能である。
【００４７】
・上記実施形態では、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用するフレキシブル燃料機関に本発明を適用した場合を説明したが、それ以外の燃料の組合せからなる混合燃料を使用するフレキシブル燃料機関にも本発明は同様に適用可能である。要は燃焼時の単位質量当りの発熱量の異なる２種の燃料の混合燃料を使用するフレキシブル燃料機関であれば、本発明の推定装置や推定方法を適用して、現在使用中の混合燃料に含まれる各燃料の濃度を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置の一実施形態についてその全体構成を模式的に示す略図。
【図２】１燃焼サイクルにおける熱発生率の推移を示すグラフ。
【図３】単位質量当りの混合燃料の発熱量とその混合燃料のアルコール濃度との関係を示すグラフ。
【図４】上記実施形態のフレキシブル燃料機関の燃料濃度の推定装置及び推定方法に適用されるアルコール濃度推定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４９】
１０…フレキシブル燃料機関、１１…燃料タンク、１２…インジェクタ、１３…燃焼室、１４…筒内圧センサ、１５…電子制御ユニット（発熱量算出手段、濃度推定手段）、１６…ＮＥセンサ、１７…エアフローメータ、１８…アクセルセンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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