(57)【要約】【課題】製造コストを抑制しつつ、内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度を推定する内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】燃料ポンプ１４はＤＣモータ１４ａを動力源とする電動ポンプであり、そのＤＣモータ１４ａはブラシレスモータ（無整流子電動機）である。燃料ポンプ１４にはポンプコントローラ１７が接続され、同コントローラ１７にはＥＣＵ１８が接続されている。ＥＣＵ１８及びポンプコントローラ１７は、ＤＣモータ１４ａへの駆動入力に対応する燃料ポンプ１４の挙動を検出し、その検出された燃料ポンプ１４の挙動に基づいて燃料のアルコール濃度を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプが電動機を動力源とし、
前記電動機への駆動入力に対応するポンプ挙動を検出するポンプ挙動検出手段と、
前記ポンプ挙動検出手段により検出された前記ポンプ挙動に基づいて、前記内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ポンプ挙動検出手段は、前記ポンプ挙動として、前記電動機への供給電力又はその相関値に対応する同電動機の回転速度を検出し、
前記アルコール濃度推定手段は、前記ポンプ挙動検出手段により検出された回転速度に基づいて、前記内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度を推定する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関の始動から所定時間が経過するまでの始動期間において、前記電動機を所定の一定電力で駆動する電動機制御手段を更に備え、
前記ポンプ挙動検出手段は、前記始動期間において、前記電動機の回転速度を検出する請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ポンプ挙動検出手段は、前記ポンプ挙動として、前記電動機への供給電力又はその相関値の増減に伴って変化する同電動機の回転速度ついてその変化率を検出し、
前記アルコール濃度推定手段は、前記ポンプ挙動検出手段により検出された回転速度の変化率に基づいて、前記内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度を推定する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記電動機がブラシレスモータである請求項２から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記ポンプ挙動検出手段は、前記ポンプ挙動として、前記電動機の駆動電圧の上昇に伴って同電動機に流れる過渡電流の電流値を検出し、
前記アルコール濃度推定手段は、前記ポンプ挙動検出手段により検出された過渡電流に基づいて、前記内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度を推定する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関に供給される燃料の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
前記アルコール濃度推定手段は、前記ポンプ挙動に加えて、前記温度検出手段により検出された燃料の温度に基づいて、前記内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度を検出する請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置
【請求項８】
前記アルコール濃度推定手段により推定された燃料のアルコール濃度に基づいて、前記内燃機関の吸気通路又は気筒内への燃料噴射量を算出する噴射量算出手段を更に備える請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプが電動機を動力源とする場合において、
前記電動機への駆動入力に対応するポンプ挙動を検出し、
検出されたポンプ挙動に基づいて、前記内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度を推定することを特徴とする燃料のアルコール濃度推定方法。
【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し、特に内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度を検出する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効活用の観点から、多種の燃料（化石燃料、アルコール燃料、化石燃料及びアルコール燃料の混合燃料）の使用が可能な内燃機関が開発されている。このような内燃機関では、ドライバビリティの向上や排気有害成分の排出抑制のため、その燃料のアルコール濃度に応じた制御が求められる。これに対し、燃料の屈折率や誘電率からその燃料のアルコール濃度を推定し、その結果に基づいて内燃機関の制御する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平５−１９５８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような技術では、燃料の屈折率や誘電率を検出するためのセンサを要することから、内燃機関を制御する制御装置の製造コストの増大が懸念される。
【０００４】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、製造コストを低減しつつ、内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度を推定する内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【０００６】
請求項１に記載の発明では、内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプが電動機を動力源としている。そして、上記電動機への駆動入力に対応するポンプ挙動（燃料ポンプの挙動）とを検出し、その挙動に基づいて内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度を推定する。ここで、電動機への駆動入力に対応するポンプ挙動は、燃料のアルコール濃度に応じて変化する。すなわち、燃料のアルコール濃度が高くなるほど、その燃料の粘度が高くなる。その結果、燃料ポンプにおいて同燃料による粘性抵抗が増大し、ひいては電動機への駆動入力に対応するポンプ挙動が変化する。
【０００７】
そのため、上述の如く電動機への駆動入力に対応するポンプ挙動から燃料のアルコール濃度を推定することが可能である。具体的には、例えば所定の駆動入力に対応するポンプ挙動と燃料のアルコール濃度との関係が既知である場合には、その駆動入力（所定の駆動入力）を電動機に入力し、それに対応する（それに伴う）ポンプ挙動を検出することにより、その検出値（ポンプ挙動）から燃料のアルコール濃度を推定することができる。この場合、燃料の物性（屈折率や誘電率など）を検出するセンサを要せずとも、燃料のアルコール濃度を推定することができる。すなわち、燃料のアルコール濃度を推定する制御装置の製造コストを低減することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、ポンプ挙動として、電動機への供給電力又はその相関値（以下「供給電力等」という）に対応する同電動機の回転速度とを検出し、その回転速度に基づいて燃料のアルコール濃度を推定する。ここで、電動機の回転速度は燃料のアルコール濃度に応じて変化すると考えられる。すなわち、電動機に供給される電力が同一である場合において、燃料のアルコール濃度が高くなるほど（燃料による粘性抵抗が大きくなるほど）、その電動機の回転速度が低くなる。そのため、上述の如く電動機への供給電力等に対応する同電動機の回転速度に基づいて、燃料のアルコール濃度を推定することができる。
【０００９】
ところで、請求項２に記載の発明において、燃料のアルコール濃度を正確に推定するためには、電動機への供給電力を一定値に維持してその電動機の回転速度を安定させた上で、同回転速度を検出することが望ましい。一方、内燃機関の制御態様として、燃料ポンプによる燃料の吐出量を同機関の運転状態に応じて制御することが考えられる。この場合、上述の如く電動機への供給電力を一定値に維持している期間においては、燃料ポンプによる燃料の吐出量（電動機の回転速度）を内燃機関の運転状態に応じて制御することができないことから、同機関の安定性が損なわれるおそれがある。
【００１０】
この点、請求項３に記載の発明では、内燃機関の始動から所定時間が経過するまでの始動期間において電動機を所定の一定電力で駆動する。そして、上記始動期間において、電動機の回転速度を検出する。内燃機関の始動期間においては、同機関の運転状態についてその変化が相対的に小さいと考えられる。例えば、車載内燃機関の始動期間においては、同機関の回転速度はアイドル回転速度に制御される。そのため、上述の如く内燃機関の始動期間において電動機への供給電力を一定値に維持したとしても、同機関の運転状態への影響は相対的に小さいといえる。したがって、上述の如く電動機の回転速度を検出することにより、内燃機関の安定性の低下を抑制しつつ、同機関に供給される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。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、ポンプ挙動として、電動機への供給電力等の増減に伴って変化する同電動機の回転速度についてその変化率を検出し、その変化率に基づいて燃料のアルコール濃度を推定する。ここで、電動機への供給電力を増減させると、それに伴って電動機の回転速度は変化する。このときの回転速度の変化率は、燃料のアルコール濃度（燃料による粘性抵抗）に応じて変化する。詳しくは、この回転速度の変化率は、燃料のアルコール濃度が高くなるほど（燃料の粘度が大きくなるほど）低下する。そのため、上述の如く電動機への供給電力等の増減に伴う同電動機の回転速度の変化率に基づいて、燃料のアルコール濃度を推定することができる。
【００１２】
さて、請求項２〜４に記載の発明では、電動機の回転速度を検出することで燃料のアルコール濃度を検出する。そのため、請求項５に記載の発明のように、電動機としてブラシレスモータを採用することが望ましい。ブラシレスモータによれば、同モータに生じる起電力の波形からその回転子の角度位置を検出することが可能であり、その角度位置から電動機の回転速度を算出することができる。このようにセンサを要さずとも電動機の回転速度を検出することができるため、燃料のアルコール濃度を検出する制御装置の製造コストを低減することができる。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、ポンプ挙動として、電動機の駆動電圧の上昇に伴って同電動機に流れる過渡電流の電流値とを検出し、その電流値に基づいて燃料のアルコール濃度を推定する。ここで、電動機の駆動電圧を上昇させると、その上昇に伴って電動機に流れる電流も上昇する。この際に流れる過渡電流は、燃料のアルコール濃度（燃料による粘性抵抗）に応じて変化する。詳しくは、上記過渡電流の電流値は、燃料のアルコール濃度が高くなるほど（燃料の粘度が高くなるほど）増加する。そのため、上述の如く電動機の駆動電圧の上昇に伴って同電動機に流れる過渡電流の電流値に基づいて、燃料のアルコール濃度を推定することができる。
【００１４】
ここで、燃料の粘度は、同燃料のアルコール濃度だけでなく、同燃料の温度に応じて変化すると考えられる。そのため、請求項７に記載の発明のように、内燃機関に供給される燃料の温度を検出し、ポンプ挙動に加えて検出された燃料の温度に基づいて、内燃機関に供給される燃料のアルコール濃度を検出することが望ましい。これにより、燃料のアルコール濃度を一層、精度よく推定することができる。
【００１５】
また、アルコール燃料の理論空燃比（アルコール燃料と空気とが過不足なく燃焼する比率）は化石燃料の理論空燃比（化石燃料と空気とが過不足なく燃焼する比率）よりも低く、アルコールのオクタン価がガソリンのオクタン価よりも高い。そこで、請求項８に記載の発明では、請求項１〜７の発明において、推定された燃料のアルコール濃度に基づいて、内燃機関の吸気通路又は気筒内への燃料噴射量を算出する。これにより、内燃機関の安定性を高め、内燃機関による排気有害成分の排出を抑制することができる。
【００１６】
なお、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、又はそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。また、本発明は装置の発明として特定できるだけでなく、プログラムの発明としても、そのプログラムを記録した記録媒体の発明としても、方法の発明としても特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した複数の実施形態を図面を説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
第１実施形態は、車載内燃機関の燃料供給システムとして本発明を具体化しており、その詳細な構成を以下に説明する。まず、図１を参照しながら、この燃料供給システムの概略構成を説明する。図１において、内燃機関１０は多気筒（例えば４気筒）の内燃機関であるが、その１つの気筒が図示されている。また、内燃機関１０としては、多種の燃料（化石燃料、アルコール燃料、化石燃料及びアルコール燃料の混合燃料）が使用可能なものを想定している。なお、本発明に係る内燃機関は４輪車用でも２輪車用でもよい。また、同機関は単気筒でもよい。
【００１９】
内燃機関１０の各気筒の吸気通路１１には、燃料を噴射するインジェクタ１２が設けられている。このインジェクタ１２には、燃料タンク１３内に蓄えられた燃料が供給される。詳しくは、燃料タンク１３内の燃料が燃料ポンプ１４により汲み上げられ、燃料フィルタ１５を介してデリバリパイプ１６に供給され、そのデリバリパイプ１６内の燃料がインジェクタ１２に供給されるようになっている。
【００２０】
燃料ポンプ１４はＤＣモータ１４ａを動力源とする電動ポンプであり、そのＤＣモータ１４ａはブラシレスモータ（無整流子電動機）である。燃料ポンプ１４にはポンプコントローラ１７が接続され、同コントローラ１７にはＥＣＵ１８が接続されている。ポンプコントローラ１７は、ＥＣＵ１８の制御によりＤＣモータ１４ａを駆動する。ＥＣＵ１８は、ＣＰＵ、メモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータを主体とする電子制ユニットである。メモリは各種のプログラムやパラメータを記憶し、ＣＰＵはそのメモリに記憶されたプログラムを実行することにより内燃機関１０を主体とするエンジンシステムの各部を制御する。
【００２１】
具体的には、ＥＣＵ１８には、吸気通路１１内の圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサ１９、内燃機関１０のクランク軸２０の回転角度位置を検出するクランク角センサ２１、デリバリパイプ１６内の燃圧と吸気圧との差圧を検出する燃圧センサ２２などの各種センサが接続されている。そして、ＥＣＵ１８は、デリバリパイプ１６内の実燃圧をその目標値（目標燃圧）に調整すべく、上述したセンサの検出値を読み取り、それらの検出値に基づいてＤＣモータ１４ａの回転速度（ポンプ回転速度）をフィードバック制御する。また、ＥＣＵ１８は、上述したセンサの検出値に基づいて、インジェクタ１２による燃料噴射量の目標値（目標噴射量）を設定する。
【００２２】
ここで、アルコール燃料の理論空燃比は化石燃料の理論空燃比よりも低く、アルコールのオクタン価がガソリンのオクタン価よりも高い。そのため、例えば化石燃料用に設定された燃料噴射量制御を、アルコール燃料が供給された内燃機関１０にそのまま適用した場合には、ドライバビリティが悪化し、排気有害成分の排出量が増大することが考えられる。
【００２３】
そこで、本実施形態では、燃料のアルコール濃度を検出し、その検出値に基づいて、燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期、バルブタイミング、燃料カット条件、ノック判定条件、気筒判別条件、行程判定条件などを算出するようになっている。特に、燃料のアルコール濃度に応じてその粘度が変化すること、及びその粘度に応じて燃料ポンプ１４の挙動が変化することに着目し、燃料ポンプ１４の挙動から燃料のアルコール濃度を推定するようにしている。
【００２４】
詳しくは、ＤＣモータ１４ａの駆動電圧（ポンプ駆動電圧）と同電圧印加時におけるＤＣモータ１４ａの回転速度（ポンプ回転速度）との関係は、燃料のアルコール濃度に応じて変化すると考えられる。すなわち、燃料のアルコール濃度が高くなるほど、同燃料による粘性抵抗が大きくなる。その結果、ポンプ駆動電圧が同一である場合において、燃料のアルコール濃度が高くなるほど、ポンプ回転速度が低くなる。そこで、ＤＣモータ１４ａに所定のポンプ駆動電圧を印加した状態でポンプ回転速度を検出し、そのポンプ駆動電圧とポンプ回転速度との関係に基づいて燃料のアルコール濃度を判定する。この場合、ポンプ回転速度が「燃料ポンプの挙動」に相当する。
【００２５】
次に、図２を参照しながら、上記アルコール濃度推定処理をより詳しく説明する。図２は、アルコール濃度推定プログラムの流れを示すフローチャートである。このプログラムは、ＥＣＵ１８により所定周期（所定クランク角ごとに又は所定時間周期）で実行される。なお、図２では、内燃機関１０の始動から所定時間Ｋ１が経過するまでの期間（始動期間）では、ポンプ駆動電圧が一定電圧Ｖ１に維持されることを想定している（図３（ａ）のタイミングｔ１１〜ｔ１３参照）。
【００２６】
図２に示すステップＳ１０では、ＥＣＵ１８は、燃料のアルコール濃度が未検出であるか否かを判定する。そして、燃料のアルコール濃度が未検出である旨を検出すると、ＥＣＵ１８はステップＳ１１の処理に進み、燃料のアルコール濃度が検出済みである旨を検出すると、ＥＣＵ１８はこのプログラムの実行を終了する。
【００２７】
ステップＳ１１では、ＥＣＵ１８は、内燃機関１０の始動からの経過時間ＴＤが所定時間Ｋ２以上かつ上記所定時間Ｋ１以下であるか否かを判定する。ここで、Ｋ２は、次のとおり設定されている。すなわち、内燃機関１０の始動に伴うポンプ駆動電圧ＶＰの上昇（０［Ｖ］→Ｖ１［Ｖ］）によって、ポンプ回転速度ＮＰは同機関１０の始動後変化する。Ｋ２は、ポンプ回転速度ＮＰが安定した状態で同回転速度ＮＰを検出するべく設定される。
【００２８】
ステップＳ１１において、内燃機関１０の始動からの経過時間が所定時間Ｋ２以上かつ所定時間Ｋ１以下である旨を判定すると、ＥＣＵ１８は、ステップＳ１２においてポンプコントローラ１７によりポンプ回転速度ＮＰを検出させる。詳しくは、ポンプコントローラ１７は、ＤＣモータ１４ａに生ずる起電力の波形からその回転子の位置を検出する。そして、ＥＣＵ１８は、ポンプコントローラ１７により逐次検出される回転子の位置に基づいてポンプ回転速度ＮＰを算出する。
【００２９】
続くステップＳ１３では、ＥＣＵ１８は、ステップＳ１２において算出したポンプ回転速度ＮＰに基づいてアルコール濃度を推定する。詳しくは、ＥＣＵ１８は、ポンプ回転速度ＮＰと燃料のアルコール濃度との関係を示すマップに基づいて、ポンプ回転速度ＮＰから燃料のアルコール濃度を推定する。具体的には、ポンプ回転速度ＮＰが閾値Ｎ１以下の場合には燃料のアルコール濃度が高濃度であると、ポンプ回転速度ＮＰが閾値Ｎ１よりも大きく閾値Ｎ２以下である場合には燃料のアルコール濃度が中濃度であると、ポンプ回転速度ＮＰが閾値Ｎ２よりも大きい場合には燃料のアルコール濃度が低濃度であると推定する。そして、ＥＣＵ１８はこのプログラムを終了する。
【００３０】
一方、ステップＳ１１において、内燃機関１０の始動からの経過時間が所定時間Ｋ２よりも短い旨又は所定時間Ｋ１よりも長い旨を判定すると、ＥＣＵ１８は、ステップＳ１２，１３を実行することなく、このプログラムの実行を終了する。
【００３１】
なお、ポンプ駆動電圧がＶ１である場合におけるポンプ回転速度と燃料のアルコール濃度との関係は、燃料ポンプ１４の個体差により同ポンプ１４毎に異なる。そのため、上記閾値Ｎ１，Ｎ２は、工場出荷時において次のとおり校正することが望ましい。すなわち、燃料ポンプ１４に基準燃料（粘度が既知である燃料）を注入し、同ポンプ１４に基準電力（ポンプ回転速度と燃料のアルコール濃度との関係が既知であるポンプ駆動電圧：例えばＶ１）を供給した上で、ポンプ回転速度ＮＰを測定する。そして、ポンプ回転速度ＮＰの測定値に基づいて閾値Ｎ１及びＮ２を校正する。これにより、燃料ポンプ１４の個体差に起因する燃料のアルコール濃度推定に係る誤差を低減することができる。
【００３２】
次に、図３を参照しながら、燃料供給システムの作動を説明する。図３（ａ）に示すグラフはポンプ駆動電圧ＶＰを示す。また、図３（ｂ）において、実線のグラフは高アルコール濃度の燃料が使用された場合のポンプ回転速度ＮＰを示し、破線のグラフは中アルコール濃度の燃料が使用された場合のポンプ回転速度ＮＰを示し、一点鎖線のグラフは低アルコール濃度の燃料が使用された場合のポンプ回転速度ＮＰを示す。また、図３では、始動期間（内燃機関１０の始動から所定時間Ｋ１が経過するまでの期間：タイミングｔ１１〜ｔ１３参照）において、ポンプ駆動電圧ＶＰが電圧Ｖ１に維持されることを想定している。
【００３３】
タイミングｔ１１では、内燃機関１０の始動に伴ってポンプ駆動電圧ＶＰが０［Ｖ］からＶ１［Ｖ］に上昇する。その結果、タイミングｔ１１以降、ポンプ回転速度ＮＰが上昇する。タイミングｔ１１から所定時間Ｋ２が経過したタイミングｔ１２では、ポンプ回転速度ＮＰが安定する。ＥＣＵ１８は、始動期間のタイミングｔ１２以降のタイミングにおいてポンプ回転速度ＮＰを検出する。このポンプ回転速度ＮＰが閾値Ｎ１以下の場合には燃料のアルコール濃度が高濃度であると推定され、閾値Ｎ１よりも大きく閾値Ｎ２以下である場合には燃料のアルコール濃度が中濃度であると推定され、ポンプ回転速度ＮＰが閾値Ｎ２よりも大きい場合には燃料のアルコール濃度が低濃度であると推定される。
【００３４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００３５】
所定のポンプ駆動電圧（Ｖ１［Ｖ］）に対応するポンプ回転速度を検出し、その回転速度に基づいて燃料のアルコール濃度を推定する構成とした。この構成によれば、燃料の物性（屈折率、誘電率など）を検出するセンサを要さずとも、同燃料のアルコール濃度を推定することできる。また、本実施形態のようにポンプ回転速度をフィードバック制御するシステムにおいては、そもそも同回転速度を検出する構成が必要である。すなわち、新たなハードウェアを追加することなく、燃料のアルコール濃度を推定することができる。これにより、燃料のアルコール濃度を推定するシステムの製造コストを低減することができる。また、同システムの小型化に有利である。
【００３６】
特に、ＤＣモータ１４ａをブラシレスモータとした。この場合、ブラシレスモータに生じる起電力の波形に基づいて、ポンプ回転速度を検出することが可能である。すなわち、ＤＣモータ１４ａの回転角度を検出する回転角度センサを要さずとも、ポンプ回転速度を検出することができる。これにより、燃料のアルコール濃度を推定するシステムの製造コストを一層、低減することができる。また、同システムの小型化一層、有利である。
【００３７】
また、内燃機関１０の始動期間（図３のタイミングｔ１１からｔ１３参照）においてポンプ駆動電圧を一定電圧Ｖ１に維持し、同始動期間においてポンプ回転速度を検出する構成とした。これにより、ポンプ回転速度を安定させた状態で同回転速度を検出することができる。また、内燃機関１０の始動期間においては、同機関１０の回転速度はアイドル回転速度に制御される。そのため、上述の如く内燃機関１０の始動期間においてポンプ駆動電圧を一定電圧Ｖ１に維持したとしても、同機関１０の運転状態への影響は相対的に小さい。これにより、内燃機関１０の安定性の低下を抑制しつつ、同機関１０に供給される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。
【００３８】
また、内燃機関１０の始動期間においてポンプ回転速度を検出することで、同回転速度から燃料のアルコール濃度を早期に推定することができる。また、ポンプ駆動電圧がＶ１であるときのポンプ回転速度を検出することで、ポンプ回転速度に係る閾値（ポンプ回転速度からアルコール濃度を判定するための閾値）として、電圧Ｖ１における閾値Ｎ１及びＮ２（図３参照）だけを設定（ＥＣＵ１８のメモリ等の記憶装置に記憶）しておけばよい。すなわち、電圧Ｖ１以外の電圧における上記閾値を設定しておく必要がない。
【００３９】
また、燃料のアルコール濃度の推定値に基づいて、内燃機関１０の吸気通路又は気筒内への燃料噴射量などを算出する構成とした。これにより、内燃機関１０の安定性を高め、同機関１０による排気有害成分の排出を抑制することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
第２実施形態はアルコール濃度推定処理が第１実施形態と異なる。なお、第２実施形態の各構成要素は、アルコール濃度推定プログラムを除き、第１実施形態の対応する構成要素と実質的に同一である。したがって、これらの構成要素に第１実施形態の対応する構成要素と同一符号を付して説明を省略する。
【００４１】
本実施形態のアルコール濃度推定処理では、ポンプ駆動電圧の上昇に伴ってＤＣモータ１４ａに流れる過渡電流の電流値から燃料のアルコール濃度を推定するようにしている。詳しくは、ポンプ駆動電圧の上昇態様（電圧の上昇幅、上昇前後の電圧値、上昇率（単位時間当たりの上昇幅））が同一である場合において、上記過渡電流の電流値は、燃料のアルコール濃度が高くなるほど（燃料の粘度が高くなるほど）増大する。そこで、ポンプ駆動電圧を所定態様で上昇させ、その上昇に伴ってＤＣモータ１４ａに流れる過渡電流の電流値を検出し、その検出値（電流値）に基づいて燃料のアルコール濃度を推定する。この場合、上記過渡電流の電流値が「燃料ポンプの挙動」に相当する。
【００４２】
まず、図４を参照して、本実施形態のアルコール濃度推定処理を説明する。図４は、アルコール濃度推定プログラムの流れを示すフローチャートである。このプログラムは、ＥＣＵ１８により所定周期（所定クランク角ごとに又は所定時間周期）で実行される。なお、図４では、内燃機関１０の始動に伴ってポンプ駆動電圧が０［Ｖ］からＶ１［Ｖ］に上昇することを想定している（図５（ａ）のタイミングｔ２１参照）。
【００４３】
図４に示すステップＳ２０では、ＥＣＵ１８は、燃料のアルコール濃度が未検出であるか否かを判定する。そして、燃料のアルコール濃度が未検出である旨を検出すると、ＥＣＵ１８はステップＳ２１の処理に進み、燃料のアルコール濃度が検出済みである旨を検出すると、ＥＣＵ１８はこのプログラムの実行を終了する。
【００４４】
ステップＳ２１では、ＥＣＵ１８は、内燃機関１０の始動からの経過時間ＴＤが所定時間Ｋ３以上かつ所定時間Ｋ４以下であるか否かを判定する。ここで、Ｋ３及びＫ４は、次のとおり設定される。すなわち、内燃機関１０の始動に伴ってポンプ駆動電圧ＶＰが上昇（０［Ｖ］→Ｖ１［Ｖ］）すると、ポンプ回転速度ＮＰは同機関１０の始動後変化する。Ｋ３及びＫ４は、このポンプ駆動電流ＩＰの過渡状態における最大値が期間「Ｋ３≦ＴＤ≦Ｋ４」に含まれるように設定される。
【００４５】
ステップＳ２１において、内燃機関１０の始動からの経過時間が所定時間Ｋ３以上かつ所定時間Ｋ４以下である旨を判定すると、ＥＣＵ１８は、ステップＳ２２においてポンプ駆動電流ＩＰを検出する。詳しくは、ＥＣＵ１８は、ポンプコントローラ１７からポンプ駆動電流ＩＰを取得する。
【００４６】
続くステップＳ２３では、ＥＣＵ１８は、取得したポンプ駆動電流ＩＰに基づいてアルコール濃度を算出する。詳しくは、ＥＣＵ１８は、ポンプ駆動電流ＩＰと燃料のアルコール濃度との関係を示すマップに基づいて、ステップＳ２２において算出したポンプ駆動電流ＩＰから燃料のアルコール濃度を推定する。具体的には、ポンプ駆動電流ＩＰが閾値Ｉ１以下の場合にはアルコール濃度が高濃度であると推定し、ポンプ駆動電流ＩＰが閾値Ｉ１よりも大きく閾値Ｉ２以下である場合にはアルコール濃度が中濃度であると推定し、ポンプ駆動電流ＩＰが閾値Ｉ２よりも大きい場合にはアルコール濃度が低濃度であると推定する。そして、ＥＣＵ１８はこのプログラムを終了する。
【００４７】
なお、ポンプ駆動電圧ＶＰを０［Ｖ］からＶ１［Ｖ］に上昇させたことに伴うポンプ駆動電流ＩＰの過渡状態において流れる過渡電流の電流値と燃料のアルコール濃度との関係は、燃料ポンプ１４の個体差により同ポンプ１４毎に異なる。そのため、上記閾値Ｉ１，Ｉ２は、次のとおり工場出荷時において校正するとよい。すなわち、燃料ポンプ１４に基準燃料（粘度が既知である燃料）を注入し、ポンプ駆動電圧ＶＰを基準上昇態様にて上昇させた上で、その上昇に伴う過渡電流の電流値を測定する。そして、上記過渡電流の電流値に基づいて閾値Ｉ１及びＩ２を校正する。ここで、基準上昇態様とは、上記過渡電流と燃料のアルコール濃度との関係が既知であるポンプ駆動電圧の上昇態様（例えば、０［Ｖ］→Ｖ１［Ｖ］）のことである。
【００４８】
一方、ステップＳ２１において、内燃機関１０の始動からの経過時間が所定時間Ｋ３よりも短い旨又は所定時間Ｋ４よりも長い旨を判定すると、ＥＣＵ１８は、ステップＳ１２，１３を実行することなく、このプログラムの実行を終了する。
【００４９】
次に、図５を参照して、燃料供給システムの作動を説明する。図５（ａ）に示すグラフはポンプ駆動電圧ＶＰを示す。一方、図５（ｂ）において、実線のグラフは高アルコール濃度の燃料が使用された場合のポンプ駆動電流ＩＰを示し、破線のグラフは中アルコール濃度の燃料が使用された場合のポンプ駆動電流ＩＰを示し、一点鎖線のグラフは低アルコール濃度の燃料が使用された場合のポンプ駆動電流ＩＰを示す。また、図５では、内燃機関１０の始動に伴ってポンプ駆動電圧が０［Ｖ］からＶ１［Ｖ］に上昇することを想定している。
【００５０】
タイミングｔ２１では、内燃機関１０の始動に伴ってポンプ駆動電圧ＶＰが電圧Ｖ１に制御される。その結果、タイミングｔ２１以降、ポンプ駆動電流ＩＰが変動する。ＥＣＵ１８は、タイミングｔ２１から所定時間Ｋ３が経過したタイミングｔ２２とタイミングｔ２１から所定時間Ｋ４が経過したタイミングｔ２４の期間において、ポンプ駆動電流ＩＰの電流値を検出する。なお、所定時間Ｋ３及びＫ４は、上述したようにポンプ駆動電流ＩＰの過渡状態における最大値（タイミングｔ２３参照）が期間「Ｋ３≦ＴＤ≦Ｋ４」に含まれるように設定されている。
【００５１】
このように検出したポンプ駆動電流ＩＰが閾値Ｉ１以下の場合にはアルコール濃度が高濃度であると推定され、ポンプ駆動電流ＩＰが閾値Ｉ１よりも大きく閾値Ｉ２以下である場合にはアルコール濃度が中濃度であると推定され、ポンプ駆動電流ＩＰが閾値Ｉ２よりも大きい場合にはアルコール濃度が低濃度であると推定される。
【００５２】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５３】
ポンプ駆動電圧の上昇に伴う過渡電流（ポンプ駆動電流の過渡状態において流れる同電流）の電流値を検出し、その電流値に基づいて燃料のアルコール濃度を推定する構成とした。この構成によれば、燃料の物性（屈折率、誘電率など）を検出するセンサを要さずとも、同燃料のアルコール濃度を推定することできる。また、本実施形態のようにポンプ回転速度をフィードバック制御するシステムにおいては、そもそも同回転速度を検出する構成が必要である。すなわち、新たなハードウェアを追加することなく、燃料のアルコール濃度を推定することができる。これにより、燃料のアルコール濃度を推定するシステムの製造コストを低減することができる。また、同システムの小型化に有利である。
【００５４】
また、ポンプ駆動電圧を所定態様（０［Ｖ］→Ｖ１［Ｖ］）にて上昇させて、その上昇に伴う過渡電流（ポンプ駆動電流の過渡状態において流れる同電流）の電流値を検出する構成とした。そのため、上記過渡電流に係る閾値（上記過渡電流からアルコール濃度を判定するための閾値）として、「ポンプ駆動電圧の上昇幅＝Ｖ１」、「上昇前のポンプ駆動電圧＝０」、「上昇後のポンプ駆動電圧＝Ｖ１」である場合における閾値Ｉ１及びＩ２（図５参照）だけを設定（ＥＣＵ１８のメモリ等の記憶装置に記憶）しておけばよい。すなわち、上記３つの条件が成立する場合以外の閾値（Ｉ１及びＩ２に相当する閾値）を設定しておく必要がない。
【００５５】
また、ポンプ駆動電圧の上昇に伴う過渡電流（ポンプ駆動電流の過渡状態において流れる同電流）について、相対的に大きな電流値（最大値又はその近傍値）を検出する構成とした。具体的には、図５において、タイミング２１からの経過時間が所定時間Ｋ３以上かつ所定時間Ｋ４以下である場合において、上記過渡電流を検出するようにした。ここで、ポンプ駆動電圧の上昇態様が同一である場合の上記過渡電流を、燃料のアルコール濃度を異ならせて同一タイミング（ポンプ駆動電圧の上昇開始タイミングから同一時間が経過したタイミング）で比較すると、それらの差は同電流値が相対的に大きい値を示すタイミングで比較するほど大きいと考えられる。例えば、図５によると、実線で示す過渡電流、破線で示す過渡電流、一点鎖線で示す過渡電流を比較すると、タイミングｔ２２でこれらの過渡電流の電流値を比較するよりも、タイミングｔ２３でこれらの過渡電流を比較する方が、これらの差が大きいことが分かる。したがって、上述の如く過渡電流について相対的に大きな電流値を検出し、その検出値（電流値）に基づいて燃料のアルコール濃度を検出することにより、燃料のアルコール濃度を正確に検出することができる。
【００５６】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００５７】
・上記各実施形態では、燃料のアルコール濃度が３つの範囲（高濃度、中濃度、低濃度）のいずれに含まれるかを判定するようにした。しかしこれに限定されず、燃料のアルコール濃度が２つ又は４つ以上の範囲のいずれに含まれるかを判定するようにしてもよいし、燃料のアルコール濃度を示す数値（百分率など）を推定するようにしてもよい。
【００５８】
・上記第１実施形態では、ポンプ駆動電圧がＶ１である場合において、ポンプ回転速度を１回だけ検出するようにした。しかしこれに限定されず、ポンプ駆動電圧がＶ１と異なる電圧である場合において、ポンプ回転速度を検出するようにしてもよい。また、ポンプ回転速度を複数回検出するようにしてもよい。この場合、例えば、異なるポンプ駆動電圧に対応する複数のポンプ回転速度からそれぞれ燃料のアルコール濃度の暫定値を推定し、それらの暫定値（アルコール濃度）から燃料のアルコール濃度の最終値（平均値など）を算出することができる。また、同一ポンプ駆動電圧に対応する複数のポンプ回転速度の検出値からポンプ回転速度の最終値（平均値など）を算出し、その最終値（平均値）から燃料のアルコール濃度を推定することができる。これにより、燃料のアルコール濃度を正確に推定することができる。
【００５９】
・上記第２実施形態では、ポンプ駆動電圧を０［Ｖ］からＶ１［Ｖ］に上昇させ、その上昇に伴う過渡電流（ポンプ駆動電流の過渡状態において流れる同電流）の電流値を１回だけ検出するようにした。しかしこれに限られず、上記態様と異なる上昇態様にてポンプ駆動電圧を上昇させ、その上昇に伴う過渡電流を検出するようにしてもよい。また、上記過渡電流の電流値を複数回検出するようにしてもよい。例えば図６に示すように、ポンプ駆動電流の検出期間（タイミングｔ２２〜ｔ２４）において、ポンプ駆動電流の電流値を複数回（タイミングｔ３０，ｔ３１参照）検出するようにしてもよい。この場合、複数の検出値（電流値）の最大値や平均値を算出し、その最大値や平均値に基づいて燃料のアルコール濃度を推定するとよい。これにより、燃料のアルコール濃度を正確に推定することができる。
【００６０】
・上記第１実施形態では、内燃機関１０の始動期間（図３参照）において、ポンプ回転速度を検出した。しかしながら、内燃機関１０の始動期間以外の期間又は両期間（内燃機関１０の始動期間、同期間以外の期間）においてポンプ回転速度を検出するようにしてもよい。また、上記第２実施形態では、内燃機関１０始動時のポンプ駆動電圧の上昇に伴って流れる過渡電流（ポンプ駆動電流の過渡状態において流れる同電流）を検出した。しかしながら、内燃機関１０の始動時以外のタイミング又は両タイミング（内燃機関１０の始動時、同始動時以外のタイミング）でポンプ駆動電圧を上昇させ、その上昇に伴う過渡電流を検出するようにしてもよい。
【００６１】
また、アルコール濃度推定処理は、内燃機関１０の始動から停止までを車両の１トリップとして、各トリップにおいて実施してもよいし、所定のトリップにおいて実施してもよい。所定のトリップにおいてアルコール濃度推定処理を実施する場合、すなわち各トリップにおいて同処理を実施しない場合には、アルコール濃度の推定値をバックアップメモリ（ＥＥＰＲＯＭ、バックアップ用電源により電源供給されているＲＡＭ）に格納しておけばよい。ここで所定のトリップとは、アルコール濃度推定処理の実施後から所定時間経過後のトリップや、給油後にはじめて内燃機関１０を始動させたトリップを意味する。
【００６２】
・上記第１実施形態では、所定のポンプ駆動電圧に対応するポンプ回転速度の検出値とに基づいて、燃料のアルコール濃度を推定した。しかしこれに限られず、燃料ポンプ１４への供給電力に対応するポンプ回転速度の検出値とに基づいて、燃料のアルコール濃度を推定するようにしてもよい。また、ＤＣモータ１４ａへの供給電力をデューティ制御する場合には、同モータ１４ａへの駆動入力のデューティ比とそのデューティ比に対応するポンプ回転速度の検出値とに基づいて燃料ポンプのアルコール濃度を推定するようにしてもよい。
【００６３】
・上記第２実施形態では、ポンプ駆動電圧の上昇態様と、その上昇に伴うポンプ駆動電流の過渡状態における同電流（過渡電流）の電流値とに基づいて、燃料のアルコール濃度を推定した。しかしこれに限られず、燃料ポンプ１４への供給電力の増加態様と、その増加に伴う過渡電流の電流値とに基づいて、燃料のアルコール濃度を推定するようにしてもよい。また、また、ＤＣモータ１４ａへの供給電力をデューティ制御する場合には、同モータ１４ａへの駆動入力のデューティ比の上昇態様と、その上昇に伴うポンプ駆動電流の過渡電流の電流値とに基づいて、燃料のアルコール濃度を推定するようにしてもよい。
【００６４】
・上記第１実施形態では、ポンプ回転速度が安定した状態（安定状態：図３のタイミングｔ１２〜ｔ１３参照）において同回転速度を検出した。具体的には、内燃機関１０の始動からの所定時間Ｋ２が経過するのを待って、ポンプ回転速度を検出した。しかしこれに限定されず、次のように燃料のアルコール濃度を検出してもよい。すなわち、燃料ポンプ１４への供給電力又はその相関値の増減に伴う過渡状態では、ポンプ回転速度の変化率は燃料のアルコール濃度が高くなるほど（燃料の粘度が高くなるほど）低くなる。例えば、図３では、ポンプ駆動電圧（上記相関値）の上昇に伴ってポンプ回転速度が上昇している（タイミングｔ１１〜ｔ１２参照）。そのため、ポンプ駆動電圧の増減に伴うポンプ回転速度の過渡状態において同回転速度の変化率を検出し、その上昇率とポンプ駆動電圧の増減態様とに基づいて燃料のアルコール濃度を推定するようにしてもよい。
【００６５】
この場合、上記ポンプ駆動電圧の増減態様としては、内燃機関１０の始動に伴うポンプ駆動電圧の増減幅（増加量）と、増加前のポンプ駆動電圧（上昇前の定常電圧：０［Ｖ］）と、増加後のポンプ駆動電圧（上昇後の定常電圧：Ｖ１［Ｖ］）とを検出すればよい。なお、この増減態様としては、ポンプ駆動電圧の増減率（単位時間当たりのポンプ駆動電圧の増減量）を含めてもよい。
【００６６】
・上記第２実施形態では、ポンプ駆動電圧を一気に上昇させた。しかしながら、ポンプ駆動電圧の上昇に伴うポンプ駆動電流の過渡状態における同電流（過渡電流）が過大なものになると、燃料ポンプ１４（ＤＣモータ１４ａ）が故障するおそれがある。そこで、ポンプ駆動電圧を、図７に示すように段階的に上昇させたり、図８に示すように徐々に上昇させたりしてもよい。これにより、上記過渡電流が抑制され、燃料ポンプ１４の故障を抑制することができる。
【００６７】
・上記各実施形態では、燃料ポンプ１４の動力源としてブラシレスのＤＣモータ１４ａを採用した。しかしこれに限られず、燃料ポンプ１４の動力源として整流子電動機を採用してもよい。この場合、整流子電動機の回転子の回転角度を検出するセンサ（回転角度センサ）の検出値に基づいてポンプ回転速度を検出し、第１実施形態と同様にして燃料のアルコール濃度を推定することができる。また、第２実施形態と同様にして、燃料のアルコール濃度を推定することができる。
【００６８】
・上記各実施形態では、燃料の粘度がそのアルコール濃度で変化することを前提とし、燃料ポンプ１４の挙動に基づいて燃料のアルコール濃度を推定した。しかしながら、燃料の粘度はその温度でも変化する。そこで、燃料ポンプ１４の挙動に加え燃料の温度に基づいて、燃料のアルコール濃度を推定するようにしてもよい。
【００６９】
・上記各実施形態では、アルコール濃度の検出値に基づいて、燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期、バルブタイミング、燃料カット条件、ノック判定条件、気筒判別条件、行程判定条件などを可変設定した。しかしこれに限られず、アルコール濃度の検出値に基づいて、その濃度を示す情報（例えば、高濃度、中濃度、又は低濃度の別を示す情報や、濃度を示す数値（百分率など））を表示装置（例えば、インストルメントパネルに設けられたランプ類など）に表示するようにしてもよい。これにより、内燃機関１０にアルコール濃度が混入されていることや、同機関１０に供給されている燃料のアルコール濃度をドライバに通知することができる。また、アルコール濃度の検出値が内燃機関１０の仕様外の同濃度を示している場合において、その旨を表示装置（例えば、インストルメントパネルに設けられたランプ類）に表示するようにしてもよい。これにより、燃料のアルコール濃度が内燃機関１０に適していないことを警告することができる。また、車両がその走行可能距離を表示する装置を備える場合において、例えば車両がナビゲーションシステムを備え同システムが車両の走行可能距離の表示する機能を有する場合において、アルコール濃度の検出値に基づいて上記走行可能距離を算出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】燃料供給システムの概略構成を示す図。
【図２】第１実施形態に係るアルコール濃度推定プログラムの流れを示すフローチャート。
【図３】第１実施形態に係る燃料供給システムの作動を示すタイミングチャート。
【図４】第２実施形態に係るアルコール濃度推定プログラムの流れを示すフローチャート。
【図５】第２実施形態に係る燃料供給システムの作動を示すタイミングチャート。
【図６】他の実施形態に係る燃料供給システムの作動を示すタイミングチャート。
【図７】他の実施形態に係る燃料供給システムの作動を示すタイミングチャート。
【図８】他の実施形態に係る燃料供給システムの作動を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００７１】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…インジェクタ、１３…燃料タンク、１４…燃料ポンプ、１４ａ…ＤＣモータ（電動機）、１５…燃料フィルタ、１６…デリバリパイプ、１７…ポンプコントローラ（ポンプ挙動検出手段、電動機制御手段）、１８…ＥＣＵ（ポンプ挙動検出手段、アルコール濃度推定手段、電動機制御手段、温度検出手段、噴射量設定手段）、１９…吸気圧センサ、２０…クランク軸、２１…クランク角センサ、２２…燃圧センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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