(57)【要約】【課題】アルコール濃度の学習が完了する前であっても内燃機関のドライバビリティを向上させることのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０には、機関温度が所定の温度範囲内にあるときにヒータ１９ａで昇温される空燃比センサ１９が設けられている。制御装置２２は、空燃比センサ１９の出力値に基づいて空燃比フィードバック制御を実行し、その空燃比フィードバック制御で算出される燃料噴射量の補正値に基づいて燃料タンク３０内の燃料のアルコール濃度を推定する濃度学習処理を実行し、その推定アルコール濃度に応じて燃料噴射量を補正する。制御装置２２は、機関温度が所定の温度範囲以下のときでも濃度学習処理が完了していないときにはヒータ１９ａへの強制通電を行い、その強制通電により活性化された空燃比センサ１９で検出される実空燃比と目標空燃比とのずれが所定範囲内に収まるように燃料噴射量を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関温度が所定の温度範囲内にあるときにはヒータで昇温されることにより活性化される空燃比センサを備え、その空燃比センサの出力値に基づいて空燃比フィードバック制御を実行するとともに、前記空燃比フィードバック制御で算出される燃料噴射量の補正値に基づいて燃料タンク内に貯留された燃料のアルコール濃度を推定する濃度学習処理を実行し、その推定されたアルコール濃度に応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
機関温度が前記温度範囲以下のときでも、前記濃度学習処理が完了していないときには前記ヒータへの強制通電を行う強制通電手段と、
前記強制通電により活性化された前記空燃比センサによって検出される空燃比と目標空燃比とのずれが所定範囲内に収まるように燃料噴射量を補正する噴射量補正手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記目標空燃比は、機関温度が前記温度範囲以下から所定の温度に上昇するまで、理論空燃比よりもリッチ側の値に設定される
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
理論空燃比よりもリッチ側に設定された第１判定値と、その第１判定値よりもさらにリッチ側に設定された第２判定値とが設定されており、
前記噴射量補正手段は、前記空燃比センサで検出される空燃比が前記第１判定値よりもリーン側になったときには燃料噴射量を増量補正し、前記空燃比センサで検出される空燃比が前記第２判定値よりもリッチ側になったときには燃料噴射量を減量補正する
請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記空燃比フィードバック制御は、前記空燃比センサによって検出される空燃比と目標空燃比とのずれ量に応じて常時更新される補正項と、その補正項が所定の範囲を超えたときに更新される学習項とで構成される値を前記補正値として算出する制御であり、
前記濃度学習処理は、前記学習項に基づいて前記アルコール濃度を推定する処理である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
燃料タンクに給油されたか否かを判定し、給油有りと判定されたときに前記濃度学習処理を実行する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、混合気の空燃比を機関運転状態に応じた最適な空燃比に制御するべく、空燃比センサで検出された実空燃比に応じて燃料噴射量を補正する空燃比フィードバック制御が実行される。また、空燃比センサは、その温度（より詳細には検出素子の温度）が活性化温度以上となっているときに実際の空燃比の検出が可能になる。そのため、空燃比センサには、機関温度が所定の温度範囲内にあるときに通電されるヒータが設けられており、このヒータによって空燃比センサの早期活性化が図られるようになっている。
【０００３】
他方、アルコール燃料を使用可能な内燃機関では、最適な空燃比に対応する燃料噴射量が燃料中のアルコール濃度に応じて変化する。こうしたアルコール濃度は、空燃比フィードバック制御にて算出される燃料噴射量の補正値と相関があるため、そうした補正値からアルコール濃度を推定する濃度学習処理を実行し、その推定されたアルコール濃度に応じて燃料噴射量を補正するようにしている。
【０００４】
ここで、燃料タンクへの給油が行われた場合には、燃料中のアルコール濃度が変化している可能性があり、アルコール濃度を再度学習する必要がある。しかし、低温環境での機関始動直後などでは、機関温度が過度に低くなっており排気温度も低いため、空燃比フィードバック制御を行っても触媒による排気浄化があまり期待できない。そのため、低温環境での機関始動直後などでは、機関温度がある程度上昇するまで、空燃比センサのヒータに対する通電や空燃比フィードバック制御の実行が保留される。このように空燃比フィードバック制御の実行がしばらく保留される状況下にあっては上述したような濃度学習処理を実施することができず、アルコール濃度が不明のままになる。
【０００５】
こうした濃度学習処理の未完了時においても燃料噴射量の補正を行うべく、例えば特許文献１に記載の装置では次のような処理を行うようにしている。すなわち、濃度学習処理が完了するまで、給油される可能性のある燃料の中で最もアルコール濃度が高い燃料のアルコール濃度と最もアルコール濃度が低い燃料のアルコール濃度との略中庸となる濃度付近の値に固定された暫定アルコール濃度固定値に基づいて燃料噴射量を補正するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−２９３４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記文献１によるように、濃度学習処理が完了するまで、燃料のアルコール濃度を予め設定された固定値とする場合には、実際のアルコール濃度に対してずれが生じ、燃料噴射量をアルコール濃度に応じて補正する際の補正精度が低下してしまう。そのため、理想的な空燃比に対して実際の空燃比もずれてしまい、混合気の燃焼状態が悪化することにより、内燃機関のドライバビリティが低下してしまうようになる。
【０００７】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルコール濃度の学習が完了する前であっても内燃機関のドライバビリティを向上させることのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、機関温度が所定の温度範囲内にあるときにはヒータで昇温されることにより活性化される空燃比センサを備え、その空燃比センサの出力値に基づいて空燃比フィードバック制御を実行するとともに、前記空燃比フィードバック制御で算出される燃料噴射量の補正値に基づいて燃料タンク内に貯留された燃料のアルコール濃度を推定する濃度学習処理を実行し、その推定されたアルコール濃度に応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置において、機関温度が前記温度範囲以下のときでも、前記濃度学習処理が完了していないときには前記ヒータへの強制通電を行う強制通電手段と、前記強制通電により活性化された前記空燃比センサによって検出される空燃比と目標空燃比とのずれが所定範囲内に収まるように燃料噴射量を補正する噴射量補正手段とを備えることをその要旨とする。
【０００９】
同構成では、空燃比センサに設けられたヒータを、機関温度が所定の温度範囲内にあるときに通電するようにしている。ここで、同構成によれば、機関温度が上記温度範囲以下のとき、即ち、本来であればヒータへの通電が行われない過度な低温環境下において、燃料のアルコール濃度を学習する濃度学習処理が完了していないときには、ヒータへの強制通電が行われることにより、空燃比センサによる空燃比の検出が可能になる。そして、そうしたヒータへの強制通電により活性化された空燃比センサによって検出される空燃比と目標空燃比とのずれが所定範囲内に収まるように燃料噴射量が補正される。従って、アルコール濃度の学習が完了する前であっても、実空燃比を理想的な空燃比、すなわち目標空燃比に近づけることができるようになり、混合気の燃焼状態を良好な状態に維持することができる。そのため、同構成によれば、アルコール濃度の学習が完了する前であっても内燃機関のドライバビリティを向上させることができるようになる。なお、上記機関温度としては、機関の冷却水温や油温等をその代用値とすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記目標空燃比は、機関温度が前記温度範囲以下から所定の温度に上昇するまで、理論空燃比よりもリッチ側の値に設定されることをその要旨とする。
【００１１】
機関温度が上記温度範囲以下となりやすい低温環境下での機関始動直後では、混合気に含まれる燃料の気化が促進されにくいため、混合気の空燃比が実質的にはリーンとなり、混合気の燃焼が不安定になりやすい。そこで、同構成では、機関温度が上記温度範囲以下から所定の温度に上昇するまで、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の値に設定するようにしており、これにより低温環境下での機関始動直後における燃料の気化不足が補われる。ここで、同構成によれば、そうした機関始動直後において、上記強制通電手段及び噴射量補正手段により、実際の空燃比を目標空燃比に近づけることができるため、低温環境下での機関始動直後における混合気の燃焼状態を好適に安定化させることができるようになる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、理論空燃比よりもリッチ側に設定された第１判定値と、その第１判定値よりもさらにリッチ側に設定された第２判定値とが設定されており、前記噴射量補正手段は、前記空燃比センサで検出される空燃比が前記第１判定値よりもリーン側になったときには燃料噴射量を増量補正し、前記空燃比センサで検出される空燃比が前記第２判定値よりもリッチ側になったときには燃料噴射量を減量補正することをその要旨とする。
【００１３】
同構成によれば、実際の空燃比が上記第１判定値と第２判定値との間の範囲内に収まるようになる。そのため、理論空燃比よりもリッチ側の値に設定される目標空燃比に合わせて、実際の空燃比をリッチ側に維持することができるようになる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記空燃比フィードバック制御は、前記空燃比センサによって検出される空燃比と目標空燃比とのずれ量に応じて常時更新される補正項と、その補正項が所定の範囲を超えたときに更新される学習項とで構成される値を前記補正値として算出する制御であり、前記濃度学習処理は、前記学習項に基づいて前記アルコール濃度を推定する処理であることをその要旨とする。
【００１５】
同構成では、空燃比フィードバック制御にて算出される燃料噴射量の補正値を、空燃比センサによって検出される空燃比と目標空燃比とのずれ量に応じて常時更新される補正項と、その補正項が所定の範囲を超えたときに更新される学習項とで構成するようにしている。ここで、上記補正項を含む上記補正値は、そのときどきの機関運転状態に応じて変動するため、こうした補正値から直接アルコール濃度を推定すると、推定されるアルコール濃度も変動してしまう。他方、上記補正項が所定の範囲を超えたときに更新される学習項は比較的変動が少ない値であり、かつその値には、アルコール濃度に応じて変化する補正項の設定傾向が反映される。そのため、学習項に基づいてアルコール濃度を推定することが可能である。そこで同構成では、学習項に基づいてアルコール濃度を推定するようにしており、これによりアルコール濃度の推定値を安定させることができるようになる。ここで、上記学習項は、補正項がある程度変化してから更新されるため、学習項を利用した濃度学習処理では、燃料のアルコール濃度が変化した場合に、その変化した対応した濃度学習処理が完了するまでにある程度の時間がかかる。
【００１６】
この点、同構成によれば、濃度学習処理が完了するまでは、上記強制通電手段及び噴射量補正手段によって実際の空燃比を目標空燃比に近づけることができるため、アルコール濃度の学習完了までにある程度の時間がかかる濃度学習処理を実行する場合でも、そうした濃度学習処理の実行完了前における内燃機関のドライバビリティを向上させることができるようになる。
【００１７】
なお、上記濃度学習処理の実行条件としては、請求項５に記載の発明によるように、燃料タンクに給油されたか否かを判定し、給油有りと判定されたときに前記濃度学習処理を実行する、といった構成を採用することができる。なお、燃料タンクへの給油判定は、燃料ゲージの変化等に基づいて判定可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に、本実施形態にかかる燃料噴射制御装置が適用される内燃機関１０の概略構成を示す。
【００１９】
この図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１１には、その通路面積を可変とするスロットルバルブ１５が設けられており、その開度制御によりエアクリーナ１４を通じて吸入される空気の量が調整される。吸入された空気の量（吸入空気量）は、エアフロメータ１６によって検出される。スロットルバルブ１５の下流には、燃料を噴射するインジェクタ１７が設けられており、このインジェクタ１７には、燃料供給系３１を介して燃料タンク３０内の燃料が供給される。この燃料タンク３０には、ガソリン燃料の他に、アルコール燃料も給油される。即ち、内燃機関１０は、ガソリン燃料のみならず、アルコール燃料や、ガソリン燃料とアルコール燃料の混合燃料も使用可能な機関となっている。
【００２０】
吸気通路１１に吸入された空気は、インジェクタ１７より噴射された燃料と混合された後、内燃機関１０の燃焼室に送られて燃焼される。
一方、燃焼室での燃焼により生じた排気が送られる排気通路１３には、排気中の成分を浄化する排気浄化用の触媒１８が設けられている。この触媒１８は、理論空燃比（＝１４．７）近傍での燃焼が行われる状態において、排気中のＨＣやＣＯを酸化するとともに同排気中のＮＯｘを還元して排気を浄化する作用を有している。
【００２１】
触媒１８の上流側には空燃比センサ１９が設けられている。この空燃比センサ１９は、周知の限界電流式酸素センサである。この限界電流式酸素センサは、濃淡電池式酸素センサの検出部に拡散律速層と呼ばれるセラミック層を備えることにより排気中の酸素濃度に応じた出力電流が得られるセンサであり、排気中の酸素濃度と密接な関係にある混合気の空燃比が理論空燃比である場合には、その出力電流は「０」になる。また、空燃比がリッチになるにつれて出力電流は負の方向に大きくなり、空燃比がリーンになるにつれて出力電流は正の方向に大きくなる。従って、この空燃比センサ１９の出力値に基づき、混合気の実空燃比ＡＦｒが検出される。また、空燃比センサ１９はその温度（より詳細には検出素子の温度）が活性化温度以上となっているときに空燃比の検出が可能になる。ここで、機関暖機がある程度進めば排気によって空燃比センサ１９は活性化されるのであるが、低温環境下での機関始動直後では、排気による昇温が困難である。そのため、空燃比センサ１９には、機関温度が所定の温度範囲内にあるときに通電されるヒータ１９ａが設けられており、このヒータ１９ａによって空燃比センサ１９の早期活性化が図られるようになっている。
【００２２】
上記触媒１８は、燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比近傍の狭い範囲（ウインドウ）でのみ、排気中の主要有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）のすべてを酸化還元反応により効率的に浄化する。そうした触媒１８を有効に機能させるには、混合気の空燃比を上記ウインドウの中心に合わせこむ、厳密な空燃比制御が必要となる。
【００２３】
そうした空燃比の制御は、制御装置２２により行われる。制御装置２２には、上記エアフロメータ１６や上記空燃比センサ１９、内燃機関１０の冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ２０、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ、機関回転速度を検出する回転速度センサ、あるいは燃料タンク３０内の燃料量Ｆを検出する燃料ゲージ３２をはじめとする各種センサ類の検出信号が入力される。そしてそれらセンサ類の検出信号よって把握される内燃機関１０や車両の運転状況に応じて上記スロットルバルブ１５やインジェクタ１７等を駆動制御することにより上記空燃比制御を行う。そうした制御装置２２による空燃比制御の概要は次の通りである。
【００２４】
まず制御装置２２は、上記アクセルペダルの踏み込み量や機関回転速度等に応じて把握される吸入空気量の要求量を求め、それに応じた吸入空気量が得られるようにスロットルバルブ１５の開度を調整する。
【００２５】
その一方、エアフロメータ１６により検出される吸入空気量に対して、理論空燃比が得られるだけの基本燃料噴射量Ｑｂを求める。さらには、上記空燃比センサ１９によって検出される実空燃比ＡＦｒと目標空燃比ＡＦｐ、すなわち理論空燃比とのずれ量に基づいて空燃比フィードバック補正量ＦＨを算出する。この空燃比フィードバック補正量ＦＨは、実空燃比ＡＦｒが目標空燃比ＡＦｐよりもリッチである場合には、そのリッチ度合に応じて燃料噴射量が減量されるようにその値が設定される。一方、実空燃比ＡＦｒが目標空燃比ＡＦｐよりもリーンである場合には、そのリーン度合に応じて燃料噴射量が増量されるようにその値が設定される。こうして設定される空燃比フィードバック補正量ＦＨに基づいて基本燃料噴射量Ｑｂが減量補正或いは増量補正されることにより最終燃料噴射量Ｑｆが求められ、その最終燃料噴射量Ｑｆが噴射されるようにインジェクタ１７の開弁期間が調整される。こうした空燃比フィードバック制御により、要求される空燃比制御の精度が確保される。
【００２６】
上記空燃比フィードバック補正量ＦＨは、実空燃比ＡＦｒと目標空燃比ＡＦｐとのずれ量に応じて常時更新される補正項ＦＡと、補正項ＦＡが予め設定された範囲を超えたときに更新される学習項ＦＢとの和で構成されている。
【００２７】
より詳細には、補正項ＦＡは、実空燃比ＡＦｒが目標空燃比ＡＦｐよりもリッチである場合、そのリッチ度合に応じて燃料噴射量が減量されるように負の値が設定される。一方、実空燃比ＡＦｒが目標空燃比ＡＦｐよりもリーンである場合には、そのリーン度合に応じて燃料噴射量が増量されるように正の値が設定される。
【００２８】
学習項ＦＢの更新は次のようにして行われる。すなわち、補正項ＦＡが予め設定された下限値ＦＡＬ（ＦＡＬ＜０）に達すると、学習項ＦＢから所定の更新量ＦＢ１が減算され、この減算に併せて補正項ＦＡには更新量ＦＢ１が加算される。一方、補正項ＦＡが予め設定された上限値ＦＡＵ（ＦＡＵ＞０）に達すると、学習項ＦＢには所定の更新量ＦＢ２が加算され、この加算に併せて補正項ＦＡからは更新量ＦＢ２が減算される。こうした学習項ＦＢの更新と、その更新に併せた補正項ＦＡの修正とにより、補正項ＦＡの絶対値の過度な増加が抑えられるととともに、学習項ＦＢには補正項ＦＡの設定傾向、すなわち実空燃比のずれ傾向が反映される。
【００２９】
なお、低温環境下での機関始動直後では、混合気に含まれる燃料の気化が促進されにくいため、混合気の空燃比が実質的にはリーンとなり、混合気の燃焼が不安定になりやすい。そこで、低温環境下での機関始動時においては、機関温度が所定の温度に上昇して燃料の気化が促進されるようになるまで、目標空燃比ＡＦｐが理論空燃比よりもリッチ側の値に設定される。より具体的には、冷却水温ＴＨＷが予め設定された暖機判定温度ＴＤに達するまでは、上記最終燃料噴射量Ｑｆに対して低温増量補正が行われる。これにより低温環境下での機関始動直後における燃料の気化不足が補われ、混合気の燃焼が安定するようになる。ちなみに、こうした低温増量補正が行われるときにあって、上記空燃比フィードバック制御が実行不可能な期間中にはオープンループ制御にて燃料噴射量が制御され、空燃比フィードバック制御が実行可能になると、そのオープンループ制御が中止されて空燃比フィードバック制御にて燃料噴射量が制御される。なお、低温増量補正が行われている間は、常にオープンループ制御にて燃料噴射量を制御するようにしてもよい。
【００３０】
他方、内燃機関１０では、ガソリン燃料のみならず、アルコール燃料も使用される。こうした内燃機関１０では、最適な空燃比に対応する燃料噴射量が燃料中のアルコール濃度に応じて変化し、基本的には、アルコール濃度が高くなるほど燃料噴射量を増量補正する必要がある。こうしたアルコール濃度は、空燃比フィードバック制御にて算出される燃料噴射量の補正値と相関があるため、そうした補正値からアルコール濃度を推定する濃度学習処理を実行し、その推定されたアルコール濃度に応じて最終燃料噴射量Ｑｆが補正される。
【００３１】
より詳細には、アルコール濃度が高くなるほど、実空燃比ＡＦｒはリーン側に移行するため、空燃比フィードバック制御にて算出される燃料噴射量の補正値は正の側に、すなわちリッチ補正側に大きくなる。従って、実空燃比ＡＦｒのリーン度合いが高いほど、或いは燃料噴射量の補正値が正の側に大きくなるほど、アルコール濃度が高いと推定することが可能である。ここで、そうした燃料噴射量の補正値である上記空燃比フィードバック補正量ＦＨには、実空燃比ＡＦｒと目標空燃比ＡＦｐとのずれ量に応じて常時更新される補正項ＦＡが含まれているため、その値は、そのときどきの機関運転状態に応じて変動する。従って、こうした空燃比フィードバック補正量ＦＨから直接アルコール濃度を推定すると、燃料タンク３０内の燃料中のアルコール濃度は、給油された燃料に応じて本来一定値になるはずであるにもかかわらず、推定されるアルコール濃度は変動してしまうようになる。他方、上記補正項ＦＡが所定の範囲を超えたときに更新される学習項ＦＢは比較的変動が少ない値であり、かつその値には、アルコール濃度に応じて変化する補正項ＦＡの設定傾向が反映される。そのため、学習項ＦＢに基づいてアルコール濃度を推定することが可能である。そこで本実施形態では、学習項ＦＢに基づいてアルコール濃度を推定するようにしており、これによりアルコール濃度の推定値が安定し、燃料タンク３０内の燃料中のアルコール濃度が適切に推定される。そして、こうして推定されたアルコール濃度が高いときほどその値が大きくされる濃度補正量ＮＨを算出し、その濃度補正量ＮＨを最終燃料噴射量Ｑｆに加算することにより、アルコール濃度が高いときほど燃料噴射量は増量補正される。
【００３２】
次に、上記濃度学習処理に関する各種処理について説明する。
燃料タンク３０への給油が行われた場合には、燃料中のアルコール濃度が変化している可能性があり、給油前に学習されたアルコール濃度を再度学習する必要がある。そこで、
まず、図２に示す濃度学習完了フラグのオフ設定処理を通じて、濃度学習処理の実行要否が判定される。この処理は、制御装置２２によって所定周期毎に繰り返し実行される。
【００３３】
本処理が開始されるとまず、機関始動時であるか否かが判定される（Ｓ１００）。ここでは、イグニッションスイッチがオフからオンに変更された直後である場合に、肯定判定される。そして、機関始動時ではない場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
【００３４】
一方、機関始動時である場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、給油判定フラグＦＫが「ＯＮ」に設定されているか否かが判定される（Ｓ１１０）。この給油判定フラグＦＫは、燃料タンク３０内の燃料量Ｆについてその増加量が予め設定された給油判定値を超えたことを条件に「ＯＮ」に設定される。例えば、前回の機関停止直後における燃料量Ｆに対して今回の機関始動直後における燃料量Ｆが増加しており、その増加量が上記給油判定値を超えていれば、給油判定フラグＦＫが「ＯＮ」に設定される。そして、給油判定フラグＦＫが「ＯＦＦ」に設定されている場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）、本処理は一旦終了される。
【００３５】
一方、給油判定フラグＦＫが「ＯＮ」に設定されている場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、燃料タンク３０に給油が行われており、燃料タンク３０内の燃料中のアルコール濃度が変化している可能性があるため、濃度学習完了フラグＦＦが「ＯＦＦ」に設定されて（Ｓ１２０）、本処理は一旦終了される。このようにして濃度学習完了フラグＦＦが「ＯＦＦ」に設定されている場合には、空燃比フィードバック制御の実行中であって上記学習項ＦＢが更新されているといった条件がさらに満たされることにより、上記濃度学習処理が実行され、アルコール濃度が推定される。そして、濃度学習処理が完了してアルコール濃度の再学習が終了すると、濃度学習完了フラグＦＦは「ＯＮ」に設定されるとともに、給油判定フラグＦＫは「ＯＦＦ」に設定される。
【００３６】
ところで、低温環境下での機関始動直後などでは、機関温度が過度に低くなっており排気温度も低いため、空燃比フィードバック制御を行っても触媒１８による排気浄化があまり期待できない。また、こうした低温環境下では、燃料噴射量の設定に際して上述したような低温増量補正が実施される。こうした理由等により、低温環境下での機関始動直後などでは、機関温度がある程度上昇するまで（例えば機関温度と相関する冷却水温ＴＨＷが、０°Ｃ程度に設定された第１判定温度Ｔ１を超えるまで）、空燃比フィードバック制御の実行が保留される。また、空燃比フィードバック制御の実行に不可欠な空燃比センサ１９の活性化に関与するヒータ１９ａへの通電も、機関温度がある程度上昇するまで（例えば機関温度と相関する冷却水温ＴＨＷが、−３°Ｃ程度に設定された第２判定温度Ｔ２を超えるまで）はその実行が保留される。このように空燃比フィードバック制御の実行がしばらく保留される状況下にあっては上述したような濃度学習処理を実施することができず、燃料中のアルコール濃度が不明のままになる。そのため、機関始動後、空燃比フィードバック制御の実行が開始されてアルコール濃度の学習が完了するまでの間は、アルコール濃度に応じて燃料噴射量を補正することができず、これにより混合気の燃焼状態が悪化して内燃機関１０のドライバビリティが低下してしまうようになる。
【００３７】
そこで、本実施形態では、図３に示す噴射量補正処理を実行することにより、アルコール濃度の学習完了前における内燃機関１０のドライバビリティを向上させるようにしている。なお、この噴射量補正処理も制御装置２２によって所定周期毎に繰り返し実行される。また、本処理は、上記強制通電手段及び噴射量補正手段を構成している。
【００３８】
本処理が開始されるとまず、上述した濃度学習完了フラグＦＦが「ＯＦＦ」に設定されているか否かが判定される（Ｓ２００）。そして、濃度学習完了フラグＦＦが「ＯＮ」に設定されている場合には（Ｓ２００：ＮＯ）、アルコール濃度の学習が完了しており、上記濃度補正量ＮＨの算出が可能であるため、本処理による噴射量補正を行わなくても、燃料噴射量を適切に補正することが可能である。従って、この場合には、本処理は一旦終了される。
【００３９】
一方、濃度学習完了フラグＦＦが「ＯＦＦ」に設定されている場合には（Ｓ２００：ＹＥＳ）、次に、ヒータ１９ａのＯＮ条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ２１０）。このＯＮ条件としては、上述したように機関温度が所定の温度範囲内にあるという条件が設定されている。より詳細には、その温度範囲の下限値として上記第２判定温度Ｔ２に設定されている。また、その温度範囲の上限値としては、ヒータ１９ａへの通電を停止しても、排気によって空燃比センサ１９の活性化状態が維持される程度に機関温度が上昇していると判定可能な冷却水温に相当する第３判定温度Ｔ３が設定されている。
【００４０】
そして、ヒータ１９ａのＯＮ条件が成立している場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、本処理は一旦終了される。この場合には、ヒータ１９ａへの通電により空燃比センサ１９による実空燃比ＡＦｒの検出が可能になっているため、その検出される実空燃比ＡＦｒと目標空燃比ＡＦｐとのずれ量に応じて基本燃料噴射量Ｑｂが補正され、これにより燃料噴射量が適切に補正される。なお、濃度学習完了フラグＦＦが「ＯＦＦ」に設定されており、濃度学習処理が完了していない状態は、上述したような空燃比フィードバック制御が実行されていないために生じる。従って、このときの機関状態は、空燃比フィードバック制御が実行できない程度に機関温度が低い状態にあり、上記目標空燃比ＡＦｐとしては、上述したごとく理論空燃比よりもリッチ側の値が設定される。
【００４１】
一方、ステップＳ２１０にてヒータ１９ａのＯＮ条件が成立していないと判定される場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、アルコール濃度の学習が未完であり、更には空燃比センサ１９による実空燃比ＡＦｒの検出も不可能な状態になっているため、本処理による噴射量補正を行う必要がある。そこで、まず、ヒータ１９ａのＯＮ条件が成立していない状態であっても、ヒータ１９ａへの強制通電が実行される（Ｓ２２０）。
【００４２】
そして、この強制通電によって活性化された空燃比センサ１９により検出される実空燃比ＡＦｒが第１判定値Ｒ１よりも大きいか否かが判定される（Ｓ２３０）。この第１判定値Ｒ１には、理論空燃比よりもリッチ側、かつ上記目標空燃比ＡＦｐよりもリーン側の空燃比であって、機関低温時において混合気の燃焼状態を安定させることができる程度の空燃比が設定されている。また、後述する第２判定値Ｒ２には、第１判定値Ｒ１及び目標空燃比ＡＦｐよりもリッチ側の空燃比であって、機関低温時において混合気の燃焼状態を安定させることができる程度の空燃比が設定されている。従って、第１判定値Ｒ１及び第２判定値Ｒ２は、ともに理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であって、かつ目標空燃比ＡＦｐよりもリーン側に第１判定値Ｒ１が、目標空燃比ＡＦｐよりもリッチ側に第２判定値Ｒ２がそれぞれ設定されている。
【００４３】
実空燃比ＡＦｒが第１判定値Ｒ１よりも大きい場合には（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、現在の実空燃比ＡＦｒが目標空燃比ＡＦｐよりも過剰にリーン化しているため、燃料噴射量が増量補正されて（Ｓ２６０）、本処理は一旦終了される。その燃料噴射量の増量補正に際して、本実施形態では、最終燃料噴射量Ｑｆに対して一定の補正係数（例えば０．０２等）を乗算した補正値ＦＤを加算するようにしているが、そうした増量補正は適時変更して実施することができる。そして、ステップＳ２３０にて肯定判定される間は、燃料噴射量の増量補正が繰り返し実行されることにより、実空燃比ＡＦｒが第１判定値Ｒ１よりも小さくなり、過剰なリーン化が解消される。
【００４４】
一方、実空燃比ＡＦｒが第１判定値Ｒ１以下である場合には（Ｓ２３０：ＮＯ）、実空燃比ＡＦｒが、上述した第２判定値Ｒ２よりも小さいか否かが判定される（Ｓ２４０）。
そして、実空燃比ＡＦｒが第２判定値Ｒ２以上である場合には（Ｓ２４０：ＮＯ）、実空燃比ＡＦｒが第１判定値Ｒ１と第２判定値Ｒ２との間の空燃比になっており、混合気の燃焼状態が安定していると判断することができるため、最終燃料噴射量Ｑｆに対する現在の補正量ＦＤが保持されて、本処理は一旦終了される。
【００４５】
一方、実空燃比ＡＦｒが第２判定値Ｒ２よりも小さい場合には（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、現在の実空燃比ＡＦｒが目標空燃比ＡＦｐよりも過剰にリッチ化しているため、燃料噴射量が減量補正されて（Ｓ２５０）、本処理は一旦終了される。その燃料噴射量の減量補正に際して、本実施形態では、最終燃料噴射量Ｑｆに対して一定の補正係数（例えば０．０２等）を乗算した補正値ＦＤを減算するようにしているが、そうした減量補正は適時変更して実施することができる。そして、ステップＳ２４０にて肯定判定される間は、燃料噴射量の減量補正が繰り返し実行されることにより、実空燃比ＡＦｒが第２判定値Ｒ２よりも大きくなり、過剰なリッチ化が解消される。
【００４６】
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）機関温度に相関する冷却水温ＴＨＷが第２判定温度Ｔ２以下のとき、即ち、本来であれば空燃比センサ１９のヒータ１９ａに対する通電が行われない過度な低温環境下であっても、燃料のアルコール濃度を学習する濃度学習処理が完了していないときには、上記噴射量補正処理の実行を通じてヒータ１９ａへの強制通電を行うようにしている。こうした強制通電により、本来であれば検出不能な空燃比センサ１９による実空燃比ＡＦｒの検出が可能になる。そして、ヒータ１９ａへの強制通電により活性化された空燃比センサ１９によって検出される実空燃比ＡＦｒと目標空燃比ＡＦｐとのずれが所定範囲内に収まるように、上記噴射量補正処理の実行を通じて燃料噴射量を補正するようにしている。従って、アルコール濃度の学習が完了する前であっても、実空燃比ＡＦｒを理想的な空燃比、すなわち目標空燃比ＡＦｐに近づけることができるようになり、混合気の燃焼状態を良好な状態に維持することができる。そのため、アルコール濃度の学習が完了する前であっても内燃機関１０のドライバビリティを向上させることができるようになる。
【００４７】
（２）機関温度に相関する冷却水温ＴＨＷが上記第２判定温度Ｔ２以下となりやすい低温環境下での機関始動直後では、混合気に含まれる燃料の気化が促進されにくいため、混合気の空燃比が実質的にはリーンとなり、混合気の燃焼が不安定になりやすい。そこで、冷却水温ＴＨＷが上記暖機判定温度ＴＤに達するまでは、目標空燃比ＡＦｐを理論空燃比よりもリッチ側の値に設定することで実空燃比をリッチ化させるようにしており、これにより低温環境下での機関始動直後における燃料の気化不足が補われる。ここで、そうした低温環境下での機関始動直後にあっては、上記濃度学習処理が実行されにくく、また空燃比センサ１９の検出値による燃料噴射量の補正も実行されにくい。そのため、燃料中のアルコール濃度によっては実空燃比ＡＦｒを十分にリッチ化させることができないおそれがある。この点、本実施形態では、上記噴射量補正処理が実行されることにより、実空燃比ＡＦｒをリッチ側に設定された目標空燃比ＡＦｐに近づけることができるため、低温環境下での機関始動直後における混合気の燃焼状態を好適に安定化させることができるようになる。
【００４８】
（３）理論空燃比よりもリッチ側に設定された第１判定値Ｒ１と、その第１判定値Ｒ１よりもさらにリッチ側に設定された第２判定値Ｒ２とを設定するようにしている。そして、空燃比センサ１９で検出される実空燃比ＡＦｒが第１判定値Ｒ１よりもリーン側になったときには燃料噴射量を増量補正し、実空燃比ＡＦｒが第２判定値Ｒ２よりもリッチ側になったときには燃料噴射量を減量補正するようにしている。そのため、実空燃比ＡＦｒが第１判定値Ｒ１と第２判定値Ｒ２との間の範囲内に収まるようになり、低温始動時にあっては理論空燃比よりもリッチ側の値に設定される目標空燃比ＡＦｐに合わせて、実空燃比ＡＦｒをリッチ側に維持することができるようになる。
【００４９】
（４）上記空燃比フィードバック制御では、実空燃比ＡＦｒと目標空燃比ＡＦｐとのずれ量に応じて常時更新される補正項ＦＡと、その補正項ＦＡが所定の範囲を超えたときに更新される学習項ＦＢとで構成される値を燃料噴射量に対する空燃比フィードバック補正量ＦＨとして算出するようにしている。こうした学習項ＦＢは、補正項ＦＡが所定の範囲を超えたときに更新されるために比較的変動が少ない値であり、かつその値には、アルコール濃度に応じて変化する補正項ＦＡの設定傾向が反映される。そこで上記濃度学習処理では、そうした学習項ＦＢに基づいてアルコール濃度を推定するようにしており、これによりアルコール濃度の推定値を安定させることができるようになる。
【００５０】
ここで、学習項ＦＢは、上述したように補正項ＦＡがある程度変化してから更新される値であるため、学習項ＦＢを利用した濃度学習処理では、燃料のアルコール濃度が変化した場合に、その変化した対応した濃度学習処理が完了するまでにある程度の時間がかかる。
【００５１】
この点、本実施形態によれば、濃度学習処理が完了するまでは、上記噴射量補正処理の実行を通じて実空燃比ＡＦｒを目標空燃比ＡＦｐに近づけることができる。そのため、アルコール濃度の学習完了までにある程度の時間がかかる濃度学習処理を実行する場合でも、そうした濃度学習処理の実行完了前における内燃機関１０のドライバビリティを向上させることができるようになる。
【００５２】
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。
・機関温度に相関する値として冷却水温ＴＨＷを利用するようにした。この他、機関温度が高くなるほど内燃機関１０の潤滑油の温度も上昇する傾向があるため、機関温度に相関する値として、そうした潤滑油の油温を利用するようにしてもよい。
【００５３】
・上記噴射量補正処理では、実空燃比ＡＦｒが第１判定値Ｒ１と第２判定値Ｒ２との間の範囲内に収まるように燃料噴射量を増減補正するようにした。この他、実空燃比ＡＦｒと目標空燃比ＡＦｐとが一致するように、実空燃比ＡＦｒと目標空燃比ＡＦｐとのずれ量に応じて燃料噴射量を増減補正するようにしてもよい。
【００５４】
・上記実施形態では、低温始動時において目標空燃比ＡＦｐを理論空燃比よりもリッチ側の値に設定するようにしたが、こうしたリッチ化を実施しない場合でも本発明は同様に適用することができる。例えば、目標空燃比ＡＦｐを理論空燃比に設定する場合には、上記第１判定値Ｒ１を理論空燃比よりもリーン側の空燃比に設定し、第２判定値Ｒ２を理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に設定すればよい。また、目標空燃比ＡＦｐを理論空燃比よりもリーン側の値に設定する場合には、第２判定値Ｒ２を理論空燃比よりもリーン側であって、かつ目標空燃比ＡＦｐよりもリッチ側の空燃比に設定し、第１判定値Ｒ１を第２判定値Ｒ２及び目標空燃比ＡＦｐよりもリーン側の空燃比に設定するようにすればよい。
【００５５】
・アルコール濃度を学習項ＦＢで推定するようにしたが、補正項ＦＡが大きいときほど、あるいは空燃比フィードバック補正量ＦＨが大きいときほど、推定されるアルコール濃度が高くなるように、それら補正項ＦＡや空燃比フィードバック補正量ＦＨに基づいてアルコール濃度を推定するようにしてもよい。なお、この場合には、推定されるアルコール濃度の変動を抑えるために、補正項ＦＡを徐変処理した値、あるいは空燃比フィードバック補正量ＦＨを徐変処理した値に基づいてアルコール濃度を推定することが望ましい。
【００５６】
・上記実施形態では、アルコール濃度を推定するようにした。この他、アルコール濃度を検出するアルコールセンサを設け、基本的にはアルコール濃度を実測するようにする。ただし、そうしたアルコールセンサによる濃度検出が不可能な状態のときに限り（例えばアルコールセンサの異常発生時等）、上記態様にてアルコール濃度を推定するようにしたものにも本発明は同様に適用することができる。
【００５７】
・燃料タンク３０内の燃料量Ｆについてその増加量が予め設定された判定値を超えた場合に給油有りと判定するようにしたが、この他の態様で給油判定するようにしてもよい。例えば、燃料タンク３０に接続された給油管にあってその入口に設けられたキャップが開閉されたこと、或いは車両に設けられたフューエルリッドが開閉されたこと、或いは給油管内に給油ノズルが挿入されたこと等、給油にかかわる各種動作を検出し、その検出結果に基づいて給油の有無を判定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施形態について、これが適用される内燃機関及びその周辺構成を示す概略図。
【図２】同実施形態における濃度学習完了フラグのオフ設定処理についてその手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態における噴射量補正処理についてその手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５９】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１３…排気通路、１４…エアクリーナ、１５…スロットルバルブ、１６…エアフロメータ、１７…インジェクタ、１８…触媒、１９…空燃比センサ、１９ａ…ヒータ、２０…水温センサ、２２…制御装置、３０…燃料タンク、３１…燃料供給系、３２…燃料ゲージ。
【図１】
2009275522.tif 000003
【図２】
2009275522.tif 000004
【図３】
2009275522.tif 000005