代替燃料濃度推定装置、それを備える乗り物、及び代替燃料濃度推定方法
【課題】空気過剰率を所定の規定値にして混合燃料を燃焼させる内燃機関において、空気過剰率を第１規定値にしたままで、混合燃料中の代替燃料の濃度の演算を開始することができる代替燃料濃度演算システムを提供する。
【解決手段】ガソリンとエタノールが混合された混合燃料を燃焼室２３で燃焼させるエンジンＥと、混合燃料中のエタノール濃度がゼロのときに燃焼室２３の空気過剰率が所定の第１規定値となるような規定燃料噴射量を噴射する燃料噴射装置とを備える自動二輪車１に用いられるＥＣＵ６０である。またＥＣＵ６０は、Ｏ２センサからの出力から得られるＯ２濃度に基づいて、Ｏ２フィードバック制御する。更にＥＣＵ６０は、Ｏ２フィードバック制御後の燃料噴射量を規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出し、この実燃料補正率と、ＥＣＵ６０に記憶される第１規定値とに基づいて前記濃度を推定する。
【解決手段】ガソリンとエタノールが混合された混合燃料を燃焼室２３で燃焼させるエンジンＥと、混合燃料中のエタノール濃度がゼロのときに燃焼室２３の空気過剰率が所定の第１規定値となるような規定燃料噴射量を噴射する燃料噴射装置とを備える自動二輪車１に用いられるＥＣＵ６０である。またＥＣＵ６０は、Ｏ２センサからの出力から得られるＯ２濃度に基づいて、Ｏ２フィードバック制御する。更にＥＣＵ６０は、Ｏ２フィードバック制御後の燃料噴射量を規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出し、この実燃料補正率と、ＥＣＵ６０に記憶される第１規定値とに基づいて前記濃度を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準燃料に対して代替燃料が混合された混合燃料を燃焼させる内燃機関において、前記混合燃料に含まれる代替燃料の濃度を推定するための代替燃料濃度推定装置、それを備える乗り物、及び代替燃料濃度推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンには、ガソリンだけでなく、代替燃料、例えばエタノール又はメタノール等のアルコール燃料をガソリンに混合した混合燃料でも作動するもの、所謂ＦＦＶ用エンジンがある。ガソリンと代替燃料とでは理論空燃比及びオクタン価が異なるため、混合燃料は、代替燃料の濃度に応じてその理論空燃比及びオクタン価等が変わる。それ故、ＦＦＶ用のエンジンでは、混合燃料の燃焼効率を高めて出力を上げるために代替燃料の濃度に応じて空燃比及び点火タイミングを変えており、代替燃料の濃度を予め検出又は推定しておくことが好ましい。
【０００３】
代替燃料の濃度を検出する方法として、例えば特許文献１に開示されるような、燃料系統にアルコール濃度センサを設けて直接計測する方法がある。これでは、アルコール濃度センサを燃料系統に設ける必要があり、部品点数が増加する。そのため、直接計測するのではなく、代替燃料の濃度を推定する方法が用いられている。
【０００４】
代替燃料の濃度を推定する方法として、例えば特許文献２及び３に開示される方法がある。特許文献２には、Ｏ２フィードバック制御時に演算される補正係数を参照して、アルコール燃料の濃度を演算する方法が開示されている。また特許文献３には、排気系統に設けられるＯ２センサを用いてＯ２フィードバック制御する際に得られる補正係数とアルコール燃料の濃度との相関関係に基づいて、アルコール燃料の濃度を推定する方法が開示されている。
【特許文献１】特開昭５６−９８５４０号公報
【特許文献２】特開昭６３−５１３０号公報
【特許文献３】特開平５−１６３９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２及び３に開示される濃度演算方法は、自動四輪車のエンジンのように、常時、燃焼室の空気過剰率を１にして作動するようなエンジン（以下、「ストイキで作動するエンジン」ともいう）に用いる方法である。そのため、これらの方法では、例えば、自動二輪車等のエンジンのように、基本的に燃焼室の空気過剰率を１未満のリッチな状態で燃焼し得るようなエンジン（以下、「リッチな状態で作動するエンジン」ともいう）で代替燃料の濃度を推定する場合について何ら考慮されていない。
【０００６】
ストイキで作動するエンジンと、リッチな状態で作動するエンジンとでは、作動時における燃焼室の空気過剰率が異なるため、Ｏ２フィードバック制御時に演算される補正係数が異なる。そのため、リッチな状態で作動するエンジンに関して、特許文献２及び３に開示される濃度演算方法をそのまま適用することは難しい。
【０００７】
そこで、リッチな状態で作動するエンジンに関して前記濃度演算方法を適用する場合、わざわざエンジンをストイキの状態にしてからＯ２フィードバック制御して前記濃度演算方法を実施する必要がある。そのため、濃度を演算する工程が複雑になってしまう。
【０００８】
また、自動四輪車において、Ｏ２フィードバック制御は、燃焼室の空気過剰率を１にするための制御である。しかしながら、例えば自動二輪車のＯ２フィードバック制御では、空気過剰率の目標値を１以外にしている場合がある。そのため、自動四輪車の推定方法をこのような自動二輪車に適用すると、混合燃料中の代替燃料の濃度を正確に推定できない場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、空気過剰率を所定の第１規定値にして混合燃料を燃焼させる内燃機関において、燃料噴射量を補正する前まで空気過剰率を第１規定値にしたまま混合燃料中の代替燃料の濃度の演算を開始することができる代替燃料濃度演算システムを提供することである。
【００１０】
また他の本発明の目的は、混合燃料を燃焼させる内燃機関において、前記内燃機関の排気系に設けられた排ガスセンサからの出力値に応じて得られる排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正しても、精度良く混合燃料中の代替燃料の濃度を演算することができる代替燃料濃度演算システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の代替燃料濃度推定装置は、基準燃料に代替燃料が混合された混合燃料を燃焼室で燃焼させる内燃機関と、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定された燃料噴射装置とを備えたものに用いられる代替燃料濃度推定装置であって、前記内燃機関の排気系に設けられた排ガスセンサからの出力値に応じて得られる排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正する空気過剰率制御手段と、前記成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように補正された後の燃料噴射量を前記規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出する燃料補正率演算手段と、前記燃料補正率演算手段により算出された前記実燃料補正率と前記第１規定値とに基づいて、前記濃度を推定する濃度推定手段とを備えるものである。
【００１２】
本発明に従えば、燃料補正率演算手段により算出された実燃料補正率だけでなく第１規定値を用いることで、燃焼室の空気過剰率が１以外のストイキでない状態で燃焼する内燃機関において、燃料噴射量を補正する前まで空気過剰率を第１規定値にしたままで混合燃料中の代替燃料の濃度推定を開始することができる。従って、従来の技術のように、燃料噴射量を補正する前に前記燃焼室の空気過剰率を１にする必要がなくなり、濃度を推定するための工数が低減され、濃度を推定することが容易になる。また、従来の技術では、混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときにＯ２フィードバック制御を実施しておいて空気過剰率が１となるような燃料噴射量を予め求めておく必要があるが、本発明では第１規定値を参照することにより混合燃料中の代替燃料の濃度が推定でき、燃料噴射量を予め求めておく必要がない。
【００１３】
上記発明において、前記濃度推定手段は、前記濃度を推定する際、前記実燃料補正率及び前記第１規定値に加えて、前記第２規定値にも基づいて、前記濃度を推定するように構成されることが好ましい。この構成に従えば、後述する図８に示すように第２規定値が考慮されていない場合より、精度良く混合燃料中の代替燃料の濃度を推定することができる。
【００１４】
上記発明において、前記濃度推定手段は、相関関係式
Ｋｅ＝［ａ０｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝ｎ＋ａ１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝ｎ−１
・・・ａｎ−１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝＋ａｎ］・・・・・・（１）
（Ｋｅは前記混合燃料中の代替燃料の濃度、ａ０，ａ１，ａ２，・・・，ａｎは予め定められる係数、ｎは予め定められる定数）
を参照し、前記実燃料補正率Ｋｔｉ、前記第１規定値λ１Ｅ０及び前記第２規定値λ２Ｅ０に基づいて混合燃料中の代替燃料の濃度Ｋｅを推定することが好ましい。
【００１５】
この構成に従えば、前記濃度推定手段は、相関関係式（１）を参照することで、算出された前記実燃料補正率Ｋｔｉと前記第１規定値λ１Ｅ０及び前記第２規定値λ２Ｅ０とに基づいて、前記濃度を推定することができる。
【００１６】
上記発明において、前記空気過剰率制御手段は、前記内燃機関がアイドリング状態又は中高速走行状態にあるときに、前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正するように構成され、前記濃度推定手段は、燃料補正率演算手段により算出される実燃料補正率が整定した後に前記濃度の推定を行なうように構成されていることが好ましい。
【００１７】
上記構成に従えば、アイドリング状態及び中高速走行状態で混合燃料中の代替燃料の濃度を推定する。アイドリング状態で混合燃料中の代替燃料の濃度を推定することで、内燃機関を駆動後の初期の段階で前記濃度を推定することが可能となる。また中高速走行状態で混合燃料中の代替燃料の濃度を推定することで、内燃機関の燃焼が安定している時に前記濃度の推定が可能となる。
【００１８】
また上記構成では、前記燃料補正率演算手段により演算される実燃料補正率が整定することで、燃焼室の空気過剰率が第２規定値に整定される。空気過剰率が第２規定値に整定された状態で濃度の推定を実施することで、空気過剰率が整定していない場合に比べて、より精度良く実燃料補正率が算出され、混合燃料中の代替燃料の濃度が精度良く推定される。
【００１９】
上記発明において、前記内燃機関の回転数を増加させる回転数制御手段を更に備え、前記回転数制御手段は、前記内燃機関がアイドリング状態であって、且つ前記空気過剰率制御手段が前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正するときに、前記回転数を増加させるように構成されていることが好ましい。上記構成に従えば、回転数制御手段によりアイドル状態における内燃機関の回転数を増加させることで、内燃機関の燃焼が安定する。
【００２０】
上記発明において、貯留タンク内に貯留された前記混合燃料の増加を検出する燃料増加検出手段を更に有し、前記濃度推定手段は、前記燃料増加検出手段が前記混合燃料の増加を検出した後であって、前記濃度が推定されておらず且つ前記空気過剰率制御手段が停止している場合、予め定められた基準濃度を、推定された前記濃度とすることが好ましい。
【００２１】
燃料増加検出手段が前記混合燃料の増加を検出した後は、代替燃料の濃度が変化している場合が多い。前回推定された濃度と変化後の濃度とがかけ離れている場合、変化後の代替燃料の濃度が推定されないまま放置されると、内燃機関の燃焼が不安定になることがある。上記構成に従えば、変化後に代替燃料の濃度が推定できない場合、予め定められた基準濃度を推定された濃度とすることで、推定された濃度と変化後の濃度とがかけ離れた状態となることが防げる。これにより内燃機関の燃焼が不安定になることが防げる。
【００２２】
本発明の乗り物は、前述する何れかの代替燃料濃度推定装置と、前記基準燃料に対して前記代替燃料が混合された前記混合燃料が前記燃焼室で燃焼される内燃機関と、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定された燃料噴射装置とを備えるものである。
【００２３】
本発明の乗り物に従えば、燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値である状態で燃焼し得る内燃機関でも、実燃料補正率を算出することで、燃料中の代替燃料の濃度が推定できる。
【００２４】
本発明の代替燃料濃度推定方法は、基準燃料に対して代替燃料が混合された混合燃料を燃焼室で燃焼させる内燃機関において、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定されている場合に、前記濃度を推定するための代替燃料濃度推定方法であって、前記内燃機関から排出される排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように補正された後の燃料噴射量を前記規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出し、算出された前記実燃料補正率と、前記第１規定値と、前記第２規定値とに基づいて前記濃度を推定する方法である。
【００２５】
本発明の代替燃料推定方法に従えば、算出された実燃料補正率だけでなく第１規定値を用いることで、燃焼室の空気過剰率が１以外のストイキでない状態で燃焼し得るような内燃機関において、燃料噴射量を補正する前に空気過剰率を第１規定値にしたままで混合燃料中の代替燃料の濃度推定を開始することができる。従って、従来の技術ように、燃料噴射量を補正する前に前記燃焼室の空気過剰率を１にする必要がなくなり、濃度を推定するための工数が低減され、濃度を推定することが容易になる。また、従来の技術では、混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときにＯ２フィードバック制御を実施しておいて空気過剰率が１となるような燃料噴射量を予め求めておく必要があるが、本発明では、第１規定値及び第２規定値を参照することにより混合燃料中の代替燃料の濃度が推定でき、燃料噴射量を予め求めておく必要がない。
【００２６】
本発明の代替燃料濃度推定装置は、基準燃料に代替燃料が混合された混合燃料を燃焼室で燃焼させる内燃機関と、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１又はそれ以外の値である第１規定値となるようなに規定燃料噴射量が予め設定された燃料噴射装置とを備えたものに用いられる代替燃料濃度推定装置であって、前記内燃機関の排気系に設けられた排ガスセンサからの出力値に応じて得られる排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正する空気過剰率制御手段と、前記成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が前記第２規定値となるように補正された後の燃料噴射量を前記規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出する燃料補正率演算手段と、前記燃料補正率演算手段により算出された前記実燃料補正率と、前記第１規定値と、前記第２規定値とに基づいて、前記濃度を推定する濃度推定手段と、を備えるものである。
【００２７】
本発明に従えば、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正しても、第１規定値だけを参照して演算するよりも精度良く混合燃料中の代替燃料の濃度を演算することができる代替燃料濃度演算システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、空気過剰率を所定の規定値にして混合燃料を燃焼させる内燃機関において、燃料噴射量を補正する前まで空気過剰率を第１規定値にしたままで、混合燃料中の代替燃料の濃度の演算を開始することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、混合燃料を燃焼させる内燃機関において、前記内燃機関の排気系に設けられた排ガスセンサからの出力値に応じて得られる排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正しても、精度良く混合燃料中の代替燃料の濃度の演算ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。
【００３１】
［自動二輪車］
図１は、本発明の実施形態に係る自動二輪車１の右側面図であり、ライダーＲが上体を前傾させて搭乗するロードスポーツタイプのものを示している。なお、以下の実施形態で用いる方向の概念は、自動二輪車１に搭乗したライダーＲから見た方向の概念と一致するものとして説明する。
【００３２】
図１に示すように、自動二輪車１は前輪２と後輪３とを備え、前輪２は略上下方向に延びるフロントフォーク５の下部にて回転自在に支持され、該フロントフォーク５は、その上端部に設けられた図示しないアッパーブラケットと、このアッパーブラケットの下方に設けられたアンダーブラケットとを介して図示しないステアリングシャフトに支持されている。ステアリングシャフトは、ヘッドパイプ６によって回転自在に支持されている。アッパーブラケットには、左右へ延びるバー型のステアリングハンドル４が取り付けられている。ライダーＲは、ステアリングハンドル４を回動操作することにより、ステアリングシャフトを回転軸として前輪２を所望の方向へ転向させることができる。
【００３３】
ヘッドパイプ６からは車体の骨格を構成する左右一対のメインフレーム７が後方へ延設されており、該メインフレーム７の後部からは、ピボットフレーム８が下方へ延設されている。このピボットフレーム８に設けられたピボット９には、スイングアーム１０の前端部が
軸支されており、該スイングアーム１０の後端部には後輪３が回転自在に支持されている。
【００３４】
メインフレーム７の上方であってステアリングハンドル４の後方には燃料タンク１２が設けられ、該燃料タンク１２の後方には騎乗用のシート１３が設けられている。また、左右のメインフレーム７間の下方にはエンジンＥが搭載されている。このエンジンＥは、並列４気筒の４サイクルエンジンであり、後述するようにシリンダヘッド２０内に吸気用及び排気用のそれぞれのカム３０，３１を備えるダブル・オーバーヘッド・カムシャフト式（ＤＯＨＣ式）のエンジンである（図２参照）。エンジンＥの出力は、図示しないトランスミッション及びチェーンを介して後輪３へ伝えられ、該後輪３が回転駆動することによって自動二輪車１に推進力が付与される。
【００３５】
また、自動二輪車１の前部分、即ち、ヘッドパイプ６、メインフレーム７の前部、エンジンＥの側方部分を覆うようにして、一体的に形成されたカウリング１９が設けられている。ライダーＲは、上記シート１３に跨って自動二輪車１に搭乗し、ステアリングハンドル４の端部に回動可能に設けられたアクセルグリップ４Ａを握り、且つエンジンＥの後部近傍の左右に夫々設けられたステップ１４に足を載せて走行する。また左側のステップ１４の前方には、トランスミッションの段数を切換え可能なチェンジペダルが設けられている。
【００３６】
［エンジン］
図２は、図１に示すエンジンＥを拡大して概略を示す右側面図である。以下では、図１も参照しつつ説明する。エンジンＥは、基準燃料であるガソリンに対して、ガソリンの代替燃料であるエタノールを混合した混合燃料を燃焼させて作動するものである。なお本実施形態において、ガソリン１００％の燃料及びエタノール１００％の燃料も、混合燃料に含まれるものとする。
【００３７】
エンジンＥは、４つのシリンダＣを有し、図１及び２に示すように所定角度だけ前傾して設けられている。エンジンＥは、基本的にシリンダヘッド２０と、シリンダヘッドカバー２１と、シリンダブロック２２とを備えている。シリンダヘッド２０の下部には、各シリンダＣに夫々接続される４つの燃焼室２３が形成されている。シリンダヘッド２０の後部には、各燃焼室２３に夫々接続される４つの吸気ポート２０Ａが形成されている。またシリンダヘッド２０の前部には、各燃焼室２３に夫々接続される４つの排気ポート２０Ｂが形成されている。
【００３８】
またシリンダヘッド２０には、点火プラグ２６と、４つの吸気バルブ２４Ａと、４つの排気バルブ２４Ｂとが設けられている。点火プラグ２６は、その先端が燃焼室２３に突出するように配設されており、燃焼室２３に供給される混合気体を点火可能に構成されている。４つの吸気バルブ２４Ａは、各吸気ポート２０Ａを夫々開閉可能に構成され、４つの排気バルブ２４Ｂは、各排気ポート２０Ｂを夫々開閉可能に構成されている。
【００３９】
シリンダヘッド２０の上部には、吸気カムシャフトと、排気カムシャフトとが回転可能に設けられている。吸気カムシャフトには、各吸気バルブ２４Ａに夫々対応して４つの吸気用カム３０が一体的に設けられている。各吸気用カム３０は、対応する吸気バルブ２４Ａに設けられたコッター２５Ａに当接している。そのため、各吸気バルブ２４Ａは、吸気カムシャフトが回転することで、上下動して対応する吸気ポート２０Ａを開閉する。排気カムシャフトには、各排気バルブ２４Ｂに夫々対応して４つの排気用カム３１が一体的に設けられている。各排気用カム３１は、対応する排気バルブ２４Ｂに設けられたコッター２５Ｂに当接している。そのため、各排気バルブ２４Ｂは、排気カムシャフトが回転することで、上下動して対応する排気ポート２０Ｂを開閉する。
【００４０】
またシリンダヘッド２０の上部には、吸気カムシャフトと排気カムシャフトとを被うようにカムホルダが配設されている。吸気カムシャフトと排気カムシャフトとは、シリンダヘッド２０の上部とカムホルダの下部とで挟み込まれて回動可能に保持される。更にこのカムホルダの上方からシリンダヘッドカバー２１が被せられている。シリンダヘッドカバー２１は、シリンダヘッド２０の上部に固定されている。
【００４１】
シリンダヘッド２０の下部には、４つのシリンダＣを有するシリンダブロック２２が設けられている。シリンダブロック２２は、各シリンダＣが対応する燃焼室２３に接続されるようにシリンダヘッド２０の下部に配置されている。各シリンダＣには、ピストン２７が収容されている。更にシリンダブロック２２の下部には、車幅方向に沿って延在するクランクシャフト２８を収容するクランクケース２９が設けられている。クランクケース２９には、クランクシャフト２８のクランク角に応じた出力を送信するクランク角センサ５５が設けられている。
【００４２】
クランクケース２９、シリンダブロック２２及びシリンダヘッド２０には、これらを貫通する図示しないチェーントンネルが形成されている。チェーントンネルには、クランクシャフト２８、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトを連動して回転させる回転伝達機構が収容されている。回転伝達機構は、クランクシャフト２８に固定されたクランクスプロケットと、吸気カムシャフトに固定された吸気カムスプロケットと、排気カムシャフトに固定されたカムスプロケットとを備え、これら３つのスプロケットにタイミングチェーンが巻回されて構成されている。
【００４３】
シリンダヘッド２０の上流側には、スロットルボディ４０が設けられている。スロットルボディ４０には、各吸気ポート２０Ａに夫々対応する吸気通路４１が形成されている。吸気通路４１には、２つのスロットルバルブ４２，４３が上流側及び下流側に分かれて夫々設けられている。上流側のスロットルバルブ４３は、モータ４４により駆動し、吸気通路４１を開閉可能に構成されている。また下流側のスロットルバルブ４２は、アクセルグリップ４Ａと図示しないワイヤーで連結され、アクセルグリップ４Ａの回動に連動して吸気通路４１を開閉可能に構成されている。またスロットルボディ４０には、インジェクタ４７が設けられている。インジェクタ４７は、フューエルポンプ４８を介して混合燃料が貯留される燃料タンク１２に接続されている。
【００４４】
インジェクタ４７は、フューエルポンプ４８により供給される混合燃料を吸気通路４１で噴射するように構成されている。またスロットルボディ４０には、吸気通路４１のスロットルバルブ４２，４３よりも下流側に吸気圧センサ４９が設けられている。吸気圧センサ４９は、吸気通路４１の吸気圧に応じた出力を送信するように構成されている。更にスロットルボディ４０は、エアクリーナ５０に接続されている。
【００４５】
シリンダヘッド２０の下流側には、マフラー５１が設けられている。マフラー５１は、エキゾーストマニホールド部５２と、サイレンサ部５３とを備えている。エキゾーストマニホールド部５２は、各排気ポート２０Ｂに夫々対応して接続される４つのポートを有し、４つのポートが１本に集合してサイレンサ部５３に接続されている。またエキゾーストマニホールド部５２は、その１本に集合した部分にＯ２センサ５４が設けられている。Ｏ２センサ５４は、排ガスに含まれるＯ２の量に応じた出力を送信するように構成されている。
【００４６】
更に燃料タンク１２には、そこに貯留される代替燃料の液位に応じた出力を送信する液位センサ５６が設けられている。また自動二輪車１には、トランスミッションの段数に応じた出力を送信するギヤポジションセンサ１５が設けられている。
【００４７】
［ＥＣＵ］
Ｏ２センサ５４、ギヤポジションセンサ１５、吸気圧センサ４９、クランク角センサ５５及び液位センサ５６は、ＥＣＵ６０に電気的に接続されている。ＥＣＵ６０は、各センサ１５，４９，５４，５５，５６からの出力に基づいて、トランスミッションの段数、排ガスに含まれるＯ２濃度、吸気通路４１の吸気圧、エンジン回転数及び燃料タンク１２内の液位を算出するように構成されている。
【００４８】
またＥＣＵ６０は、スロットル開度センサ６１と電気的に接続されている。スロットル開度センサ６１は、アクセルグリップ４Ａの角変位量、即ちスロットル開度に応じた出力をＥＣＵ６０に送信するように構成されている。そしてＥＣＵ６０は、スロットル開度センサ６１からの出力に応じてモータ４４を駆動し、スロットルバルブ４３の開度を調整するように構成されている。更に、ＥＣＵ６０は、インジェクタ４７にも電気的に接続されており、前記インジェクタ４７から噴射する燃料噴射量を制御可能に構成されている。
【００４９】
またＥＣＵ６０は、燃料マップを記憶している。この燃料マップでは、規定燃料噴射量が吸気通路４１の吸気圧とエンジン回転数とに対応付けられている。規定燃料噴射量は、エタノール濃度が０％のとき、つまりガソリン１００％のときに燃焼室２３の空気過剰率が１未満の値となるように設定されている。そして燃料マップの各規定燃料噴射量は、混合燃料のエタノール濃度に応じて調整される。例えば、燃料マップの各燃料噴射量にエタノール濃度に応じて決まる調整係数を掛け合わせることで、燃料マップの各燃料噴射量の調整が行なわれる。
【００５０】
図３（ａ）は、第１の空気過剰率マップを示す図であり、図３（ｂ）は、第２の空気過剰率マップを示す図である。ＥＣＵ６０は、図３に示すような２つの空気過剰率マップを記憶している。第１の空気過剰率マップには、エタノール濃度が０％のとき、つまりガソリン１００％の混合燃料をインジェクタ４７から各規定燃料噴射量噴射させたときに計測された燃焼室２３の空気過剰率である１未満の第１規定値が、計測時の吸気通路４１の吸気圧及びエンジン回転数に対応付けられている。第２の空気過剰率マップには、エタノール濃度が０％のとき、つまりガソリン１００％の混合燃料をインジェクタ４７から各規定燃料噴射量噴射させたときに計測された燃焼室２３の空気過剰率である１未満の第１規定値が、計測時のスロットル開度及びエンジン回転数に対応付けられている。
【００５１】
図４（ａ）は、第３の空気過剰率マップを示す図であり、図４（ｂ）は、第４の空気過剰率マップを示す図である。ＥＣＵ６０は、図４に示すような２つの空気過剰率マップを更に記憶している。ＥＣＵ６０は、後述するようにＯ２フィードバック制御するように構成されており、第３の空気過剰率マップには、Ｏ２フィードバック制御時の燃焼室２３の空気過剰率の目標値である第２規定値が、吸気通路４１の吸気圧及びエンジン回転数に対応付けられている。第４の空気過剰率マップには、Ｏ２フィードバック制御時の燃焼室２３の空気過剰率の目標値である第２規定値が、スロットル開度及びエンジン回転数に対応付けられている。第３及び第４の空気過剰率マップに配置される各第２規定値は、第１規定値より１に近い値であり、１又は１付近の値となっている。
【００５２】
［ＥＣＵの動作］
ライダーがアクセルグリップ４Ａを回動させると、その回動に連動して下流側のスロットルバルブ４２が吸気通路４１を開く。それと共に、ＥＣＵ６０は、スロットル開度センサ６１からの出力に応じて、モータ４４を駆動させて上流側のスロットルバルブ４３の開度を調整する。またＥＣＵ６０は、各センサ４９，５５，６１からの出力に基づいて、吸気通路４１の吸気圧、エンジン回転数及びスロットル開度を算出する。そしてＥＣＵ６０は、図示しない燃料マップを参照しながら、算出された吸気通路４１の吸気圧及びエンジン回転数に基づいて、規定燃料噴射量を決定する。そしてＥＣＵ６０は、決定した規定燃料噴射量をインジェクタ４７に噴射させる。
【００５３】
インジェクタ４７により噴射される混合燃料と吸気通路４１を通ってきた空気とを含む混合気体は、吸気ポート２０Ａを介して燃焼室２３に供給される。そして吸気バルブ２４Ａが吸気ポート２０Ａを閉じる。そしてＥＣＵ６０は、点火プラグ２６に点火させて、燃焼室２３の混合気体を燃焼させる。これによりピストン２７が押下げられてクランクシャフト２８が回動する。これに連動して排気バルブ２４Ｂが動いて排気ポート２０Ｂを開放し、排ガスがマフラー５１を介して大気に排出される。排ガスに含まれるＯ２量に応じた出力がＯ２センサ５４からＥＣＵ６０に送信される。ＥＣＵ６０は、この出力に基づいて排ガスに含まれるＯ２濃度を算出する。
【００５４】
前述の通り規定燃料噴射量は、燃焼室２３の空気過剰率が１未満の第１規定値となるように設定されている。そのため、エンジンＥは、基本的に、理論空燃比より吸気される空気量が少ない状態、つまり混合燃料が多いリッチな状態で作動することとなる。
【００５５】
またＥＣＵ６０は、自動二輪車１がアイドリングしている間、若しくは中高速走行状態で、且つ一定速度、緩加速又は緩減速している間、Ｏ２フィードバック制御をする。なお、中高速走行状態とは、エンジン回転数が３０００ｒｐｍ以上８０００ｒｐｍ以下の範囲内で走行している状態のことであり、速度でいうと、４０ｋｍ以上１５０ｋｍ以下の範囲である。以下では、ＥＣＵ６０が実施するＯ２フィードバック制御について、更に詳細に説明する。
【００５６】
ＥＣＵ６０は、各センサ４９，６１，５５からの出力に基づいて、エンジン回転数、吸気圧、及びスロットル開度が中高速走行状態で、且つ一定速度、緩加速又は緩減速しているか否かを判断する。このような判断をしている間、ＥＣＵ６０は、Ｏ２センサ５４からの出力から算出されたＯ２濃度に基づいて、燃焼室２３の空気過剰率が目標とする第２規定値になっているか否かを判断する。ここで、第２規定値は、第３及び第４の空気過剰率マップを参照し、前記算出される吸気通路４１の吸気圧、エンジン回転数及びスロットル開度に基づいて決定される。
【００５７】
空気過剰率が第２規定値でないと判断すると、ＥＣＵ６０は、インジェクタ４７から噴射される燃料噴射量を所定量増加又は減少させて、燃焼室２３の空気過剰率を補正する。そして再度、算出されるＯ２濃度に基づいて燃焼室２３の空気過剰率が第２規定値となっているか否かを判断する。ＥＣＵ６０は、この作業を燃焼室２３の空気過剰率が第２規定値になるまで繰り返す。そして、空気過剰率が第２規定値になると、ＥＣＵ６０は、このときの燃料噴射量をＯ２フィードバック制御前の規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を演算する。つまり、ＥＣＵ６０は、燃焼室２３の空気過剰率が第２規定値に補正された後の燃料噴射量を規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を演算する。
【００５８】
混合燃料中のエタノール濃度が変化すると、混合燃料のオクタン価が変化し、また噴射すべき規定燃料噴射量も変化する。これらの変化に伴って、エンジンＥの出力が変化してしまう。そのため、予め混合燃料中のエタノール濃度を推定し、それに応じてＥＣＵ６０における諸設定を変更しなければ、エンジンＥにおいて所望の出力を得ることができない。それ故、代替燃料濃度推定装置であるＥＣＵ６０は、混合燃料中のエタノール濃度を推定可能に構成されている。以下では、混合燃料中のエタノール濃度を推定する方法について、詳細に説明する。
【００５９】
［エタノール濃度の推定］
図５は、ＥＣＵ６０が混合燃料中のエタノール濃度を推定する際の濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。以下の濃度推定処理において、その動作の主体は、主にＥＣＵ６０である。以下の説明では、説明の便宜上、動作主体が省略されている場合がある。
【００６０】
濃度推定処理は、ライダーが自動二輪車１のメインキーをオンにすると始まり、ステップＳ１へと移行する。ステップＳ１では、給油の有無が判断される。給油の有無は、液位センサ５６からの出力から算出される燃料タンク１２内の液位の変化に基づいて判断される。変化があれば給油有りと判断され、変化がなければ給油無しと判断される。給油有りと判断されると、ステップＳ２に移行する。
【００６１】
ステップＳ２では、エタノール濃度の推定を始めるために、ＥＣＵ６０が前記エタノール濃度を推定するためのプログラムを実行する。プログラムが実行されると、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、エンジンＥがアイドリング中か否かが判断される。アイドリング中か否かの判断は、ギヤポジションセンサ１５からの出力に応じてトランスミッションの段位がニュートラルか否かによって判断する。段位がニュートラルであればアイドリング中と判断され、段位がニュートラルでなければアイドリング中でない、即ち走行中であると判断される。アイドリング中であると判断されると、ステップＳ４へ移行する。
【００６２】
図６は、ＥＣＵ６０がアイドリング時にエタノール濃度を推定する際のアイドリング時濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ４では、アイドリング時濃度推定処理が実施され、ステップＳ４１に移行する。ステップＳ４１では、ＥＣＵ６０がエンジン回転数を予め定められた回転数上昇させる、つまりアイドル回転数を予め定められた回転数、例えば数百ｒｐｍ上昇させる。これにより、エンジン回転数が安定し、燃料マップをストイキに切替えても著しく出力が低下し、エンジンＥが停止することが防げる。また、エンジン回転数を安定させることで推定されるエタノール濃度の誤差を小さくすることができる。アイドル回転数を上昇させると、ステップＳ４２に移行する。
【００６３】
ステップＳ４２では、ＥＣＵ６０の燃料マップの各規定燃料噴射量を、ガソリン１００％時に燃焼室２３の空気過剰率が１となるような燃料噴射量に切替える、つまり図示しない前記燃料マップをストイキに切替える。ＥＣＵ６０は、切替えられた燃料マップを参照しながら、吸気通路４１の吸気圧とエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を決定する。そしてＥＣＵ６０は、決定した燃料噴射量をインジェクタ４７に噴射させる。そして、燃料マップをストイキに切替えたままの状態で、ステップＳ４３に移行する。ステップＳ４３では、ＥＣＵ６０がＯ２フィードバック制御を開始する。Ｏ２フィードバック制御が開始されると、ステップＳ４４に移行する。
【００６４】
ステップＳ４４では、Ｏ２フィードバック制御において演算される実燃料補正率が整定しているか否かが判断される。フューエルポンプ４８とインジェクタ４７とを繋ぐチューブ６２に給油前のエタノール濃度の混合燃料が残留していると、実燃料補正率が一定に定まらない。そのため、ステップＳ４４では、実燃料補正率が整定するまで繰り返し判断が行なわれる。実燃料補正率が整定するまで待つことにより、この後のエタノール濃度推定がより精度良く行われる。実燃料補正率が整定すると、ステップＳ４５に移行する。
【００６５】
ステップＳ４５では、まずＥＣＵ６０が各センサ４９，５５，６１からの出力に基づいて、燃料補正率の整定後のエンジン回転数、吸気通路４１の吸気圧、及びスロットル開度を算出する。そしてＥＣＵ６０は、所定の条件に応じて、例えばスロットル開度の大きさに応じて第３及び第４の空気過剰率マップのいずれか一方又は両方を選択する。
【００６６】
いずれか一方の空気過剰率マップを選択した場合、ＥＣＵ６０は、選択された第３又は第４の空気過剰率マップを参照して、算出された吸気通路４１の吸気圧、スロットル開度、及びエンジン回転数に応じて第２規定値λ２Ｅ０を選出する。第３及び第４の空気過剰率マップの両方が選択された場合、算出されたエンジン回転数、吸気通路４１の吸気圧、及びスロットル開度に応じた第２規定値λ２Ｅ０を各々の空気過剰率マップから選出する。そして、選出された２つの第２規定値λ２Ｅ０を所定の割合で足し合わせた値を第２規定値λ２Ｅ０とする。なお、本実施形態では、足し合わせて求められた第２規定値λ２Ｅ０もまたＥＣＵ６０に記憶されたものとして扱う。第２規定値λ２Ｅ０を選出すると、ステップＳ４６に移行する。
【００６７】
ステップＳ４６では、整定後の実燃料補正率Ｋｔｉと、ステップＳ４５にて選出された第２規定値λ２Ｅｏとに基づいて混合燃料中のエタノール濃度Ｋｅを推定する。具体的には、ＥＣＵ６０は、整定後の実燃料補正率Ｋｔｉとエタノール濃度Ｋｅとの関係を示す
Ｋｅ＝［ａ０｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）ｎ｝＋ａ１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）ｎ−１｝
・・・ａｎ−１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝＋ａｎ］・・・・・（１）
なる相関関係式（１）、本実施形態では、
Ｋｅ＝［ａ０｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）２｝
＋ａ１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／１λＥ０）｝＋ａ２］・・・・・（２）
なる相関関係式（２）を参照して、混合燃料中のエタノール濃度を推定する。なお、ａ０，ａ１，ａ２，・・・，ａｎは予め定められる係数、ｎは予め定められる定数である。さらに詳細に説明すると、ステップＳ４２にて燃料マップがストイキに切替られているため第１規定値λ１Ｅ０に１が代入された、
Ｋｅ＝{ａ０（Ｋｔｉλ２Ｅ０２）＋ａ１（Ｋｔｉλ２Ｅ０）＋ａ２｝・・・・・・・・・（３）
なる相関関係式（３）を実質的に参照して、混合燃料中のエタノール濃度を推定する。
【００６８】
ＥＣＵ６０は、相関関係式（３）を参照して、整定後の実燃料補正率Ｋｔｉと、ステップＳ４５にて選出された第２規定値λ２Ｅ０とに基づいて、エタノール濃度Ｋｅを推定する。
【００６９】
このように、自動二輪車１では、通常、Ｏ２フィードバック制御が実施されないアイドリング時にＯ２フィードバック制御によるエタノール濃度推定を行なうことで、エタノール濃度の推定の機会を増やすことができる。エタノール濃度が推定されると、アイドリング時推定処理が終了する。
【００７０】
図５に戻って説明する。アイドリング時推定処理が終了すると、ステップＳ５へと移行する。ステップＳ５では、推定されたエタノール濃度に基づいて、ＥＣＵ６０のエンジンＥに関する諸設定が調整される。諸設定は、例えばエタノール濃度に応じた調整係数、点火プラグ２６による点火タイミングである。諸設定を調整することにより、エンジンＥに所望の出力を発生させることができる。所設定の調整が終了すると、濃度推定処理が終了する。
【００７１】
またステップＳ３において、走行中のためアイドリング中でないと判断されると、ステップＳ６に移行する。図７は、ＥＣＵ６０が走行時にエタノール濃度を推定する際の走行時濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。図８は、混合燃料中のエタノール濃度Ｋｅと実燃料補正率Ｋｔｉとの関係を示すグラフである。なお、縦軸がエタノール濃度Ｋｅ（％）を示し、横軸が実燃料補正率Ｋｔｉを示す。なお図８において、実線が本実施形態の推定方法で演算したときの関係を示している。
【００７２】
ステップＳ６では、走行時濃度推定処理が実施され、ステップＳ５１に移行する。ステップＳ５１では、Ｏ２フィードバック制御が行われているか否かが判断される。Ｏ２フィードバック制御が行われていると判断されると、ステップＳ５２に移行する。ステップＳ５２では、Ｏ２フィードバック制御において演算される実燃料補正率が整定しているか否かが判断される。燃料補正率が整定していな場合、燃料補正率が整定するまで判断が繰り返される。実燃料補正率が整定すると、ステップＳ５３に移行する。
【００７３】
ステップＳ５３では、ＥＣＵ６０は、まず各センサ４９，５５，６１からの出力に基づいて、燃焼室２３の空気過剰率が第２規定値に補正された後の吸気通路４１の吸気圧、スロットル開度、及びエンジン回転数を算出する。そしてＥＣＵ６０は、所定の条件に応じて、例えばスロットル開度の大きさに応じて第１及び第２の空気過剰率マップの何れか一方又は両方を選択する。
【００７４】
いずれか一方の空気過剰率マップを選択した場合、ＥＣＵ６０は、選択された第１及び第２の空気過剰率マップを参照して、算出された吸気通路４１の吸気圧、スロットル開度、及びエンジン回転数に対応付けられた第１規定値λ１Ｅ０を選出する。第１及び第２の空気過剰率マップの両方が選択された場合、算出された吸気通路４１の吸気圧、スロットル開度、及びエンジン回転数に応じた第１規定値λ１Ｅ０を各々の空気過剰率マップから選出する。そして、選出された２つの第１規定値λ１Ｅ０を所定の割合で足し合わせた値を第１規定値λ１Ｅ０とする。なお、本実施形態では、このように足し合わせて求められた第１規定値λ１Ｅ０もまたＥＣＵ６０に記憶されたものとして扱う。第１規定値λ１Ｅ０を選出すると、ステップＳ５４に移行する。ステップＳ５４では、ステップＳ４５と同様の手順で第２規定値λ２Ｅ０を選出する。第２規定値λ２Ｅ０を選出すると、ステップＳ５５に移行する。
【００７５】
ステップＳ５５では、整定後の実燃料補正率Ｋｔｉと、第１規定値λ１Ｅ０と、第２規定値λ２Ｅ０とに基づいて混合燃料中のエタノール濃度Ｋｅが推定される。具体的には、ＥＣＵ６０は、整定後の実燃料補正率Ｋｔｉとエタノール濃度Ｋｅとの関係を示す
Ｋｅ＝［ａ１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝ｎ
＋ａ２｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝ｎ−１
・・・ａｎ−１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝＋ａｎ］・・・（１）
なる相関関係式（１）を、本実施形態では、
Ｋｅ＝［ａ０｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝２
＋ａ１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝＋ａ２］・・・・・・・・（２）
なる相関関係式（２）を参照し、ステップＳ５２にて算出された整定後の実燃料補正率Ｋｔｉと、ステップＳ５３で選出された第１規定値λ１Ｅ０と、ステップＳ５４で選出された第２規定値λ２Ｅ０とに基づいて混合燃料中のエタノール濃度Ｋｅを推定する。
【００７６】
濃度Ｋｅの演算は、相関関係式（２）に第１規定値λ１Ｅ０、第２規定値λ２Ｅ０及び実燃料補正率Ｋｔｉを直接代入する求め方でもよく、各々の項、例えば、Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）を先に演算し、演算された各項を相関関係式（２）に代入するような求め方であってもよい。なお、相関関係式（２）から得られるエタノール濃度Ｋｅと実燃料補正率Ｋｔｉとの関係は、図８の実線のようになる。エタノール濃度が推定されると、走行時推定処理が終了する。
【００７７】
またステップＳ５１にて、Ｏ２フィードバック制御が行われていないと判断されると、ステップＳ５６に移行する。ステップＳ５６では、推定された混合燃料中のエタノール濃度が予め定められた基準濃度、例えば５０％であるとして、エタノール濃度の推定を完了する。なお、基準濃度は、実際のエタノール濃度と推定されたエタノール濃度との差が大きすぎてエンジンＥが作動しなくなることを防ぐべく規定された濃度である。
【００７８】
このようにエタノール濃度を基準濃度にするのは、前回推定された濃度と変化後の濃度とがかけ離れている状態が長時間継続することを防ぐためである。前回推定された濃度と変化後の濃度とがかけ離れている場合、変化後の代替燃料の濃度が推定されないまま放置されると、内燃機関の燃焼が不安定になることがある。エタノール濃度を基準濃度にすることで、内燃機関の燃焼が不安定になることが防がれ、回転が安定する。エタノール濃度の推定を完了すると、走行時推定処理が終了する。
【００７９】
再び、図５に戻って説明する。走行時推定処理が終了すると、ステップＳ５へと移行するステップＳ５では、推定されたエタノール濃度に基づいて、ＥＣＵ６０のエンジンＥに関する諸設定が調整される。諸設定の調整が終了すると、濃度推定処理が終了する。
【００８０】
またステップＳ１において、給油無しと判断されると、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、前回の給油の後に、走行時推定処理が実行されてエタノール濃度が推定されたか否かを判断する。エタノール濃度が推定されていると判断されると、濃度推定処理が終了し、エタノール濃度が推定されていないと判断されると、ステップＳ８に移行する。そしてステップＳ８では、エンジンＥが走行中か否かが判断される。走行中か否かの判断方法は、ステップＳ３の判断方法と同様である。走行中でないと判断されると、濃度推定処理が終了し、走行中であると判断されると、ステップＳ６へ移行する。
【００８１】
このように、ＥＣＵ６０により算出された実燃料補正率と、第１及び第２の空気過剰率マップ内の第１規定値λ１Ｅ０と、第３及び第４の空気過剰率マップ内の第２規定値λ２Ｅ０を用いることで、燃焼室２３の空気過剰率が１未満のリッチな状態で燃焼し得るようなエンジンＥであっても、混合燃料中のエタノール濃度を推定することができる。具体的には、ＥＣＵ６０は、相関関係式（２）を参照することで、算出された前記実燃料補正率Ｋｔｉと、第１及び第２の空気過剰率マップ内の第１規定値λ１Ｅ０と第３及び第４の空気過剰率マップ内の第２規定値λ２Ｅ０に基づいて、混合燃料中のエタノール濃度を推定することができる。そのため、燃焼室２３の空気過剰率が１未満である内燃機関において、代替燃料の濃度を推定する場合、従来の技術のように混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときにＯ２フィードバック制御を実施しておいて空気過剰率が１となるような燃料噴射量を予め求めなくとも、第１規定値λ１Ｅ０を参照することにより混合燃料中の代替燃料の濃度が推定できる。
【００８２】
以下では、相関関係式（１）により代替燃料中のエタノール濃度が推定可能な理由を説明する。ストイキ状態で作動するエンジンにおいて、Ｏ２フィードバック制御後の燃料噴射量を、エタノール濃度がゼロの時に噴射される標準燃料噴射量で除算した標準燃料補正率Ｋとエタノール濃度Ｋｅとの間には、
Ｋｅ＝（ａ０Ｋｎ＋ａ１Ｋｎ−１・・・ａｎ−１Ｋ＋ａｎ）・・・・・・・・・・・・・（４）
なる相関関係式（主に、ｎ＝２）が成り立つことが知られている。
【００８３】
ところで、実燃料補正率Ｋｔｉは、エンジンＥにおいて、Ｏ２フィードバック制御後の燃料噴射量を規定燃料噴射量で除算したものである。また、第１規定値λ１Ｅ０は、ガソリン１００％時における実空燃比を理論空燃比で除した値である。第２規定値λ２Ｅ０は、Ｏ２フィードバック制御時の実空燃比を理論空燃比で除算した値である。そのため実燃料補正率に第２規定値λ２Ｅ０を乗算して、第１規定値λ１Ｅ０により除算したものは、標準燃料補正率Ｋとなる。従って、実燃料補正率Ｋｔｉに第２規定値λ２Ｅ０を乗算して第１規定値λ１Ｅ０で除算した値を相関関係式（４）の標準燃料補正値Ｋに代入すると、相関関係式（１）が得られる。従って、相関関係式（１）を参照することで、エタノール濃度が推定される。
【００８４】
なお、上記構成について、以下のような構成に変更してもよい。ＥＣＵ６０の燃料マップの各規定燃料噴射量が、燃焼室２３の空気過剰率が１を超えるような燃料噴射量に設定されてもよい。これにより第１及び第２の空気過剰率マップ内の第１規定値λ１Ｅ０が１を超える値に設定される。このような値に設定されることで、燃焼室２３の空気過剰率が１を超えた状態で作動するようなエンジン、つまりリーンバーンエンジンであっても、混合燃料中のエタノール濃度を推定することができる。
【００８５】
濃度推定処理において、ステップＳ１では、給油の有無を燃料タンク１２内の液位の変化によって判断しているけれども、燃料タンク１２の給油口を塞ぐキャップの開閉により判断してもよい。またアイドリング時濃度推定処理では、ステップＳ４２においてＥＣＵ６０が燃料マップをストイキに切替えているが、ストイキに切替えずに走行時濃度推定処理と同様の方法でエタノール濃度の推定を実施してもよい。
【００８６】
また相関関係式（１）を変形した相関関係式を記憶していてもよい。例えば、実燃料補正率Ｋｔｉを第２規定値λ２Ｅ０で乗算して、更に第１規定値λ１Ｅ０で除算して得られる算出値ＫＴＩを先に求めるようにして、変形された相関関係式に前記算出値を代入するような演算方法であってもよい。具体的には、
Ｋｅ＝（ａ０ＫＴＩ２＋ａ１ＫＴＩ１＋ａ２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
なる相関関係式（５）と、
ＫＴＩ＝Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６）
なる関係式（６）とを記憶しておき、これらの関係式と実燃料補正率Ｋｔｉ、第１規定値λ１Ｅ０及び第２規定値λ２Ｅ０と基づいて、濃度Ｋｅを演算する。
【００８７】
また相関関係式でなく、実燃料補正率Ｋｔｉ、第１規定値λ１Ｅ０及び第２規定値λ２Ｅ０にエタノール濃度を対応付けた相関関係マップをＥＣＵ６０に記憶させておき、ＥＣＵ６０が、前記相関関係マップと、実燃料補正率Ｋｔｉ、第１規定値λ１Ｅ０及び第２規定値λ２Ｅ０とに基づいて、エタノール濃度を推定するように構成してもよい。
【００８８】
また混合燃料に含まれる代替燃料は、エタノールに限定されず、メタノール等のアルコール燃料であってもよい。またガソリンの代替燃料と成るものであればよい。またフィードバック制御する際に、Ｏ２以外の排ガスに含まれる成分ガスの濃度を検出して、この濃度に基づいてフィードバック制御してもよい。例えば、一酸化炭素、炭化水素又は窒素酸化物の量に応じて出力をＥＣＵ６０に送信するセンサを設けることによって実現できる。
【００８９】
第２規定値λ２Ｅ０を１と見なす、即ちＯ２フィードバック制御時の空気過剰率を１と見して、実燃料補正率Ｋｔｉ及び第１規定値λ１Ｅ０だけに基づいてエタノール濃度を推定するようにしてもよい。この場合、相関関係式（２）の第２規定値λ２Ｅ０を１とした、
Ｋｅ＝{ａ０（Ｋｔｉ／λ１Ｅ０）２＋ａ１（Ｋｔｉ／λ１Ｅ０）＋ａ２}・・・・・・・・・（７）
なる相関関係式（７）を参照し、実燃料補正率Ｋｔｉと第１規定値λ１Ｅ０とに基づいて混合燃料中のエタノール濃度を推定する。このように第２規定値λ２Ｅ０を考慮せずにエタノール濃度を推定した場合、図８において一点差線で示すように、例えば、第２規定値λ２Ｅ０を考慮した場合に対して約１０％程度（ΔＫｅ）の誤差が生じる。しかしながら、第２規定値λ２Ｅ０の選出工程等を削減することができ、濃度推定の演算が容易となる。従って、ＥＣＵ６０の演算の負担を低減することができる。
【００９０】
なお、本発明は、実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態に係る自動二輪車の右側面図であり、ライダーが上体を前傾させて搭乗するロードスポーツタイプのものを示している。
【図２】図１に示すエンジンを拡大して概略を示す右側面図である。
【図３】（ａ）は、第１の空気過剰率マップを示す図であり、（ｂ）は、第２の空気過剰率マップを示す図である。
【図４】（ａ）は、第３の空気過剰率マップを示す図であり、（ｂ）は、第４の空気過剰率マップを示す図である。
【図５】ＥＣＵが混合燃料中のエタノール濃度を推定する際の濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】ＥＣＵがアイドリング時にエタノール濃度を推定する際のアイドリング時濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】ＥＣＵが走行時にエタノール濃度を推定する際の走行時濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】混合燃料中のエタノール濃度Ｋｅと実燃料補正率Ｋｔｉとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９２】
Ｅ エンジン
１ 自動二輪車
１２ 燃料タンク
１５ ギヤポジションセンサ
２０ シリンダヘッド
２３ 燃焼室
４７ インジェクタ
４９ 吸気圧センサ
５４ Ｏ２センサ
５５ クランク角センサ
５６ 液位センサ
６０ ＥＣＵ
６１ スロットル開度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準燃料に対して代替燃料が混合された混合燃料を燃焼させる内燃機関において、前記混合燃料に含まれる代替燃料の濃度を推定するための代替燃料濃度推定装置、それを備える乗り物、及び代替燃料濃度推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンには、ガソリンだけでなく、代替燃料、例えばエタノール又はメタノール等のアルコール燃料をガソリンに混合した混合燃料でも作動するもの、所謂ＦＦＶ用エンジンがある。ガソリンと代替燃料とでは理論空燃比及びオクタン価が異なるため、混合燃料は、代替燃料の濃度に応じてその理論空燃比及びオクタン価等が変わる。それ故、ＦＦＶ用のエンジンでは、混合燃料の燃焼効率を高めて出力を上げるために代替燃料の濃度に応じて空燃比及び点火タイミングを変えており、代替燃料の濃度を予め検出又は推定しておくことが好ましい。
【０００３】
代替燃料の濃度を検出する方法として、例えば特許文献１に開示されるような、燃料系統にアルコール濃度センサを設けて直接計測する方法がある。これでは、アルコール濃度センサを燃料系統に設ける必要があり、部品点数が増加する。そのため、直接計測するのではなく、代替燃料の濃度を推定する方法が用いられている。
【０００４】
代替燃料の濃度を推定する方法として、例えば特許文献２及び３に開示される方法がある。特許文献２には、Ｏ２フィードバック制御時に演算される補正係数を参照して、アルコール燃料の濃度を演算する方法が開示されている。また特許文献３には、排気系統に設けられるＯ２センサを用いてＯ２フィードバック制御する際に得られる補正係数とアルコール燃料の濃度との相関関係に基づいて、アルコール燃料の濃度を推定する方法が開示されている。
【特許文献１】特開昭５６−９８５４０号公報
【特許文献２】特開昭６３−５１３０号公報
【特許文献３】特開平５−１６３９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２及び３に開示される濃度演算方法は、自動四輪車のエンジンのように、常時、燃焼室の空気過剰率を１にして作動するようなエンジン（以下、「ストイキで作動するエンジン」ともいう）に用いる方法である。そのため、これらの方法では、例えば、自動二輪車等のエンジンのように、基本的に燃焼室の空気過剰率を１未満のリッチな状態で燃焼し得るようなエンジン（以下、「リッチな状態で作動するエンジン」ともいう）で代替燃料の濃度を推定する場合について何ら考慮されていない。
【０００６】
ストイキで作動するエンジンと、リッチな状態で作動するエンジンとでは、作動時における燃焼室の空気過剰率が異なるため、Ｏ２フィードバック制御時に演算される補正係数が異なる。そのため、リッチな状態で作動するエンジンに関して、特許文献２及び３に開示される濃度演算方法をそのまま適用することは難しい。
【０００７】
そこで、リッチな状態で作動するエンジンに関して前記濃度演算方法を適用する場合、わざわざエンジンをストイキの状態にしてからＯ２フィードバック制御して前記濃度演算方法を実施する必要がある。そのため、濃度を演算する工程が複雑になってしまう。
【０００８】
また、自動四輪車において、Ｏ２フィードバック制御は、燃焼室の空気過剰率を１にするための制御である。しかしながら、例えば自動二輪車のＯ２フィードバック制御では、空気過剰率の目標値を１以外にしている場合がある。そのため、自動四輪車の推定方法をこのような自動二輪車に適用すると、混合燃料中の代替燃料の濃度を正確に推定できない場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、空気過剰率を所定の第１規定値にして混合燃料を燃焼させる内燃機関において、燃料噴射量を補正する前まで空気過剰率を第１規定値にしたまま混合燃料中の代替燃料の濃度の演算を開始することができる代替燃料濃度演算システムを提供することである。
【００１０】
また他の本発明の目的は、混合燃料を燃焼させる内燃機関において、前記内燃機関の排気系に設けられた排ガスセンサからの出力値に応じて得られる排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正しても、精度良く混合燃料中の代替燃料の濃度を演算することができる代替燃料濃度演算システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の代替燃料濃度推定装置は、基準燃料に代替燃料が混合された混合燃料を燃焼室で燃焼させる内燃機関と、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定された燃料噴射装置とを備えたものに用いられる代替燃料濃度推定装置であって、前記内燃機関の排気系に設けられた排ガスセンサからの出力値に応じて得られる排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正する空気過剰率制御手段と、前記成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように補正された後の燃料噴射量を前記規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出する燃料補正率演算手段と、前記燃料補正率演算手段により算出された前記実燃料補正率と前記第１規定値とに基づいて、前記濃度を推定する濃度推定手段とを備えるものである。
【００１２】
本発明に従えば、燃料補正率演算手段により算出された実燃料補正率だけでなく第１規定値を用いることで、燃焼室の空気過剰率が１以外のストイキでない状態で燃焼する内燃機関において、燃料噴射量を補正する前まで空気過剰率を第１規定値にしたままで混合燃料中の代替燃料の濃度推定を開始することができる。従って、従来の技術のように、燃料噴射量を補正する前に前記燃焼室の空気過剰率を１にする必要がなくなり、濃度を推定するための工数が低減され、濃度を推定することが容易になる。また、従来の技術では、混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときにＯ２フィードバック制御を実施しておいて空気過剰率が１となるような燃料噴射量を予め求めておく必要があるが、本発明では第１規定値を参照することにより混合燃料中の代替燃料の濃度が推定でき、燃料噴射量を予め求めておく必要がない。
【００１３】
上記発明において、前記濃度推定手段は、前記濃度を推定する際、前記実燃料補正率及び前記第１規定値に加えて、前記第２規定値にも基づいて、前記濃度を推定するように構成されることが好ましい。この構成に従えば、後述する図８に示すように第２規定値が考慮されていない場合より、精度良く混合燃料中の代替燃料の濃度を推定することができる。
【００１４】
上記発明において、前記濃度推定手段は、相関関係式
Ｋｅ＝［ａ０｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝ｎ＋ａ１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝ｎ−１
・・・ａｎ−１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝＋ａｎ］・・・・・・（１）
（Ｋｅは前記混合燃料中の代替燃料の濃度、ａ０，ａ１，ａ２，・・・，ａｎは予め定められる係数、ｎは予め定められる定数）
を参照し、前記実燃料補正率Ｋｔｉ、前記第１規定値λ１Ｅ０及び前記第２規定値λ２Ｅ０に基づいて混合燃料中の代替燃料の濃度Ｋｅを推定することが好ましい。
【００１５】
この構成に従えば、前記濃度推定手段は、相関関係式（１）を参照することで、算出された前記実燃料補正率Ｋｔｉと前記第１規定値λ１Ｅ０及び前記第２規定値λ２Ｅ０とに基づいて、前記濃度を推定することができる。
【００１６】
上記発明において、前記空気過剰率制御手段は、前記内燃機関がアイドリング状態又は中高速走行状態にあるときに、前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正するように構成され、前記濃度推定手段は、燃料補正率演算手段により算出される実燃料補正率が整定した後に前記濃度の推定を行なうように構成されていることが好ましい。
【００１７】
上記構成に従えば、アイドリング状態及び中高速走行状態で混合燃料中の代替燃料の濃度を推定する。アイドリング状態で混合燃料中の代替燃料の濃度を推定することで、内燃機関を駆動後の初期の段階で前記濃度を推定することが可能となる。また中高速走行状態で混合燃料中の代替燃料の濃度を推定することで、内燃機関の燃焼が安定している時に前記濃度の推定が可能となる。
【００１８】
また上記構成では、前記燃料補正率演算手段により演算される実燃料補正率が整定することで、燃焼室の空気過剰率が第２規定値に整定される。空気過剰率が第２規定値に整定された状態で濃度の推定を実施することで、空気過剰率が整定していない場合に比べて、より精度良く実燃料補正率が算出され、混合燃料中の代替燃料の濃度が精度良く推定される。
【００１９】
上記発明において、前記内燃機関の回転数を増加させる回転数制御手段を更に備え、前記回転数制御手段は、前記内燃機関がアイドリング状態であって、且つ前記空気過剰率制御手段が前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正するときに、前記回転数を増加させるように構成されていることが好ましい。上記構成に従えば、回転数制御手段によりアイドル状態における内燃機関の回転数を増加させることで、内燃機関の燃焼が安定する。
【００２０】
上記発明において、貯留タンク内に貯留された前記混合燃料の増加を検出する燃料増加検出手段を更に有し、前記濃度推定手段は、前記燃料増加検出手段が前記混合燃料の増加を検出した後であって、前記濃度が推定されておらず且つ前記空気過剰率制御手段が停止している場合、予め定められた基準濃度を、推定された前記濃度とすることが好ましい。
【００２１】
燃料増加検出手段が前記混合燃料の増加を検出した後は、代替燃料の濃度が変化している場合が多い。前回推定された濃度と変化後の濃度とがかけ離れている場合、変化後の代替燃料の濃度が推定されないまま放置されると、内燃機関の燃焼が不安定になることがある。上記構成に従えば、変化後に代替燃料の濃度が推定できない場合、予め定められた基準濃度を推定された濃度とすることで、推定された濃度と変化後の濃度とがかけ離れた状態となることが防げる。これにより内燃機関の燃焼が不安定になることが防げる。
【００２２】
本発明の乗り物は、前述する何れかの代替燃料濃度推定装置と、前記基準燃料に対して前記代替燃料が混合された前記混合燃料が前記燃焼室で燃焼される内燃機関と、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定された燃料噴射装置とを備えるものである。
【００２３】
本発明の乗り物に従えば、燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値である状態で燃焼し得る内燃機関でも、実燃料補正率を算出することで、燃料中の代替燃料の濃度が推定できる。
【００２４】
本発明の代替燃料濃度推定方法は、基準燃料に対して代替燃料が混合された混合燃料を燃焼室で燃焼させる内燃機関において、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定されている場合に、前記濃度を推定するための代替燃料濃度推定方法であって、前記内燃機関から排出される排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように補正された後の燃料噴射量を前記規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出し、算出された前記実燃料補正率と、前記第１規定値と、前記第２規定値とに基づいて前記濃度を推定する方法である。
【００２５】
本発明の代替燃料推定方法に従えば、算出された実燃料補正率だけでなく第１規定値を用いることで、燃焼室の空気過剰率が１以外のストイキでない状態で燃焼し得るような内燃機関において、燃料噴射量を補正する前に空気過剰率を第１規定値にしたままで混合燃料中の代替燃料の濃度推定を開始することができる。従って、従来の技術ように、燃料噴射量を補正する前に前記燃焼室の空気過剰率を１にする必要がなくなり、濃度を推定するための工数が低減され、濃度を推定することが容易になる。また、従来の技術では、混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときにＯ２フィードバック制御を実施しておいて空気過剰率が１となるような燃料噴射量を予め求めておく必要があるが、本発明では、第１規定値及び第２規定値を参照することにより混合燃料中の代替燃料の濃度が推定でき、燃料噴射量を予め求めておく必要がない。
【００２６】
本発明の代替燃料濃度推定装置は、基準燃料に代替燃料が混合された混合燃料を燃焼室で燃焼させる内燃機関と、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１又はそれ以外の値である第１規定値となるようなに規定燃料噴射量が予め設定された燃料噴射装置とを備えたものに用いられる代替燃料濃度推定装置であって、前記内燃機関の排気系に設けられた排ガスセンサからの出力値に応じて得られる排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正する空気過剰率制御手段と、前記成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が前記第２規定値となるように補正された後の燃料噴射量を前記規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出する燃料補正率演算手段と、前記燃料補正率演算手段により算出された前記実燃料補正率と、前記第１規定値と、前記第２規定値とに基づいて、前記濃度を推定する濃度推定手段と、を備えるものである。
【００２７】
本発明に従えば、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正しても、第１規定値だけを参照して演算するよりも精度良く混合燃料中の代替燃料の濃度を演算することができる代替燃料濃度演算システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、空気過剰率を所定の規定値にして混合燃料を燃焼させる内燃機関において、燃料噴射量を補正する前まで空気過剰率を第１規定値にしたままで、混合燃料中の代替燃料の濃度の演算を開始することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、混合燃料を燃焼させる内燃機関において、前記内燃機関の排気系に設けられた排ガスセンサからの出力値に応じて得られる排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正しても、精度良く混合燃料中の代替燃料の濃度の演算ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。
【００３１】
［自動二輪車］
図１は、本発明の実施形態に係る自動二輪車１の右側面図であり、ライダーＲが上体を前傾させて搭乗するロードスポーツタイプのものを示している。なお、以下の実施形態で用いる方向の概念は、自動二輪車１に搭乗したライダーＲから見た方向の概念と一致するものとして説明する。
【００３２】
図１に示すように、自動二輪車１は前輪２と後輪３とを備え、前輪２は略上下方向に延びるフロントフォーク５の下部にて回転自在に支持され、該フロントフォーク５は、その上端部に設けられた図示しないアッパーブラケットと、このアッパーブラケットの下方に設けられたアンダーブラケットとを介して図示しないステアリングシャフトに支持されている。ステアリングシャフトは、ヘッドパイプ６によって回転自在に支持されている。アッパーブラケットには、左右へ延びるバー型のステアリングハンドル４が取り付けられている。ライダーＲは、ステアリングハンドル４を回動操作することにより、ステアリングシャフトを回転軸として前輪２を所望の方向へ転向させることができる。
【００３３】
ヘッドパイプ６からは車体の骨格を構成する左右一対のメインフレーム７が後方へ延設されており、該メインフレーム７の後部からは、ピボットフレーム８が下方へ延設されている。このピボットフレーム８に設けられたピボット９には、スイングアーム１０の前端部が
軸支されており、該スイングアーム１０の後端部には後輪３が回転自在に支持されている。
【００３４】
メインフレーム７の上方であってステアリングハンドル４の後方には燃料タンク１２が設けられ、該燃料タンク１２の後方には騎乗用のシート１３が設けられている。また、左右のメインフレーム７間の下方にはエンジンＥが搭載されている。このエンジンＥは、並列４気筒の４サイクルエンジンであり、後述するようにシリンダヘッド２０内に吸気用及び排気用のそれぞれのカム３０，３１を備えるダブル・オーバーヘッド・カムシャフト式（ＤＯＨＣ式）のエンジンである（図２参照）。エンジンＥの出力は、図示しないトランスミッション及びチェーンを介して後輪３へ伝えられ、該後輪３が回転駆動することによって自動二輪車１に推進力が付与される。
【００３５】
また、自動二輪車１の前部分、即ち、ヘッドパイプ６、メインフレーム７の前部、エンジンＥの側方部分を覆うようにして、一体的に形成されたカウリング１９が設けられている。ライダーＲは、上記シート１３に跨って自動二輪車１に搭乗し、ステアリングハンドル４の端部に回動可能に設けられたアクセルグリップ４Ａを握り、且つエンジンＥの後部近傍の左右に夫々設けられたステップ１４に足を載せて走行する。また左側のステップ１４の前方には、トランスミッションの段数を切換え可能なチェンジペダルが設けられている。
【００３６】
［エンジン］
図２は、図１に示すエンジンＥを拡大して概略を示す右側面図である。以下では、図１も参照しつつ説明する。エンジンＥは、基準燃料であるガソリンに対して、ガソリンの代替燃料であるエタノールを混合した混合燃料を燃焼させて作動するものである。なお本実施形態において、ガソリン１００％の燃料及びエタノール１００％の燃料も、混合燃料に含まれるものとする。
【００３７】
エンジンＥは、４つのシリンダＣを有し、図１及び２に示すように所定角度だけ前傾して設けられている。エンジンＥは、基本的にシリンダヘッド２０と、シリンダヘッドカバー２１と、シリンダブロック２２とを備えている。シリンダヘッド２０の下部には、各シリンダＣに夫々接続される４つの燃焼室２３が形成されている。シリンダヘッド２０の後部には、各燃焼室２３に夫々接続される４つの吸気ポート２０Ａが形成されている。またシリンダヘッド２０の前部には、各燃焼室２３に夫々接続される４つの排気ポート２０Ｂが形成されている。
【００３８】
またシリンダヘッド２０には、点火プラグ２６と、４つの吸気バルブ２４Ａと、４つの排気バルブ２４Ｂとが設けられている。点火プラグ２６は、その先端が燃焼室２３に突出するように配設されており、燃焼室２３に供給される混合気体を点火可能に構成されている。４つの吸気バルブ２４Ａは、各吸気ポート２０Ａを夫々開閉可能に構成され、４つの排気バルブ２４Ｂは、各排気ポート２０Ｂを夫々開閉可能に構成されている。
【００３９】
シリンダヘッド２０の上部には、吸気カムシャフトと、排気カムシャフトとが回転可能に設けられている。吸気カムシャフトには、各吸気バルブ２４Ａに夫々対応して４つの吸気用カム３０が一体的に設けられている。各吸気用カム３０は、対応する吸気バルブ２４Ａに設けられたコッター２５Ａに当接している。そのため、各吸気バルブ２４Ａは、吸気カムシャフトが回転することで、上下動して対応する吸気ポート２０Ａを開閉する。排気カムシャフトには、各排気バルブ２４Ｂに夫々対応して４つの排気用カム３１が一体的に設けられている。各排気用カム３１は、対応する排気バルブ２４Ｂに設けられたコッター２５Ｂに当接している。そのため、各排気バルブ２４Ｂは、排気カムシャフトが回転することで、上下動して対応する排気ポート２０Ｂを開閉する。
【００４０】
またシリンダヘッド２０の上部には、吸気カムシャフトと排気カムシャフトとを被うようにカムホルダが配設されている。吸気カムシャフトと排気カムシャフトとは、シリンダヘッド２０の上部とカムホルダの下部とで挟み込まれて回動可能に保持される。更にこのカムホルダの上方からシリンダヘッドカバー２１が被せられている。シリンダヘッドカバー２１は、シリンダヘッド２０の上部に固定されている。
【００４１】
シリンダヘッド２０の下部には、４つのシリンダＣを有するシリンダブロック２２が設けられている。シリンダブロック２２は、各シリンダＣが対応する燃焼室２３に接続されるようにシリンダヘッド２０の下部に配置されている。各シリンダＣには、ピストン２７が収容されている。更にシリンダブロック２２の下部には、車幅方向に沿って延在するクランクシャフト２８を収容するクランクケース２９が設けられている。クランクケース２９には、クランクシャフト２８のクランク角に応じた出力を送信するクランク角センサ５５が設けられている。
【００４２】
クランクケース２９、シリンダブロック２２及びシリンダヘッド２０には、これらを貫通する図示しないチェーントンネルが形成されている。チェーントンネルには、クランクシャフト２８、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトを連動して回転させる回転伝達機構が収容されている。回転伝達機構は、クランクシャフト２８に固定されたクランクスプロケットと、吸気カムシャフトに固定された吸気カムスプロケットと、排気カムシャフトに固定されたカムスプロケットとを備え、これら３つのスプロケットにタイミングチェーンが巻回されて構成されている。
【００４３】
シリンダヘッド２０の上流側には、スロットルボディ４０が設けられている。スロットルボディ４０には、各吸気ポート２０Ａに夫々対応する吸気通路４１が形成されている。吸気通路４１には、２つのスロットルバルブ４２，４３が上流側及び下流側に分かれて夫々設けられている。上流側のスロットルバルブ４３は、モータ４４により駆動し、吸気通路４１を開閉可能に構成されている。また下流側のスロットルバルブ４２は、アクセルグリップ４Ａと図示しないワイヤーで連結され、アクセルグリップ４Ａの回動に連動して吸気通路４１を開閉可能に構成されている。またスロットルボディ４０には、インジェクタ４７が設けられている。インジェクタ４７は、フューエルポンプ４８を介して混合燃料が貯留される燃料タンク１２に接続されている。
【００４４】
インジェクタ４７は、フューエルポンプ４８により供給される混合燃料を吸気通路４１で噴射するように構成されている。またスロットルボディ４０には、吸気通路４１のスロットルバルブ４２，４３よりも下流側に吸気圧センサ４９が設けられている。吸気圧センサ４９は、吸気通路４１の吸気圧に応じた出力を送信するように構成されている。更にスロットルボディ４０は、エアクリーナ５０に接続されている。
【００４５】
シリンダヘッド２０の下流側には、マフラー５１が設けられている。マフラー５１は、エキゾーストマニホールド部５２と、サイレンサ部５３とを備えている。エキゾーストマニホールド部５２は、各排気ポート２０Ｂに夫々対応して接続される４つのポートを有し、４つのポートが１本に集合してサイレンサ部５３に接続されている。またエキゾーストマニホールド部５２は、その１本に集合した部分にＯ２センサ５４が設けられている。Ｏ２センサ５４は、排ガスに含まれるＯ２の量に応じた出力を送信するように構成されている。
【００４６】
更に燃料タンク１２には、そこに貯留される代替燃料の液位に応じた出力を送信する液位センサ５６が設けられている。また自動二輪車１には、トランスミッションの段数に応じた出力を送信するギヤポジションセンサ１５が設けられている。
【００４７】
［ＥＣＵ］
Ｏ２センサ５４、ギヤポジションセンサ１５、吸気圧センサ４９、クランク角センサ５５及び液位センサ５６は、ＥＣＵ６０に電気的に接続されている。ＥＣＵ６０は、各センサ１５，４９，５４，５５，５６からの出力に基づいて、トランスミッションの段数、排ガスに含まれるＯ２濃度、吸気通路４１の吸気圧、エンジン回転数及び燃料タンク１２内の液位を算出するように構成されている。
【００４８】
またＥＣＵ６０は、スロットル開度センサ６１と電気的に接続されている。スロットル開度センサ６１は、アクセルグリップ４Ａの角変位量、即ちスロットル開度に応じた出力をＥＣＵ６０に送信するように構成されている。そしてＥＣＵ６０は、スロットル開度センサ６１からの出力に応じてモータ４４を駆動し、スロットルバルブ４３の開度を調整するように構成されている。更に、ＥＣＵ６０は、インジェクタ４７にも電気的に接続されており、前記インジェクタ４７から噴射する燃料噴射量を制御可能に構成されている。
【００４９】
またＥＣＵ６０は、燃料マップを記憶している。この燃料マップでは、規定燃料噴射量が吸気通路４１の吸気圧とエンジン回転数とに対応付けられている。規定燃料噴射量は、エタノール濃度が０％のとき、つまりガソリン１００％のときに燃焼室２３の空気過剰率が１未満の値となるように設定されている。そして燃料マップの各規定燃料噴射量は、混合燃料のエタノール濃度に応じて調整される。例えば、燃料マップの各燃料噴射量にエタノール濃度に応じて決まる調整係数を掛け合わせることで、燃料マップの各燃料噴射量の調整が行なわれる。
【００５０】
図３（ａ）は、第１の空気過剰率マップを示す図であり、図３（ｂ）は、第２の空気過剰率マップを示す図である。ＥＣＵ６０は、図３に示すような２つの空気過剰率マップを記憶している。第１の空気過剰率マップには、エタノール濃度が０％のとき、つまりガソリン１００％の混合燃料をインジェクタ４７から各規定燃料噴射量噴射させたときに計測された燃焼室２３の空気過剰率である１未満の第１規定値が、計測時の吸気通路４１の吸気圧及びエンジン回転数に対応付けられている。第２の空気過剰率マップには、エタノール濃度が０％のとき、つまりガソリン１００％の混合燃料をインジェクタ４７から各規定燃料噴射量噴射させたときに計測された燃焼室２３の空気過剰率である１未満の第１規定値が、計測時のスロットル開度及びエンジン回転数に対応付けられている。
【００５１】
図４（ａ）は、第３の空気過剰率マップを示す図であり、図４（ｂ）は、第４の空気過剰率マップを示す図である。ＥＣＵ６０は、図４に示すような２つの空気過剰率マップを更に記憶している。ＥＣＵ６０は、後述するようにＯ２フィードバック制御するように構成されており、第３の空気過剰率マップには、Ｏ２フィードバック制御時の燃焼室２３の空気過剰率の目標値である第２規定値が、吸気通路４１の吸気圧及びエンジン回転数に対応付けられている。第４の空気過剰率マップには、Ｏ２フィードバック制御時の燃焼室２３の空気過剰率の目標値である第２規定値が、スロットル開度及びエンジン回転数に対応付けられている。第３及び第４の空気過剰率マップに配置される各第２規定値は、第１規定値より１に近い値であり、１又は１付近の値となっている。
【００５２】
［ＥＣＵの動作］
ライダーがアクセルグリップ４Ａを回動させると、その回動に連動して下流側のスロットルバルブ４２が吸気通路４１を開く。それと共に、ＥＣＵ６０は、スロットル開度センサ６１からの出力に応じて、モータ４４を駆動させて上流側のスロットルバルブ４３の開度を調整する。またＥＣＵ６０は、各センサ４９，５５，６１からの出力に基づいて、吸気通路４１の吸気圧、エンジン回転数及びスロットル開度を算出する。そしてＥＣＵ６０は、図示しない燃料マップを参照しながら、算出された吸気通路４１の吸気圧及びエンジン回転数に基づいて、規定燃料噴射量を決定する。そしてＥＣＵ６０は、決定した規定燃料噴射量をインジェクタ４７に噴射させる。
【００５３】
インジェクタ４７により噴射される混合燃料と吸気通路４１を通ってきた空気とを含む混合気体は、吸気ポート２０Ａを介して燃焼室２３に供給される。そして吸気バルブ２４Ａが吸気ポート２０Ａを閉じる。そしてＥＣＵ６０は、点火プラグ２６に点火させて、燃焼室２３の混合気体を燃焼させる。これによりピストン２７が押下げられてクランクシャフト２８が回動する。これに連動して排気バルブ２４Ｂが動いて排気ポート２０Ｂを開放し、排ガスがマフラー５１を介して大気に排出される。排ガスに含まれるＯ２量に応じた出力がＯ２センサ５４からＥＣＵ６０に送信される。ＥＣＵ６０は、この出力に基づいて排ガスに含まれるＯ２濃度を算出する。
【００５４】
前述の通り規定燃料噴射量は、燃焼室２３の空気過剰率が１未満の第１規定値となるように設定されている。そのため、エンジンＥは、基本的に、理論空燃比より吸気される空気量が少ない状態、つまり混合燃料が多いリッチな状態で作動することとなる。
【００５５】
またＥＣＵ６０は、自動二輪車１がアイドリングしている間、若しくは中高速走行状態で、且つ一定速度、緩加速又は緩減速している間、Ｏ２フィードバック制御をする。なお、中高速走行状態とは、エンジン回転数が３０００ｒｐｍ以上８０００ｒｐｍ以下の範囲内で走行している状態のことであり、速度でいうと、４０ｋｍ以上１５０ｋｍ以下の範囲である。以下では、ＥＣＵ６０が実施するＯ２フィードバック制御について、更に詳細に説明する。
【００５６】
ＥＣＵ６０は、各センサ４９，６１，５５からの出力に基づいて、エンジン回転数、吸気圧、及びスロットル開度が中高速走行状態で、且つ一定速度、緩加速又は緩減速しているか否かを判断する。このような判断をしている間、ＥＣＵ６０は、Ｏ２センサ５４からの出力から算出されたＯ２濃度に基づいて、燃焼室２３の空気過剰率が目標とする第２規定値になっているか否かを判断する。ここで、第２規定値は、第３及び第４の空気過剰率マップを参照し、前記算出される吸気通路４１の吸気圧、エンジン回転数及びスロットル開度に基づいて決定される。
【００５７】
空気過剰率が第２規定値でないと判断すると、ＥＣＵ６０は、インジェクタ４７から噴射される燃料噴射量を所定量増加又は減少させて、燃焼室２３の空気過剰率を補正する。そして再度、算出されるＯ２濃度に基づいて燃焼室２３の空気過剰率が第２規定値となっているか否かを判断する。ＥＣＵ６０は、この作業を燃焼室２３の空気過剰率が第２規定値になるまで繰り返す。そして、空気過剰率が第２規定値になると、ＥＣＵ６０は、このときの燃料噴射量をＯ２フィードバック制御前の規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を演算する。つまり、ＥＣＵ６０は、燃焼室２３の空気過剰率が第２規定値に補正された後の燃料噴射量を規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を演算する。
【００５８】
混合燃料中のエタノール濃度が変化すると、混合燃料のオクタン価が変化し、また噴射すべき規定燃料噴射量も変化する。これらの変化に伴って、エンジンＥの出力が変化してしまう。そのため、予め混合燃料中のエタノール濃度を推定し、それに応じてＥＣＵ６０における諸設定を変更しなければ、エンジンＥにおいて所望の出力を得ることができない。それ故、代替燃料濃度推定装置であるＥＣＵ６０は、混合燃料中のエタノール濃度を推定可能に構成されている。以下では、混合燃料中のエタノール濃度を推定する方法について、詳細に説明する。
【００５９】
［エタノール濃度の推定］
図５は、ＥＣＵ６０が混合燃料中のエタノール濃度を推定する際の濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。以下の濃度推定処理において、その動作の主体は、主にＥＣＵ６０である。以下の説明では、説明の便宜上、動作主体が省略されている場合がある。
【００６０】
濃度推定処理は、ライダーが自動二輪車１のメインキーをオンにすると始まり、ステップＳ１へと移行する。ステップＳ１では、給油の有無が判断される。給油の有無は、液位センサ５６からの出力から算出される燃料タンク１２内の液位の変化に基づいて判断される。変化があれば給油有りと判断され、変化がなければ給油無しと判断される。給油有りと判断されると、ステップＳ２に移行する。
【００６１】
ステップＳ２では、エタノール濃度の推定を始めるために、ＥＣＵ６０が前記エタノール濃度を推定するためのプログラムを実行する。プログラムが実行されると、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、エンジンＥがアイドリング中か否かが判断される。アイドリング中か否かの判断は、ギヤポジションセンサ１５からの出力に応じてトランスミッションの段位がニュートラルか否かによって判断する。段位がニュートラルであればアイドリング中と判断され、段位がニュートラルでなければアイドリング中でない、即ち走行中であると判断される。アイドリング中であると判断されると、ステップＳ４へ移行する。
【００６２】
図６は、ＥＣＵ６０がアイドリング時にエタノール濃度を推定する際のアイドリング時濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ４では、アイドリング時濃度推定処理が実施され、ステップＳ４１に移行する。ステップＳ４１では、ＥＣＵ６０がエンジン回転数を予め定められた回転数上昇させる、つまりアイドル回転数を予め定められた回転数、例えば数百ｒｐｍ上昇させる。これにより、エンジン回転数が安定し、燃料マップをストイキに切替えても著しく出力が低下し、エンジンＥが停止することが防げる。また、エンジン回転数を安定させることで推定されるエタノール濃度の誤差を小さくすることができる。アイドル回転数を上昇させると、ステップＳ４２に移行する。
【００６３】
ステップＳ４２では、ＥＣＵ６０の燃料マップの各規定燃料噴射量を、ガソリン１００％時に燃焼室２３の空気過剰率が１となるような燃料噴射量に切替える、つまり図示しない前記燃料マップをストイキに切替える。ＥＣＵ６０は、切替えられた燃料マップを参照しながら、吸気通路４１の吸気圧とエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を決定する。そしてＥＣＵ６０は、決定した燃料噴射量をインジェクタ４７に噴射させる。そして、燃料マップをストイキに切替えたままの状態で、ステップＳ４３に移行する。ステップＳ４３では、ＥＣＵ６０がＯ２フィードバック制御を開始する。Ｏ２フィードバック制御が開始されると、ステップＳ４４に移行する。
【００６４】
ステップＳ４４では、Ｏ２フィードバック制御において演算される実燃料補正率が整定しているか否かが判断される。フューエルポンプ４８とインジェクタ４７とを繋ぐチューブ６２に給油前のエタノール濃度の混合燃料が残留していると、実燃料補正率が一定に定まらない。そのため、ステップＳ４４では、実燃料補正率が整定するまで繰り返し判断が行なわれる。実燃料補正率が整定するまで待つことにより、この後のエタノール濃度推定がより精度良く行われる。実燃料補正率が整定すると、ステップＳ４５に移行する。
【００６５】
ステップＳ４５では、まずＥＣＵ６０が各センサ４９，５５，６１からの出力に基づいて、燃料補正率の整定後のエンジン回転数、吸気通路４１の吸気圧、及びスロットル開度を算出する。そしてＥＣＵ６０は、所定の条件に応じて、例えばスロットル開度の大きさに応じて第３及び第４の空気過剰率マップのいずれか一方又は両方を選択する。
【００６６】
いずれか一方の空気過剰率マップを選択した場合、ＥＣＵ６０は、選択された第３又は第４の空気過剰率マップを参照して、算出された吸気通路４１の吸気圧、スロットル開度、及びエンジン回転数に応じて第２規定値λ２Ｅ０を選出する。第３及び第４の空気過剰率マップの両方が選択された場合、算出されたエンジン回転数、吸気通路４１の吸気圧、及びスロットル開度に応じた第２規定値λ２Ｅ０を各々の空気過剰率マップから選出する。そして、選出された２つの第２規定値λ２Ｅ０を所定の割合で足し合わせた値を第２規定値λ２Ｅ０とする。なお、本実施形態では、足し合わせて求められた第２規定値λ２Ｅ０もまたＥＣＵ６０に記憶されたものとして扱う。第２規定値λ２Ｅ０を選出すると、ステップＳ４６に移行する。
【００６７】
ステップＳ４６では、整定後の実燃料補正率Ｋｔｉと、ステップＳ４５にて選出された第２規定値λ２Ｅｏとに基づいて混合燃料中のエタノール濃度Ｋｅを推定する。具体的には、ＥＣＵ６０は、整定後の実燃料補正率Ｋｔｉとエタノール濃度Ｋｅとの関係を示す
Ｋｅ＝［ａ０｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）ｎ｝＋ａ１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）ｎ−１｝
・・・ａｎ−１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝＋ａｎ］・・・・・（１）
なる相関関係式（１）、本実施形態では、
Ｋｅ＝［ａ０｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）２｝
＋ａ１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／１λＥ０）｝＋ａ２］・・・・・（２）
なる相関関係式（２）を参照して、混合燃料中のエタノール濃度を推定する。なお、ａ０，ａ１，ａ２，・・・，ａｎは予め定められる係数、ｎは予め定められる定数である。さらに詳細に説明すると、ステップＳ４２にて燃料マップがストイキに切替られているため第１規定値λ１Ｅ０に１が代入された、
Ｋｅ＝{ａ０（Ｋｔｉλ２Ｅ０２）＋ａ１（Ｋｔｉλ２Ｅ０）＋ａ２｝・・・・・・・・・（３）
なる相関関係式（３）を実質的に参照して、混合燃料中のエタノール濃度を推定する。
【００６８】
ＥＣＵ６０は、相関関係式（３）を参照して、整定後の実燃料補正率Ｋｔｉと、ステップＳ４５にて選出された第２規定値λ２Ｅ０とに基づいて、エタノール濃度Ｋｅを推定する。
【００６９】
このように、自動二輪車１では、通常、Ｏ２フィードバック制御が実施されないアイドリング時にＯ２フィードバック制御によるエタノール濃度推定を行なうことで、エタノール濃度の推定の機会を増やすことができる。エタノール濃度が推定されると、アイドリング時推定処理が終了する。
【００７０】
図５に戻って説明する。アイドリング時推定処理が終了すると、ステップＳ５へと移行する。ステップＳ５では、推定されたエタノール濃度に基づいて、ＥＣＵ６０のエンジンＥに関する諸設定が調整される。諸設定は、例えばエタノール濃度に応じた調整係数、点火プラグ２６による点火タイミングである。諸設定を調整することにより、エンジンＥに所望の出力を発生させることができる。所設定の調整が終了すると、濃度推定処理が終了する。
【００７１】
またステップＳ３において、走行中のためアイドリング中でないと判断されると、ステップＳ６に移行する。図７は、ＥＣＵ６０が走行時にエタノール濃度を推定する際の走行時濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。図８は、混合燃料中のエタノール濃度Ｋｅと実燃料補正率Ｋｔｉとの関係を示すグラフである。なお、縦軸がエタノール濃度Ｋｅ（％）を示し、横軸が実燃料補正率Ｋｔｉを示す。なお図８において、実線が本実施形態の推定方法で演算したときの関係を示している。
【００７２】
ステップＳ６では、走行時濃度推定処理が実施され、ステップＳ５１に移行する。ステップＳ５１では、Ｏ２フィードバック制御が行われているか否かが判断される。Ｏ２フィードバック制御が行われていると判断されると、ステップＳ５２に移行する。ステップＳ５２では、Ｏ２フィードバック制御において演算される実燃料補正率が整定しているか否かが判断される。燃料補正率が整定していな場合、燃料補正率が整定するまで判断が繰り返される。実燃料補正率が整定すると、ステップＳ５３に移行する。
【００７３】
ステップＳ５３では、ＥＣＵ６０は、まず各センサ４９，５５，６１からの出力に基づいて、燃焼室２３の空気過剰率が第２規定値に補正された後の吸気通路４１の吸気圧、スロットル開度、及びエンジン回転数を算出する。そしてＥＣＵ６０は、所定の条件に応じて、例えばスロットル開度の大きさに応じて第１及び第２の空気過剰率マップの何れか一方又は両方を選択する。
【００７４】
いずれか一方の空気過剰率マップを選択した場合、ＥＣＵ６０は、選択された第１及び第２の空気過剰率マップを参照して、算出された吸気通路４１の吸気圧、スロットル開度、及びエンジン回転数に対応付けられた第１規定値λ１Ｅ０を選出する。第１及び第２の空気過剰率マップの両方が選択された場合、算出された吸気通路４１の吸気圧、スロットル開度、及びエンジン回転数に応じた第１規定値λ１Ｅ０を各々の空気過剰率マップから選出する。そして、選出された２つの第１規定値λ１Ｅ０を所定の割合で足し合わせた値を第１規定値λ１Ｅ０とする。なお、本実施形態では、このように足し合わせて求められた第１規定値λ１Ｅ０もまたＥＣＵ６０に記憶されたものとして扱う。第１規定値λ１Ｅ０を選出すると、ステップＳ５４に移行する。ステップＳ５４では、ステップＳ４５と同様の手順で第２規定値λ２Ｅ０を選出する。第２規定値λ２Ｅ０を選出すると、ステップＳ５５に移行する。
【００７５】
ステップＳ５５では、整定後の実燃料補正率Ｋｔｉと、第１規定値λ１Ｅ０と、第２規定値λ２Ｅ０とに基づいて混合燃料中のエタノール濃度Ｋｅが推定される。具体的には、ＥＣＵ６０は、整定後の実燃料補正率Ｋｔｉとエタノール濃度Ｋｅとの関係を示す
Ｋｅ＝［ａ１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝ｎ
＋ａ２｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝ｎ−１
・・・ａｎ−１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝＋ａｎ］・・・（１）
なる相関関係式（１）を、本実施形態では、
Ｋｅ＝［ａ０｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝２
＋ａ１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝＋ａ２］・・・・・・・・（２）
なる相関関係式（２）を参照し、ステップＳ５２にて算出された整定後の実燃料補正率Ｋｔｉと、ステップＳ５３で選出された第１規定値λ１Ｅ０と、ステップＳ５４で選出された第２規定値λ２Ｅ０とに基づいて混合燃料中のエタノール濃度Ｋｅを推定する。
【００７６】
濃度Ｋｅの演算は、相関関係式（２）に第１規定値λ１Ｅ０、第２規定値λ２Ｅ０及び実燃料補正率Ｋｔｉを直接代入する求め方でもよく、各々の項、例えば、Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）を先に演算し、演算された各項を相関関係式（２）に代入するような求め方であってもよい。なお、相関関係式（２）から得られるエタノール濃度Ｋｅと実燃料補正率Ｋｔｉとの関係は、図８の実線のようになる。エタノール濃度が推定されると、走行時推定処理が終了する。
【００７７】
またステップＳ５１にて、Ｏ２フィードバック制御が行われていないと判断されると、ステップＳ５６に移行する。ステップＳ５６では、推定された混合燃料中のエタノール濃度が予め定められた基準濃度、例えば５０％であるとして、エタノール濃度の推定を完了する。なお、基準濃度は、実際のエタノール濃度と推定されたエタノール濃度との差が大きすぎてエンジンＥが作動しなくなることを防ぐべく規定された濃度である。
【００７８】
このようにエタノール濃度を基準濃度にするのは、前回推定された濃度と変化後の濃度とがかけ離れている状態が長時間継続することを防ぐためである。前回推定された濃度と変化後の濃度とがかけ離れている場合、変化後の代替燃料の濃度が推定されないまま放置されると、内燃機関の燃焼が不安定になることがある。エタノール濃度を基準濃度にすることで、内燃機関の燃焼が不安定になることが防がれ、回転が安定する。エタノール濃度の推定を完了すると、走行時推定処理が終了する。
【００７９】
再び、図５に戻って説明する。走行時推定処理が終了すると、ステップＳ５へと移行するステップＳ５では、推定されたエタノール濃度に基づいて、ＥＣＵ６０のエンジンＥに関する諸設定が調整される。諸設定の調整が終了すると、濃度推定処理が終了する。
【００８０】
またステップＳ１において、給油無しと判断されると、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、前回の給油の後に、走行時推定処理が実行されてエタノール濃度が推定されたか否かを判断する。エタノール濃度が推定されていると判断されると、濃度推定処理が終了し、エタノール濃度が推定されていないと判断されると、ステップＳ８に移行する。そしてステップＳ８では、エンジンＥが走行中か否かが判断される。走行中か否かの判断方法は、ステップＳ３の判断方法と同様である。走行中でないと判断されると、濃度推定処理が終了し、走行中であると判断されると、ステップＳ６へ移行する。
【００８１】
このように、ＥＣＵ６０により算出された実燃料補正率と、第１及び第２の空気過剰率マップ内の第１規定値λ１Ｅ０と、第３及び第４の空気過剰率マップ内の第２規定値λ２Ｅ０を用いることで、燃焼室２３の空気過剰率が１未満のリッチな状態で燃焼し得るようなエンジンＥであっても、混合燃料中のエタノール濃度を推定することができる。具体的には、ＥＣＵ６０は、相関関係式（２）を参照することで、算出された前記実燃料補正率Ｋｔｉと、第１及び第２の空気過剰率マップ内の第１規定値λ１Ｅ０と第３及び第４の空気過剰率マップ内の第２規定値λ２Ｅ０に基づいて、混合燃料中のエタノール濃度を推定することができる。そのため、燃焼室２３の空気過剰率が１未満である内燃機関において、代替燃料の濃度を推定する場合、従来の技術のように混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときにＯ２フィードバック制御を実施しておいて空気過剰率が１となるような燃料噴射量を予め求めなくとも、第１規定値λ１Ｅ０を参照することにより混合燃料中の代替燃料の濃度が推定できる。
【００８２】
以下では、相関関係式（１）により代替燃料中のエタノール濃度が推定可能な理由を説明する。ストイキ状態で作動するエンジンにおいて、Ｏ２フィードバック制御後の燃料噴射量を、エタノール濃度がゼロの時に噴射される標準燃料噴射量で除算した標準燃料補正率Ｋとエタノール濃度Ｋｅとの間には、
Ｋｅ＝（ａ０Ｋｎ＋ａ１Ｋｎ−１・・・ａｎ−１Ｋ＋ａｎ）・・・・・・・・・・・・・（４）
なる相関関係式（主に、ｎ＝２）が成り立つことが知られている。
【００８３】
ところで、実燃料補正率Ｋｔｉは、エンジンＥにおいて、Ｏ２フィードバック制御後の燃料噴射量を規定燃料噴射量で除算したものである。また、第１規定値λ１Ｅ０は、ガソリン１００％時における実空燃比を理論空燃比で除した値である。第２規定値λ２Ｅ０は、Ｏ２フィードバック制御時の実空燃比を理論空燃比で除算した値である。そのため実燃料補正率に第２規定値λ２Ｅ０を乗算して、第１規定値λ１Ｅ０により除算したものは、標準燃料補正率Ｋとなる。従って、実燃料補正率Ｋｔｉに第２規定値λ２Ｅ０を乗算して第１規定値λ１Ｅ０で除算した値を相関関係式（４）の標準燃料補正値Ｋに代入すると、相関関係式（１）が得られる。従って、相関関係式（１）を参照することで、エタノール濃度が推定される。
【００８４】
なお、上記構成について、以下のような構成に変更してもよい。ＥＣＵ６０の燃料マップの各規定燃料噴射量が、燃焼室２３の空気過剰率が１を超えるような燃料噴射量に設定されてもよい。これにより第１及び第２の空気過剰率マップ内の第１規定値λ１Ｅ０が１を超える値に設定される。このような値に設定されることで、燃焼室２３の空気過剰率が１を超えた状態で作動するようなエンジン、つまりリーンバーンエンジンであっても、混合燃料中のエタノール濃度を推定することができる。
【００８５】
濃度推定処理において、ステップＳ１では、給油の有無を燃料タンク１２内の液位の変化によって判断しているけれども、燃料タンク１２の給油口を塞ぐキャップの開閉により判断してもよい。またアイドリング時濃度推定処理では、ステップＳ４２においてＥＣＵ６０が燃料マップをストイキに切替えているが、ストイキに切替えずに走行時濃度推定処理と同様の方法でエタノール濃度の推定を実施してもよい。
【００８６】
また相関関係式（１）を変形した相関関係式を記憶していてもよい。例えば、実燃料補正率Ｋｔｉを第２規定値λ２Ｅ０で乗算して、更に第１規定値λ１Ｅ０で除算して得られる算出値ＫＴＩを先に求めるようにして、変形された相関関係式に前記算出値を代入するような演算方法であってもよい。具体的には、
Ｋｅ＝（ａ０ＫＴＩ２＋ａ１ＫＴＩ１＋ａ２）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
なる相関関係式（５）と、
ＫＴＩ＝Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６）
なる関係式（６）とを記憶しておき、これらの関係式と実燃料補正率Ｋｔｉ、第１規定値λ１Ｅ０及び第２規定値λ２Ｅ０と基づいて、濃度Ｋｅを演算する。
【００８７】
また相関関係式でなく、実燃料補正率Ｋｔｉ、第１規定値λ１Ｅ０及び第２規定値λ２Ｅ０にエタノール濃度を対応付けた相関関係マップをＥＣＵ６０に記憶させておき、ＥＣＵ６０が、前記相関関係マップと、実燃料補正率Ｋｔｉ、第１規定値λ１Ｅ０及び第２規定値λ２Ｅ０とに基づいて、エタノール濃度を推定するように構成してもよい。
【００８８】
また混合燃料に含まれる代替燃料は、エタノールに限定されず、メタノール等のアルコール燃料であってもよい。またガソリンの代替燃料と成るものであればよい。またフィードバック制御する際に、Ｏ２以外の排ガスに含まれる成分ガスの濃度を検出して、この濃度に基づいてフィードバック制御してもよい。例えば、一酸化炭素、炭化水素又は窒素酸化物の量に応じて出力をＥＣＵ６０に送信するセンサを設けることによって実現できる。
【００８９】
第２規定値λ２Ｅ０を１と見なす、即ちＯ２フィードバック制御時の空気過剰率を１と見して、実燃料補正率Ｋｔｉ及び第１規定値λ１Ｅ０だけに基づいてエタノール濃度を推定するようにしてもよい。この場合、相関関係式（２）の第２規定値λ２Ｅ０を１とした、
Ｋｅ＝{ａ０（Ｋｔｉ／λ１Ｅ０）２＋ａ１（Ｋｔｉ／λ１Ｅ０）＋ａ２}・・・・・・・・・（７）
なる相関関係式（７）を参照し、実燃料補正率Ｋｔｉと第１規定値λ１Ｅ０とに基づいて混合燃料中のエタノール濃度を推定する。このように第２規定値λ２Ｅ０を考慮せずにエタノール濃度を推定した場合、図８において一点差線で示すように、例えば、第２規定値λ２Ｅ０を考慮した場合に対して約１０％程度（ΔＫｅ）の誤差が生じる。しかしながら、第２規定値λ２Ｅ０の選出工程等を削減することができ、濃度推定の演算が容易となる。従って、ＥＣＵ６０の演算の負担を低減することができる。
【００９０】
なお、本発明は、実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態に係る自動二輪車の右側面図であり、ライダーが上体を前傾させて搭乗するロードスポーツタイプのものを示している。
【図２】図１に示すエンジンを拡大して概略を示す右側面図である。
【図３】（ａ）は、第１の空気過剰率マップを示す図であり、（ｂ）は、第２の空気過剰率マップを示す図である。
【図４】（ａ）は、第３の空気過剰率マップを示す図であり、（ｂ）は、第４の空気過剰率マップを示す図である。
【図５】ＥＣＵが混合燃料中のエタノール濃度を推定する際の濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】ＥＣＵがアイドリング時にエタノール濃度を推定する際のアイドリング時濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】ＥＣＵが走行時にエタノール濃度を推定する際の走行時濃度推定処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】混合燃料中のエタノール濃度Ｋｅと実燃料補正率Ｋｔｉとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９２】
Ｅ エンジン
１ 自動二輪車
１２ 燃料タンク
１５ ギヤポジションセンサ
２０ シリンダヘッド
２３ 燃焼室
４７ インジェクタ
４９ 吸気圧センサ
５４ Ｏ２センサ
５５ クランク角センサ
５６ 液位センサ
６０ ＥＣＵ
６１ スロットル開度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準燃料に代替燃料が混合された混合燃料を燃焼室で燃焼させる内燃機関と、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定された燃料噴射装置とを備えたものに用いられる代替燃料濃度推定装置であって、
前記内燃機関の排気系に設けられた排ガスセンサからの出力値に応じて得られる排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正する空気過剰率制御手段と、
前記成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が前記第２規定値となるように補正された後の燃料噴射量を前記規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出する燃料補正率演算手段と、
前記燃料補正率演算手段により算出された前記実燃料補正率と前記第１規定値とに基づいて、前記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代替燃料濃度推定装置。
【請求項２】
前記濃度推定手段は、前記濃度を推定する際、前記実燃料補正率及び前記第１規定値に加えて、前記第２規定値にも基づいて、前記濃度を推定するように構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の代替燃料濃度推定装置。
【請求項３】
前記濃度推定手段は、相関関係式
Ｋｅ＝［ａ０｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝ｎ＋ａ１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝ｎ−１
・・・ａｎ−１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝＋ａｎ］・・・・・・（１）
（Ｋｅは前記混合燃料中の代替燃料の濃度、ａ０，ａ１，ａ２，・・・，ａｎは予め定められる係数、ｎは予め定められる定数）
を参照し、前記実燃料補正率Ｋｔｉ、前記第１規定値λ１Ｅ０及び前記第２規定値λ２Ｅ０に基づいて混合燃料中の代替燃料の濃度Ｋｅを推定する
ことを特徴とする請求項２に記載の代替燃料濃度推定装置。
【請求項４】
前記空気過剰率制御手段は、前記内燃機関がアイドリング状態又は中高速走行状態にあるときに、前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正するように構成され、
前記濃度推定手段は、燃料補正率演算手段により算出される実燃料補正率が整定した後に前記濃度の推定を行なうように構成されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の代替燃料濃度推定装置。
【請求項５】
前記内燃機関の回転数を増加させる回転数制御手段を更に備え、
前記回転数制御手段は、前記内燃機関がアイドリング状態であって、且つ前記空気過剰率制御手段が前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正するときに、前記回転数を増加させるように構成されている
ことを特徴とする請求項２乃至４の何れか１つに記載の代替燃料濃度推定装置。
【請求項６】
貯留タンク内に貯留された前記混合燃料の増加を検出する燃料増加検出手段を更に有し、
前記濃度推定手段は、前記燃料増加検出手段が前記混合燃料の増加を検出した後であって、前記濃度が推定されておらず且つ前記空気過剰率制御手段が停止している場合、予め定められた基準濃度を、推定された前記濃度とする
ことを特徴とする請求項２乃至５の何れか１つに記載の代替燃料濃度推定装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうち何れか１つに記載の代替燃料濃度推定装置と
前記基準燃料に対して前記代替燃料が混合された前記混合燃料が前記燃焼室で燃焼される内燃機関と、
前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定された燃料噴射装置と、
を備えること特徴とする乗り物。
【請求項８】
基準燃料に代替燃料が混合された混合燃料を燃焼室で燃焼させる内燃機関において、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定されている場合に、前記濃度を推定するための代替燃料濃度推定方法であって、
前記内燃機関から排出される排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように補正された後の燃料噴射量を前記規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出し、算出された前記実燃料補正率と、前記第１規定値と、補正された後の燃料噴射量を前記燃料噴射装置が噴射した時の前記燃焼室の空気過剰率である第２規定値とに基づいて前記濃度を推定する
ことを特徴とする代替燃料濃度推定方法。
【請求項９】
基準燃料に代替燃料が混合された混合燃料を燃焼室で燃焼させる内燃機関と、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１又はそれ以外の値である第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定された燃料噴射装置とを備えたものに用いられる代替燃料濃度推定装置であって、
前記内燃機関の排気系に設けられた排ガスセンサからの出力値に応じて得られる排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正する空気過剰率制御手段と、
前記成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が前記第２規定値となるように補正された後の燃料噴射量を前記規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出する燃料補正率演算手段と、
前記燃料補正率演算手段により算出された前記実燃料補正率と、前記第１規定値と、前記第２規定値とに基づいて、前記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代替燃料濃度推定装置。
【請求項１】
基準燃料に代替燃料が混合された混合燃料を燃焼室で燃焼させる内燃機関と、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定された燃料噴射装置とを備えたものに用いられる代替燃料濃度推定装置であって、
前記内燃機関の排気系に設けられた排ガスセンサからの出力値に応じて得られる排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正する空気過剰率制御手段と、
前記成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が前記第２規定値となるように補正された後の燃料噴射量を前記規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出する燃料補正率演算手段と、
前記燃料補正率演算手段により算出された前記実燃料補正率と前記第１規定値とに基づいて、前記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代替燃料濃度推定装置。
【請求項２】
前記濃度推定手段は、前記濃度を推定する際、前記実燃料補正率及び前記第１規定値に加えて、前記第２規定値にも基づいて、前記濃度を推定するように構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の代替燃料濃度推定装置。
【請求項３】
前記濃度推定手段は、相関関係式
Ｋｅ＝［ａ０｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝ｎ＋ａ１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝ｎ−１
・・・ａｎ−１｛Ｋｔｉ（λ２Ｅ０／λ１Ｅ０）｝＋ａｎ］・・・・・・（１）
（Ｋｅは前記混合燃料中の代替燃料の濃度、ａ０，ａ１，ａ２，・・・，ａｎは予め定められる係数、ｎは予め定められる定数）
を参照し、前記実燃料補正率Ｋｔｉ、前記第１規定値λ１Ｅ０及び前記第２規定値λ２Ｅ０に基づいて混合燃料中の代替燃料の濃度Ｋｅを推定する
ことを特徴とする請求項２に記載の代替燃料濃度推定装置。
【請求項４】
前記空気過剰率制御手段は、前記内燃機関がアイドリング状態又は中高速走行状態にあるときに、前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正するように構成され、
前記濃度推定手段は、燃料補正率演算手段により算出される実燃料補正率が整定した後に前記濃度の推定を行なうように構成されている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の代替燃料濃度推定装置。
【請求項５】
前記内燃機関の回転数を増加させる回転数制御手段を更に備え、
前記回転数制御手段は、前記内燃機関がアイドリング状態であって、且つ前記空気過剰率制御手段が前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正するときに、前記回転数を増加させるように構成されている
ことを特徴とする請求項２乃至４の何れか１つに記載の代替燃料濃度推定装置。
【請求項６】
貯留タンク内に貯留された前記混合燃料の増加を検出する燃料増加検出手段を更に有し、
前記濃度推定手段は、前記燃料増加検出手段が前記混合燃料の増加を検出した後であって、前記濃度が推定されておらず且つ前記空気過剰率制御手段が停止している場合、予め定められた基準濃度を、推定された前記濃度とする
ことを特徴とする請求項２乃至５の何れか１つに記載の代替燃料濃度推定装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうち何れか１つに記載の代替燃料濃度推定装置と
前記基準燃料に対して前記代替燃料が混合された前記混合燃料が前記燃焼室で燃焼される内燃機関と、
前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定された燃料噴射装置と、
を備えること特徴とする乗り物。
【請求項８】
基準燃料に代替燃料が混合された混合燃料を燃焼室で燃焼させる内燃機関において、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１以外の第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定されている場合に、前記濃度を推定するための代替燃料濃度推定方法であって、
前記内燃機関から排出される排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように補正された後の燃料噴射量を前記規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出し、算出された前記実燃料補正率と、前記第１規定値と、補正された後の燃料噴射量を前記燃料噴射装置が噴射した時の前記燃焼室の空気過剰率である第２規定値とに基づいて前記濃度を推定する
ことを特徴とする代替燃料濃度推定方法。
【請求項９】
基準燃料に代替燃料が混合された混合燃料を燃焼室で燃焼させる内燃機関と、前記混合燃料中の代替燃料の濃度がゼロのときに前記燃焼室の空気過剰率が１又はそれ以外の値である第１規定値となるような規定燃料噴射量が予め設定された燃料噴射装置とを備えたものに用いられる代替燃料濃度推定装置であって、
前記内燃機関の排気系に設けられた排ガスセンサからの出力値に応じて得られる排ガスに含まれる少なくとも１つの成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が第２規定値となるように前記燃料噴射装置の燃料噴射量を補正する空気過剰率制御手段と、
前記成分ガスの濃度に基づいて、前記燃焼室の空気過剰率が前記第２規定値となるように補正された後の燃料噴射量を前記規定燃料噴射量で除して得られる実燃料補正率を算出する燃料補正率演算手段と、
前記燃料補正率演算手段により算出された前記実燃料補正率と、前記第１規定値と、前記第２規定値とに基づいて、前記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代替燃料濃度推定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１３３３７１（Ｐ２０１０−１３３３７１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１１７６８（Ｐ２００８−３１１７６８）
【出願日】平成２０年１２月８日（２００８．１２．８）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月８日（２００８．１２．８）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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