内燃機関の空燃比制御装置
【課題】アルコールを含んだ燃料で運転可能な内燃機関に適した空燃比制御により、暖機状態の変化に起因する空燃比ずれを抑制できる内燃機関の空燃比制御装置を提供する。
【解決手段】アルコールを含んだ燃料で運転可能な内燃機関１に適用され、目標空燃比に対する空燃比のずれを減少させる方向へ燃料噴射量を補正し、その補正量を制限するための補正ガード値を設定する。暖機完了後の運転が十分に行われる前に内燃機関１の運転を停止した特定履歴を記憶している場合は記憶していない場合に比べて燃料噴射量の補正量の大きさの制限が緩和されるように補正ガード値を拡大する。
【解決手段】アルコールを含んだ燃料で運転可能な内燃機関１に適用され、目標空燃比に対する空燃比のずれを減少させる方向へ燃料噴射量を補正し、その補正量を制限するための補正ガード値を設定する。暖機完了後の運転が十分に行われる前に内燃機関１の運転を停止した特定履歴を記憶している場合は記憶していない場合に比べて燃料噴射量の補正量の大きさの制限が緩和されるように補正ガード値を拡大する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコールを含んだ燃料で運転可能な内燃機関に適用される内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の空燃比制御装置として、空燃比学習値による燃料噴射量の補正度合いに制限を加えるガード値の大きさを、燃料による潤滑油の希釈の度合いに応じて変更するものが知られている（特許文献１）。また、給油があったことを検知すると、噴射量補正に関して設定されたリミッタを解除し、許容範囲を超えた補正を可能にした装置も知られている（特許文献２）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３〜５が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８３５７０号公報
【特許文献２】特開２００３−１２０３６３号公報
【特許文献３】特開平８−２４６９２０号公報
【特許文献４】特開平２−９９２７号公報
【特許文献５】特開２００６−３２２４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガソリン機関をベースとしてアルコール燃料でもガソリンとアルコールとの混合燃料でも運転できる内燃機関が提案されており、そのような内燃機関を搭載した車両はフレキシブル・フューエル・ビークル（ＦＦＶ）と呼ばれている。ＦＦＶに搭載される内燃機関はその燃料にアルコールが含まれているため、通常のガソリン機関とは異なる配慮が必要になる。アルコール混合燃料は低温での揮発性がガソリンよりも低いため、暖機完了前のショートトリップ、即ち暖機完了後の運転が十分に行われる前に運転を停止するような運転が行われる場合、ガソリンと比べて燃料が液状のままで潤滑油へ溶け込み易い。つまり、暖機完了前のショートトリップによる潤滑油の希釈による影響がガソリン機関の場合よりも顕著であり、暖機完了前に潤滑油に溶け込んだ燃料が暖機完了後に蒸発してブローバイガスとともに吸入されて空燃比ずれが発生する。
【０００５】
特許文献１又は２に記載された装置は、ＦＦＶに搭載される内燃機関の暖機状態の変化に伴う空燃比ずれまで考慮されていないので、そのような内燃機関に適した空燃比制御が実現できないおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、アルコールを含んだ燃料で運転可能な内燃機関に適した空燃比制御により、暖機状態の変化に起因する空燃比ずれを抑制できる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、アルコールを含んだ燃料で運転可能な内燃機関に適用される内燃機関の空燃比制御装置であって、目標空燃比に対する空燃比のずれを減少させる方向へ燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、前記噴射量補正手段による補正量を制限するための補正ガード値を設定するガード値設定手段と、暖機完了後の運転が十分に行われる前に前記内燃機関の運転を停止した特定履歴を記憶する運転履歴記憶手段と、を備え、前記ガード値設定手段は、前記運転履歴記憶手段が前記特定履歴を記憶している場合に前記噴射量補正手段に対する補正量の大きさの制限が緩和されるように、前記補正ガード値を拡大することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
この空燃比制御装置によれば、暖機完了後の運転が十分に行われる前に内燃機関の運転を停止した特定履歴が記憶されている場合には空燃比補正の補正ガード値が拡大される。これにより、内燃機関の暖機状態の変化により、潤滑油に溶け込んだアルコールを含む燃料が蒸発して空燃比が大きくずれた場合でも、補正ガードの制限により十分に補正できない事態を回避できる。そのため、暖機状態の変化に伴う空燃比のずれを速やかに減少させることができる。なお、補正ガード値は増量補正側の増量側ガード値と減量補正側の減量側ガード値とを含んでもよいが、その場合には減量側ガード値のみを拡大させてもよいし、これらの両方を拡大させてもよい。
【０００９】
本発明の空燃比制御装置の一態様において、前記運転履歴記憶手段は、暖機完了前の前記内燃機関の運転時間に相関する履歴変数値を前記特定履歴として記憶するとともに、暖機完了後の前記内燃機関の運転時間に基づいて前記履歴変数値を減少させ、前記ガード値設定手段は、前記履歴変数値が所定レベルに低下するまでの間、前記補正ガード値の拡大を続行してもよい（請求項２）。暖機完了前の運転時間が長くなれば、それだけ燃料が潤滑油に溶け込む量（燃料希釈量）が増加する関係が成り立つ。そして暖機完了後の運転時間の経過とともに燃料希釈量は減少していく。この態様によれば、暖機完了前の運転時間に相関する履歴変数値を暖機完了後の運転時間に基づいて減少させ、その履歴変数値が所定レベルに低下するまでの間、補正ガード値の拡大が続行される。そのため、燃料希釈量の変化を正確に捉えつつ、燃料希釈の影響がある間は補正ガード値の拡大が維持される。これにより、空燃比ずれを抑制できる期間を確実に確保でき、空燃比制御の制御性が向上する。
【００１０】
この態様において、前記ガード値設定手段は、前記噴射量補正手段による減量補正側の制限が前記履歴変数値が大きいほど緩和されるように、前記履歴変数値に応じて前記補正ガード値を拡大してもよい（請求項３）。この場合、履歴変数値の大きさ、即ち燃料希釈量の大きさに見合うように補正ガード値が拡大されるので、必要以上に補正ガード値が拡大されることを防止できる。
【００１１】
本発明の空燃比制御装置の一態様において、前記ガード値設定手段は、前記補正ガード値を、前記運転履歴記憶手段が前記特定履歴を記憶していない場合は通常値に、前記運転履歴記憶手段が前記特定履歴を記憶している場合は前記通常値よりも大きい緩和値にそれぞれ切り替えてもよい（請求項４）。この態様は、少なくとも二種類の補正ガード値を設定すれば済むので制御内容を簡素化できる。
【００１２】
本発明の空燃比制御装置の一態様において、前記内燃機関の油温に基づいて暖機完了後を判定する暖機完了判定手段と、前記内燃機関の水温に基づいて暖機完了前を判定する暖機未了判定手段と、を更に備えてもよい（請求項５）。内燃機関の水温は吸気ポート壁温、シリンダ壁温と相関があるので、水温に基づいて暖機完了前か否かを判定することにより、燃料が液体の状態で潤滑油に溶け込む状況を正確に捉えることができる。そして、内燃機関の油温に基づいて暖機完了後か否かを判定することにより、潤滑油内の燃料が蒸発する状況を正確に捉えることができる。これにより、空燃比制御が一層正確なものになる。
【００１３】
なお、本発明の空燃比制御装置において、補正ガード値を拡大するとは、その拡大を十分に行うことにより実質的に補正量に対する制限を解除することも含む。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、暖機完了後の運転が十分に行われる前に内燃機関の運転を停止した特定履歴が記憶されている場合には空燃比補正の補正ガード値が拡大される。これにより、内燃機関の暖機状態の変化により、潤滑油に溶け込んだアルコールを含む燃料が蒸発して空燃比が大きくずれた場合でも、補正ガードの制限により十分に補正できない事態を回避できる。そのため、暖機状態の変化に伴う空燃比のずれを速やかに減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の形態）
図１は本発明の制御装置が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関１は筒内直接噴射式内燃機関として構成されている。内燃機関１は不図示の車両の走行用動力源として搭載されており、その車両はＦＦＶとして構成されている。内燃機関１は一方向に並ぶ４つ（図では１つ）の気筒２が形成されたシリンダブロック３と、各気筒２の開口部が塞がれるようにしてシリンダブロック３に取り付けられたシリンダヘッド４とを備える。各気筒２にはピストン５が往復動可能な状態で挿入されており、各ピストン５はコンロッド６を介してクランクシャフト７に連結されている。
【００１６】
内燃機関１の吸気通路８には、吸気を濾過するエアクリーナ９と、吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ１０と、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１１とがそれぞれ設けられている。吸気通路８は各気筒２に吸気を分配する吸気マニホールド１２と、気筒２毎に設けられて吸気マニホールド１２に接続される吸気ポート１３とを含む。排気通路１４には酸素濃度に応じた信号を出力するＯ２センサ１５と、排気浄化のための触媒コンバータ１６とがそれぞれ設けられている。排気通路１４は気筒２毎に設けられた排気ポート１７と、各排気ポート１７を集合する排気マニホールド１８とを含む。シリンダヘッド４には吸気ポート１３を開閉する吸気バルブ１９と、排気ポート１７を開閉する排気バルブ２０とが設けられており、これらのバルブ１９、２０はカム等を含んだ動弁機構２１にて、クランクシャフト７と同期して開閉駆動される。
【００１７】
各気筒２には燃料噴射弁２２及び点火プラグ２３がそれらの先端を気筒２内に臨ませるようにしてシリンダヘッド４にそれぞれ取り付けられている。燃料噴射弁２２にて燃料が各気筒２へ噴射されると気筒２内に混合気が形成され、その混合気は点火プラグ２３の火花により着火して燃焼する。その燃焼によりクランクシャフト７が回転駆動される。燃焼後の排気は排気通路１４に導かれ、触媒コンバータ１６にて浄化された後に不図示のマフラーを介して大気へ放出される。内燃機関１の燃料としては、アルコールを含む燃料、即ちアルコール燃料又はアルコール燃料とガソリンとの混合燃料を使用できる。
【００１８】
シリンダブロック３の下部３ａは潤滑油２４を溜めるオイルパン２５にて塞がれており、その下部３ａとオイルパン２５との組み合わせはクランクシャフト７を収容するクランクケース２６を構成する。内燃機関１にはクランクケース２６内に吹き込んだブローバイガスを吸気通路８へ導いてクランクケース２６を換気するポジティブクランクケースベンチレーション装置（ＰＣＶ装置）２７が設けられている。
【００１９】
内燃機関１においては、暖機完了前の状態（冷間時）が典型的であるが、そのような状態で燃料噴射弁２１にて燃料が噴射された場合、気筒２の内周壁（シリンダ壁）に燃料が付着して液体のまま潤滑油と混ざり合い、燃料を含んだ潤滑油がピストン５の往復運動に伴ってオイルパン２５に掻き落とされる。これより、潤滑油が燃料にて希釈されるいわゆる燃料希釈が生じる。内燃機関１はアルコールを含む燃料を使用するため、ガソリン機関の場合よりも気筒２内で気化し難い。そのため、内燃機関１はガソリン機関よりも燃料希釈が起り易い。特に、内燃機関１は筒内直接噴射式の内燃機関であるので、アルコールを含む燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射式内燃機関の場合よりも更に燃料希釈が顕著なものとなる。
【００２０】
潤滑油２４に溶け込んだ燃料は、内燃機関１の暖機が進むに従って、つまり油温の上昇に従ってクランクケース２６内に蒸発し、その燃料がＰＣＶ装置２７を介して吸気通路８に導かれる。蒸発した燃料が気筒２に吸入されることにより、目標空燃比（例えば理論空燃比）に対する空燃比のずれが生じる。内燃機関１はそのような空燃比のずれを減少させるためエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて以下に説明する空燃比制御が行われる。ＥＣＵ３０には内燃機関１の制御に必要な情報を取得するために内燃機関１や車両の各所に設けられた種々のセンサが電気的に接続される。ＥＣＵ３０に接続されるセンサは上述したエアフローメータ１０及びＯ２センサ１５の他に、内燃機関１の回転速度（回転数）に応じた信号を出力するクランク角センサ３１、内燃機関１の水温に応じた信号を検出する水温センサ３２、潤滑油２４の温度（油温）に応じた信号を出力する油温センサ３３等がある。なお、ＥＣＵ３０は空燃比制御の他、内燃機関１の運転状態を適正に保持するための各種制御を実行しているが、以下の説明では本発明に関連する制御の言及に留める。
【００２１】
空燃比制御は図２〜図４に示す各ルーチンをＥＣＵ３０が所定周期で繰り返し実行することにより実現される。ＥＣＵ３０は各気筒２に導かれる混合気の空燃比を目標空燃比に保持させるように燃料噴射量を補正する。ＥＣＵ３０は内燃機関１の回転数や負荷をクランク角センサ３１及びエアフローメータ１０の出力信号に基づいて最終的に気筒２内へ噴射する燃料噴射量の基礎となる基本噴射量を算出するとともに、その基本噴射量に後述するフィードバック補正係数やその他の係数を乗じることにより最終的な燃料噴射量を決定している。
【００２２】
（燃料噴射制御）
図２は燃料噴射制御の制御ルーチンの一例を示している。図２に示すように、ＥＣＵ３０はステップＳ１で内燃機関１の運転状態として回転数Ｎｅと、吸入空気流量Ｇａとをクランク角センサ３１及びエアフローメータ１０のそれぞれの出力信号に基づいて取得する。次に、ステップＳ２において、これらの運転状態に応じた基本噴射量Ｑｂａｓｅを算出する。次に、ステップＳ３においてＯ２センサ１５の出力電圧を取得し、続くステップＳ４において、目標空燃比に対応付けられた目標電圧とＯ２センサ１５の出力電圧とを比較して空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にあるかリーン側にあるかを判定するとともに目標電圧と出力電圧との偏差を特定する。
【００２３】
続くステップＳ５では、目標電圧と出力電圧との偏差に応じてフィードバック補正係数ＦＡＦを算出する。フィードバック補正係数ＦＡＦはメイン目標電圧とＯ２センサ１５の出力電圧とが一致したときに１．０に設定される。出力電圧が目標電圧よりも大きい場合、つまり空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にずれたときフィードバック補正係数ＦＡＦは１．０よりも小さい値に設定され、出力電圧が目標電圧よりも小さい場合、つまり空燃比が目標空燃比よりもリーン側にずれたときフィードバック補正係数ＦＡＦは１．０よりも大きい値に設定される。いずれにせよ、フィードバック補正係数ＦＡＦは１．０を中心として空燃比の変動を打ち消すように制御される。また、この処理においては、空燃比が目標空燃比に対してリーン側からリッチ側へ変化したときに前回処理で算出したフィードバック補正係数ＦＡＦから所定のステップ量だけ減少させ、かつ空燃比が目標空燃比に対してリッチ側からリーン側へ変化したときにそのフィードバック補正係数ＦＡＦから所定のステップ量だけ増加させる。
【００２４】
次に、ステップＳ６においては、ステップＳ５で算出したフィードバック補正係数ＦＡＦと補正ガード値Ｇとを比較する。補正ガード値Ｇは、フィードバック補正係数ＦＡＦに基づいた燃料噴射量の補正量を制限するためのものであり、増量補正側の増量側ガード値ＧＨと減量補正側の減量側ガード値ＧＬとを含む。続くステップＳ７では、ステップＳ６の比較の結果、フィードバック補正係数ＦＡＦが増量側ガード値ＧＨを超えているか又は減量側ガード値ＧＬを下回るか否かを判定し、そのような場合はステップＳ８に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦを増量側ガード値ＧＨ又は減量側ガード値ＧＬに設定し、そうでない場合はステップＳ８をスキップしてステップＳ９に進む。これにより燃料噴射量の補正量は補正ガード値Ｇを超えて設定されることが防止される。補正量ガード値Ｇは、図２のルーチンと並行して実行される後述の補正ガード値設定処理によって適時に変更される。
【００２５】
ステップＳ９においては、最終的な燃料噴射量Ｑを算出する。燃料噴射量Ｑは上述したように基本噴射量Ｑｂａｓｅにフィードバック補正係数ＦＡＦ及びその他の係数Δをそれぞれ乗じることにより算出される。即ち、燃料噴射量Ｑは、式：Ｑ←Ｑｂａｓｅ×ＦＡＦ×Δに基づいて算出される。係数Δには目標空燃比に対する実空燃比の定常的なずれを補償するための空燃比学習値等が含まれる。
【００２６】
次に、ステップＳ１０においては、ステップＳ９で算出した燃料噴射量Ｑの燃料が噴射されるように、燃料噴射弁２１を制御して今回のルーチンを終える。
【００２７】
図２のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明に係る噴射量補正手段として機能する。
【００２８】
（運転履歴記憶処理）
ＥＣＵ３０は、内燃機関１の空燃比ずれに影響を与える運転履歴、特に未暖機のショートトリップが行われた特定履歴を上述した補正ガード値の設定に反映させるため、内燃機関１の運転履歴を記憶する運転履歴記憶処理を、図２の燃料噴射制御と並行して所定周期で繰り返し実行している。図３は運転履歴記憶処理の一例を示したフローチャートである。まず、ステップＳ１１において、ＥＣＵ３０は運転履歴記憶処理の前回の演算時に内燃機関１が始動完了後の状態（始動後状態）であったか否かを判定する。その始動後状態の記憶は後述のステップＳ１３にて行われる。始動後状態でない場合、つまり前回の演算時において内燃機関１の始動前又は始動中の場合は、ステップＳ１２に進み内燃機関１の回転数Ｎｅが始動完了判定値（例えば４００ｒｐｍ）以上であるか否かを判定する。回転数Ｎｅが始動完了判定値以上の場合はステップＳ１３に進み、そうでない場合はステップＳ１６に進む。
【００２９】
ステップＳ１３では内燃機関１の始動が完了したこと、即ち始動後状態を記憶する。例えば、その記憶は始動後状態の有無を管理するフラグをＥＣＵ３０が内蔵する記憶装置の所定領域に割り当てて、そのフラグの値を記憶させることにより実現できる。続くステップＳ１４では、水温センサ３２の出力信号を参照して、内燃機関１の水温Ｔｐｗが暖機未了判定値（例えば４０℃）未満であるか否かを判定する。水温Ｔｐｗが暖機未了判定値未満の場合はステップＳ１５に進み、そうでない場合はステップＳ１６に進む。
【００３０】
ステップＳ１５では、暖機完了前の運転時間を管理するための未暖機履歴カウンタＣをインクリメントし、ステップＳ１６に進む。カウンタＣの値は、順次更新されるとともに内燃機関１の停止後にもリセットされずに保持できるようになっている。例えば、ＥＣＵ３０が持つ不揮発性の記憶装置にカウンタＣの値が記憶される。これにより、暖機完了前の運転時間に応じてカウンタＣの値が増えてゆくので、カウンタＣの値が本発明に係る履歴変数値に相当する。
【００３１】
ステップＳ１１で前回演算時に始動後状態であったと判定した場合は、ステップＳ１７に進み、油温センサ３３の出力信号を参照して、内燃機関１の油温Ｔｐｏが暖機完了判定値（例えば６０℃）以上であるか否かを判定する。油温Ｔｐｏがその判定値未満の場合は暖機完了前であるため、処理をステップＳ１４に進める。一方、油温Ｔｐｏが判定値以上の場合はステップＳ１８に進み、暖機完了後の運転時間を管理する変数である暖機後運転時間Ｔｉｍｅをインクリメントする。このインクリメントの一単位は運転履歴記憶処理の演算周期に応じて設定される。続くステップＳ１９では、暖機後運転時間Ｔｉｍｅが所定時間（例えば５ｍｉｎ）以上か否かを判定する。この所定時間は、潤滑油に溶け込んだ燃料が暖機後の運転により所定量蒸発するまでの時間に基づいて設定される。暖機後運転時間Ｔｉｍｅが所定値以上の場合は、所定量の燃料が潤滑油から蒸発したものと考えられるので、未暖機履歴カウンタＣの値をデクリメントしてステップＳ１６に進む。このデクリメントでは、カウンタＣの値が０以下にならないようにガードが設定されている。ステップＳ１６では暖機後運転時間Ｔｉｍｅをクリアし、その後今回のルーチンを終える。一方、暖機後運転時間Ｔｉｍｅが所定値未満の場合は、ステップＳ１６をスキップして今回のルーチンを終える。
【００３２】
図３のルーチンを繰り返し実行することにより、暖機完了前の運転時間に応じて未暖機履歴カウンタＣの値が増加し（Ｓ１４→Ｓ１５）、暖機完了後の運転時間に応じてそのカウンタＣの値が減少する。つまり、暖機後の運転が続くと所定時間（５ｍｉｎ）毎にカウンタＣの値が減少する（Ｓ１９→Ｓ２０→Ｓ１６）。そのため、内燃機関１の暖機状態の変化（水温、油温の変化）に相関する燃料希釈量の現在の状態を内燃機関１の運転履歴を踏まえながら正確に把握することができる。
【００３３】
図３のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明に係る運転履歴記憶手段として機能する。また、ＥＣＵ３０は、図３のステップＳ１４を実行することにより、暖機未了判定手段として、図３のステップＳ１７を実行することにより、暖機完了判定手段として、それぞれ機能する。
【００３４】
（補正ガード値設定処理）
ＥＣＵ３０は燃料希釈量の状態を考慮して、図２のルーチンで使用される補正ガード値Ｇを算出するため、図４に示す補正ガード値設定処理を行う。図４のルーチンは、図２及び図３のルーチンと並行して所定周期で繰り返し実行される。まず、ＥＣＵ３０はステップＳ２１において、未暖機履歴カウンタＣの値を読み込む。次にステップＳ２２では燃料が溶け込んだ潤滑油の燃料濃度を推定する。この推定は、例えば図５に示すようにカウンタＣを変数として燃料濃度を与えるマップをＥＣＵ３０に記憶させておき、ＥＣＵ３０がそのマップを適時参照することにより実現することができる。図５のマップはカウンタＣが大きいほど燃料濃度が高くなるようにカウンタＣと燃料濃度とが関係付けられている。
【００３５】
次に、ステップＳ２３では、補正ガード値Ｇを算出し、その後今回のルーチンを終了する。ここでは、補正ガード値Ｇのうち減量側ガード値ＢＬの算出のみを説明する。なお、増量側ガード値ＢＨは予め定めた定数でもよいし、内燃機関１の運転状態に応じて変化させることも可能である。減量側ガード値ＢＬの算出は、例えば図６に示すように燃料濃度を変数として減量側ガード値ＢＬを与えるマップをＥＣＵ３０に記憶させておき、ＥＣＵ３０がそのマップを適時参照することにより実現することができる。図６のマップは、燃料濃度が高いほど減量側ガード値ＢＬが大きくなるように、つまり減量補正に対する制限がより緩和されるように、燃料濃度と減量側ガード値ＢＬとが関係付けられている。
【００３６】
そして、図５のマップはカウンタＣが０の場合は燃料濃度の値として０を与え、図６のマップは燃料濃度が０の場合は所定値Ａを与える。従って、カウンタＣの値が所定レベルに低下するまで、ここではカウンタＣが０に低下するまでは、減量側ガード値ＢＬの拡大が続行されることになる。なお、この形態ではカウンタＣに基づいて燃料濃度を推定し、その燃料濃度に基づいて減量側ガード値ＢＬを算出しているが、カウンタＣに基づいて減量側ガード値ＢＬを直接的に算出することもできる。その推定はカウンタＣと減量側ガード値ＢＬとの対応関係を実験的に調査し、カウンタＣを変数として減量側ガード値ＢＬを与えるマップを準備することにより実現できる。
【００３７】
以上の各ルーチンを並行して実行する本形態によれば、暖機完了後の運転が十分に行われる前に内燃機関１の運転を停止した特定履歴が記憶されている場合、即ちカウンタＣの値が０よりも大きい値として記憶されている場合には減量側ガード値ＢＬが拡大され、そのガード値ＢＬを用いて燃料噴射量が減量補正される。そのため、内燃機関１の暖機状態の変化により、潤滑油に溶け込んだ燃料が蒸発して空燃比がリッチ側に大きくずれた場合でも、減量側ガード値ＢＬの制限により十分に補正できない事態を回避できる。これにより暖機状態の変化に伴う空燃比のずれを速やかに減少させることができる。また、カウンタＣの値が大きいほど減量側ガード値ＢＬが拡大されて制限が緩和されるため、燃料希釈量に見合うように減量側ガード値が拡大される。これにより必要以上に減量側ガード値が拡大することを防止できる。更に、未暖機履歴カウンタＣが０に低下するまでの間、減量側ガード値ＢＬの拡大が続行される。そのため、燃料希釈量の変化を正確に捉えつつ、燃料希釈の影響がある間は減量側ガード値ＢＬの拡大が維持される。これにより、空燃比ずれを抑制できる期間を確実に確保でき、空燃比制御の制御性が向上する。
【００３８】
また、内燃機関１が暖機完了前か否かをポート壁温やシリンダ壁温と相関する水温に基づいて判定しているので、燃料が液体の状態で潤滑油に溶け込む状況を正確に捉えることができる。そして、内燃機関１の油温に基づいて暖機完了後か否かを判定しているため潤滑油内の燃料が蒸発する状況を正確に捉えることができる。これにより、空燃比制御が一層正確なものになる。
【００３９】
図４のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明に係るガード値設定手段として機能する。
【００４０】
（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図７を参照して説明する。第２の形態では、補正ガード値設定処理を除き第１の形態と共通であるので、以下においては特徴部分のみを説明し、共通部分の説明を省略する。図７は第２の形態に係る補正ガード値設定処理の一例を示したフローチャートである。この設定処理は減量側ガード値ＢＬの設定にあたり、未暖機履歴カウンタＣの値に基づいて二種類の値に切り替えることに特徴がある。この処理は上述した図２及び図３のルーチンと並行してＥＣＵ３０にて所定周期で繰り返し実行される。これにより、ＥＣＵ３０は本発明に係る噴射量補正手段、ガード値設定手段、運転履歴記憶手段、暖機未了判定手段及び暖機完了判定手段としてそれぞれ機能する。
【００４１】
まず、ＥＣＵ３０はステップＳ３１において、減量ガード値ＢＬを予め定められた通常値αに設定する。続くステップＳ３２では未暖機履歴カウンタＣが０でないか否か、換言すれば、カウンタＣの値が所定レベルとしての０にまで減少したか否かを判定する。カウンタＣが０でない場合（Ｙｅｓ）は、無視できない燃料希釈が生じているはずなので、ステップＳ３３に進んで減量ガード値ＢＬを通常値αよりも大きな値として予め定められた緩和値βに設定し、今回のルーチンを終える。一方、カウンタＣが０である場合（Ｎｏ）は、減量側ガード値ＢＬの設定を通常値αに維持した状態でステップＳ３３をスキップして今回のルーチンを終える。
【００４２】
第２の形態によれば、カウンタＣの値が所定レベルに低下するまでの間、減量側ガード値ＢＬが緩和値βに設定されるため、燃料希釈の影響を受ける間は減量側ガード値ＢＬの拡大が続行される。これにより、内燃機関１の暖機状態の変化により、潤滑油に溶け込んだ燃料が蒸発して空燃比がリッチ側に大きくずれた場合でも、減量側ガード値ＢＬの制限により十分に補正できない事態を回避できる。また、本形態は、少なくとも二種類の値をカウンタＣの値に基づいて設定すれば済むため制御内容を簡素化できる。なお、本形態はカウンタＣのレベルを多段階に設定し、減量側ガード値ＢＬの値をそれらのレベルに基づいて３種類以上の値に切り替えることも可能である。
【００４３】
本発明は以上の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、内燃機関１は筒内直接噴射式内燃機関として構成されているが、本発明の制御装置を、アルコールを含む燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射式内燃機関に適用することもできる。
【００４４】
また、第２の形態における緩和値βを、第１の形態のように燃料濃度或いはカウンタＣの値に応じて変化させて、通常時αと緩和値βとを切り替えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の制御装置が適用された内燃機関の要部を示した図。
【図２】燃料噴射制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図３】運転履歴記憶処理の一例を示したフローチャート。
【図４】補正ガード値設定処理の一例を示したフローチャート。
【図５】未暖機履歴カウンタＣを変数として燃料濃度を与えるマップの一例を示した図。
【図６】燃料濃度を変数として減量側ガード値ＢＬを与えるマップの一例を示した図。
【図７】第２の形態に係る補正ガード値設定処理の一例を示したフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１ 内燃機関
３０ ＥＣＵ（噴射量補正手段、ガード値設定手段、運転履歴記憶手段）
Ｃ 未暖機履歴カウンタ（特定履歴、履歴変数値）
Ｇ 補正ガード値
ＧＬ 減量側ガード値
ＧＨ 増量側ガード値
Ｔｐｗ 水温
Ｔｐｏ 油温
α 通常値
β 緩和値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコールを含んだ燃料で運転可能な内燃機関に適用される内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の空燃比制御装置として、空燃比学習値による燃料噴射量の補正度合いに制限を加えるガード値の大きさを、燃料による潤滑油の希釈の度合いに応じて変更するものが知られている（特許文献１）。また、給油があったことを検知すると、噴射量補正に関して設定されたリミッタを解除し、許容範囲を超えた補正を可能にした装置も知られている（特許文献２）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献３〜５が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８３５７０号公報
【特許文献２】特開２００３−１２０３６３号公報
【特許文献３】特開平８−２４６９２０号公報
【特許文献４】特開平２−９９２７号公報
【特許文献５】特開２００６−３２２４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガソリン機関をベースとしてアルコール燃料でもガソリンとアルコールとの混合燃料でも運転できる内燃機関が提案されており、そのような内燃機関を搭載した車両はフレキシブル・フューエル・ビークル（ＦＦＶ）と呼ばれている。ＦＦＶに搭載される内燃機関はその燃料にアルコールが含まれているため、通常のガソリン機関とは異なる配慮が必要になる。アルコール混合燃料は低温での揮発性がガソリンよりも低いため、暖機完了前のショートトリップ、即ち暖機完了後の運転が十分に行われる前に運転を停止するような運転が行われる場合、ガソリンと比べて燃料が液状のままで潤滑油へ溶け込み易い。つまり、暖機完了前のショートトリップによる潤滑油の希釈による影響がガソリン機関の場合よりも顕著であり、暖機完了前に潤滑油に溶け込んだ燃料が暖機完了後に蒸発してブローバイガスとともに吸入されて空燃比ずれが発生する。
【０００５】
特許文献１又は２に記載された装置は、ＦＦＶに搭載される内燃機関の暖機状態の変化に伴う空燃比ずれまで考慮されていないので、そのような内燃機関に適した空燃比制御が実現できないおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、アルコールを含んだ燃料で運転可能な内燃機関に適した空燃比制御により、暖機状態の変化に起因する空燃比ずれを抑制できる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、アルコールを含んだ燃料で運転可能な内燃機関に適用される内燃機関の空燃比制御装置であって、目標空燃比に対する空燃比のずれを減少させる方向へ燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、前記噴射量補正手段による補正量を制限するための補正ガード値を設定するガード値設定手段と、暖機完了後の運転が十分に行われる前に前記内燃機関の運転を停止した特定履歴を記憶する運転履歴記憶手段と、を備え、前記ガード値設定手段は、前記運転履歴記憶手段が前記特定履歴を記憶している場合に前記噴射量補正手段に対する補正量の大きさの制限が緩和されるように、前記補正ガード値を拡大することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
この空燃比制御装置によれば、暖機完了後の運転が十分に行われる前に内燃機関の運転を停止した特定履歴が記憶されている場合には空燃比補正の補正ガード値が拡大される。これにより、内燃機関の暖機状態の変化により、潤滑油に溶け込んだアルコールを含む燃料が蒸発して空燃比が大きくずれた場合でも、補正ガードの制限により十分に補正できない事態を回避できる。そのため、暖機状態の変化に伴う空燃比のずれを速やかに減少させることができる。なお、補正ガード値は増量補正側の増量側ガード値と減量補正側の減量側ガード値とを含んでもよいが、その場合には減量側ガード値のみを拡大させてもよいし、これらの両方を拡大させてもよい。
【０００９】
本発明の空燃比制御装置の一態様において、前記運転履歴記憶手段は、暖機完了前の前記内燃機関の運転時間に相関する履歴変数値を前記特定履歴として記憶するとともに、暖機完了後の前記内燃機関の運転時間に基づいて前記履歴変数値を減少させ、前記ガード値設定手段は、前記履歴変数値が所定レベルに低下するまでの間、前記補正ガード値の拡大を続行してもよい（請求項２）。暖機完了前の運転時間が長くなれば、それだけ燃料が潤滑油に溶け込む量（燃料希釈量）が増加する関係が成り立つ。そして暖機完了後の運転時間の経過とともに燃料希釈量は減少していく。この態様によれば、暖機完了前の運転時間に相関する履歴変数値を暖機完了後の運転時間に基づいて減少させ、その履歴変数値が所定レベルに低下するまでの間、補正ガード値の拡大が続行される。そのため、燃料希釈量の変化を正確に捉えつつ、燃料希釈の影響がある間は補正ガード値の拡大が維持される。これにより、空燃比ずれを抑制できる期間を確実に確保でき、空燃比制御の制御性が向上する。
【００１０】
この態様において、前記ガード値設定手段は、前記噴射量補正手段による減量補正側の制限が前記履歴変数値が大きいほど緩和されるように、前記履歴変数値に応じて前記補正ガード値を拡大してもよい（請求項３）。この場合、履歴変数値の大きさ、即ち燃料希釈量の大きさに見合うように補正ガード値が拡大されるので、必要以上に補正ガード値が拡大されることを防止できる。
【００１１】
本発明の空燃比制御装置の一態様において、前記ガード値設定手段は、前記補正ガード値を、前記運転履歴記憶手段が前記特定履歴を記憶していない場合は通常値に、前記運転履歴記憶手段が前記特定履歴を記憶している場合は前記通常値よりも大きい緩和値にそれぞれ切り替えてもよい（請求項４）。この態様は、少なくとも二種類の補正ガード値を設定すれば済むので制御内容を簡素化できる。
【００１２】
本発明の空燃比制御装置の一態様において、前記内燃機関の油温に基づいて暖機完了後を判定する暖機完了判定手段と、前記内燃機関の水温に基づいて暖機完了前を判定する暖機未了判定手段と、を更に備えてもよい（請求項５）。内燃機関の水温は吸気ポート壁温、シリンダ壁温と相関があるので、水温に基づいて暖機完了前か否かを判定することにより、燃料が液体の状態で潤滑油に溶け込む状況を正確に捉えることができる。そして、内燃機関の油温に基づいて暖機完了後か否かを判定することにより、潤滑油内の燃料が蒸発する状況を正確に捉えることができる。これにより、空燃比制御が一層正確なものになる。
【００１３】
なお、本発明の空燃比制御装置において、補正ガード値を拡大するとは、その拡大を十分に行うことにより実質的に補正量に対する制限を解除することも含む。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、暖機完了後の運転が十分に行われる前に内燃機関の運転を停止した特定履歴が記憶されている場合には空燃比補正の補正ガード値が拡大される。これにより、内燃機関の暖機状態の変化により、潤滑油に溶け込んだアルコールを含む燃料が蒸発して空燃比が大きくずれた場合でも、補正ガードの制限により十分に補正できない事態を回避できる。そのため、暖機状態の変化に伴う空燃比のずれを速やかに減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の形態）
図１は本発明の制御装置が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関１は筒内直接噴射式内燃機関として構成されている。内燃機関１は不図示の車両の走行用動力源として搭載されており、その車両はＦＦＶとして構成されている。内燃機関１は一方向に並ぶ４つ（図では１つ）の気筒２が形成されたシリンダブロック３と、各気筒２の開口部が塞がれるようにしてシリンダブロック３に取り付けられたシリンダヘッド４とを備える。各気筒２にはピストン５が往復動可能な状態で挿入されており、各ピストン５はコンロッド６を介してクランクシャフト７に連結されている。
【００１６】
内燃機関１の吸気通路８には、吸気を濾過するエアクリーナ９と、吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ１０と、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１１とがそれぞれ設けられている。吸気通路８は各気筒２に吸気を分配する吸気マニホールド１２と、気筒２毎に設けられて吸気マニホールド１２に接続される吸気ポート１３とを含む。排気通路１４には酸素濃度に応じた信号を出力するＯ２センサ１５と、排気浄化のための触媒コンバータ１６とがそれぞれ設けられている。排気通路１４は気筒２毎に設けられた排気ポート１７と、各排気ポート１７を集合する排気マニホールド１８とを含む。シリンダヘッド４には吸気ポート１３を開閉する吸気バルブ１９と、排気ポート１７を開閉する排気バルブ２０とが設けられており、これらのバルブ１９、２０はカム等を含んだ動弁機構２１にて、クランクシャフト７と同期して開閉駆動される。
【００１７】
各気筒２には燃料噴射弁２２及び点火プラグ２３がそれらの先端を気筒２内に臨ませるようにしてシリンダヘッド４にそれぞれ取り付けられている。燃料噴射弁２２にて燃料が各気筒２へ噴射されると気筒２内に混合気が形成され、その混合気は点火プラグ２３の火花により着火して燃焼する。その燃焼によりクランクシャフト７が回転駆動される。燃焼後の排気は排気通路１４に導かれ、触媒コンバータ１６にて浄化された後に不図示のマフラーを介して大気へ放出される。内燃機関１の燃料としては、アルコールを含む燃料、即ちアルコール燃料又はアルコール燃料とガソリンとの混合燃料を使用できる。
【００１８】
シリンダブロック３の下部３ａは潤滑油２４を溜めるオイルパン２５にて塞がれており、その下部３ａとオイルパン２５との組み合わせはクランクシャフト７を収容するクランクケース２６を構成する。内燃機関１にはクランクケース２６内に吹き込んだブローバイガスを吸気通路８へ導いてクランクケース２６を換気するポジティブクランクケースベンチレーション装置（ＰＣＶ装置）２７が設けられている。
【００１９】
内燃機関１においては、暖機完了前の状態（冷間時）が典型的であるが、そのような状態で燃料噴射弁２１にて燃料が噴射された場合、気筒２の内周壁（シリンダ壁）に燃料が付着して液体のまま潤滑油と混ざり合い、燃料を含んだ潤滑油がピストン５の往復運動に伴ってオイルパン２５に掻き落とされる。これより、潤滑油が燃料にて希釈されるいわゆる燃料希釈が生じる。内燃機関１はアルコールを含む燃料を使用するため、ガソリン機関の場合よりも気筒２内で気化し難い。そのため、内燃機関１はガソリン機関よりも燃料希釈が起り易い。特に、内燃機関１は筒内直接噴射式の内燃機関であるので、アルコールを含む燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射式内燃機関の場合よりも更に燃料希釈が顕著なものとなる。
【００２０】
潤滑油２４に溶け込んだ燃料は、内燃機関１の暖機が進むに従って、つまり油温の上昇に従ってクランクケース２６内に蒸発し、その燃料がＰＣＶ装置２７を介して吸気通路８に導かれる。蒸発した燃料が気筒２に吸入されることにより、目標空燃比（例えば理論空燃比）に対する空燃比のずれが生じる。内燃機関１はそのような空燃比のずれを減少させるためエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて以下に説明する空燃比制御が行われる。ＥＣＵ３０には内燃機関１の制御に必要な情報を取得するために内燃機関１や車両の各所に設けられた種々のセンサが電気的に接続される。ＥＣＵ３０に接続されるセンサは上述したエアフローメータ１０及びＯ２センサ１５の他に、内燃機関１の回転速度（回転数）に応じた信号を出力するクランク角センサ３１、内燃機関１の水温に応じた信号を検出する水温センサ３２、潤滑油２４の温度（油温）に応じた信号を出力する油温センサ３３等がある。なお、ＥＣＵ３０は空燃比制御の他、内燃機関１の運転状態を適正に保持するための各種制御を実行しているが、以下の説明では本発明に関連する制御の言及に留める。
【００２１】
空燃比制御は図２〜図４に示す各ルーチンをＥＣＵ３０が所定周期で繰り返し実行することにより実現される。ＥＣＵ３０は各気筒２に導かれる混合気の空燃比を目標空燃比に保持させるように燃料噴射量を補正する。ＥＣＵ３０は内燃機関１の回転数や負荷をクランク角センサ３１及びエアフローメータ１０の出力信号に基づいて最終的に気筒２内へ噴射する燃料噴射量の基礎となる基本噴射量を算出するとともに、その基本噴射量に後述するフィードバック補正係数やその他の係数を乗じることにより最終的な燃料噴射量を決定している。
【００２２】
（燃料噴射制御）
図２は燃料噴射制御の制御ルーチンの一例を示している。図２に示すように、ＥＣＵ３０はステップＳ１で内燃機関１の運転状態として回転数Ｎｅと、吸入空気流量Ｇａとをクランク角センサ３１及びエアフローメータ１０のそれぞれの出力信号に基づいて取得する。次に、ステップＳ２において、これらの運転状態に応じた基本噴射量Ｑｂａｓｅを算出する。次に、ステップＳ３においてＯ２センサ１５の出力電圧を取得し、続くステップＳ４において、目標空燃比に対応付けられた目標電圧とＯ２センサ１５の出力電圧とを比較して空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にあるかリーン側にあるかを判定するとともに目標電圧と出力電圧との偏差を特定する。
【００２３】
続くステップＳ５では、目標電圧と出力電圧との偏差に応じてフィードバック補正係数ＦＡＦを算出する。フィードバック補正係数ＦＡＦはメイン目標電圧とＯ２センサ１５の出力電圧とが一致したときに１．０に設定される。出力電圧が目標電圧よりも大きい場合、つまり空燃比が目標空燃比よりもリッチ側にずれたときフィードバック補正係数ＦＡＦは１．０よりも小さい値に設定され、出力電圧が目標電圧よりも小さい場合、つまり空燃比が目標空燃比よりもリーン側にずれたときフィードバック補正係数ＦＡＦは１．０よりも大きい値に設定される。いずれにせよ、フィードバック補正係数ＦＡＦは１．０を中心として空燃比の変動を打ち消すように制御される。また、この処理においては、空燃比が目標空燃比に対してリーン側からリッチ側へ変化したときに前回処理で算出したフィードバック補正係数ＦＡＦから所定のステップ量だけ減少させ、かつ空燃比が目標空燃比に対してリッチ側からリーン側へ変化したときにそのフィードバック補正係数ＦＡＦから所定のステップ量だけ増加させる。
【００２４】
次に、ステップＳ６においては、ステップＳ５で算出したフィードバック補正係数ＦＡＦと補正ガード値Ｇとを比較する。補正ガード値Ｇは、フィードバック補正係数ＦＡＦに基づいた燃料噴射量の補正量を制限するためのものであり、増量補正側の増量側ガード値ＧＨと減量補正側の減量側ガード値ＧＬとを含む。続くステップＳ７では、ステップＳ６の比較の結果、フィードバック補正係数ＦＡＦが増量側ガード値ＧＨを超えているか又は減量側ガード値ＧＬを下回るか否かを判定し、そのような場合はステップＳ８に進んでフィードバック補正係数ＦＡＦを増量側ガード値ＧＨ又は減量側ガード値ＧＬに設定し、そうでない場合はステップＳ８をスキップしてステップＳ９に進む。これにより燃料噴射量の補正量は補正ガード値Ｇを超えて設定されることが防止される。補正量ガード値Ｇは、図２のルーチンと並行して実行される後述の補正ガード値設定処理によって適時に変更される。
【００２５】
ステップＳ９においては、最終的な燃料噴射量Ｑを算出する。燃料噴射量Ｑは上述したように基本噴射量Ｑｂａｓｅにフィードバック補正係数ＦＡＦ及びその他の係数Δをそれぞれ乗じることにより算出される。即ち、燃料噴射量Ｑは、式：Ｑ←Ｑｂａｓｅ×ＦＡＦ×Δに基づいて算出される。係数Δには目標空燃比に対する実空燃比の定常的なずれを補償するための空燃比学習値等が含まれる。
【００２６】
次に、ステップＳ１０においては、ステップＳ９で算出した燃料噴射量Ｑの燃料が噴射されるように、燃料噴射弁２１を制御して今回のルーチンを終える。
【００２７】
図２のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明に係る噴射量補正手段として機能する。
【００２８】
（運転履歴記憶処理）
ＥＣＵ３０は、内燃機関１の空燃比ずれに影響を与える運転履歴、特に未暖機のショートトリップが行われた特定履歴を上述した補正ガード値の設定に反映させるため、内燃機関１の運転履歴を記憶する運転履歴記憶処理を、図２の燃料噴射制御と並行して所定周期で繰り返し実行している。図３は運転履歴記憶処理の一例を示したフローチャートである。まず、ステップＳ１１において、ＥＣＵ３０は運転履歴記憶処理の前回の演算時に内燃機関１が始動完了後の状態（始動後状態）であったか否かを判定する。その始動後状態の記憶は後述のステップＳ１３にて行われる。始動後状態でない場合、つまり前回の演算時において内燃機関１の始動前又は始動中の場合は、ステップＳ１２に進み内燃機関１の回転数Ｎｅが始動完了判定値（例えば４００ｒｐｍ）以上であるか否かを判定する。回転数Ｎｅが始動完了判定値以上の場合はステップＳ１３に進み、そうでない場合はステップＳ１６に進む。
【００２９】
ステップＳ１３では内燃機関１の始動が完了したこと、即ち始動後状態を記憶する。例えば、その記憶は始動後状態の有無を管理するフラグをＥＣＵ３０が内蔵する記憶装置の所定領域に割り当てて、そのフラグの値を記憶させることにより実現できる。続くステップＳ１４では、水温センサ３２の出力信号を参照して、内燃機関１の水温Ｔｐｗが暖機未了判定値（例えば４０℃）未満であるか否かを判定する。水温Ｔｐｗが暖機未了判定値未満の場合はステップＳ１５に進み、そうでない場合はステップＳ１６に進む。
【００３０】
ステップＳ１５では、暖機完了前の運転時間を管理するための未暖機履歴カウンタＣをインクリメントし、ステップＳ１６に進む。カウンタＣの値は、順次更新されるとともに内燃機関１の停止後にもリセットされずに保持できるようになっている。例えば、ＥＣＵ３０が持つ不揮発性の記憶装置にカウンタＣの値が記憶される。これにより、暖機完了前の運転時間に応じてカウンタＣの値が増えてゆくので、カウンタＣの値が本発明に係る履歴変数値に相当する。
【００３１】
ステップＳ１１で前回演算時に始動後状態であったと判定した場合は、ステップＳ１７に進み、油温センサ３３の出力信号を参照して、内燃機関１の油温Ｔｐｏが暖機完了判定値（例えば６０℃）以上であるか否かを判定する。油温Ｔｐｏがその判定値未満の場合は暖機完了前であるため、処理をステップＳ１４に進める。一方、油温Ｔｐｏが判定値以上の場合はステップＳ１８に進み、暖機完了後の運転時間を管理する変数である暖機後運転時間Ｔｉｍｅをインクリメントする。このインクリメントの一単位は運転履歴記憶処理の演算周期に応じて設定される。続くステップＳ１９では、暖機後運転時間Ｔｉｍｅが所定時間（例えば５ｍｉｎ）以上か否かを判定する。この所定時間は、潤滑油に溶け込んだ燃料が暖機後の運転により所定量蒸発するまでの時間に基づいて設定される。暖機後運転時間Ｔｉｍｅが所定値以上の場合は、所定量の燃料が潤滑油から蒸発したものと考えられるので、未暖機履歴カウンタＣの値をデクリメントしてステップＳ１６に進む。このデクリメントでは、カウンタＣの値が０以下にならないようにガードが設定されている。ステップＳ１６では暖機後運転時間Ｔｉｍｅをクリアし、その後今回のルーチンを終える。一方、暖機後運転時間Ｔｉｍｅが所定値未満の場合は、ステップＳ１６をスキップして今回のルーチンを終える。
【００３２】
図３のルーチンを繰り返し実行することにより、暖機完了前の運転時間に応じて未暖機履歴カウンタＣの値が増加し（Ｓ１４→Ｓ１５）、暖機完了後の運転時間に応じてそのカウンタＣの値が減少する。つまり、暖機後の運転が続くと所定時間（５ｍｉｎ）毎にカウンタＣの値が減少する（Ｓ１９→Ｓ２０→Ｓ１６）。そのため、内燃機関１の暖機状態の変化（水温、油温の変化）に相関する燃料希釈量の現在の状態を内燃機関１の運転履歴を踏まえながら正確に把握することができる。
【００３３】
図３のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明に係る運転履歴記憶手段として機能する。また、ＥＣＵ３０は、図３のステップＳ１４を実行することにより、暖機未了判定手段として、図３のステップＳ１７を実行することにより、暖機完了判定手段として、それぞれ機能する。
【００３４】
（補正ガード値設定処理）
ＥＣＵ３０は燃料希釈量の状態を考慮して、図２のルーチンで使用される補正ガード値Ｇを算出するため、図４に示す補正ガード値設定処理を行う。図４のルーチンは、図２及び図３のルーチンと並行して所定周期で繰り返し実行される。まず、ＥＣＵ３０はステップＳ２１において、未暖機履歴カウンタＣの値を読み込む。次にステップＳ２２では燃料が溶け込んだ潤滑油の燃料濃度を推定する。この推定は、例えば図５に示すようにカウンタＣを変数として燃料濃度を与えるマップをＥＣＵ３０に記憶させておき、ＥＣＵ３０がそのマップを適時参照することにより実現することができる。図５のマップはカウンタＣが大きいほど燃料濃度が高くなるようにカウンタＣと燃料濃度とが関係付けられている。
【００３５】
次に、ステップＳ２３では、補正ガード値Ｇを算出し、その後今回のルーチンを終了する。ここでは、補正ガード値Ｇのうち減量側ガード値ＢＬの算出のみを説明する。なお、増量側ガード値ＢＨは予め定めた定数でもよいし、内燃機関１の運転状態に応じて変化させることも可能である。減量側ガード値ＢＬの算出は、例えば図６に示すように燃料濃度を変数として減量側ガード値ＢＬを与えるマップをＥＣＵ３０に記憶させておき、ＥＣＵ３０がそのマップを適時参照することにより実現することができる。図６のマップは、燃料濃度が高いほど減量側ガード値ＢＬが大きくなるように、つまり減量補正に対する制限がより緩和されるように、燃料濃度と減量側ガード値ＢＬとが関係付けられている。
【００３６】
そして、図５のマップはカウンタＣが０の場合は燃料濃度の値として０を与え、図６のマップは燃料濃度が０の場合は所定値Ａを与える。従って、カウンタＣの値が所定レベルに低下するまで、ここではカウンタＣが０に低下するまでは、減量側ガード値ＢＬの拡大が続行されることになる。なお、この形態ではカウンタＣに基づいて燃料濃度を推定し、その燃料濃度に基づいて減量側ガード値ＢＬを算出しているが、カウンタＣに基づいて減量側ガード値ＢＬを直接的に算出することもできる。その推定はカウンタＣと減量側ガード値ＢＬとの対応関係を実験的に調査し、カウンタＣを変数として減量側ガード値ＢＬを与えるマップを準備することにより実現できる。
【００３７】
以上の各ルーチンを並行して実行する本形態によれば、暖機完了後の運転が十分に行われる前に内燃機関１の運転を停止した特定履歴が記憶されている場合、即ちカウンタＣの値が０よりも大きい値として記憶されている場合には減量側ガード値ＢＬが拡大され、そのガード値ＢＬを用いて燃料噴射量が減量補正される。そのため、内燃機関１の暖機状態の変化により、潤滑油に溶け込んだ燃料が蒸発して空燃比がリッチ側に大きくずれた場合でも、減量側ガード値ＢＬの制限により十分に補正できない事態を回避できる。これにより暖機状態の変化に伴う空燃比のずれを速やかに減少させることができる。また、カウンタＣの値が大きいほど減量側ガード値ＢＬが拡大されて制限が緩和されるため、燃料希釈量に見合うように減量側ガード値が拡大される。これにより必要以上に減量側ガード値が拡大することを防止できる。更に、未暖機履歴カウンタＣが０に低下するまでの間、減量側ガード値ＢＬの拡大が続行される。そのため、燃料希釈量の変化を正確に捉えつつ、燃料希釈の影響がある間は減量側ガード値ＢＬの拡大が維持される。これにより、空燃比ずれを抑制できる期間を確実に確保でき、空燃比制御の制御性が向上する。
【００３８】
また、内燃機関１が暖機完了前か否かをポート壁温やシリンダ壁温と相関する水温に基づいて判定しているので、燃料が液体の状態で潤滑油に溶け込む状況を正確に捉えることができる。そして、内燃機関１の油温に基づいて暖機完了後か否かを判定しているため潤滑油内の燃料が蒸発する状況を正確に捉えることができる。これにより、空燃比制御が一層正確なものになる。
【００３９】
図４のルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明に係るガード値設定手段として機能する。
【００４０】
（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図７を参照して説明する。第２の形態では、補正ガード値設定処理を除き第１の形態と共通であるので、以下においては特徴部分のみを説明し、共通部分の説明を省略する。図７は第２の形態に係る補正ガード値設定処理の一例を示したフローチャートである。この設定処理は減量側ガード値ＢＬの設定にあたり、未暖機履歴カウンタＣの値に基づいて二種類の値に切り替えることに特徴がある。この処理は上述した図２及び図３のルーチンと並行してＥＣＵ３０にて所定周期で繰り返し実行される。これにより、ＥＣＵ３０は本発明に係る噴射量補正手段、ガード値設定手段、運転履歴記憶手段、暖機未了判定手段及び暖機完了判定手段としてそれぞれ機能する。
【００４１】
まず、ＥＣＵ３０はステップＳ３１において、減量ガード値ＢＬを予め定められた通常値αに設定する。続くステップＳ３２では未暖機履歴カウンタＣが０でないか否か、換言すれば、カウンタＣの値が所定レベルとしての０にまで減少したか否かを判定する。カウンタＣが０でない場合（Ｙｅｓ）は、無視できない燃料希釈が生じているはずなので、ステップＳ３３に進んで減量ガード値ＢＬを通常値αよりも大きな値として予め定められた緩和値βに設定し、今回のルーチンを終える。一方、カウンタＣが０である場合（Ｎｏ）は、減量側ガード値ＢＬの設定を通常値αに維持した状態でステップＳ３３をスキップして今回のルーチンを終える。
【００４２】
第２の形態によれば、カウンタＣの値が所定レベルに低下するまでの間、減量側ガード値ＢＬが緩和値βに設定されるため、燃料希釈の影響を受ける間は減量側ガード値ＢＬの拡大が続行される。これにより、内燃機関１の暖機状態の変化により、潤滑油に溶け込んだ燃料が蒸発して空燃比がリッチ側に大きくずれた場合でも、減量側ガード値ＢＬの制限により十分に補正できない事態を回避できる。また、本形態は、少なくとも二種類の値をカウンタＣの値に基づいて設定すれば済むため制御内容を簡素化できる。なお、本形態はカウンタＣのレベルを多段階に設定し、減量側ガード値ＢＬの値をそれらのレベルに基づいて３種類以上の値に切り替えることも可能である。
【００４３】
本発明は以上の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、内燃機関１は筒内直接噴射式内燃機関として構成されているが、本発明の制御装置を、アルコールを含む燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射式内燃機関に適用することもできる。
【００４４】
また、第２の形態における緩和値βを、第１の形態のように燃料濃度或いはカウンタＣの値に応じて変化させて、通常時αと緩和値βとを切り替えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の制御装置が適用された内燃機関の要部を示した図。
【図２】燃料噴射制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図３】運転履歴記憶処理の一例を示したフローチャート。
【図４】補正ガード値設定処理の一例を示したフローチャート。
【図５】未暖機履歴カウンタＣを変数として燃料濃度を与えるマップの一例を示した図。
【図６】燃料濃度を変数として減量側ガード値ＢＬを与えるマップの一例を示した図。
【図７】第２の形態に係る補正ガード値設定処理の一例を示したフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
１ 内燃機関
３０ ＥＣＵ（噴射量補正手段、ガード値設定手段、運転履歴記憶手段）
Ｃ 未暖機履歴カウンタ（特定履歴、履歴変数値）
Ｇ 補正ガード値
ＧＬ 減量側ガード値
ＧＨ 増量側ガード値
Ｔｐｗ 水温
Ｔｐｏ 油温
α 通常値
β 緩和値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコールを含んだ燃料で運転可能な内燃機関に適用される内燃機関の空燃比制御装置であって、
目標空燃比に対する空燃比のずれを減少させる方向へ燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、前記噴射量補正手段による補正量を制限するための補正ガード値を設定するガード値設定手段と、暖機完了後の運転が十分に行われる前に前記内燃機関の運転を停止した特定履歴を記憶する運転履歴記憶手段と、を備え、
前記ガード値設定手段は、前記運転履歴記憶手段が前記特定履歴を記憶している場合に前記噴射量補正手段に対する補正量の大きさの制限が緩和されるように、前記補正ガード値を拡大することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記運転履歴記憶手段は、暖機完了前の前記内燃機関の運転時間に相関する履歴変数値を前記特定履歴として記憶するとともに、暖機完了後の前記内燃機関の運転時間に基づいて前記履歴変数値を減少させ、前記ガード値設定手段は、前記履歴変数値が所定レベルに低下するまでの間、前記補正ガード値の拡大を続行する請求項１に記載の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記ガード値設定手段は、前記噴射量補正手段による減量補正側の制限が前記履歴変数値が大きいほど緩和されるように、前記履歴変数値に応じて前記補正ガード値を拡大する請求項２に記載の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記ガード値設定手段は、前記補正ガード値を、前記運転履歴記憶手段が前記特定履歴を記憶していない場合は通常値に、前記運転履歴記憶手段が前記特定履歴を記憶している場合は前記通常値よりも大きい緩和値にそれぞれ切り替える請求項１に記載の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の水温に基づいて暖機完了前を判定する暖機未了判定手段と、前記内燃機関の油温に基づいて暖機完了後を判定する暖機完了判定手段と、を更に備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の空燃比制御装置。
【請求項１】
アルコールを含んだ燃料で運転可能な内燃機関に適用される内燃機関の空燃比制御装置であって、
目標空燃比に対する空燃比のずれを減少させる方向へ燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、前記噴射量補正手段による補正量を制限するための補正ガード値を設定するガード値設定手段と、暖機完了後の運転が十分に行われる前に前記内燃機関の運転を停止した特定履歴を記憶する運転履歴記憶手段と、を備え、
前記ガード値設定手段は、前記運転履歴記憶手段が前記特定履歴を記憶している場合に前記噴射量補正手段に対する補正量の大きさの制限が緩和されるように、前記補正ガード値を拡大することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記運転履歴記憶手段は、暖機完了前の前記内燃機関の運転時間に相関する履歴変数値を前記特定履歴として記憶するとともに、暖機完了後の前記内燃機関の運転時間に基づいて前記履歴変数値を減少させ、前記ガード値設定手段は、前記履歴変数値が所定レベルに低下するまでの間、前記補正ガード値の拡大を続行する請求項１に記載の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記ガード値設定手段は、前記噴射量補正手段による減量補正側の制限が前記履歴変数値が大きいほど緩和されるように、前記履歴変数値に応じて前記補正ガード値を拡大する請求項２に記載の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記ガード値設定手段は、前記補正ガード値を、前記運転履歴記憶手段が前記特定履歴を記憶していない場合は通常値に、前記運転履歴記憶手段が前記特定履歴を記憶している場合は前記通常値よりも大きい緩和値にそれぞれ切り替える請求項１に記載の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の水温に基づいて暖機完了前を判定する暖機未了判定手段と、前記内燃機関の油温に基づいて暖機完了後を判定する暖機完了判定手段と、を更に備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の空燃比制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１２１２８３（Ｐ２００９−１２１２８３Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９４６０８（Ｐ２００７−２９４６０８）
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１３日（２００７．１１．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
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