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JP4595952B2 - 内燃機関の制御装置、制御方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

内燃機関の制御装置、制御方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関の制御装置、制御方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関し、特に、燃料タンクの燃料の量に関する情報に応じて点火時期を制御したり、筒内への燃料の噴射量を制御したりする技術に関する。
従来より、ガソリンにアルコール（エタノール）を混ぜた燃料もしくはアルコールのみからなる燃料（以下、これらをアルコール燃料とも記載する）を用いるＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）が知られている。アルコール燃料は、ガソリンとは特性が異なる。たとえば、アルコール燃料は、ガソリンに比べてオクタン価が高い。そのため、ノックが発生し難い。したがって、アルコール燃料を用いる場合は、ガソリンのみを燃料として用いる場合とは異なる態様で内燃機関における点火時期を制御することが好ましい。たとえば、内燃機関の出力を向上するため、アルコール濃度が高い場合は、低い場合に比べて点火時期を進角することが考えられる。
特開平５−３３７４８号公報（特許文献１）は、アルコール燃料を使用するエンジンにおいて、ノックを招くことなく出力と燃費の向上を図ることができるエンジンの点火時期制御装置を開示する。特許文献１に記載の点火時期制御装置は、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出部と、エンジン回転数検出部の出力に基づいてエンジンの点火時期を制御する点火時期制御部と、使用燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出部と、エンジン回転数検出部およびアルコール濃度検出部の各出力に基づき、エンジンの低回転時においてアルコール濃度が高い時には点火時期制御部による点火時期の設定を進角側に補正する点火時期補正部とを含む。
この公報に記載の点火時期制御装置によれば、使用燃料中のアルコール濃度が高い時には低い時に対してエンジンの低回転時に点火時期が進角側に補正される。これにより、低回転域で点火時期が適正に制御される。その結果、ノッキングを招くことなく出力および燃費を向上することができる。
特開平５−３３７４８号公報
ところで、燃料を補給する際、常にアルコール濃度が同じ燃料が補給されるとは限らない。たとえば、燃料タンクに残存しているアルコール燃料よりもアルコール濃度が低いアルコール燃料が補給される場合があり得る。このような場合、オクタン価が急減する。特開平５−３３７４８号公報においては、検出されたアルコール濃度に応じて点火時期を設定しているものの、アルコール濃度を検出するまでにはいくらか時間が必要である。したがって、アルコール濃度が低いアルコール燃料が補給された場合は、アルコール濃度の検出が終了するまでの間、ノックが発生する状態になるまで点火時期が進角され得る。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ノックが発生する頻度を低減することができる内燃機関の制御装置、制御方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。
第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料タンクの燃料の補給に関する情報を検出するための手段と、燃料タンクの燃料の補給に関する情報に応じて点火時期を制御するための制御手段とを含む。第８の発明に係る内燃機関の制御方法は、第１の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の要件を備える。
第１または第８の発明によると、燃料タンクの燃料の補給に関する情報に応じて点火時期が制御される。たとえば、燃料の補給量が多いほど、点火時期が遅角される。これにより、アルコール燃料の補給時にオクタン価が急減した場合であっても、ノックが発生し難いようにすることができる。そのため、ノックが発生する頻度を低減することができる内燃機関の制御装置もしくは制御方法を提供することができる。
第２の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第１の発明の構成に加え、燃料の補給に関する情報は、燃料の補給量である。制御手段は、燃料の補給量に応じて点火時期を制御するための手段を含む。第９の発明に係る内燃機関の制御方法は、第２の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の要件を備える。
第２または第９の発明によると、燃料の補給量に応じて点火時期が制御される。これにより、アルコール燃料のオクタン価の変化に応じて点火時期を制御することができる。
第３の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第２の発明の構成に加え、制御手段は、燃料の補給量が多いほど、点火時期をより遅角するように制御するための手段を含む。第１０の発明に係る内燃機関の制御方法は、第３の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の要件を備える。
第３または第１０の発明によると、燃料の補給量が多いほど、点火時期がより遅角される。これにより、オクタン価の低下量が大きいと考えられる場合は、点火時期を大きく遅角することができる。そのため、ノックが発生し難いようにすることができる。
第４の発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段および吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段を備えた内燃機関の制御装置である。この制御装置は、燃料タンクの燃料の補給に関する情報を検出するための手段と、第１の燃料噴射手段からの噴射量および第２の燃料噴射手段からの噴射量の比率を燃料タンクの燃料の補給に関する情報に応じて制御するための制御手段とを含む。第１１の発明に係る内燃機関の制御方法は、第４の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の要件を備える。
第４または第１１の発明によると、筒内への燃料噴射量および吸気通路内への燃料噴射量の比率が、燃料タンクの燃料の補給に関する情報に応じて制御される。たとえば、燃料の補給量が多いほど、筒内への燃料噴射量の比率がより大きくされる。これにより、筒内の温度を低減することができる。そのため、アルコール燃料の補給時にオクタン価が急減した場合であっても、ノックが発生し難いようにすることができる。その結果、ノックが発生する頻度を低減することができる内燃機関の制御装置もしくは制御方法を提供することができる。
第５の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第４の発明の構成に加え、燃料の補給に関する情報は、燃料の補給量である。制御手段は、第１の燃料噴射手段からの噴射量および第２の燃料噴射手段からの噴射量の比率を燃料の補給量に応じて制御するための手段を含む。第１２の発明に係る内燃機関の制御方法は、第５の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の要件を備える。
第５または第１２の発明によると、筒内への燃料噴射量および吸気通路内への燃料噴射量の比率が、燃料の補給量に応じて制御される。これにより、アルコール燃料のオクタン価の変化に応じて、筒内への燃料噴射量および吸気通路内への燃料噴射量の比率を制御することができる。
第６の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第５の発明の構成に加え、制御手段は、燃料の補給量が多いほど、第１の燃料噴射手段からの噴射量の比率がより大きくなるように制御するための手段を含む。第１３の発明に係る内燃機関の制御方法は、第６の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の要件を備える。
第６または第１３の発明によると、燃料の補給量が多いほど、筒内への燃料噴射量の比率がより大きくされる。これにより、オクタン価の低下量が大きいと考えられる場合は、筒内の温度を大きく低減することができる。そのため、ノックが発生し難いようにすることができる。
第７の発明に係る内燃機関の制御装置においては、第４〜６のいずれかの発明の構成に加え、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタである。第２の燃料噴射手段は、吸気通路噴射用インジェクタである。第１４の発明に係る内燃機関の制御方法は、第７の発明に係る内燃機関の制御装置と同様の要件を備える。
第７または第１４の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、ノックが発生する頻度を低減することができる。
第１５の発明に係るプログラムは、第８〜１４のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータに実現させるプログラムであって、第１６の発明に係る記録媒体は、第８〜１４のいずれかの発明に係る制御方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
第１５または第１６の発明によると、コンピュータ（汎用でも専用でもよい）を用いて、第８〜１４のいずれかの発明に係る内燃機関の制御方法を実現することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではなく、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型８気筒エンジンなど、種々の形式のエンジンに適用可能である。
エンジン１０は、アルコール（エタノール）を含有するアルコール燃料により駆動する内燃機関である。図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。
各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁１４０を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。
図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁１５２を介して高圧燃料ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁１５２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁１５２が全開にされると、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁１５２はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。
一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。
エンジン１０の潤滑系は、クランクケースの一部として形成されるオイルパンと、潤滑油供給装置を備えて構成される。この潤滑油供給装置は、オイルポンプ、フィルタ、オイルジェット機構等を備えている。オイルパン内の潤滑油は、フィルタを介してオイルポンプにより吸引され、オイルジェット機構に供給される。ピストンと気筒内周面（ボア）との間を潤滑するにあたっては、オイルジェット機構に供給された潤滑油が、この機構から気筒内周面に供給される。その後、潤滑油はピストンが往復動するのに伴って気筒内周面からその下方にかき落とされ、最終的にオイルパンに戻される。そして、このかき落とされた潤滑油はオイルパン内の潤滑油と混合された後、再びエンジン１０の潤滑に供される。なお、気筒内周面に供給されてピストンの潤滑に供された潤滑油は、エンジン１０の燃焼熱により温度上昇した後、オイルパンに戻される。
エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(Read Only Memory)３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。
エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。
燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。
本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ2センサを用いてもよい。
本実施の形態において、エンジンＥＣＵ３００は、空燃比センサ４２０の出力電圧に基づいて、燃料の総噴射量のフィードバック補正量を算出する。また、予め定められた学習条件が成立した場合、フィードバック補正量の学習値（燃料噴射量の恒常的なズレ量を表す値）を算出する。
本実施の形態においては、空燃比がリーンである場合（理論空燃比よりもリーンである場合）、フィードバック補正量が増大するように算出される。空燃比がリッチである場合（理論空燃比よりもリッチである場合）、フィードバック補正量が減少するように算出される。なお、フィードバック補正量の算出方法については、公知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰返さない。
学習値は、予め定められた学習条件が満たされた場合に、マップに基づいて決定される更新量を、前回算出された学習値に加算または前回算出された学習値から減算することにより算出される。予め定められた学習条件は、たとえばフィードバック補正量の平均値（制御中心値）がしきい値（１）よりも小さいという条件やしきい値（２）（しきい値（２）＞しきい値（１））よりも大きいという条件である。
燃料噴射量が過剰であるほど（目標の燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が多いほど）、学習値が小さい値として算出される。一方、燃料噴射量が不足するほど（目標の燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が少ないほど）、学習値が大きい値として算出される。なお、学習値の算出方法については、公知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰返さない。
燃料噴射量は、フィードバック補正量および学習値に基づいて補正される。すなわち、フィードバック補正量や学習値が大きいほど、燃料噴射量が増大するように補正され、フィードバック補正量や学習値が小さいほど、燃料噴射量が減少するように補正される。本実施の形態において、燃料噴射量の補正量は、フィードバック補正量と学習値との和として算出される。
本実施の形態においては、フィードバック補正量の学習値に基づいて、燃料のアルコール濃度が検出（算出）される。たとえば、学習値と機関冷却水温とをパラメータに有するマップに従ってアルコール濃度が検出される。なお、アルコール濃度を検出する方法はこれに限らない。
アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態（吸入空気量等）に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。
さらに、入力ポート３５０には、燃料タンク２００のアルコール燃料の残存量を表わす信号を発生するセンダーゲージ（燃料残量計）４７０が接続されている。なお、入力ポート３５０にセンダーゲージ４７０から出力された信号を直接入力する代わりに、エンジンＥＣＵ３００とは異なるＥＣＵを介してセンダーゲージ４７０の信号を入力するようにしてもよい。
図２および図３を参照して、エンジン１０の運転状態に対応させた情報である、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０との噴き分け比率（以下、ＤＩ比率ｒとも記載する。）を表わすマップについて説明する。これらのマップは、エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０に記憶される。図２は、エンジン１０の温間用マップであって、図３は、エンジン１０の冷間用マップである。
図２および図３に示すように、これらのマップは、エンジン１０の回転数を横軸にして、負荷率を縦軸にして、筒内噴射用インジェクタ１１０の分担比率がＤＩ比率ｒとして百分率で示されている。
図２および図３に示すように、エンジン１０の回転数と負荷率とに定まる運転領域ごとに、ＤＩ比率ｒが設定されている。「ＤＩ比率ｒ＝１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味し、「ＤＩ比率ｒ＝０％」とは、吸気通路噴射用インジェクタ１２０からのみ燃料噴射が行なわれる領域であることを意味する。「ＤＩ比率ｒ≠０％」、「ＤＩ比率ｒ≠１００％」および「０％＜ＤＩ比率ｒ＜１００％」とは、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０とで燃料噴射が分担して行なわれる領域であることを意味する。なお、概略的には、筒内噴射用インジェクタ１１０は、出力性能の上昇に寄与し、吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、混合気の均一性に寄与する。このような特性の異なる２種類のインジェクタを、エンジン１０の回転数と負荷率とで使い分けることにより、エンジン１０が通常運転状態（たとえば、アイドル時の触媒暖気時が、通常運転状態以外の非通常運転状態の一例であるといえる）である場合には、均質燃焼のみが行なわれるようにしている。
さらに、これらの図２および図３に示すように、温間時のマップと冷間時のマップとに分けて、筒内噴射用インジェクタ１１０と吸気通路噴射用インジェクタ１２０のＤＩ分担率ｒを規定した。エンジン１０の温度が異なると、筒内噴射用インジェクタ１１０および吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が異なるように設定されたマップを用いて、エンジン１０の温度を検出して、エンジン１０の温度が予め定められた温度しきい値以上であると図２の温間時のマップを選択して、そうではないと図３に示す冷間時のマップを選択する。それぞれ選択されたマップに基づいて、エンジン１０の回転数と負荷率とに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０および／または吸気通路噴射用インジェクタ１２０を制御する。
本実施の形態においては、燃料の総噴射量が所望の噴射量になるように、ＤＩ比率ｒに基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量および吸気通路噴射用インジェクタ１２０からの燃料噴射量が決定される。
図２および図３に設定されるエンジン１０の回転数と負荷率について説明する。図２のＮＥ（１）は２５００〜２７００ｒｐｍに設定され、ＫＬ（１）は３０〜５０％、ＫＬ（２）は６０〜９０％に設定されている。また、図３のＮＥ（３）は２９００〜３１００ｒｐｍに設定されている。すなわち、ＮＥ（１）＜ＮＥ（３）である。その他、図２のＮＥ（２）や、図３のＫＬ（３）、ＫＬ（４）も適宜設定されている。
図２および図３を比較すると、図２に示す温間用マップのＮＥ（１）よりも図３に示す冷間用マップのＮＥ（３）の方が高い。これは、エンジン１０の温度が低いほど、吸気通路噴射用インジェクタ１２０の制御領域が高いエンジン回転数の領域まで拡大されるということを示す。すなわち、エンジン１０が冷えている状態であるので、（たとえ、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃料を噴射しなくても）筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しにくい。このため、吸気通路噴射用インジェクタ１２０を使って燃料を噴射する領域を拡大するように設定され、均質性を向上させることができる。
図２および図３を比較すると、エンジン１０の回転数が、温間用マップにおいてはＮＥ（１）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＮＥ（３）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。また、負荷率が、温間用マップにおいてはＫＬ（２）以上の領域において、冷間用マップにおいてはＫＬ（４）以上の領域において、「ＤＩ比率ｒ＝１００％」である。これは、予め定められた高エンジン回転数領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されること、予め定められた高エンジン負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。すなわち、高回転領域や高負荷領域においては、筒内噴射用インジェクタ１１０のみで燃料を噴射しても、エンジン１０の回転数や負荷が高く吸気量が多いので筒内噴射用インジェクタ１１０のみでも混合気を均質化しやすいためである。このようにすると、筒内噴射用インジェクタ１１０から噴射された燃料は燃焼室内で気化潜熱を伴い（燃焼室から熱を奪い）気化される。これにより、圧縮端での混合気の温度が下がる。これにより対ノッキング性能が向上する。また、燃焼室の温度が下がるので、吸入効率が向上し高出力が見込める。
図２に示す温間マップでは、負荷率ＫＬ（１）以下では、筒内噴射用インジェクタ１１０のみが用いられる。これは、エンジン１０の温度が高いときであって、予め定められた低負荷領域では筒内噴射用インジェクタ１１０のみが使用されるということを示す。これは、温間時においてはエンジン１０が暖まった状態であるので、筒内噴射用インジェクタ１１０の噴口にデポジットが堆積しやすい。しかしながら、筒内噴射用インジェクタ１１０を使って燃料を噴射することにより噴口温度を低下させることができるので、デポジットの堆積を回避することも考えられ、また、筒内噴射用インジェクタの最小燃料噴射量を確保して、筒内噴射用インジェクタ１１０を閉塞させないことも考えられ、このために、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた領域としている。
図２および図３を比較すると、図３の冷間用マップにのみ「ＤＩ比率ｒ＝０％」の領域が存在する。これは、エンジン１０の温度が低いときであって、予め定められた低負荷領域（ＫＬ（３）以下）では吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみが使用されるということを示す。これはエンジン１０が冷えていてエンジン１０の負荷が低く吸気量も低いため燃料が霧化しにくい。このような領域においては筒内噴射用インジェクタ１１０による燃料噴射では良好な燃焼が困難であるため、また、特に低負荷および低回転数の領域では筒内噴射用インジェクタ１１０を用いた高出力を必要としないため、筒内噴射用インジェクタ１１０を用いないで、吸気通路噴射用インジェクタ１２０のみを用いる。
また、通常運転時以外の場合、エンジン１０がアイドル時の触媒暖気時の場合（非通常運転状態であるとき）、成層燃焼を行なうように筒内噴射用インジェクタ１１０が制御される。このような触媒暖気運転中にのみ成層燃焼させることで、触媒暖気を促進させ、排気エミッションの向上を図る。
図４を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００の機能について説明する。なお、以下に説明する機能はハードウェアにより実現するようにしてもよく、ソフトウェアにより実現するようにしてもよい。
エンジンＥＣＵ３００は、補給量検出部５００と、点火時期制御部５０２と、比率制御部５０４とを含む。補給量検出部５００は、センダーゲージ４７０から送信された信号に基づいて、アルコール燃料の補給量、すなわちアルコール燃料の増加量を検出する。
点火時期制御部５０２は、アルコール燃料の補給量に応じて、点火時期を制御する。本実施の形態においては、アルコール燃料の補給量が多いほど点火時期をより遅角するように制御する。なお、点火時期を制御する方法はこれに限らない。
比率制御部５０４は、アルコール燃料の補給量に応じて、ＤＩ比率ｒを制御する。本実施の形態においては、アルコール燃料の補給量が多いほど、ＤＩ比率ｒがより高くなるように制御される。すなわち、アルコール燃料の補給量が多いほど、筒内噴射用インジェクタ１１０からの燃料噴射量の比率がより大きくなるようにＤＩ比率ｒが補正される。なお、ＤＩ比率ｒを制御する方法はこれに限らない。
図５を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００が実行するプログラムの制御構造について説明する。以下に説明するプログラムは、たとえばＲＯＭ３２０に記録される。なお、エンジンＥＣＵ３００により実行されるプログラムをＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に記録して市場に流通させてもよい。
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、センダーゲージ４７０から送信された信号に基づいて、アルコール燃料が補給されたか否か、すなわち、燃料タンク２００内のアルコール燃料が増加したか否かを判断する。アルコール燃料が補給されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ５００に移される。
Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、センダーゲージ４７０から送信された信号に基づいて、アルコール燃料の補給量（増加量）を検出する。
Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、アルコール濃度の検出が終了したか否かを判断する。たとえば、フィードバック補正量の学習値を用いて検出されるアルコール濃度の変化量がしきい値よりも小さい状態が予め定められた時間以上継続した場合、アルコール濃度の検出が終了したと判断される。なお、アルコール濃度の検出が終了したか否かを判断する方法はこれに限らない。アルコール濃度の検出が終了すると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ５００に移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１３０に移される。
Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０の運転状態が、ノックが発生し得る状態であるか否かを判断する。たとえば、エンジン回転数および負荷率が、ノックが発生し得る領域として定められたノック領域内の値である場合、エンジン１０の運転状態が、ノックが発生し得る状態であると判断される。なお、ノックが発生し得る状態であるか否かを判断する方法はこれに限らない。エンジン１０の運転状態が、ノックが発生し得る状態であると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０に移される。もしそうでないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理はＳ５００に移される。
Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ３００は、前述した図２もしくは図３に示すマップに従って定められるＤＩ比率ｒが０％より大きく、かつ１００％より小さいか否かを判断する。ＤＩ比率ｒが０％より大きく、かつ１００％より小さいと（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５０に移される。もしそうでないと（Ｓ１４０にてＮＯ）、処理はＳ４００に移される。
Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０の負荷率がしきい値以上であるか否かを判断する。エンジン１０の負荷率がしきい値以上であると（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、処理はＳ２００に移される。もしそうでないと（Ｓ１５０にてＮＯ）、処理はＳ３００に移される。
Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ３００は、アルコール燃料の補給量に応じて、点火時期を遅角するとともに、アルコール燃料の補給量に応じて、ＤＩ比率ｒを高くする。
Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ３００は、アルコール燃料の補給量に応じて、ＤＩ比率ｒを高くする。
Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジンＥＣＵ３００は、アルコール燃料の補給量に応じて、点火時期を遅角する。
Ｓ５００にて、エンジンＥＣＵ３００は、通常の態様で、点火時期およびＤＩ比率ｒを制御する。すなわち、アルコール燃料の補給量を用いずに、点火時期を制御するとともにＤＩ比率ｒを制御する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００の動作について説明する。
アルコール燃料が補給されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、アルコール燃料の補給量が検出される（Ｓ１１０）。アルコール燃料が補給されると、燃料タンク２００に残存するアルコール燃料のアルコール濃度と、補給されたアルコール燃料のアルコール濃度との違いから、アルコール燃料の補給量に応じてオクタン価が変化し得る。オクタン価が急減した場合、ノックが発生する頻度が高くなり得る。
アルコール濃度の検出が終了している場合は、アルコール濃度に適した点火時期を設定することにより、ノックを抑制することが可能である。しかしながら、アルコール濃度を検出するまでには、いくらかの時間が必要である。したがって、アルコール燃料の補給後は、実際のアルコール濃度に応じた点火時期を設定することができない期間があり得る。
そこで、アルコール濃度の検出が終了していなければ（Ｓ１２０にてＮＯ）、エンジン１０の運転状態が、ノックが発生し得る状態であるか否かが判断される（Ｓ１３０）。エンジン１０の運転状態が、ノックが発生し得る状態であると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、前述した図２もしくは図３に示すマップに従って定められるＤＩ比率ｒが０％より大きく、かつ１００％より小さいか否かが判断される（Ｓ１４０）。
ＤＩ比率ｒが０％より大きく、かつ１００％より小さいと（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、エンジン１０の負荷率がしきい値以上であるか否かが判断される（Ｓ１５０）。エンジン１０の負荷率がしきい値以上であると（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、ノックが非常に発生し易い状態であるといえる。
この場合、アルコール燃料の補給量に応じて、点火時期が遅角されるとともに、アルコール燃料の補給量に応じて、ＤＩ比率ｒが高くされる（Ｓ２００）。これにより、アルコール燃料と空気との混合気の燃焼温度を低くするとともに、筒内に直接噴射されたアルコール燃料により筒内を冷却することができる。そのため、ノックを発生し難くすることができる。
エンジン１０の負荷率がしきい値より小さいと（Ｓ１５０にてＮＯ）、点火時期を遅角せずにノックを発生し難くすることができる状態であるといえる。この場合、アルコール燃料の補給量に応じて、ＤＩ比率ｒが高くされる（Ｓ３００）。これにより、筒内に直接噴射されたアルコール燃料により筒内を冷却することができる。そのため、ノックを発生し難くすることができる。
ＤＩ比率ｒが０％である場合または１００％である場合（Ｓ１４０にてＮＯ）、ＤＩ比率ｒを高くすることができない。したがって、アルコール燃料の補給量に応じて、点火時期が遅角される（Ｓ４００）。これにより、アルコール燃料と空気との混合気の燃焼温度を低くすることができる。そのため、ノックを発生し難くすることができる。
エンジン１０の運転状態が、ノックが発生し得る状態でないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、ノックを発生し難くする必要はない。また、アルコール濃度の検出が終了すると（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、アルコール濃度に適した点火時期を設定することによりノックを抑制することが可能である。これらの場合、アルコール燃料の補給量を用いずに、通常の態様で点火時期およびＤＩ比率ｒが制御される（Ｓ５００）。
以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによれば、アルコール燃料の補給量に応じて点火時期が遅角されたり、ＤＩ比率ｒが高くされたりする。これにより、アルコール燃料と空気との混合気の燃焼温度を低くしたり、筒内に直接噴射されたアルコール燃料により筒内を冷却したりすることができる。そのため、ノックを発生し難くすることができる。
なお、アルコール燃料の補給量に応じて点火時期を遅角したりＤＩ比率ｒを高くしたりする代わりに、前回アルコール燃料が補給されてから今回アルコール燃料が補給されるまでの走行距離など、アルコール燃料の補給量との相関がある値に応じて点火時期を遅角したりＤＩ比率ｒを高くしたりするようにしてもよい。
また、補給前のアルコール燃料の残存量に応じて点火時期を遅角したりＤＩ比率ｒを高くしたりするようにしてもよい。さらに、補給前のアルコール燃料の残存量とアルコール燃料の補給量との比率など、オクタン価の変化量との相関がある値に応じて点火時期を遅角したりＤＩ比率ｒを高くしたりするようにしてもよい。この場合、補給前のアルコール燃料の残存量に対してアルコール燃料の補給量が多いほど、点火時期をより遅角したり、ＤＩ比率ｒをより大きくしたりするようにしてもよい。すなわち、補給前のアルコール燃料の残存量が少ない場合は、アルコール燃料の補給量が少なくても、点火時期を遅角したり、ＤＩ比率ｒを高くしたりするようにしてもよい。
さらに、フューエルリッドを開いた後など、アルコール燃料を補給したと推定される場合に点火時期を遅角したりＤＩ比率ｒを高くしたりするようにしてもよい。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶される温間時のＤＩ比率マップを表わす図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶される冷間時のＤＩ比率マップを表わす図である。 エンジンＥＣＵの機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
符号の説明
１０ エンジン、２０ インテークマニホールド、３０ サージタンク、４０ 吸気ダクト、４２ エアフローメータ、５０ エアクリーナ、６０ 電動モータ、７０ スロットルバルブ、８０ エキゾーストマニホールド、９０ 三元触媒コンバータ、１００ アクセルペダル、１１０ 筒内噴射用インジェクタ、１１２ 気筒、１２０ 吸気通路噴射用インジェクタ、１３０ 燃料分配管、１４０ 逆止弁、１５０ 高圧燃料ポンプ、１５２ 電磁スピル弁、１６０ 燃料分配管（低圧側）、１７０ 燃料圧レギュレータ、１８０ 低圧燃料ポンプ、１９０ 燃料フィルタ、２００ 燃料タンク、３００ エンジンＥＣＵ、３１０ 双方向性バス、３２０ ＲＯＭ、３３０ ＲＡＭ、３４０ ＣＰＵ、３５０ 入力ポート、３６０ 出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０ Ａ／Ｄ変換器、３８０ 水温センサ、４００ 燃料圧センサ、４２０ 空燃比センサ、４４０ アクセル開度センサ、４６０ 回転数センサ、４７０ センダーゲージ、５００ 補給量検出部、５０２ 点火時期制御部、５０４ 比率制御部。

Claims (6)

  1. 筒内に燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路内に燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタを備え、アルコール燃料が用いられる内燃機関の制御装置であって、
    燃料タンクの燃料の補給に関する情報を検出するための手段と、
    燃料の補給量が多いほど、前記筒内噴射用インジェクタからの噴射量の比率がより大きくなるように、前記筒内噴射用インジェクタからの噴射量および前記吸気通路噴射用インジェクタからの噴射量の比率を前記燃料タンクの燃料の補給量に応じて制御するための制御手段とを含む、内燃機関の制御装置。
  2. 燃料の補給量が多いほど、点火時期をより遅角するように制御するための手段をさらに含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 筒内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタおよび吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタを備え、アルコール燃料が用いられる内燃機関の制御方法であって、
    燃料タンクの燃料の補給に関する情報を検出するステップと、
    燃料の補給量が多いほど、前記筒内噴射用インジェクタからの噴射量の比率がより大きくなるように、前記筒内噴射用インジェクタからの噴射量および前記吸気通路噴射用インジェクタからの噴射量の比率を前記燃料タンクの燃料の補給量に応じて制御するステップとを含む、内燃機関の制御方法。
  4. 燃料の補給量が多いほど、点火時期をより遅角するように制御するステップをさらに含む、請求項３に記載の内燃機関の制御方法。
  5. 請求項３または４に記載の制御方法をコンピュータに実現させるプログラム。
  6. 請求項３または４に記載の制御方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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