(57)【要約】  本発明は、気体燃料と液体燃料を使用可能な多種燃料内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関が使用する燃料の切り替えが行われるときに、混合気の空燃比の変化を抑制することを課題とする。本発明は、上記した課題を解決するために、液体燃料と気体燃料を使用可能な多種燃料内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関の使用燃料を切り替えるときに、切り替え前と切り替え後に気筒内に残留する既燃ガスの量を変更することにより、残留ガスの熱を利用して壁面付着燃料量の変化を抑制するようにした。
2012157076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料と液体燃料を使用可能な多種燃料内燃機関の制御システムにおいて、
気体燃料又は液体燃料の少なくとも一方を内燃機関へ供給する供給装置と、
排気バルブの開閉タイミングを変更する可変動弁機構と、
前記供給装置が気体燃料の供給と液体燃料の供給との切り替えを行うときに、液体燃料の供給時に気筒内に残留する既燃ガスの量が気体燃料の供給時に気筒内に残留する既燃ガスの量より多くなるように、前記可変動弁機構を制御する制御部と、
を備える多種燃料内燃機関の制御システム。
【請求項２】
請求項１において、液体燃料に含まれるアルコールの濃度を検出する検出部を更に備え、
前記制御部は、前記検出部により検出されるアルコール濃度が高いときは低いときに比して、液体燃料供給時に気筒内に残留させる既燃ガスの量が多くなるように、可変動弁機構を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記制御部は、液体燃料供給時は気体燃料供給時に比して、排気バルブの閉弁タイミングが早くなるように、前記可変動弁機構を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【請求項４】
請求項３において、前記制御部は、液体燃料供給時の排気バルブの閉弁タイミングが排気行程上死点より早く且つ吸気バルブの開弁タイミングより早くなるように、前記可変動弁機構を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【請求項５】
請求項４において、前記可変動弁機構は、排気バルブの開閉タイミングと吸気バルブの開閉タイミングを変更する機構であり、
前記制御部は、液体燃料供給時の吸気バルブの開弁タイミングが排気行程上死点より早くなるように前記可変動弁機構を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れか１項において、吸気通路又は気筒内の壁面温度と相関する温度を取得する取得部を更に備え、
前記制御部は、前記取得部により取得された温度が高いときは低いときに比して、液体燃料供給時の排気バルブの閉弁タイミングが遅くなるように、前記可変動弁機構を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【請求項７】
請求項３乃至６の何れか１項において、前記供給装置が気体燃料の供給から液体燃料の供給へ切り替えた時点から、排気バルブの実際の閉弁タイミングが液体燃料供給時に適した目標閉弁タイミングに一致するまでの期間に、前記制御部は、液体燃料と気体燃料が内燃機関へ供給されるように、前記供給装置を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【請求項８】
請求項７において、前記制御部は、排気バルブの実際の閉弁タイミングと前記目標閉弁タイミングとの差が大きいときは小さいときに比して、内燃機関へ供給される気体燃料が多くなるように前記供給装置を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体燃料と液体燃料を使用可能な多種燃料内燃機関の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数種の燃料により運転可能な内燃機関が提案されている。このような内燃機関において、外気温度又は機関温度が低いときは気体燃料により内燃機関を始動させ、機関温度が高くなったときに気体燃料から液体燃料へ切り替える技術が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０５１５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、気体燃料と液体燃料は、吸気通路や気筒内の壁面に付着する燃料（壁面付着燃料）の量が相異する。そのため、気体燃料と液体燃料の切り替えが行われたときに、壁面付着燃料量の変化によって混合気の空燃比が変化する可能性がある。混合気の空燃比が変化すると、排気エミッションの増加やトルク変動の増加などが誘発される可能性もある。【０００５】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、気体燃料と液体燃料を使用可能な多種燃料内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関が使用する燃料の切り替えが行われるときに、混合気の空燃比の変化を抑制する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、液体燃料と気体燃料を使用可能な多種燃料内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関の使用燃料を切り替えるときに、切り替え前と切り替え後に気筒内に残留する既燃ガス（以下、「残留ガス」と称する）の量を変更することにより、残留ガスの熱を利用して壁面付着燃料量の変化を抑制するようにした。【０００７】
供給装置から内燃機関へ供給される燃料、すなわち内燃機関の運転に使用される燃料（以下、「使用燃料」と称する）が気体燃料である場合は液体燃料である場合に比して、壁面付着燃料量が少なくなる。そのため、使用燃料が気体燃料から液体燃料へ切り替えられる場合は、切り替え前に比して切り替え後の方が混合気の空燃比が高く（リーン）なる。一方、使用燃料が液体燃料から気体燃料へ切り替えられる場合は、切り替え前に比して切り替え後の方が混合気の空燃比が低く（リッチ）になる。【０００８】
使用燃料の切り替えにより混合気の空燃比が変化すると、内燃機関の排気系に配置された排気浄化用触媒における浄化率が変化したり、混合気の燃焼により発生する熱エネルギ量が変化したりする可能性がある。その結果、排気エミッションの増加やトルク変動の増加などが誘発される可能性もある。【０００９】
これに対し、使用燃料が液体燃料であるときに液体燃料の供給量を増量補正する方法が考えられる。しかしながら、燃料消費量の増加や、未燃燃料成分の排出量の増加を招く可能性がある。【００１０】
また、液体燃料が吸気通路や気筒内の壁面に付着する可能性があるときは液体燃料の使用を禁止する方法も考えられる。しかしながら、気体燃料は液体燃料に比してエネルギ貯蔵密度が低いため、車両の燃料タンクに貯蔵可能な気体燃料の量は液体燃料より少なくなる可能性がある。よって、気体燃料を使用する運転領域が拡大されると、気体燃料を頻繁に補給する必要が生じたり、気体燃料を使用する運転領域において気体燃料を使用することができなくなったりする可能性がある。【００１１】
そこで、本発明は、気体燃料と液体燃料を使用可能な多種燃料内燃機関の制御システムにおいて、
気体燃料又は液体燃料の少なくとも一方を内燃機関へ供給する供給装置と、
排気バルブの開閉タイミングを変更する可変動弁機構と、
前記供給装置が気体燃料の供給と液体燃料の供給との切り替えを行うときに、液体燃料の供給時に気筒内に残留する既燃ガスの量が気体燃料の供給時に気筒内に残留する既燃ガスの量より多くなるように、前記可変動弁機構を制御する制御部と、
を備えるようにした。【００１２】
本発明の多種燃料内燃機関の制御システムによれば、使用燃料が気体燃料から液体燃料へ切り替えられる場合は、切り替え前の残留ガス量より切り替え後の残留ガス量の方が多くなる。つまり、使用燃料の切り替え前において気体燃料が残留ガスから受ける熱量に比べ、使用燃料の切り替え後において液体燃料が残留ガスから受ける熱量の方が多くなる。よって、使用燃料の切り替え前後において、壁面付着燃料量の変化が抑制される。【００１３】
一方、使用燃料が液体燃料から気体燃料へ切り替えられる場合は、切り替え前の残留ガス量より切り替え後の残留ガス量の方が少なくなる。つまり、使用燃料の切り替え前において液体燃料が残留ガスから受ける熱量に比べ、使用燃料の切り替え後において気体燃料が残留ガスから受ける熱量の方が少なくなる。よって、使用燃料の切り替え前後において、壁面付着燃料量の変化が抑制される。【００１４】
したがって、本発明の多種燃料内燃機関の制御システムよれば、液体燃料の増量補正や、気体燃料が使用される運転領域の拡大を抑えつつ、使用燃料の切り替えに起因した空燃比の変化を抑制することができる。その結果、排気エミッションの増加やトルク変動の増加が抑制される。【００１５】
なお、吸気通路や気筒内の温度が高くなるときは、使用燃料の切り替えに起因した壁面付着燃料量の変化が発生し難い。よって、上記したような残留ガス量の調整処理は、内燃機関の温度が所定温度より低いときに限り実行されるようにしてもよい。ここでいう「内燃機関の温度」としては、冷却水の温度や潤滑油の温度を用いることができる。また、「所定温度」としては、吸気通路や気筒内の壁面に付着した液体燃料が十分に気化し得る最低の温度、或いは内燃機関が暖機完了状態にあるときの温度を用いることができる。【００１６】
ところで、内燃機関の液体燃料としては、アルコールを含有した液体燃料が使用される場合がある。アルコールを含有した液体燃料は、アルコールを含有しない液体燃料に比して気化し難い。そのため、液体燃料がアルコールを含有している場合は含有していない場合に比して、壁面付着燃料量が多くなる可能性がある。【００１７】
そこで、本発明の多種燃料内燃機関の制御システムは、液体燃料に含まれるアルコールの濃度に応じて、液体燃料供給時に気筒内に残留させる既燃ガスの量（残留ガス量）を調整してもよい。たとえば、本発明の多種燃料内燃機関の制御システムは、液体燃料に含まれるアルコールの濃度を検出する検出部を更に備えるようにしてもよい。その場合、制御部は、前記検出部により検出されるアルコール濃度が高いときは低いときに比して、液体燃料供給時の残留ガス量が多くなるように、可変動弁機構を制御すればよい。【００１８】
このような構成によれば、液体燃料がアルコールを含有している場合であっても、使用燃料の切り替えに起因した壁面付着燃料量の変化を抑制することができる。つまり、液体燃料がアルコールを含有している場合であっても、使用燃料の切り替えに起因した空燃比の変化を抑制することができる。【００１９】
ここで、液体燃料供給時の残留ガス量を気体燃料供給時の残留ガス量より多くする方法としては、液体燃料供給時は気体燃料供給時に比して排気バルブの閉弁タイミングを早める方法を用いることができる。つまり、本発明の制御部は、液体燃料供給時は気体燃料供給時に比して、排気バルブの閉弁タイミングが早くなるように可変動弁機構を制御してもよい。【００２０】
排気バルブの閉弁タイミングが早いときは遅いときに比して、気筒内から排出される既燃ガスの量が少なくなる。言い換えると、排気バルブの閉弁タイミングが早いときは遅いときに比して、気筒内から排出されない既燃ガス（残留ガス）が多くなる。よって、液体燃料供給時の排気バルブの閉弁タイミングが気体燃料供給時の排気バルブの閉弁タイミングより早くされると、液体燃料供給時の残留ガス量を気体燃料供給時の残留ガス量より多くすることができる。【００２１】
なお、制御部は、液体燃料供給時の排気バルブの閉弁タイミングが排気行程上死点より早く且つ吸気バルブの開弁タイミングより早くなるように、可変動弁機構を制御してもよい。【００２２】
このような方法により液体燃料供給時の排気バルブの閉弁タイミングが調整されると、排気弁が閉弁した後に残留ガスが圧縮されることになる。たとえば、吸気バルブの開弁タイミングが排気行程上死点より早い時期に設定されている場合は、排気バルブが閉弁してから吸気バルブが開弁するまでの期間において、残留ガスが圧縮される。また、吸気バルブの開弁タイミングが排気行程上死点以降に設定されている場合は、排気バルブが閉弁してから排気行程上死点（ピストン位置が排気行程上死点に到達する時期）までの期間において、残留ガスが圧縮される。【００２３】
したがって、液体燃料供給時の排気バルブの閉弁タイミングが排気行程上死点より早く且つ吸気バルブの開弁タイミングより早くされると、残留ガスの温度を一層高めることができる。【００２４】
ここで、ピストンが排気行程にあるときは、シリンダボア壁面に付着している未燃燃料成分（たとえば、ＨＣなど）がピストン（ピストンリング）によって掻き上げられる可能性がある。ピストンにより掻き上げられた未燃燃料成分は、ピストンが排気行程上死点に近づいたときに気筒内から排気ポートへ排出され易い。ピストンが排気行程にあるときに、該ピストンにより掻き上げられる未燃燃料成分の量は、気体燃料供給時より液体燃料供給時に多くなる。【００２５】
これに対し、液体燃料供給時における排気バルブの閉弁タイミングが排気行程上死点より早い時期に設定されると、ピストンにより掻き上げられる未燃燃料成分が排気系へ排出され難くなる。つまり、ピストンにより掻き上げられた未燃燃料成分は、気筒内に封じ込められることになる。よって、排気バルブの閉弁タイミングが排気行程上死点より早く、且つ吸気バルブの開弁タイミングより早い時期に設定されると、内燃機関から排出される未燃燃料成分を減少させることも可能になる。【００２６】
また、排気バルブの閉弁タイミングが排気行程上死点より早く且つ吸気バルブの開弁タイミングより早い時期に設定される場合において、吸気バルブの開弁タイミングが排気行程上死点より早い時期に設定されると、気筒内で圧縮された高温の残留ガスが吸気バルブの開弁後に吸気通路へ逆流することになる。その場合、吸気通路の壁面に付着する液体燃料の量も減少する。【００２７】
そこで、本発明に係わる可変動弁機構は、排気バルブの開閉タイミングに加え、吸気バルブの開閉タイミングも変更可能に構成されてもよい。その場合、制御部は、液体燃料供給時において、吸気バルブの開弁タイミングが排気行程上死点より早い時期になるとともに、排気バルブの閉弁タイミングが排気行程上死点より早く且つ吸気バルブの開弁タイミングより早い時期になるように、可変動弁機構を制御してもよい。【００２８】
このような構成によれば、液体燃料の供給時において、気筒内の壁面に付着する燃料に加え、吸気通路の壁面に付着する燃料も減少させることができる。その結果、使用燃料の切り替えに起因した壁面付着燃料量の変化を一層少なく抑えることができる。なお、当該構成は、液体燃料が吸気通路内に供給される場合に有効である。よって、液体燃料が気筒内へ直接供給される場合は、吸気バルブの開弁タイミングが排気行程上死点より早い時期に設定されなくてもよい。【００２９】
また、液体燃料供給時の壁面付着燃料量は、吸気通路や気筒内の壁面温度に応じて変化する。そのため、液体燃料供給時に気筒内に残留させる既燃ガスの量は、前記壁面温度に応じて補正されることが望ましい。【００３０】
そこで、本発明の多種燃料内燃機関の制御システムは、吸気通路又は気筒内の壁面温度と相関する温度を取得する取得部を更に備えるようにしてもよい。その場合、制御部は、前記取得部により取得された温度が高いときは低いときに比して、液体燃料供給時の排気バルブの閉弁タイミングが遅くなるように、可変動弁機構を制御してもよい。【００３１】
このような構成によれば、前記壁面温度にかかわらず、使用燃料の切り替えに起因した壁面付着燃料量の変化を抑えることができる。なお、前記壁面温度に相関する温度としては、内燃機関を循環する冷却水や潤滑油の温度を利用してもよい。また、残留ガスの熱量を推定し、その推定値と冷却水温度（又は油温）をパラメータとして、前記壁面温度を演算してもよい。残留ガスの熱量は、吸入空気量と燃料噴射量から既燃ガスの温度を演算するとともに、排気バルブの閉弁タイミングから残留ガスの量を演算し、それら既燃ガスの温度と残留ガス量とから残留ガスの熱量を演算してもよい。【００３２】
ところで、可変動弁機構は、排気バルブの閉弁タイミングを即座に変更することができない。特に、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更することにより、排気バルブの開閉タイミングを変更する可変動弁機構にあっては、可変動弁機構が動作し始めてから排気バルブの開閉タイミングが目標開閉タイミングと一致するまでに応答遅れが生じ易い。応答遅れ期間中は、気筒内に残留する既燃ガスの量が所望の量と相異する。特に、使用燃料が気体燃料から液体燃料へ切り替えられる場合は、応答遅れ期間中における壁面付着燃料量が気体燃料供給時より多くなる。その結果、混合気の空燃比は、気体燃料供給時よりリーン側にずれる虞がある。【００３３】
そこで、本発明の制御部は、使用燃料が気体燃料から液体燃料へ切り替えられる場合において、前記応答遅れ期間中は液体燃料と気体燃料の双方が内燃機関へ供給されるように供給装置を制御してもよい。つまり、使用燃料が気体燃料から液体燃料へ切り替えられた時点から、排気バルブの実際の閉弁タイミングが液体燃料供給時に適した目標閉弁タイミングと一致するまでの期間において、制御部は、液体燃料と気体燃料の双方が内燃機関へ供給されるように、供給装置を制御してもよい。【００３４】
このような構成によれば、使用燃料が気体燃料から液体燃料へ切り替えられた時点から前記応答遅れ期間が経過するまでの期間において、壁面付着燃料量の増加に起因した混合気のリーンずれが抑制される。その結果、前記応答遅れ期間中における排気エミッションの増加やトルク変動の増加が抑制される。【００３５】
なお、制御部は、前記応答遅れ期間中において、排気バルブの実際の閉弁タイミングと目標閉弁タイミングとの差が大きいときは小さいときに比して、内燃機関に供給される気体燃料が多くなるように供給装置を制御してもよい。このような方法によれば、前記応答遅れ期間中において、壁面付着燃料量の増加に起因した混合気のリーンずれを確実に抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、気体燃料と液体燃料を使用可能な多種燃料内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関が使用する燃料の切り替えが行われるときに、混合気の空燃比の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施例において本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】使用燃料の切り替え前後における吸排気バルブの開閉タイミングを示す図である。
【図３】残留ガス量調整処理が実行されたときの残留ガスの動きを示す図である。
【図４】第１の実施例における残留ガス量調整処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】第２の実施例において本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。
【図６】液体燃料に含有されるアルコール燃料の濃度と吸排気バルブのマイナスオーバーラップ期間との関係を示す図である。
【図７】第２の実施例における残留ガス量調整処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】吸気ポートなどの壁面温度と吸排気バルブのマイナスオーバーラップ期間との関係を示す図である。
【図９】第３の実施例における残留ガス量調整処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】バルブタイミングの差と気体燃料の噴射量との関係を示す図である。
【図１１】第４の実施例における残留ガス量調整処理ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３９】
＜実施例１＞
先ず、本発明に係わる多種燃料内燃機関の制御システムの第１の実施例について図１乃至図４に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、液体燃料と気体燃料を使用可能な火花点火式内燃機関である。なお、ここでいう「液体燃料」としては、ガソリン等の石油系液体燃料、またはエタノールやメタノール等が石油系液体燃料に混合された混合液体燃料などの非メタン炭化水素燃料を用いることができる。また、「気体燃料」としては、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を用いることができる。
【００４０】
内燃機関１の気筒２には、ピストン３が摺動自在に装填されている。ピストン３は、図示しないコネクティングロッドを介して機関出力軸（クランクシャフト）に連結されている。内燃機関１は、気筒２内へ新気（空気）を導入するための吸気ポート４と、気筒２内から既燃ガスを排出するための排気ポート５と、を備えている。内燃機関１は、吸気ポート４の開口端を開閉するための吸気バルブ６と、排気ポート５の開口端を開閉するための排気バルブ７と、を備えている。吸気バルブ６と排気バルブ７は、図示しないインテークカムシャフトとエキゾーストカムシャフトによりそれぞれ開閉駆動される。また、内燃機関１は、気筒２内に火種としての火花を発生させるための点火プラグ８を備えている。
【００４１】
内燃機関１は、吸気バルブ６と排気バルブ７の開閉タイミングを個別に変更する可変動弁機構２００を備えている。可変動弁機構２００は、たとえば、クランクシャフトに対するインテークカムシャフトの回転位相、及びクランクシャフトに対するエキゾーストカムシャフトの回転位相を変更することにより、吸気バルブ６の開閉タイミングと排気バルブ７の開閉タイミングを変更する機構である。なお、可変動弁機構２００は、吸気バルブ６と排気バルブ７の開閉タイミングを個別に変更可能であれば、如何なる構成であってもよい。
【００４２】
前記吸気ポート４には、吸気通路９が接続されている。吸気通路９は、大気中から取り込んだ新気（空気）を吸気ポート４へ導くための通路である。一方、前記排気ポート５には、排気通路１０が接続されている。排気通路１０は、排気ポート５から流出する既燃ガス（排気）を後述する排気浄化装置１５，１６などを経由させた後に大気中へ排出させるための通路である。
【００４３】
ここで、内燃機関１には、液体燃料と気体燃料を選択的に内燃機関１へ供給するための供給装置が設けられている。供給装置は、第１燃料噴射弁１１と、第１燃料通路１１０と、第１燃料タンク１１１と、燃料ポンプ１１２と、第１遮断弁１１３と、第２燃料噴射弁１２と、第２燃料通路１２０と、第２燃料タンク１２１と、レギュレータ１２２と、第２遮断弁１２３と、を備えている。なお、第１燃料噴射弁１１と第２燃料噴射弁１２は、それぞれ気筒毎に設けられるものとする。
【００４４】
第１燃料噴射弁１１は、前記内燃機関１における吸気ポート４の近傍に取り付けられ、吸気ポート４内へ液体燃料を噴射する。第１燃料噴射弁１１は、第１燃料通路１１０を介して第１燃料タンク１１１に連通している。第１燃料通路１１０の途中には、燃料ポンプ１１２と第１遮断弁１１３が配置されている。燃料ポンプ１１２は、第１燃料タンク１１１に貯留されている液体燃料を第１燃料噴射弁１１へ供給する。第１遮断弁１１３は、第１燃料通路１１０の遮断と導通を切り替える機器である。
【００４５】
第２燃料噴射弁１２は、前記吸気通路９における前記吸気ポート４の近傍に取り付けられ、吸気通路９内へ気体燃料を噴射する。第２燃料噴射弁１２は、第２燃料通路１２０を介して第２燃料タンク（ＣＮＧボンベ）１２１に連通している。第２燃料通路１２０の途中には、レギュレータ１２２と第２遮断弁１２３が配置されている。レギュレータ１２２は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を所定の圧力まで減圧する機器である。第２遮断弁１２３は、第２燃料通路１２０の遮断と導通を切り替える機器である。また、第２燃料タンク１２１には、該第２燃料タンク１２１に貯蔵されている気体燃料の量に相関した電気信号を出力する残量センサ１２４が取り付けられている。
【００４６】
次に、前記第２燃料噴射弁１２より上流の吸気通路９には、スロットル弁１３が配置されている。スロットル弁１３は、吸気通路９の通路断面積を変更することにより、気筒２内へ導入される空気量を調整する機器である。スロットル弁１３より上流の吸気通路９には、エアフローメータ１４が取り付けられている。エアフローメータ１４は、吸気通路９内を流れる空気量（質量）に相関した電気信号を出力するセンサである。
【００４７】
前記排気通路１０には、第１排気浄化装置１５と第２排気浄化装置１６が直列に配置されている。第１排気浄化装置１５及び第２排気浄化装置１６は、たとえば、三元触媒、酸化触媒、ＮＯＸ触媒の少なくとも１つを含み、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸなどを浄化する。
【００４８】
前記第１排気浄化装置１５より上流の排気通路１０には、空燃比センサ１７が配置されている。空燃比センサ１７は、排気通路１０を流れる排気の空燃比と相関する電気信号を出力するセンサである。また、前記第２排気浄化装置１６より下流の排気通路１０には、Ｏ２センサ１８と排気温度センサ１９が配置されている。Ｏ２センサ１８は、排気に含まれる酸素（Ｏ２）の濃度と相関する電気信号を出力するセンサである。排気温度センサ１９は、排気の温度と相関する電気信号を出力するセンサである。
【００４９】
このように構成された内燃機関１には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、上記したエアフローメータ１４、空燃比センサ１７、Ｏ２センサ１８、および排気温度センサ１９に加え、水温センサ２１やアクセルポジションセンサ２２などの各種センサと電気的に接続され、各種センサの出力信号を入力可能に構成されている。なお、水温センサ２１は、内燃機関１を循環する冷却水の温度と相関する電気信号を出力するセンサである。アクセルポジションセンサ２２は、図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）に相関する電気信号を出力するセンサである。
【００５０】
また、ＥＣＵ２０は、上記した点火プラグ８、第１燃料噴射弁１１、第２燃料噴射弁１２、スロットル弁１３、燃料ポンプ１１２、第１遮断弁１１３、第２遮断弁１２３、及び可変動弁機構２００などの各種機器と電気的に接続され、上記した各種センサの出力信号に応じて各種機器を制御可能に構成されている。
【００５１】
たとえば、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の使用燃料が切り替えられるときに、切り替え前後の壁面付着燃料量を同等にするための処理（以下、「残留ガス量調整処理」と称する）を実行する。以下、本実施例における残留ガス量調整処理の実行方法について述べる。
【００５２】
内燃機関１が冷間始動された後の暖機過程において、使用燃料の切り替えが行われると、切り替え前後の壁面付着燃料量が大幅に相異する可能性がある。特に、内燃機関１の冷間始動時に気体燃料が使用され、その後の暖機過程において気体燃料から液体燃料への切り替えが行われると、切り替え前（気体燃料の使用時）の壁面付着燃料量に対して切り替え後（液体燃料の使用時）の壁面付着燃料量が大幅に増加する可能性がある。これは、内燃機関１が冷間始動後の暖機過程にあるときは、第１燃料噴射弁１１から噴射された液体燃料において、気化しきれない液体燃料が多くなるからである。
【００５３】
これに対し、本実施例の残留ガス量調整処理では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の使用燃料が気体燃料から液体燃料へ切り替えられるときに、切り替え前（気体燃料の使用時）に比して切り替え後（液体燃料の使用時）の残留ガス量が多くなるように可変動弁機構２００を制御するようにした。
【００５４】
ここで、残留ガス量を増加させる方法としては、吸気バルブ６と排気バルブ７のオーバーラップ期間を増加させる方法が考えられる。内燃機関１が冷間始動後の暖機過程にあるときにオーバーラップ期間が増加すると、気筒２内から排気ポート５へ排出された既燃ガスが吸気管負圧を受けて気筒２内へ逆流する。その結果、気筒２内に残留する既燃ガス（残留ガス）が増加する。しかしながら、残留ガスの温度が低くなったり、燃焼安定性が低下したりする可能性がある。さらに、上記した方法によれば、気筒２内の壁面温度や雰囲気温度を上昇させることはできるが、吸気ポート４の壁面温度や雰囲気温度を上昇させることができない。
【００５５】
そこで、本実施例の残留ガス量調整処理では、ＥＣＵ２０は、使用燃料の切り替え後は切り替え前に比して、排気バルブ７の閉弁タイミングが早くなるように、可変動弁機構２００を制御する。その際、ＥＣＵ２０は、吸気バルブ６の開弁タイミングが排気行程上死点より早くなり、且つ、排気バルブ７の閉弁タイミングが吸気バルブ６の開弁タイミングより早くなるように可変動弁機構２００を制御することが望ましい。
【００５６】
ここで、内燃機関１が冷間始動後の暖機過程にある場合において、気体燃料の使用時における吸排気バルブ６，７の開閉タイミングと液体燃料の使用時における吸排気バルブ６，７の開閉タイミングとを図２に示す。図２中の（ａ）は、気体燃料の使用時における吸排気バルブ６，７の開閉タイミングを示し、図２中の（ｂ）は、液体燃料の使用時における吸排気バルブ６，７の開閉タイミングを示している。
【００５７】
内燃機関１が冷間始動後の暖機過程にあるときは暖機完了状態にあるときに比して、燃焼安定性が低い。そのため、気体燃料の使用時に残留ガスが多くなると、失火などを招く可能性がある。よって、気体燃料の使用時は、残留ガスを可及的に少なくすることが好ましい。
【００５８】
そこで、気体燃料の使用時は、図２中の（ａ）に示すように、排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が排気行程上死点（ＴＤＣ）或いはその直後に設定されるとともに、吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）が排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）以降に設定されるようにした。つまり、排気行程におけるピストン３の動作（下死点から上死点へ移動する動作）を利用して排気効率を高めるとともに、オーバーラップ期間を無くすことにより既燃ガスの逆流を防止するようにした。
【００５９】
一方、液体燃料の使用時は、残留ガスの増加が燃焼安定性に及ぼす影響に比べ、壁面付着燃料の増加が燃焼安定性や排気エミッションに及ぼす影響の方が大きい。つまり、液体燃料の使用時は、残留ガスの増加によって燃焼安定性が低下するよりも、壁面付着燃料量の減少によって燃焼安定性が向上する効果が大きくなる。
【００６０】
そこで、液体燃料の使用時は、図２中の（ｂ）に示すように、吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）が排気行程上死点（ＴＤＣ）より早い時期に設定されるとともに、排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）を吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）より早い時期に設定されるようにした。
【００６１】
図２中の（ｂ）に示すように、吸排気バルブ６，７の開閉タイミングが設定されると、排気行程中の排気バルブ７が開弁している期間では、図３中の（ａ）に示すように、気筒２内の既燃ガスが排気ポート５へ排出される。その後、排気バルブ７が排気行程の途中で閉弁されると、既燃ガスの一部が気筒２内に残留する。排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）から吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）までの期間では、図３中の（ｂ）に示すように、気筒２内に残留した既燃ガス（残留ガス）がピストン３により圧縮されて昇温する。また、第１燃料噴射弁１１から噴射された液体燃料の一部は、気化することなく吸気ポート４の壁面や吸気バルブ６の傘部に付着する。次に、吸気バルブ６が排気行程上死点（ＴＤＣ）より前に開弁すると、吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）から排気行程上死点（ＴＤＣ）までの期間において、図３中の（ｃ）に示すように、高温の既燃ガスがピストン３によって吸気ポート４へ押し出される。その際、吸気ポート４の壁面や吸気バルブ６の傘部に付着していた燃料は、既燃ガスの熱を受けて気化する。そして、ピストン３が排気行程上死点（ＴＤＣ）を通過すると、図３中の（ｄ）に示すように、吸気ポート４へ押し出された既燃ガスが燃料とともに気筒２内へ再吸入される。また、残留ガスの熱により気筒２内の雰囲気温度も高められるため、吸気ポート４から気筒２内へ吸入された燃料がシリンダボア壁面などに付着し難くなる。よって、吸気ポート４の壁面や気筒２内の壁面に付着する燃料が減少する。さらに、図３中の（ｂ）に示したように、排気バルブ７が排気行程上死点（ＴＤＣ）より前であって、且つ吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）より前に閉弁されると、排気行程中のピストン３により掻き上げられた未燃燃料成分のうち、気筒２内から排気ポート５へ排出される未燃燃料成分の量が少なくなる。その結果、気筒２内から排出される未燃燃料成分を減少させることも可能になる。
【００６２】
上記したような残留ガス量調整処理が実行されると、気体燃料の使用時の壁面付着燃料量と液体燃料の使用時の壁面付着燃料量との差を小さくすることができる。その結果、使用燃料の切り替え前後における空燃比の変化量も小さくなる。よって、使用燃料の切り替え後において、内燃機関１の発生トルクが低下したり、排気エミッションが増加したりするという問題を解消することができる。
【００６３】
さらに、上記したような残留ガス量調整処理が実行されると、使用燃料が切り替えられる場合に、壁面付着燃料量の変化を考慮した燃料噴射量の調整が必要なくなるため、燃料噴射に関わる制御ロジックの複雑化を回避することもできる。
【００６４】
以下、本実施例における残留ガス量調整処理の実行手順について図４に沿って説明する。図４は、残留ガス量調整処理ルーチンを示すフローチャートである。図４に示す残留ガス量調整処理ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭなどに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ２０によって周期的に実行されるルーチンである。
【００６５】
図４の残留ガス量調整処理ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、内燃機関１が冷間始動後の暖機過程にあるか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ２０は、内燃機関１が冷間状態にあるか否かを判別する。この判別方法としては、水温センサ２１の出力信号（冷却水温度）が暖機完了後の冷却水温度（または、液体燃料の壁面付着量が十分に少なくなると考えられる最低の冷却水温度）より低いことを条件として、内燃機関１が冷間状態にあると判定する方法を用いることができる。なお、冷却水温度の代わりに潤滑油の温度（油温）をパラメータとして、内燃機関１が冷間状態にあるか否かの判別が行われてもよい。
【００６６】
前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を終了する。一方、前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２へ進み、内燃機関１の使用燃料が気体燃料であるか否かを判別する。
【００６７】
前記Ｓ１０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３へ進む。この場合、内燃機関１の冷間始動後において、気体燃料から液体燃料への切り替えが未だ行われていないことになる。よって、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３において、残留ガスが減少するように、可変動弁機構２００を制御する。詳細には、ＥＣＵ２０は、前述した図２中の（ａ）の説明で述べたように、排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が排気行程上死点（ＴＤＣ）或いはその直後になるとともに、吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）が排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）以降となるように、可変動弁機構２００を制御する。このように吸排気バルブ６，７の開閉タイミングが設定されると、残留ガス量が略零になるため、燃焼安定性の低下が抑制される。
【００６８】
前記Ｓ１０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４へ進む。この場合、内燃機関１の冷間始動後において、気体燃料から液体燃料への切り替えが行われていることになる。よって、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４において、残留ガスが増加するように、可変動弁機構２００を制御する。詳細には、ＥＣＵ２０は、前述した図２中の（ｂ）の説明で述べたように、吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）が排気行程上死点（ＴＤＣ）より早くなり、且つ排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＣ）より早くなるように、可変動弁機構２００を制御する。このように吸排気バルブ６，７の開閉タイミングが設定されると、気体燃料から液体燃料への切り替えが行われた後の壁面付着燃料量を可及的に少なくすることができる。その結果、気体燃料から液体燃料への切り替え前後における壁面付着燃料量の変化が少なくなるとともに、混合気の空燃比の変化も少なくなる。
【００６９】
以上述べたように、ＥＣＵ２０が図４の残留ガス量調整処理ルーチンを実行することにより、本発明に係わる制御部が実現される。その結果、液体燃料の増量補正や、気体燃料が使用される運転領域の拡大を抑えつつ、使用燃料の切り替えに起因した空燃比の変化を抑制することができる。よって、使用燃料の切り替えに起因した排気エミッションの増加やトルク変動の増加を抑制することができる。
【００７０】
＜実施例２＞
次に、本発明に係わる多種燃料内燃機関の制御システムの第２の実施例について図５乃至図７に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００７１】
前述した第１の実施例と本実施例との相違点は、前述した第１の実施例では、液体燃料使用時における排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が固定されるのに対し、本実施例では、液体燃料使用時における排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が液体燃料に含まれるアルコール燃料の濃度に応じて変更される点にある。
【００７２】
図５は、本実施例における内燃機関の概略構成を示す図である。図５中において、前述した第１の実施例と同様の構成要素には、同一の符号が付されている。図５において、第１燃料通路１１０には、アルコール濃度センサ２３が取り付けられている。アルコール濃度センサ２３は、第１燃料通路１１０を流れる液体燃料に含まれるアルコールの濃度に相関した電気信号を出力するセンサであり、本発明に係わる検出部に相当する。アルコール濃度センサ２３の出力信号は、ＥＣＵ２０に入力されるようになっている。その他の構成は、前述した第１の実施例の内燃機関と同様である。
【００７３】
ここで、ガソリンなどの液体燃料には、メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコール燃料が混合される場合がある。液体燃料にアルコール燃料が混合されている場合は混合されていない場合に比して、液体燃料が気化し難くなる。この傾向は、液体燃料に含有されるアルコール燃料の濃度が高くなるほど顕著となる。つまり、液体燃料に含有されるアルコール燃料の濃度が高いときは低いときに比して、液体燃料の蒸発性が低下する。
【００７４】
そこで、本実施例の残留ガス量調整処理では、ＥＣＵ２０は、液体燃料に含まれるアルコールの濃度（アルコール濃度センサ２３の出力信号）に応じて、液体燃料供給時に気筒２内に残留させる既燃ガスの量（残留ガス量）を調整するようにした。
【００７５】
具体的には、ＥＣＵ２０は、アルコール濃度センサ２３の出力信号（アルコール濃度）が高いときは低いときに比して、液体燃料使用時における排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が早くなるようにした。その際、吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）は、前述した第１の実施例で述べたように、排気行程上死点（ＴＤＣ）より前の所定時期に固定されるものとする。
【００７６】
上記したように吸排気バルブ６，７の開閉タイミングが設定されると、図６に示すように、アルコール濃度が高いときは低いときに比して、液体燃料使用時におけるマイナスオーバーラップ期間が長くなる。ここでいう「マイナスオーバーラップ期間」は、排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）から吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）までの期間であって、吸排気バルブ６，７の双方が閉弁状態となる期間である。
【００７７】
マイナスオーバーラップ期間が長いときは短いときに比して、排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が早くなる。そのため、マイナスオーバーラップ期間が長いときは短いときに比して、気筒２内に残留する既燃ガスの量が多くなる。さらに、マイナスオーバーラップ期間が長いときは短いときに比して、残留ガスがピストン３により圧縮される期間が長くなる。そのため、マイナスオーバーラップ期間が長いときは短いときに比して、残留ガスの持つ熱量が多くなる。
【００７８】
したがって、上記したような方法により残留ガス量調整処理が実行されると、液体燃料に含有されるアルコール燃料の濃度が高いときであっても、吸気ポート４の壁面、吸気バルブ６の傘部、及び気筒２内の壁面に付着する燃料を気化及び蒸発させることができる。
【００７９】
また、液体燃料に含有されるアルコール燃料の濃度が高いときは低いときに比して、排気行程中のピストン３によって掻き上げられる未燃燃料成分の量が多くなる可能性がある。これに対し、液体燃料に含有されるアルコール濃度が高いときは低いときに比して、液体燃料使用時におけるマイナスオーバーラップ期間が長く（排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が早く）されると、ピストン３によって掻き上げられた未燃燃料成分のうち、気筒２内から排気ポート５へ排出される未燃燃料成分の量を少なくすることができる。
【００８０】
なお、アルコール濃度と排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）との関係は、予め実験などを利用した適合処理によって求めておくことが好ましい。
【００８１】
以下、本実施例における残留ガス量調整処理の実行手順について図７に沿って説明する。図７は、本実施例における残留ガス量調整処理ルーチンを示すフローチャートである。図７中において、前述した第１の実施例の残留ガス量調整処理ルーチン（図４を参照）と同様の処理には同一の符号が付されている。
【００８２】
図７の残留ガス量調整処理ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０１の処理を実行する前にＳ２０１の処理を実行する。Ｓ２０１では、ＥＣＵ２０は、アルコール濃度センサ２３の出力信号（アルコール濃度）を読み込む。
【００８３】
また、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２において否定判定された場合に、Ｓ１０４の処理を実行する前にＳ２０２の処理を実行する。Ｓ２０２では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ２０１において読み込まれたアルコール濃度をパラメータとして、排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）を決定する。その際、アルコール濃度と排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）との関係は、マップとしてＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されていてもよく、或いはアルコール濃度を引数とする関数式としてＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されていてもよい。
【００８４】
ＥＣＵ２０は、Ｓ２０２の処理を実行した後にＳ１０４の処理を実行する。Ｓ１０４では、前記Ｓ２０２で決定された排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）にしたがって残留ガス量を増加させる処理を実行する。詳細には、ＥＣＵ２０は、吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）が排気行程上死点（ＴＤＣ）より早い時期になるとともに、排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が前記Ｓ２０２で決定された時期になるように、可変動弁機構２００を制御する。
【００８５】
このように、図７の残留ガス量調整処理ルーチンにしたがって残留ガス量調整処理が実行されると、液体燃料にアルコール燃料が混合されている場合、若しくは液体燃料としてアルコール燃料が使用される場合であっても、使用燃料の切り替え前後における壁面付着燃料量の変化及び空燃比の変化を抑制することができる。
【００８６】
なお、図７の残留ガス量調整処理ルーチンでは、Ｓ１０１の処理が実行される前にアルコール濃度センサ２３の出力信号が読み込まれるが、Ｓ２０２の処理が実行される前（Ｓ１０２において否定判定された場合）にアルコール濃度センサ２３の出力信号が読み込まれてもよい。
【００８７】
＜実施例３＞
次に、本発明に係わる多種燃料内燃機関の制御システムの第３の実施例について図８乃至図９に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００８８】
前述した第１の実施例と本実施例との相違点は、前述した第１の実施例では、液体燃料使用時における排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が固定されるのに対し、本実施例では、液体燃料使用時における排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が吸気ポート４などの壁面温度に応じて変更される点にある。
【００８９】
液体燃料の使用時において、吸気ポート４の壁面、吸気バルブ６の傘部、或いは気筒内の壁面などに付着する液体燃料の量は、それらの部位の温度（壁面温度）に応じて変化する。たとえば、壁面温度が高いときは低いときに比して、液体燃料の壁面付着量が少なくなる。
【００９０】
そこで、本実施例の残留ガス量調整処理では、ＥＣＵ２０は、前記壁面温度に応じて、液体燃料供給時に気筒２内に残留させる既燃ガスの量（残留ガス量）を調整するようにした。
【００９１】
具体的には、ＥＣＵ２０は、壁面温度が低いときは高いときに比して、液体燃料使用時における排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が早くなるようにした。その際、吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）は、前述した第１の実施例で述べたように、排気行程上死点（ＴＤＣ）より前の所定時期に固定されるものとする。
【００９２】
上記したように吸排気バルブ６，７の開閉タイミングが設定されると、図８に示すように、壁面温度が低いときは高いときに比して、液体燃料使用時におけるマイナスオーバーラップ期間が長くなる。その結果、壁面温度が低いときは高いときに比して、残留ガスの持つ熱量が多くなる。
【００９３】
したがって、上記したような方法により残留ガス量調整処理が実行されると、壁面温度が低いときであっても、吸気ポート４の壁面、吸気バルブ６の傘部、及び気筒２内の壁面に付着する燃料を気化及び蒸発させることができる。
【００９４】
また、壁面温度が低いときは高いときに比して、排気行程中のピストン３によって掻き上げられる未燃燃料成分の量が多くなる可能性がある。これに対し、壁面温度が低いときは高いときに比して、液体燃料使用時におけるマイナスオーバーラップ期間が長く（排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が早く）されると、ピストン３によって掻き上げられた未燃燃料成分のうち、気筒２内から排気ポート５へ排出される未燃燃料成分の量を少なくすることができる。
【００９５】
なお、壁面温度と排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）との関係は、予め実験などを利用した適合処理によって求めておくことが好ましい。
【００９６】
以下、本実施例における残留ガス量調整処理の実行手順について図９に沿って説明する。図９は、本実施例における残留ガス量調整処理ルーチンを示すフローチャートである。図９中において、前述した第１の実施例の残留ガス量調整処理ルーチン（図４を参照）と同様の処理には同一の符号が付されている。
【００９７】
図９の残留ガス量調整処理ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２において否定判定された場合に、Ｓ１０４の処理を実行する前にＳ３０１及びＳ３０２の処理を実行する。Ｓ３０１では、ＥＣＵ２０は、吸気ポート４などの壁面温度を取得する。その際、ＥＣＵ２０は、水温センサ２１の出力信号（冷却水温度）を壁面温度の相関値として取得してもよく、或いは潤滑油の温度（油温）を壁面温度の相関値として取得してもよい。また、ＥＣＵ２０は、冷却水温度、油温、及び吸気温度などから壁面温度を演算してもよい。このようにＥＣＵ２０がＳ３０１の処理を実行することにより、本発明に係わる取得部が実現される。
【００９８】
Ｓ３０２では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ３０１で取得された壁面温度をパラメータとして、排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）を決定する。その際、壁面温度（冷却水温度）と排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）との関係は、マップとしてＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されていてもよく、或いは壁面温度（冷却水温度）を引数とする関数式としてＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されていてもよい。
【００９９】
ＥＣＵ２０は、Ｓ３０２の処理を実行した後にＳ１０４の処理を実行する。Ｓ１０４では、前記Ｓ３０２で決定された排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）にしたがって残留ガス量を増加させる処理を実行する。詳細には、ＥＣＵ２０は、吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）が排気行程上死点（ＴＤＣ）より早い時期になるとともに、排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）が前記Ｓ３０２で決定された時期になるように、可変動弁機構２００を制御する。
【０１００】
このように、図９の残留ガス量調整処理ルーチンにしたがって残留ガス量調整処理が実行されると、壁面温度の高低にかかわらず、使用燃料の切り替え前後における壁面付着燃料量の変化及び空燃比の変化を抑制することができる。
【０１０１】
なお、本実施例の残留ガス量調整処理は、前述した第２の実施例で述べた残留ガス量調整処理と組み合わされてもよい。その場合、ＥＣＵ２０は、先ずアルコール濃度に応じて排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）を決定し、決定された閉弁タイミング（ＥＶＣ）を壁面温度に応じて補正してもよい。液体燃料使用時における排気バルブ７の閉弁タイミング（ＥＶＣ）がアルコール濃度及び壁面温度に応じて決定されると、液体燃料使用時における壁面付着燃料量をより確実に減少させることができる。
【０１０２】
＜実施例４＞
次に、本発明に係わる多種燃料内燃機関の制御システムの第４の実施例について図１０乃至図１１に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１０３】
前述した第１の実施例と本実施例との相違点は、可変動弁機構２００の応答遅れ期間において、壁面付着燃料量の変化による空燃比の変化を気体燃料の供給により補償する点にある。
【０１０４】
可変動弁機構２００は、ＥＣＵ２０からの制御信号を入力したときに、吸排気バルブ６，７の開閉タイミングを即座に変更することができない。つまり、可変動弁機構２００がＥＣＵ２０からの制御信号を入力した時点から、吸排気バルブ６，７の開閉タイミングが目標のタイミングとなるまでには多少の時間（応答遅れ期間）を要する。特に、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更する機構においては、制御信号の入力時からカムシャフトの位相が所望の位相となるまでに時間がかかりやすい。
【０１０５】
そのため、前記応答遅れ期間中は前記応答遅れ期間の経過後に比べ、残留ガス量が少なくなる。その結果、前記応答遅れ期間中の壁面付着燃料量は、前記応答遅れ期間が経過した後より多くなる。壁面付着燃料量が多い場合は少ない場合に比べ、混合気の空燃比が高くなる（リーンずれ）。よって、前記応答遅れ期間中は、内燃機関１の発生トルクが低下したり、排気エミッションが増加したりする可能性がある。
【０１０６】
そこで、本実施例の残留ガス量調整処理では、ＥＣＵ２０は、前記応答遅れ期間中は液体燃料と気体燃料の双方が内燃機関１へ供給されるように、供給装置を制御するようにした。
【０１０７】
具体的には、ＥＣＵ２０は、液体燃料の使用時において、排気バルブ７の実際の閉弁タイミング（ＥＶＣ）と目標閉弁タイミングとが相異する場合は、第２燃料噴射弁１２から気体燃料を噴射させるようにした。その際、第２燃料噴射弁１２の噴射量は、液体燃料の壁面付着量に相当する気体燃料の量に設定されることが望ましい。
【０１０８】
ここで、液体燃料の壁面付着量は、排気バルブ７の実際の閉弁タイミング（ＥＶＣ）と目標閉弁タイミングとの差に相関する。つまり、排気バルブ７の実際の閉弁タイミングと目標閉弁タイミングとの差が大きいときは小さいときに比べ、液体燃料の壁面付着量が多くなる。
【０１０９】
したがって、ＥＣＵ２０は、図１０に示すように、排気バルブ７の実際の閉弁タイミングと目標閉弁タイミングとの差（バルブタイミングの差）が大きいときは小さいときに比べ、第２燃料噴射弁１２から噴射される気体燃料を多くするようにした。
【０１１０】
上記したように供給装置が制御されると、前記応答遅れ期間中の空燃比は、前記応答遅れ期間経過後の空燃比、及び使用燃料の切り替え前（気体燃料の使用時）における空燃比と同等になる。つまり、前記応答遅れ期間において、液体燃料の壁面付着量の増加に起因した混合気のリーンずれが抑制される。その結果、前述した第１の実施例と同様の効果を得ることができるとともに、可変動弁機構２００の応答遅れ期間に起因したトルク変動の増加や排気エミッションの増加を抑制することも可能になる。また、混合気のリーンずれが発生したときに、液体燃料を増量させる方法も考えられるが、壁面付着燃料量の更なる増加を招く可能性がある。これに対し、混合気のリーンずれが発生したときに気体燃料が供給されると、壁面付着燃料量の更なる増加を抑制しつつ、混合気のリーンずれを解消することができる。
【０１１１】
以下、本実施例における残留ガス量調整処理の実行手順について図１１に沿って説明する。図１１は、本実施例における残留ガス量調整処理ルーチンを示すフローチャートである。図１１中において、前述した第１の実施例の残留ガス量調整処理ルーチン（図４を参照）と同様の処理には同一の符号が付されている。
【０１１２】
図１１の残留ガス量調整処理ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０４の処理を実行した後に、Ｓ４０１乃至Ｓ４０４の処理を実行する。Ｓ４０１では、ＥＣＵ２０は、排気バルブ７の実際の閉弁タイミングＶＴａを検出する。たとえば、ＥＣＵ２０は、カムポジションセンサを利用して排気バルブ７の実際の閉弁タイミングＶＴａを検出する。
【０１１３】
Ｓ４０２では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０４において設定された排気バルブ７の目標閉弁タイミングＶＴｔｒｇと前記Ｓ４０１で検出された実際の閉弁タイミングＶＴａとの差ΔＶＴ（＝ＶＴｔｒｇ−ＶＴａ）を演算する。
【０１１４】
Ｓ４０３では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ４０２で算出された差ΔＶＴが零より大きいか否かを判別する。Ｓ４０３において肯定判定された場合（ΔＶＴ＞０）は、排気バルブ７の実際の閉弁タイミングＶＴａが目標閉弁タイミングＶＴｔｒｇに一致していないことになる。つまり、Ｓ４０３で肯定判定された場合は、可変動弁機構２００の応答遅れが発生していることになる。そこで、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０４へ進み、第２燃料噴射弁１２から気体燃料を噴射させる。その際、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ４０２で算出された差ΔＶＴをパラメータとして、気体燃料の噴射量を決定する。たとえば、ＥＣＵ２０は、前述した図１０に示すようなマップに基づいて気体燃料の噴射量を決定してもよい。
【０１１５】
一方、前記Ｓ４０３において否定判定された場合（ΔＶＴ≦０）は、排気バルブ７の実際の閉弁タイミングＶＴａが目標閉弁タイミングＶＴｔｒｇに一致していることになる。よって、ＥＣＵ２０は、第２燃料噴射弁１２から気体燃料を噴射させずに本ルーチンの実行を終了する。
【０１１６】
このように、図１１の残留ガス量調整処理ルーチンにしたがって残留ガス量調整処理が実行されると、可変動弁機構２００の応答遅れ期間中において、壁面付着燃料量の増加に起因した混合気のリーンずれが抑制される。その結果、前記応答遅れ期間中における排気エミッションの増加やトルク変動の増加が抑制される。
【０１１７】
なお、本実施例の残留ガス量調整処理は、前述した第２の実施例で述べた残留ガス量調整処理およびまたは第３の実施例で述べた残留ガス量調整処理と組み合わせて実行されてもよい。たとえば、ＥＣＵ２０は、アルコール濃度およびまたは壁面温度に応じて決定された排気バルブ７の目標閉弁タイミングと実際の閉弁タイミング（ＥＶＣ）とが相異する場合に、それらの差に応じた量の気体燃料が第２燃料噴射弁１２から噴射されるように供給装置を制御すればよい。その結果、使用燃料の切り替え前後における空燃比の変化をより確実に抑制することができる。
【０１１８】
なお、前述した第１乃至第４の本実施例では、使用燃料が気体燃料から液体燃料へ切り換えられる場合に、切り替え前後の残留ガス量を相異させる例について述べたが、使用燃料が液体燃料から気体燃料へ切り替えられる場合に、切り替え前後の残留ガス量を相異させてもよい。その場合、ＥＣＵ２０は、使用燃料の切り替え後（気体燃料の使用時）は切り替え前（液体燃料の使用時）に比して、排気バルブ７の閉弁タイミングが遅くなるように可変動弁機構２００を制御すればよい。その結果、使用燃料が液体燃料から気体燃料へ切り替えられる場合においても、切り替え前後の壁面付着燃料量を略同等にすることができる。
【０１１９】
また、前述した第１乃至第４の実施例では、液体燃料が吸気通路へ噴射される内燃機関において残留ガス量調整処理を実行する例について述べたが、液体燃料が気筒内に噴射される内燃機関において残留ガス量調整処理を実行してもよい。その場合、液体燃料使用時において残留ガスが吸気通路に逆流しないように可変動弁機構２００が制御されてもよい。たとえば、液体燃料使用時における吸気バルブ６の開弁タイミング（ＩＶＯ）が排気行程上死点（ＴＤＣ）以降に設定されるようにしてもよい。このような方法によれば、気筒内に噴射された液体燃料の気化及び霧化を促進させることができるため、液体燃料使用時の壁面付着燃料量を気体燃料使用時と同等に抑えることができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１    内燃機関
２    気筒
３    ピストン
４    吸気ポート
５    排気ポート
６    吸気バルブ
７    排気バルブ
８    点火プラグ
９    吸気通路
１０  排気通路
１１  第１燃料噴射弁
１２  第２燃料噴射弁
２０  ＥＣＵ
２１  水温センサ
１１０第１燃料通路
１１１第１燃料タンク
１１２第１燃料ポンプ
１１３第１遮断弁
１２０第２燃料通路
１２１第２燃料タンク
１２２レギュレータ
１２３第２遮断弁
１２４残量センサ
２００可変動弁機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月12日(2013.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料と液体燃料を使用可能な多種燃料内燃機関の制御システムにおいて、
気体燃料又は液体燃料の少なくとも一方を内燃機関へ供給する供給装置と、
排気バルブの開閉タイミングを変更する可変動弁機構と、
前記供給装置が気体燃料の供給と液体燃料の供給との切り替えを行うときに、液体燃料の供給時に気筒内に残留する既燃ガスの量が気体燃料の供給時に気筒内に残留する既燃ガスの量より多くなるように、前記可変動弁機構を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、液体燃料供給時は気体燃料供給時に比して、排気バルブの閉弁タイミングが早くなるように前記可変動弁機構を制御するものであり、前記供給装置が気体燃料の供給から液体燃料の供給へ切り替えた時点から、排気バルブの実際の閉弁タイミングが液体燃料供給時に適した目標閉弁タイミングに一致するまでの期間に、液体燃料と気体燃料が内燃機関へ供給されるように、前記供給装置を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【請求項２】
請求項１において、液体燃料に含まれるアルコールの濃度を検出する検出部を更に備え、
前記制御部は、前記検出部により検出されるアルコール濃度が高いときは低いときに比して、液体燃料供給時に気筒内に残留させる既燃ガスの量が多くなるように、可変動弁機構を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記制御部は、液体燃料供給時の排気バルブの閉弁タイミングが排気行程上死点より早く且つ吸気バルブの開弁タイミングより早くなるように、前記可変動弁機構を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【請求項４】
請求項３において、前記可変動弁機構は、排気バルブの開閉タイミングと吸気バルブの開閉タイミングを変更する機構であり、
前記制御部は、液体燃料供給時の吸気バルブの開弁タイミングが排気行程上死点より早くなるように前記可変動弁機構を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【請求項５】
請求項３又は４において、吸気通路又は気筒内の壁面温度と相関する温度を取得する取得部を更に備え、
前記制御部は、前記取得部により取得された温度が高いときは低いときに比して、液体燃料供給時の排気バルブの閉弁タイミングが遅くなるように、前記可変動弁機構を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項において、前記制御部は、排気バルブの実際の閉弁タイミングと前記目標閉弁タイミングとの差が大きいときは小さいときに比して、内燃機関へ供給される気体燃料が多くなるように前記供給装置を制御する多種燃料内燃機関の制御システム。
【国際調査報告】
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