(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の冷間時に燃料噴射弁から噴射された燃料が吸気バルブに付着することを回避しつつ、燃料と吸入空気との均質な混合を図ることを課題とする。【解決手段】本発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、吸気バルブのリフト量を変更する可変動弁機構と、内燃機関の冷間時に吸気バルブのリフト量を規定量以下に制限する制御手段と、を備えた内燃機関の制御システムにおいて、燃料中のアルコール濃度が高くなるほど、規定量が大きくするようにした。【選択図】図５
2010249001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
吸気バルブのリフト量を変更する可変動弁機構と、
内燃機関の冷間時に吸気バルブのリフト量を規定量以下に制限する制御手段と、
を備えた内燃機関の制御システムであり、
前記規定量は、燃料中にアルコールが混合されていない場合に比べ、燃料中にアルコールが混合されている場合の方が大きくされることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項２】
請求項１において、前記規定量は、燃料中のアルコール濃度が高くなるほど大きな値にされることを特徴とする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、気筒内へ燃料を噴射する噴射弁を備えた内燃機関の制御システムに関し、特に冷間時に吸気バルブに付着する燃料を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁と、吸気バルブのリフト量を変更する可変動弁機構とを備えた内燃機関において、冷却水温度が低いときは吸気バルブのリフト量を制限する技術が提案されている（例えば、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２００４−３１６４４９号公報
【特許文献２】特開２００６−１２５３４４号公報
【特許文献３】特開２００８−２０８７９４号公報
【特許文献４】特開２００７−３１５３５５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、近年では内燃機関の燃料にアルコールが混合される場合がある。アルコールは、ガソリンや軽油に比べて拡散しにくく、移動速度が低くなる傾向がある。このため、アルコール濃度の高い燃料が燃料噴射弁から噴射された場合は、燃料と吸入空気とが均質に混合しない可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の冷間時に吸気バルブに付着する燃料を低減させつつ均質な混合気を形成可能な技術の提供にある。
【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、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、吸気バルブのリフト量を変更する可変動弁機構と、内燃機関の冷間時に吸気バルブのリフト量を規定量以下に制限する制御手段と、を備えた内燃機関の制御システムにおいて、燃料中のアルコール濃度に応じて規定量を補正するようにした。
【０００７】
詳細には、本発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
吸気バルブのリフト量を変更する可変動弁機構と、
内燃機関が冷間状態にあるときに、吸気バルブのリフト量を規定量以下に制限する制御手段と、
を備えた内燃機関の制御システムにおいて、
制御手段は、燃料中にアルコールが混合されている場合は、燃料中にアルコールが混合されていない場合よりも規定量を大きくするようにした。
【０００８】
かかる発明によれば、燃料中にアルコールが混合されている場合は、燃料中にアルコールが混合されていない場合よりも吸気バルブのリフト量が増大になる。アルコールは燃料に比べ拡散し難いため、吸気バルブのリフト量が増大されても噴射燃料が吸気バルブに付着しにくくなる。また、吸気バルブのリフト量が増大されることにより、空気が気筒内へ勢いよく吸入されるため、噴射燃料と吸入空気との均質な混合が促進される。
【０００９】
従って、燃料にアルコールが混合された場合であっても、吸気バルブに付着する燃料量を低減しつつ、均質な混合気を形成することが可能になる。
【００１０】
前記した規定量は、燃料中のアルコール濃度が高いほど大きな値にされてもよい。その場合は、燃料中のアルコール濃度にかかわらず、吸気バルブの付着燃料を低減させることができるとともに、均質な混合気を形成することができる。
【００１１】
なお、ここでいう「冷間状態」は、吸気バルブに付着した燃料が気化しない、或いは吸気バルブに付着した燃料が完全燃焼しない状態をいう。
【００１２】
また、燃料噴射時期が圧縮行程中に設定される場合は、内燃機関が冷間状態にあっても、吸気バルブのリフト量が規定量以下に制限されないことが望ましい。言い換えると、本発明は、内燃機関が冷間状態にあり且つ燃料噴射時期が吸気行程（すなわち、吸気バルブの開弁期間）と同期する場合に適用することが望ましい。
【００１３】
本発明において、吸気バルブのリフト量が規定量に制限されると、吸入空気量が目標量に達しない場合がある。そのような場合は、スロットル弁の開度を増量補正し、或いは吸気バルブの作用角を増加させることにより、吸入空気量の不足を補償するようにしてもよい。
【００１４】
本発明において、吸気バルブのリフト量が規定量に制限されると、気筒内に流入したガスの気流（タンブル流或いはスワール流）が弱くなる場合がある。そのような場合は、スワールコントロールバルブやタンブルコントロールバルブなどの気流制御弁の開度を補正することにより気流の弱小化を補償するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、吸気バルブのリフト量を変更する可変動弁機構と、内燃機関の冷間時に吸気バルブのリフト量を規定量以下に制限する制御手段と、を備えた内燃機関の制御システムにおいて、燃料性状が変化しても吸気バルブに付着する燃料を低減させつつ均質な混合気を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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】吸気バルブのリフト量が制限されない状況下で吸気行程噴射を行ったときの燃料の軌跡を模式的に示した図である。
【図３】吸気バルブのリフト量が制限された状況下で吸気行程噴射を行ったときの燃料の軌跡を模式的に示した図である。
【図４】アルコールが混合された燃料を吸気行程噴射したときの燃料の軌跡を模式的に示した図である。
【図５】燃料中のアルコール濃度と規定量との関係を示した図である。
【図６】リフト量制御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】
【００１７】
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。
【００１８】
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、複数の気筒２を有する４ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）である。なお、図１においては、複数気筒のうち１気筒のみが示されている。
【００１９】
内燃機関１の各気筒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出力軸（クランクシャフト）と連結されている。
【００２０】
内燃機関１は、気筒２内へ燃料を噴射するための燃料噴射弁４と、気筒２内の燃料（混合気）に着火するための点火プラグ５と、を備えている。燃料噴射弁４は、燃料通路４０を介して燃料タンク４１と連通している。燃料通路４０の途中には、燃料タンク４１から吸い上げた燃料を燃料噴射弁４へ向けて圧送する燃料ポンプ４２が設けられている。
【００２１】
内燃機関１は、気筒２内に新気（空気）を導くための吸気ポート６と、気筒２内の既燃ガスを排出するための排気ポート７と、を備えている。気筒２内における吸気ポート６の開口端は、吸気バルブ８により開閉される。吸気バルブ８は、吸気側駆動機構８０により開閉駆動される。一方、気筒２内における排気ポート７の開口端は、排気バルブ９により開閉される。排気バルブ９は、排気側駆動機構９０により開閉駆動される。
【００２２】
吸気側駆動機構８０としては、クランクシャフトにより回転駆動されるインテークカムシャフトと、インテークカムシャフトに設けられたインテークカムと、吸気バルブ８を閉弁方向へ付勢するバルブスプリングと、を備えた機構を例示することができる。排気側駆動機構９０は、吸気側駆動機構８０と同様に構成されてもよい。
【００２３】
なお、吸気側駆動機構８０には、吸気バルブ８のリフト量を変更する可変機構が組み込まれており、本発明に係わる可変動弁機構に相当する。可変機構としては、カムプロフィールが異なる複数のインテークカムの何れか１つを駆動用カムとして切り換える機構や、インテークカムから吸気バルブ８へ伝達される駆動量を変更する機構などの既知の機構を利用することができる。
【００２４】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ１０が併設されている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどから構成される電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０には、水温センサ１１、アルコール濃度センサ４３、クランクポジションセンサ１２などの各種センサが接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ１０に入力されるようになっている。
【００２５】
水温センサ１１は、内燃機関１を循環する冷却水の温度を検出するためのセンサである。クランクポジションセンサ１２は、クランクシャフトの回転位置を検出するためのセンサである。アルコール濃度センサ４３は、燃料タンク４１内の燃料に含まれるアルコールの濃度を検出するためのセンサである。
【００２６】
また、ＥＣＵ１０は、燃料噴射弁４、点火プラグ５、燃料ポンプ４２、吸気側駆動機構８０などと電気的に接続され、各機器を電気的に制御することが可能になっている。例えば、ＥＣＵ１０は、燃料噴射弁４の開弁期間を調整する燃料噴射量制御、燃料噴射弁４の開閉時期を調整する燃料噴射時期制御、点火プラグ５の作動時期を調整する点火時期制御などの既知の制御を実行する。さらに、本実施例のＥＣＵ１０は、内燃機関１が冷間状態にあるときに、本発明の要旨となるリフト制限処理を行う。
【００２７】
以下、本実施例におけるリフト制御処理について述べる。リフト量制限処理は、内燃機関１が冷間状態にあり且つ燃料噴射弁４が吸気行程に同期して燃料噴射（以下、「吸気行程噴射」と称する）を行う場合に、吸気バルブ８に付着する燃料を低減させるための処理である。
【００２８】
図２は、吸気バルブ８のリフト量が制限されない状況下で吸気行程噴射を行ったときの燃料の軌跡を模式的に示した図である。図２に示すように、吸気バルブ８のリフト量が制限されなければ、噴射燃料の軌跡上に吸気バルブ８の弁傘部が位置する。すなわち、噴射燃料が吸気バルブ８の弁傘部に衝突することになる。
【００２９】
その際、内燃機関１が十分に暖まっていれば、噴射燃料が吸気バルブ８に付着し続けることなく気化する。しかしながら、内燃機関１が十分に暖まっていなければ、噴射燃料が気化せずに吸気バルブ８に付着し続けることとなる。
【００３０】
吸気バルブ８に付着した燃料は、その後の燃焼過程で熱に曝されるものの、完全燃焼せずに排出され易い。その結果、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や粒子状物質（ＰＭ）が増加する可能性がある。
【００３１】
これに対し、内燃機関１が冷間状態（例えば、水温センサ１１の出力信号値が基準温度以下）にあるときは、図３に示すように、吸気バルブ８のリフト量を規定量に制限することにより、噴射燃料が吸気バルブ８に付着することを抑制する方法が考えられる。この方法によると、噴射燃料の軌跡上に吸気バルブ８が位置しなくなるため、吸気バルブ８に付着する燃料を減少させることができる。
【００３２】
ところで、近年では内燃機関１の燃料中にアルコールが混合される場合がある。アルコールは、図４に示すように、ガソリンや軽油に比して拡散しにくく、且つ移動速度が低くなる傾向がある。なお、図４中のａはアルコール濃度が０％の燃料の軌跡を示し、図４中のｂはアルコール濃度が１００％の燃料の軌跡を示す。
【００３３】
図４から明らかなように、燃料中のアルコール濃度が高くなるほど、噴射燃料が吸気バルブ８と衝突しにくくなる。よって、燃料中のアルコール濃度が高い場合に、燃料中のアルコール濃度が低い場合（又は、燃料中にアルコールが混合されていない場合）と同様に吸気バルブ８のリフト量が制限されると、気筒２内へ新気（空気）が流入する際の気流が弱小化し、燃料と新気（空気）とが均質に混合しない可能性がある。その結果、未燃ＨＣや粒子状物質（ＰＭ）の排出量が却って増加する可能性がある。
【００３４】
そこで、本実施例のリフト量制限処理では、燃料に含まれるアルコール濃度に応じてリフト量の規定量を補正するようにした。具体的には、ＥＣＵ１０は、アルコール濃度センサ４３により燃料中のアルコール濃度を取得し、取得されたアルコール濃度が高くなるほど規定量が多くなるように補正する（図５を参照）。
【００３５】
このように燃料中のアルコール濃度に応じて規定量が補正されると、噴射燃料と吸気バルブ８との干渉を回避し得る範囲内で吸気バルブ８のリフト量を可及的に多くすることが可能となる。その結果、吸気バルブ８に付着する燃料を低減しつつ、燃料と新気（空気）との均質な混合を図ることができる。
【００３６】
ここで、本実施例におけるリフト量制限処理の実行手順を図６に沿って説明する。図６は、リフト量制御処理ルーチンを示すフローチャートである。このリフト量制御処理ルーチンは、予めＥＣＵ１０のＲＯＭなどに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ１０によって周期的に実行される。
【００３７】
リフト量制限処理ルーチンでは、ＥＣＵ１０は、先ずＳ１０１の処理を実行する。Ｓ１０１では、ＥＣＵ１０は、水温センサ１１の出力信号（冷却水温度）ｔｈｗを読み込む。
【００３８】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１０は、前記Ｓ１０１で読み込まれた冷却水温度ｔｈｗが基準温
度ｔｈｗ０以下であるか否かを判別する。Ｓ１０２において否定判定された場合（ｔｈｗ＞ｔｈｗ０）は、ＥＣＵ１０は本ルーチンの実行を終了する。一方、Ｓ１０２において肯定判定された場合（ｔｈｗ≦ｔｈｗ０）は、ＥＣＵ１０はＳ１０３へ進む。
【００３９】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ１０は、アルコール濃度センサ４３の出力信号（アルコール濃度）Ｃａｌを読み込む。続いて、ＥＣＵ１０は、Ｓ１０４へ進み、前記Ｓ１０３で読み込まれたアルコール濃度Ｃａｌと前述した図５で示したようなマップとに基づいて規定量を決定する。
【００４０】
Ｓ１０５では、ＥＣＵ１０は、吸気バルブ８のリフト量が前記Ｓ１０４で決定された規定量以下となるように吸気側駆動機構８０を制御する。このようにＥＣＵ１０が吸気側駆動機構８０を制御することにより、本発明に係わる制御手段が実現される。
【００４１】
以上述べたようなリフト量制限処理ルーチンによれば、燃料中のアルコール濃度に応じて規定量が変更されるため、吸気バルブ８に付着する燃料を低減しつつ、燃料と新気（空気）との均質な混合を図ることができる。
【００４２】
なお、吸気バルブ８のリフト量が規定量に制限されると、気筒２内に流入する新気（空気）量が目標値に達しない場合がある。そのような場合は、図示しないスロットル弁の開度を増大させ、或いは吸気バルブ８の作用角を増大させるようにしてもよい。
【００４３】
また、吸気バルブ８のリフト量が規定量に制限されると、気筒２内に生成されるスワール流やタンブル流が弱くなる可能性もある。そこで、タンブル比やスワール比を増大させるようにしてもよい。タンブル比やスワール比を増大させる方法としては、吸気ポートなどに配置されたタンブルコントロールバルブやスワールコントロールバルブの開度を減少させる方法、複数の吸気バルブのリフト量を相違させる方法などを例示することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１     内燃機関
２     気筒
４     燃料噴射弁
５     点火プラグ
６     吸気ポート
７     排気ポート
８     吸気バルブ
９     排気バルブ
１０   ＥＣＵ
１１   水温センサ
４０   燃料通路
４１   燃料タンク
４２   燃料ポンプ
４３   アルコール濃度センサ
８０   吸気側駆動機構
９０   排気側駆動機構
【図１】
2010249001.tif 000003
【図２】
2010249001.tif 000004
【図３】
2010249001.tif 000005
【図４】
2010249001.tif 000006
【図５】
2010249001.tif 000007
【図６】
2010249001.tif 000008