(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内にて少なくともガソリンを含む燃料を直接噴射する筒内噴射手段と、前記燃焼室内に吸入される空気が通過する吸気通路に配設された吸気弁の開閉時期及び開弁量を連続的に変更する可変動弁手段と、を備えた内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であって、
前記筒内噴射手段が、前記燃焼室から排出された排ガスの通過する排気通路に配設された触媒を昇温させるために前記燃料を噴射した後、
前記可変動弁手段が、所定の期間、前記吸気弁を開弁するように構成されており、
前記燃焼室内に供給された前記燃料のうちの未燃の燃料から生成される中間生成物の発生量を推定する中間生成物発生量推定手段を備えて、
前記可変動弁手段が、
前記中間生成物発生量推定手段によって推定された前記中間生成物の発生量が多いときには前記吸気弁を大きな開弁量により前記所定の期間開弁させ、前記推定された前記中間生成物の発生量が少ないときには前記吸気弁を小さな開弁量により前記所定の期間開弁させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載した内燃機関の制御装置において、
前記未燃の燃料から生成される前記中間生成物は、前記吸気通路内に回収されて貯蔵され、前記内燃機関における次回の吸入行程によって前記燃焼室内に吸入されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載した内燃機関の制御装置において、
前記中間生成物は、前記未燃の燃料の酸化反応の進行に伴って生成されるものであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか一つに記載した内燃機関の制御装置において、
前記所定の期間は、少なくとも、前記内燃機関における排気行程内に設定される期間であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか一つに記載した内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の前記吸気弁よりも上流の吸気通路にて前記燃料を噴射するポート噴射手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記ポート噴射手段から噴射される前記燃料の量であるポート噴射量と前記筒内噴射手段から噴射される前記燃料の量である筒内噴射量の和に対する前記筒内噴射量の割合である筒内噴射割合を決定する筒内噴射割合決定手段と、を備えており、
前記内燃機関の燃焼室に対して、前記筒内噴射割合決定手段によって決定された前記筒内噴射割合に基づき、前記筒内噴射手段によって噴射された前記燃料が供給されるとともに前記ポート噴射手段によって噴射された前記燃料が供給されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか一つに記載した内燃機関の制御装置において、
前記中間生成物発生量推定手段は、前記燃焼室内に供給された前記燃料が未燃状態によって滞留する滞留時間、前記燃焼室内に供給された前記燃料が未燃状態であるときの温度、及び、前記燃焼室内における前記燃料と空気からなる混合気の空燃比のうちの少なくとも一つに基づいて、前記中間生成物の発生量を推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のうちのいずれか一つに記載した内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の燃焼室に供給される前記燃料に含まれるアルコール成分の濃度であるアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
前記内燃機関の運転状態温度を検出する温度検出手段と、を備えており、
前記アルコール濃度検出手段によって検出された前記燃料に含まれるアルコール成分の濃度が予め設定された所定の濃度以上であり、前記温度検出手段によって検出された前記内燃機関の運転状態温度が予め設定された所定の温度未満であるときに、
前記可変動弁手段が、所定の期間、前記吸気弁を開弁することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御を行う内燃機関の制御装置に関する。なお、以下、内燃機関を単に「機関」とも称呼することがある。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気通路に三元触媒（以下、単に「触媒」とも称呼することもある。）の上流側及び下流側の排気通路にそれぞれ配設された上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサの各出力値に基づいて機関に供給される混合気の空燃比（以下、単に「機関の空燃比」とも称呼する。）をフィードバック制御する内燃機関の制御装置が広く知られている。このような制御装置では、内燃機関の各気筒から排出されて排気通路を通過する排ガス（以下、「混合排ガス」と称呼する。）の空燃比を上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサが検出し、これら角センサが検出したそれぞれの空燃比を用いて空燃比フィードバック量が算出される。そして、この空燃比フィードバック量に基づいて複数の気筒に対してそれぞれ噴射される燃料の量が調整されることにより、機関の空燃比が目標空燃比と一致するようにフィードバック制御される。【０００３】
又、近年、燃料として機関に供給されるガソリン中にエタノール等のアルコールが含まれることがある。例えば、所謂ＦＦＶ(Flexible Fuel Vehicle)に用いられるエタノール含有ガソリン燃料については、主なものとして、エタノール濃度が３％である「Ｅ３」、同濃度が８５％である「Ｅ８５」、エタノール１００％燃料である「Ｅ１００」等が知られており、エタノール濃度には大きな幅がある。なお、このようにガソリン中にアルコールが含まれる場合、このようなガソリンとアルコールとの混合燃料を、以下、「アルコール混合燃料」又は単に「燃料」と称呼する。【０００４】
このようなアルコール混合燃料が使用可能な内燃機関の制御装置に関し、例えば、下記特許文献１には、アルコール濃度の濃度が高いときほど、可変動弁機構により吸気バルブを通じて燃焼室に流入する燃料の流速が早くなるように同吸気バルブのバルブ特性を変更するフレックス燃料内燃機関の制御装置が開示されている。この従来のフレックス燃料内燃機関の制御装置では、吸気バルブを通じて燃焼室に流入する燃料の流速を早くすることによって燃料が吸気バルブに接触する時間を短くし、燃料が吸気バルブの熱によって蒸発することを抑制するようになっている。これにより、アルコール混合燃料に添加される洗浄剤成分が析出して吸気バルブに堆積することを抑制するようになっている。【０００５】
又、このようなアルコール混合燃料が使用可能な内燃機関の制御装置に関し、例えば、下記特許文献２には、低温環境下において微粒化しにくいアルコール混合燃料を使用した場合であっても、早期に機関を始動することができる内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の内燃機関の制御装置では、可変バブルタイミング制御装置を備えた内燃機関に適用されるようになっており、燃料に含まれるアルコール濃度に基づいて吸気弁及び／又は排気弁の弁開閉時期を決定し、吸気通路への吹き返されるガスによって燃料を微粒化するようになっている。【０００６】
ところで、アルコール混合燃料が使用可能な内燃機関では、燃焼に際してホルムアルデヒド等の中間生成物が有害成分として検出される可能性がある。このため、例えば、下記特許文献３には、アルコール混合燃料の燃焼に伴うホルムアルデヒドの排出抑制をバルブタイミングの変更によって行うエンジンのバルブタイミング制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の開閉タイミングが変更可能なバルブタイミング可変機構を備えており、検出した燃料中のアルコール濃度の増大に応じてバルブタイミング可変機構に燃焼温度が高くなるようにオーバーラップ期間を長く変更するようになっている。又、例えば、下記特許文献４には、アルコール混合燃料の燃焼に伴うホルムアルデヒド等の排出を抑制するアルコールエンジンの再燃焼制御装置が開示されている。この従来の再燃焼制御装置では、エンジンの作動状態を検出し、エンジンの部分負荷に応じて他の気筒にて燃焼した燃焼ガスを吸入し、この吸入した燃焼ガスを完全燃焼させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−０６５５６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８５３００号公報
【特許文献３】特開平５−００１５７４号公報
【特許文献４】特開平３−１４５５５７号公報
【発明の概要】
【０００８】
ところで、アルコール混合燃料におけるアルコールは気化するための潜熱が高いため、特に、低温始動時では、気化が促進されず酸化に伴って化学構造上不安定な中間生成物であるアルデヒド等を含む未燃ガスが発生しやすい。一方、このように生成される中間生成物は化学構造上不安定であるため、より酸化しやすいすなわち燃焼しやすい特性を有する。このため、内燃機関の良好な始動性、言い換えれば、内燃機関の良好な燃焼性が得られない特に低温時において、積極的に中間生成物を発生させ、この発生した中間生成物を燃焼させることにより、内燃機関の燃焼性を改善すること可能になると考えられる。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、アルコール混合燃料が機関に供給された場合、未燃のアルコールから中間生成物を生成させ、この生成させた中間生成物を内燃機関の燃焼性改善に利用することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【００１０】
係る目的を達成するための本発明による内燃機関の制御装置（本制御装置）は、内燃機関の燃焼室内にて少なくともガソリンを含む燃料を直接噴射する筒内噴射手段と、前記燃焼室内に吸入される空気が通過する吸気通路に配設された吸気弁の開閉時期及び開弁量を連続的に変更する可変動弁手段と、を備えた内燃機関に適用される。すなわち、本制御装置は、ガソリン及びアルコールの混合されたアルコール混合燃料が供給され得る内燃機関に適用される。
【００１１】
本発明に係る内燃機関の制御装置の特徴の一つは、前記筒内噴射手段が、前記燃焼室から排出された排ガスの通過する排気通路に配設された触媒を昇温させるために前記燃料を噴射した後、前記可変動弁手段が、所定の期間、前記吸気弁を開弁することにある。
【００１２】
これによれば、筒内噴射手段が触媒を昇温するために燃料を噴射（所謂、ポスト噴射）することにより、ポスト噴射前の燃料の噴射（所謂、メイン噴射）によって存在している未燃の燃料（アルコール）に加えてポスト噴射による未燃の燃料（アルコール）から多量の中間生成物を発生させることができ、可変動弁手段が、所定の期間、吸気弁を開弁することによってこの発生させた中間生成物を吸気通路内に回収して貯蔵することができる。
【００１３】
この場合、前記燃焼室内に供給された前記燃料のうちの未燃の燃料から生成される中間生成物の発生量を推定する中間生成物発生量推定手段を備え、前記可変動弁手段は、前記中間生成物発生量推定手段によって推定された前記中間生成物の発生量が多いときには前記吸気弁を大きな開弁量により前記所定の期間開弁させ、前記推定された前記中間生成物の発生量が少ないときには前記吸気弁を小さな開弁量により前記所定の期間開弁させるとよい。そして、この場合、前記未燃の燃料から生成される前記中間生成物は、前記吸気通路内に回収されて貯蔵され、前記内燃機関における次回の吸入行程によって前記燃焼室内に吸入されるとよい。又、前記中間生成物は、例えば、前記未燃の燃料の酸化反応の進行に伴って生成されるものであるとよい。更に、前記所定の期間は、少なくとも、前記内燃機関における排気行程内に設定される期間であるとよい。
【００１４】
これらによれば、燃焼性に優れる中間生成物（具体的には、アルコールの酸化反応の進行に伴って発生するアルデヒド類等）を発生させて、内燃機関が少なくとも排気行程にあるときに、この中間生成物を吸気通路内に吹き返させることにより、効率よく回収して貯蔵することができる。具体的に、中間生成物の発生量が多いと推定されるときには、吸気弁の開弁量（リフト量）を大きくして内燃機関の燃焼室（気筒）から吸気通路への流通抵抗を低減することにより、発生した中間生成物が容易に吸気通路内に進入できるようにして中間生成物を効率よく回収して貯蔵することができる。一方、中間生成物の発生量が少ないと推定されるときには、吸気弁の開弁量（リフト量）を小さくして内燃機関の燃焼室（気筒）から吸気通路への流速を大きくすることにより、僅かでも発生した中間生成物が確実に吸気通路内に進入できるようにして中間生成物を効率よく回収して貯蔵することができる。
【００１５】
そして、このように回収して貯蔵した燃焼性に優れる中間生成物を次回の吸入行程によって前記燃焼室内に吸入させることができるため、内燃機関の燃焼性を良好に改善することができる。特に低温始動時においては、中間生成物が燃焼性の改善に寄与することによって、内燃機関の燃焼性を大幅に改善することができる。そして、発生した中間生成物を消費して内燃機関の燃焼性を改善することにより、例えば、ＨＣ，ＣＯ、ＮＯｘ等のエミッションが車両外部に放出されることを低減することができるとともに、有害である中間生成物を確実に回収して消費して車外に放出されることを防止することができる。
【００１６】
又、本発明に係る本制御装置の他の特徴は、前記内燃機関の前記吸気弁よりも上流の吸気通路にて前記燃料を噴射するポート噴射手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記ポート噴射手段から噴射される前記燃料の量であるポート噴射量と前記筒内噴射手段から噴射される前記燃料の量である筒内噴射量の和に対する前記筒内噴射量の割合である筒内噴射割合を決定する筒内噴射割合決定手段と、を備えており、前記内燃機関の燃焼室に対して、前記筒内噴射割合決定手段によって決定された前記筒内噴射割合に基づき、前記筒内噴射手段によって噴射された前記燃料が供給されるとともに前記ポート噴射手段によって噴射された前記燃料が供給されることにもある。
【００１７】
これによれば、適切に筒内噴射割合を決定することにより、メイン噴射によって未燃の燃料を確実に存在させておき、更にポスト噴射によって未燃の燃料を存在させることができるため、中間生成物をより多量に発生させることが可能となる。従って、このように発生した中間生成物を回収して貯蔵しておき、次回の吸入行程によって前記燃焼室内に吸入させることができるため、特に低温始動時においては、中間生成物が燃焼性の改善に寄与することによって、内燃機関の燃焼性を大幅に改善することができる。
【００１８】
又、本発明に係る本制御装置の他の特徴は、前記中間生成物発生量推定手段は、前記燃焼室内に供給された前記燃料が未燃状態によって滞留する滞留時間、前記燃焼室内に供給された前記燃料が未燃状態であるときの温度、及び、前記燃焼室内における前記燃料と空気からなる混合気の空燃比のうちの少なくとも一つに基づいて、前記中間生成物の発生量を推定することにもある。
【００１９】
これによれば、把握可能なパラメータである滞留時間、温度及び空燃比のうちの少なくとも一つに基づいて中間生成物の発生量を推定することができるため、極めて容易にかつ精度よく中間生成物の発生量を推定することができる。そして、精度よく発生量を推定することにより、より効率よく中間生成物を回収して貯蔵することができるため、貯蔵した中間生成物を消費して確実に内燃機関の燃焼性を改善することができる。
【００２０】
更に、本発明に係る本制御装置の他の特徴は、前記内燃機関の燃焼室に供給される前記燃料に含まれるアルコール成分の濃度であるアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、前記内燃機関の運転状態温度を検出する温度検出手段と、を備えており、前記アルコール濃度検出手段によって検出された前記燃料に含まれるアルコール成分の濃度が予め設定された所定の濃度以上であり、前記温度検出手段によって検出された前記内燃機関の運転状態温度が予め設定された所定の温度未満であるときに、前記可変動弁手段が、所定の期間、前記吸気弁を開弁することにもある。
【００２１】
これによれば、内燃機関を低温時に運転させる（作動させる）状況において、優先的に中間生成物を発生させて回収し、貯蔵した中間生成物を燃焼時に消費することができる。従って、低温始動時における内燃機関の燃焼性を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る制御装置が適用される多気筒内燃機関の概略構成を示した図である。
【図２】図２は、図１に示した触媒、上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサが排気通路に配設された様子を示した図である。
【図３】図３は、図１にて示した上流側空燃比センサの出力と空燃比の関係を示したグラフである。
【図４】図４は、図１にて示した下流側空燃比センサの出力と空燃比の関係を示したグラフである。
【図５】図５は、滞留時間に対するアルコール及びアルデヒド類の濃度変化を示したグラフである。
【図６】図６は、ガス温度を変化させたときの滞留時間に対するアセトアルデヒドの濃度変化を示したグラフである。
【図７】図７は、空燃比を変化させたときのガス温度に対するアセトアルデヒドの濃度変化を示したグラフである。
【図８】図８は、図１に示したＣＰＵが実行するものであって、本発明の第１実施形態に係る処理ルーチンを示したフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の第１実施形態に係り、中間生成物の発生量に応じて変更される吸気弁のリフト量の大きさを説明するための図である。
【図１０】図１０は、図１に示したＣＰＵが実行するものであって、本発明の第２実施形態に係る処理ルーチンを示したフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の第２実施形態に係り、中間生成物の発生量に応じて変更される吸気弁のリフト量の大きさを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、単に「本装置」とも称呼する。）について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本装置を、４サイクル・火花点火式・多気筒（直列４気筒）・内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図１は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
【００２５】
この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０にアルコール混合燃料の混合気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０と、吸気系統４０に燃料を供給するための燃料系統６０と、を備えている。
【００２６】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１の壁面及びピストン２２の上面は、シリンダヘッド部３０の下面とともに燃焼室２５を形成している。
【００２７】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角及び吸気弁３２の最大リフト量を連続的に変更する可変動弁機構３３、可変動弁機構３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフトを含むとともに同エキゾーストカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変排気タイミング制御装置３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８、吸気弁３２よりも上流の吸気ポート３１内にて燃料を噴射するポート噴射弁３９Ｐ、燃焼室２５内にて燃料を直接噴射する筒内噴射弁３９Ｃを備えている。従って、この第１実施形態における内燃機関１０は、ポート噴射弁３９Ｐと筒内噴射弁３９Ｃとを有するデュアルインジェクションシステムを備える。
【００２８】
ポート噴射弁３９Ｐ及び筒内噴射弁３９Ｃは、一つの燃焼室２５に対してそれぞれ一つずつ配設されている。従って、複数の気筒のそれぞれは、他の気筒とは独立して燃料供給を行うポート噴射弁３９Ｐ及び筒内噴射弁３９Ｃを備えている。なお、この第１実施形態においては、ポート噴射弁３９Ｐと筒内噴射弁３９Ｃの２つの噴射弁が別個に設けられたデュアルインジェクションシステムを備えた内燃機関１０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るものではない。例えば、筒内噴射機能とポート噴射機能とを併せ持つような１つの噴射弁を有する内燃機関であってもよい。
【００２９】
吸気系統４０は、各気筒の吸気ポート３１とそれぞれ接続されたインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、及び、吸気管４１内にあって吸気開口面積を可変とするスロットルバルブ４３、スロットルバルブ４３のアクチュエータ４３ａを備えている。吸気ポート３１及び吸気管３２は、吸気通路を構成している。
【００３０】
排気系統５０は、各気筒の吸気ポート３４とそれぞれ接続されたエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１の集合部に接続されたエキゾーストパイプ５２、エキゾーストパイプ５２に配設された触媒５３（三元触媒）を備えている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。
【００３１】
燃料系統６０は、燃料タンク６１及び燃料供給管６２を備えている。燃料タンク６１は、例えば、ガソリンとエタノールとを混合した「アルコール混合燃料」を貯蔵するようになっている。なお、燃料タンク６１には、エタノールを全く含まないガソリンのみからなる燃料、及び、ガソリンを全く含まないエタノールのみからなる燃料が充填されてもよい。燃料供給管６２は、燃料タンク６１とポート噴射弁３９Ｐ及び筒内噴射弁３９Ｃとを接続するパイプである。燃料タンク６１内の燃料は、燃料タンク６１内に配設された図示しない燃料ポンプにより燃料供給管６２を介してポート噴射弁３９Ｐ及び筒内噴射弁３９Ｃに圧送される。
【００３２】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ７１、吸気温度センサ７２、スロットルポジションセンサ７３、インテークカムポジションセンサ７４、エキゾーストカムポジションセンサ７５、クランクポジションセンサ７６、水温センサ７７、上流側空燃比センサ７８、下流側空燃比センサ７９、アクセル開度センサ８１、及び、アルコール濃度センサ８２を備えている。
【００３３】
エアフローメータ７１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の質量流量（機関１０に単位時間あたりに吸入される空気の質量（本発明においては、「吸入空気質量」とも称呼する。））Gaに応じた信号を出力するようになっている。吸気温度センサ７２は、吸気管４１内を流れる吸入空気の吸気温度THAに応じた信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ７３は、スロットルバルブ４３の開度を検出し、スロットルバルブ開度TAを表す信号を出力するようになっている。
【００３４】
インテークカムポジションセンサ７４は、インテークカムシャフトの近傍に配設されている。インテークカムポジションセンサ７４は、インテークカムシャフトが９０°回転するごとに（すなわち、クランク軸２４が１８０°回転するごとに）一つのパルスを有する信号を発生するようになっている。エキゾーストカムポジションセンサ７５は、エキゾーストカムシャフトの近傍に配設されている。エキゾーストカムポジションセンサ７５は、エキゾーストカムシャフトが９０°回転するごとに（すなわち、クランク軸２４が１８０°回転するごとに）一つのパルスを有する信号を発生するようになっている。
【００３５】
クランクポジションセンサ７６は、クランク軸２４が３６０°回転するごとに幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。又、インテークカムポジションセンサ７４及びクランクポジションセンサ７６からの信号に基づいて、基準気筒（例えば、第１気筒）の圧縮上死点（ＴＤＣ）を基準とした絶対クランク角CAが取得される。この絶対クランク角CAは、基準気筒の圧縮上死点において「０°クランク角」に設定され、クランク角の回転角度に応じて「７２０°クランク角」まで増大し、その時点にて再び０°クランク角に設定される。水温センサ７７は、機関１０の運転状態温度に対応する冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
【００３６】
上流側空燃比センサ７８は、図２に示すように、各気筒から延びるそれぞれの排気通路が集合してなる集合排気通路（具体的には、エキゾーストパイプ５２）において触媒５３よりも上流に配設されている。上流側空燃比センサ７８は、例えば、特開平１１−７２４７２号公報、特開２０００−６５７８２号公報、及び、特開２００４−６９５４７号公報等に開示された、「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。
【００３７】
そして、上流側空燃比センサ７８は、エキゾーストパイプ５２内を通過して触媒５３に流入する混合排ガスの空燃比（従って、機関１０に供給される混合気の空燃比、より具体的には、各気筒の燃焼室２５内における混合気の空燃比）に応じた出力値Vabyfs(V)を発生する。この出力値Vabyfsは、図３に示した空燃比変換テーブル（マップ）Mapabyfsを利用して、出力値Vabyfsにより表される上流側空燃比（以下、「検出空燃比」とも称呼する。）abyfsに変換される。
【００３８】
又、図２に示すように、下流側空燃比センサ７９は、集合排気通路（具体的には、エキゾーストパイプ５２）において触媒５３よりも下流側に配設されている。下流側空燃比センサ７９は、周知の起電力の酸素濃度センサ（安定化ジルコニアを用いた周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ）である。下流側空燃比センサ７９は、触媒５３から流出する混合排ガスの空燃比（従って、機関１０に供給される混合気の空燃比（より具体的には、各気筒の燃焼室２５内における混合気の空燃比）の時間的平均値）に応じた出力値Voxs(V)を発生する。
【００３９】
この出力値Voxsは、図４に示すように、下流側空燃比afdownが理論空燃比よりもリッチのとき最大出力値max（例えば、約０．９Ｖ）となり、下流側空燃比afdownが理論空燃比よりもリーンのとき最小出力値min（例えば、約０．１Ｖ）となり、下流側空燃比afdownが理論空燃比であるとき最大出力値maxと最小出力値minの略中間の電圧Vst（例えば、０．５Ｖ）となる。更に、この出力値Voxsは、下流側空燃比afdown（混合排ガスの空燃比）が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比へと変化する際に最大出力値maxから最小出力値minへとい急変し、下流側空燃比afdown（混合排ガスの空燃比）が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比へと変化する際に最小出力値minから最大出力値maxへと急変する。
【００４０】
アクセル開度センサ８１は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡＰの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００４１】
アルコール濃度センサ８２は、例えば、特開平６−２７０７３号公報等に開示されているような周知の静電容量型のセンサ（一対の電極を用いて測定対象の比誘電率を測定可能なセンサ）である。アルコール濃度センサ８２は、アルコール混合燃料の比誘電率がそのアルコール濃度に応じて変化することを利用し、アルコール濃度センサ８２が配設された燃料供給管６２内の部位を流れる燃料のアルコール濃度（この第１実施形態の機関１０においては、エタノール濃度Cetha）に応じた出力値を出力するようになっている。
【００４２】
電気制動装置９０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ９１、ＣＰＵ９１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（マップ、関数）及び定数等を予め記憶したＲＯＭ９２、ＣＰＵ９１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ９３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ９４、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース９５からなるマイクロコンピュータである。
【００４３】
インターフェース９５は、前記センサ７１〜７９，８１，８２と接続され、ＣＰＵ９１にセンサ７１〜７９，８１，８２からの信号を供給するとともに、ＣＰＵ９１の指示に応じて可変動弁機構３３のアクチュエータ３３ａ、各気筒のイグナイタ３８、各気筒に対応して設けられたポート噴射弁３９Ｐ及び筒内噴射弁３９Ｃ、並びに、スロットルバルブ４３のアクチュエータ４３ａに駆動信号を創出するようになっている。
【００４４】
（空燃比フィードバック制御の概要）
次に、本装置による空燃比フィードバック制御の概要について説明する。本装置は、上流側空燃比センサ７８の出力値Vabyfs及び下流側空燃比センサ７９の出力値Voxsに基づいて、混合排ガスの空燃比を、所定の空燃比（例えば、理論空燃比や理論空燃比を中心としてリーンな空燃比やリッチな空燃比等）と一致するようにフィードバック制御する。
【００４５】
このフィードバック制御の一例としては、以下のものが挙げられる。すなわち、下流側空燃比センサ７９の出力値Voxsと所定の空燃比（例えば、理論空燃比）Vstとの偏差についてＰＩＤ処理して後述するサブフィードバック補正量が求められる。このサブフィードバック補正量により上流側空燃比センサ７８の出力値Vabyfsを補正して得られる値を図３に示した空燃比変換テーブルMapabyfsに適用して、見かけ上の空燃比が求められる。この見掛け上の空燃比と理論空燃比との偏差についてＰＩＤ処理して空燃比フィードバック量（メインフィードバック補正量）が求められる。
【００４６】
この空燃比フィードバック量により、「機関回転速度NEと吸入空気量Gaと理論空燃比とに基づいて得られる基本燃料噴射量」を補正して得られる量の燃料が、各気筒のポート噴射弁３９Ｐ及び筒内噴射弁３９Ｃからそれぞれ噴射される。このように、全気筒に共通する空燃比フィードバック量に基づいて各ポート噴射弁３９Ｐ及び筒内噴射弁３９Ｃから噴射される燃料の量をそれぞれ調整することにより、混合排ガスの空燃比がフィードバック制御される。
【００４７】
＜基本空燃比制御＞
次に、本装置による基本空燃比制御の概要について説明する。本装置においては、機関１０が定常運転状態にあるときに（所謂、ピストン２２や吸気弁３２が高温ととなる暖機後の運転状態にあるときに）、下流側空燃比センサ７９の出力値Voxsが急変することに応じて、すなわち、触媒５３内部が酸化雰囲気であるか還元雰囲気であるかに応じて、上流側空燃比（機関１０の空燃比）を理論空燃比よりも強制的ににリーンな空燃比又は強制的にリッチな空燃比となるように制御する。具体的に、図４に示すように、下流側空燃比センサ７９の出力値Voxsに基づいて下流側空燃比がリッチな空燃比であるときには上流側空燃比がリーンな空燃比となるように制御し、下流側空燃比センサ７９の出力値Voxsに基づいて下流側空燃比がリーンな空燃比であるときには上流側空燃比がリッチな空燃比となるように制御する。又、下流側空燃比センサ７９の出力値Voxsが最大出力値maxから最小出力値minに急変したときには上流側空燃比をリーンな空燃比からリッチな空燃比に変更して制御し、下流側空燃比センサ７９の出力値Voxsが最小出力値minから最大出力値maxに急変したときには上流側空燃比をリッチな空燃比からリーンな空燃比に変更して制御する。
【００４８】
そこで、本装置は、上流側空燃比センサ７８及び下流側空燃比センサ７９の出力値が対応するセンサ目標値（具体的に下流側空燃比センサ７９の出力値Voxsに応じて理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比に対応する値）にそれぞれ一致するように、ポート噴射弁３９Ｐ及び筒内噴射弁３９Ｃによる燃料噴射量を制御して、機関１０の空燃比をフィードバック制御する。
【００４９】
＜基本燃料噴射量の決定＞
まず、基本燃料噴射量Fbaseの決定について、一例を説明する。基本燃料噴射量Fbaseを決定するにあたっては、上述したように、内燃機関１０の運転状態であるエンジン回転速度NE及びスロットルバルブ開度TA等に基づいて上流側空燃比センサ出力の目標値（上流側目標値）に対応する上流側目標空燃比abyfr（すなわち、機関１０の目標空燃比）を決定する。この上流側目標空燃比abyfrは、上述したように下流側空燃比センサ７９の出力値Voxsに応じて理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比に対応する値に変更可能に予め設定されている。なお、上流側目標空燃比abyfrは、各気筒の吸気行程に対応されながらＲＡＭ９３に記憶されていく。
【００５０】
このように上流側目標空燃比abyfrを決定すると、エアフローメータ７１が計測している吸入空気流量Gaと、クランクポジションセンサ７６の出力に基づいて得られるエンジン回転速度NEとを引数とする所定のテーブルに基づいて求められる今回の吸気行程を迎える気筒（すなわち、次燃焼気筒）の吸入空気量である筒内吸入空気量Mcを上記決定された上流側目標空燃比abyfrで除することにより、基本燃料噴射量Fbaseを求める。すなわち、基本燃料噴射量Fbaseは、上流側目標空燃比abyfrを実現するために必要な次燃焼気筒に対応するポート噴射弁３９Ｐ及び筒内噴射弁３９Ｃからの燃料噴射量の合計量である。
【００５１】
＜筒内噴射量及びポート噴射量の算出＞
次に、筒内噴射量Fid及びポート噴射量Fipの算出について説明する。筒内噴射量Fid及びポート噴射量Fipを算出するにあたっては、内燃機関１０の運転状態であるエンジン回転速度NEと、上記筒内吸入空気量Mcと、冷却水温度THWとを引数とする所定のテーブルに基づいて、筒内噴射量Fidとポート噴射量Fipの和に対する筒内噴射量Fidの比（より正確には、後述する基本筒内噴射量Fbasedと後述する基本ポート噴射量Fbasepの和に対する基本筒内噴射量Fbasedの比率）である筒内噴射割合R（以下、分担率Rとも称呼する。）を決定する。これにより、機関１０の運転状態に応じて筒内噴射割合Rを適宜変更することができる。
【００５２】
このように筒内噴射割合R（すなわち、分担率R）を機関１０の運転状態に応じて決定すると、上記求められた基本燃料噴射量Fbaseに分担率Rを乗算することにより、基本筒内噴射量Fbased（＝Fbase×R）を決定する。同様に、上記求められた基本燃料噴射量Fbaseに値（1-R）を乗算することにより、基本ポート噴射量Fbasep（＝Fbase×(1-R)）を決定する。そして、基本筒内噴射量Fbasedに上述したサブフィードバック補正量を乗算して最終的な筒内噴射量Fidを決定し、基本ポート噴射量Fbasepにサブフィードバック補正量及びメインフィードバック補正量を乗算して最終的なポート噴射量Fipを決定する。
【００５３】
なお、サブフィードバック補正量については、具体的には、下流側空燃比センサ７９の出力値Voxsと、内燃機関１０の運転状態であるエンジン回転速度NE及びスロットルバルブ開度TA等に基づいて下流側空燃比センサ出力の目標値である下流側目標値Voxsrefとの偏差についてＰＩＤ処理することによって求められる。ここで、下流側目標値Voxsrefは、同下流側目標値Voxsrefに対応する下流側目標空燃比が上述した上流側目標空燃比abyfrと常時一致するように設定される。又、メインフィードバック補正量については、具体的に、上流側空燃比センサ７８の出力値Vabyfsと図３に示した空燃比変換テーブルMapabyfsとに基づいて上流側空燃比センサ７８による現時点における検出空燃比abyfsを求めるとともに、この検出空燃比abyfsとの偏差についてＰＩＤ処理することによって求められる。
【００５４】
本装置は、このようにして、基本筒内噴射量Fbasedをサブフィードバック補正量により補正することによって得られる筒内噴射量Fidの燃料を今回の燃焼サイクルにおける次燃料気筒に対して筒内噴射弁３９Ｃにより筒内噴射する。又、基本ポート噴射量Fbasepをサブフィードバック補正量とメインフィードバック補正量とにより補正することによって得られるポート噴射量Fipの燃料を今回の燃焼サイクルにおける次燃焼気筒に対してポート噴射弁３９Ｐにより噴射する。これらにより、本装置は、理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比になるように、機関１０の空燃比をフィードバック制御することができる。
【００５５】
（アルコール混合燃料使用時における中間生成物の排出特性）
エタノールが混合された燃料を機関１０に供給されると、供給された燃料のうちの未燃エタノールが酸化し、中間生成物としてアルデヒド類（より具体的には、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）やアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））が発生すると言われている。そして、従来から、上述したように、有害物質であるアルデヒド類の発生そのものを抑制するために、発生したアルデヒド類を更に酸化させて消費させたりすることが提案されている。ところで、アルデヒド類は、アルコールの中間酸化物であってその化学構造が不安定であるため、容易に酸化（すなわち燃焼）し易い特性を有している。従って、アルコール混合燃料を供給したときに発生する中間生成物であるアルデヒド類を効率よく回収し、次燃焼気筒にて消費するようにすれば、有害物質であるアルデヒド類の車両外部への放出を効果的に抑制できるとともに内燃機関１０の始動性（より好ましくは、低温始動性）を改善することもできる。ここで、アルコール混合燃料を機関１０に供給したとき、アルデヒド類の発生に影響を及ぼす要件として、滞留時間、ガス温度及び空燃比が要件となり得ると言われている。以下、アルデヒド類の発生に関するこれらの各要素の影響を説明する。なお、以下の説明にて示す図５〜図７のグラフは、日本機械学会論文集（Ｂ編）５２巻４７３号（昭６１−１），Ｐ２３８〜Ｐ２４７に記載されている実験結果のグラフに基づくものである。
【００５６】
＜滞留時間の影響＞
一般に、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）が混合されたアルコール混合燃料を機関１０に供給する場合、噴射された燃料が未燃状態で気筒内に留まる時間すなわち滞留時間が長くなるほど、一旦生成されたアルデヒド類が減少する傾向にあると言われている。具体的には、例えば、図５にて滞留時間に対するアルコール及びアルデヒド類の濃度変化を示すように、気筒内に存在するアルコール混合燃料に含まれるアルコール（エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ））の濃度は滞留時間が長くなるにつれて一様に減少する傾向を有する一方で、アルデヒド類であるホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）及びアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ）の濃度は滞留時間の経過に伴って一旦上昇するもののその後滞留時間が長くなるほど減少する傾向を有する。なお、図５は、空燃比及びガス温度を一定に維持した場合における、滞留時間に対するアルコールびアルデヒド類の濃度変化を示すものである。
【００５７】
このことに関し、アルコール（エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ））濃度の減少に伴って、ピークとなる時期の違いはあるもののホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）濃度及びアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ）濃度が増加することから、未燃状態にあるアルコールの酸化反応が進行することによって中間生成物（或いは、中間酸化物）であるアルデヒド類が生じることが理解できる。そして、このように生じたアルデヒド類が更に気筒内に滞留すると、アルデヒド類の酸化反応が進行することによってアルデヒド類が消滅することが理解できる。従って、機関１０にアルコール混合燃料を供給してアルデヒド類を効率よく発生させるためには、燃焼後に未燃状態のアルコール（エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ））が気筒内に滞留する滞留時間が長くならないようにすることが肝要であると言える。
【００５８】
＜ガス温度の影響＞
一般に、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）が混合されたアルコール混合燃料を機関１０に供給する場合、噴射された燃料が燃焼した後の未燃燃料の温度（燃焼室２５内等の雰囲気温度も含む）すなわちガス温度が高くなるにつれてアルデヒド類が発生する傾向にあると言われている。具体的には、例えば、図６にてガス温度を変化させたときの滞留時間に対するアルデヒド類（アセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））の濃度変化を示すように、燃焼後のガス温度が上昇するに伴って、そのピークが発生する滞留時間は異なるものの濃度が大きくなる傾向を有する。なお、図６は、空燃比を一定に維持した場合における、ガス温度を変化させたときの滞留時間に対するアルデヒド類（アセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））の濃度変化を示すものである。
【００５９】
このことに関し、アルデヒド類はアルコールの酸化反応が進行することによって中間生成物（中間酸化物）として生じるものであるから、ガス温度（雰囲気温度も含む）が上昇することによって未燃状態にあるアルコールの酸化反応が進行し、中間酸化物としてアルデヒド類が生じ易くなると理解できる。そして、このように生じたアルデヒド類が高温の気筒内に滞留すると、アルデヒド類の酸化反応が進行することよってアルデヒド類が消滅するため、アルデヒド類の濃度がピークとなる滞留時間が異なることが理解できる。従って、機関１０にアルコール混合燃料を供給してアルデヒド類を効率よく発生させるためには、上述したように滞留時間が長くならないようにすることに加えて、適切な温度範囲内でガス温度を適切に維持することが肝要であると言える。
【００６０】
＜空燃比の影響＞
一般に、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）が混合されたアルコール混合燃料を機関１０に供給する場合、気筒内における空燃比がリーンな空燃比になるほど、アルデヒド類が発生し易い傾向にあると言われている。具体的には、例えば、図７にて空燃比を変化させたときのガス温度に対するアルデヒド類（アセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））の濃度変化を示すように、燃焼後のガス温度が上昇するに伴って、そのピークとなるガス温度は異なるものの濃度が大きくなる傾向を有し、特に、空燃比がリーンになると、ピークとなるガス温度が低温側になる傾向を有する。なお、図７は、滞留時間を一定に維持した場合における、空燃比を変化させたときのガス温度に対するアルデヒド類（アセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））の濃度変化を示すものである。
【００６１】
このことに関し、アルデヒド類はアルコールの酸化反応が進行することによって中間生成物（中間酸化物）として生じるものであるから、酸素が過剰となるリーンな空燃比になれば、酸化反応が進行し易くなり、ガス温度が低くても中間酸化物としてアルデヒド類が生じ易くなると理解できる。従って、機関１０にアルコール混合燃料を供給してアルデヒド類を効率よく発生させるためには、上述したように滞留時間が長くならないようにすること及び適切な温度範囲内でガス温度を適切に維持することに加えて、空燃比をリーンな空燃比に維持することが肝要であると言える。
【００６２】
ところで、一般に、上流側目標空燃比abyfr（機関１０の空燃比）がリーンな空燃比のときには、燃焼後の気筒から排気される混合排ガス中には窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれる。すなわち、リーンな空燃比によって燃焼が生じると、この燃焼後の気筒内にはＮＯｘが存在することになる。又、アルコール（例えば、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ））の酸化反応においては、ＮＯｘの挙動（より具体的には、ＮＯ／ＮＯ２の変換挙動）によって生じたＯＨラジカルが深く関与する場合があり、ＯＨラジカルの影響によってアルデヒド類（具体的にはアルデヒド（ＨＣＨＯ）及びアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））が生成され易いと言われている。このことからも、機関１０にアルコール混合燃料を供給してアルデヒド類を効率よく発生させるためには、上述したように滞留時間が長くならないようにすること及び適切な温度範囲内でガス温度を適切に維持することに加えて、空燃比をリーンな空燃比に維持することが肝要であると言える。
【００６３】
（アルコール混合燃料が供給される内燃機関における中間生成物の発生量の推定）
上述したように、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）の混合されたアルコール混合燃料を機関１０に供給し、効率よくアルデヒド類（具体的にはアルデヒド（ＨＣＨＯ）及びアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））を発生させるためには、まず、図５に示したグラフに基づき滞留時間は長すぎることなく（例えば、機関１０の回転速度NEを勘案して８０ｍｓ以下となる５０ｍｓ前後）、図６に示したグラフに基づきガス温度は高すぎることなく（例えば、機関１０からの排ガスの温度を勘案して７５０Ｋ〜８５０Ｋ程度）、図７に示したグラフに基づき上流側目標空燃比abyfr（機関１０の空燃比）は理論空燃比よりもリーン側の空燃比に維持するとよい。そして、これらの滞留時間、ガス温度及び空燃比を中間生成物の発生条件とし、この発生条件となるように内燃機関１０を作動させると、燃焼後の気筒内に効率よく中間生成物であるアルデヒド類を発生させることができる。
【００６４】
又、中間生成物の発生条件を構成する滞留時間、ガス温度及び空燃比と発生する中間生成物（具体的には、アルデヒド類）の濃度とは、図５〜図７に示したグラフからも明らかなように、互いに関連した関係にある。従って、滞留時間、ガス温度及び空燃比のいずれかの要素を固定（或いは、確定）することにより、他の要素の変化を考慮して中間生成物の発生量を精度よく推定することができる。
【００６５】
このため、例えば、内燃機関１０を低温時に始動させる状況（具体的には、内燃機関１０の冷却水温THWが低い状況）では、上記した中間生成物の発生条件として設定された滞留時間、ガス温度及び空燃比となるように内燃機関１０を作動させることにより、燃焼後の気筒内に効率よく中間生成物であるアルデヒド類を発生させることができるとともに、発生する中間生成物であるアルデヒド類の発生量を精度よく推定することができる。
【００６６】
＜ポスト噴射＞
上述したように、アルデヒド類（具体的にはアルデヒド（ＨＣＨＯ）及びアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））はアルコール混合燃料に含まれるアルコール（例えば、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ））が未燃状態で存在しある程度酸化されることにより生じるものである。この場合、上述した中間生成物（具体的には、アルデヒド類）の発生条件に従って、例えば、上流側目標空燃比abyfrを大きな値に設定すると（すなわち、リーン側の空燃比に設定すると）、アルコール混合燃料に含まれるアルコール（例えば、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ））が未燃状態で存在する量が少なく、生成されるアルデヒド類（具体的にはアルデヒド（ＨＣＨＯ）及びアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））が少なくなる場合がある。
【００６７】
ところで、従来から、例えば、低温始動時におけるエミッションの低減を目的として、触媒５３の内部温度（雰囲気温度）を早期に上昇させて早期に活性化させるために、上述した筒内噴射量及びポート噴射量の噴射（所謂、メイン噴射）とは別に、排気行程にて燃料を少量だけ噴射するポスト噴射が行われる場合がある。具体的に、このポスト噴射においては、広く知られているように、筒内噴射弁３９Ｃが、低温始動時に排気行程にある気筒内の圧力に抗して予め設定されたポスト噴射量Fid_pを強制的に噴射する。
【００６８】
従って、筒内噴射弁３９Ｃによって噴射されるポスト噴射量Fid_pを適切に確保する（増量する）ことによって、排気行程における或いは排気行程に移行する気筒内に未燃状態のアルコール（例えば、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ））を確実に存在させることができる。このように、燃焼後の高温雰囲気となっている気筒内にアルコール混合燃料をポスト噴射することにより、上述したガス温度が速やかに上昇するため、噴射されたアルコール混合燃料中のアルコール（エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ））の酸化反応が生じて中間生成物であるより多くのアルデヒド類（具体的にはアルデヒド（ＨＣＨＯ）及びアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））を発生させることができる。なお、ポスト噴射量Fid_pだけポスト噴射されたアルコール混合燃料のうちのガソリン成分については、排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１及びエキゾーストパイプ５２からなる排気通路介して触媒５３に供給される。これにより、供給された燃料（ガソリン成分）は、触媒５３内部にて酸化（燃焼）されることにより、触媒５３の内部温度（雰囲気温度）を早期に上昇させることができる。
【００６９】
（発生した中間生成物の回収）
上述したように、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）が混合されたアルコール混合燃料を機関１０に供給することによって発生した中間生成物であるアルデヒド類（具体的にはアルデヒド（ＨＣＨＯ）及びアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））は、吸気ポート３１及び吸気管３２からなる吸気通路内に回収される。より詳しくは、本発明においては、排気行程にてポスト噴射された後、高圧の気筒に対して吸気弁３２を強制的に開き、気筒内に存在する多量のアルデヒド類（具体的にはアルデヒド（ＨＣＨＯ）及びアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））を含んで吹き返される既燃ガスを回収して貯蔵する。なお、この吸気通路内への既燃ガスの吹き返しについては、如何なる制御を採用してもよいが、一例として、冷間ＶＶＴ制御を利用することができる。
【００７０】
本発明おける冷間ＶＶＴ制御は、機関１０の排気行程にて、吸気弁３２の開閉タイミング、および／または、排気弁３５の開閉タイミング及びリフト量を（通常の非冷間ＶＶＴ制御時と比較して）調整して燃焼室２５内の既燃ガスが吸気弁３２の周囲を介して吸気通路に吹き返す量（既燃ガス吹き返し量）を（通常の非冷間ＶＶＴ制御時と比較して）増大するものである。なお、このような既燃ガスの吹き返し量を増大する動作は、内部ＥＧＲとも呼ばれる。ここで、このような既燃ガスの吹き返しを行った場合、吸気通路内には、燃焼性に優れたアルデヒド類（具体的にはアルデヒド（ＨＣＨＯ）及びアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））を含む既燃ガスを貯蔵（収容）しているため、例えば、上述したように決定されて各筒内噴射弁３９Ｃ及びポート噴射弁３９Ｐから噴射される筒内噴射量Fid及びポート噴射量Fipを（上述したサブフィードバック補正量及びメインフィードバック補正量により調整された量から）減少するとよい。
【００７１】
（実際の動作）
次に、第１実施形態に係る制御装置の実際の動作について説明する。図８は、本装置のＣＰＵ９１により実行される、「アルコール混合燃料から生成された中間生成物を回収して貯蔵」する処理ルーチンの流れの一例を示すフローチャートである。この例では、まず、ステップ１００５にて、アルコール濃度センサ８２の出力値Cethaに基づいて、機関１０に供給されるアルコール混合燃料に含まれているエタノールの濃度が予め設定された所定値Cetha0以上であるか否かを判定する。
【００７２】
具体的には、所定の短いサンプリング時間ｔｓ（例えば、４ｍｓ（４ｍ秒））が経過するごとにアルコール濃度センサ８２の出力値Cethaが取得される。そして、サンプリング時間ｔｓごとに取得されたアルコール濃度センサ８２の出力値Cethaが予め設定された所定値Cetha0以上であれば、機関１０に供給されるアルコール混合燃料に含まれるエタノールの濃度が中間生成物であるアルデヒド類を生成するために十分な濃度であると判定し（ステップ１００５にて「Ｙｅｓ」）、ステップ１０１０にて中間生成物の生成を促進して捕集（回収して貯蔵）するための制御を開始する。一方、サンプリング時間ｔｓごとに取得されたアルコール濃度センサ８２の出力値Cethaが予め設定された所定値Cetha0未満であれば、機関１０に供給されるアルコール混合燃料に含まれるエタノールの濃度が中間生成物であるアルデヒド類を生成するには十分な濃度ではないと判定し（ステップ１００５にて「Ｎｏ」）、ステップ１０３０にて処理ルーチンの実行を終了する。
【００７３】
本発明では、上述したように、低温始動時において、機関１０にアルコール混合燃料が噴射され圧縮行程を経て燃焼されることによって発生するとともにポスト噴射によって発生した中間生成物であるアルデヒド類（具体的にはアルデヒド（ＨＣＨＯ）及びアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ））を排気行程にて吸気通路内に回収して貯蔵し、次回の吸気行程にて貯蔵した中間生成物を吸入させる。このため、ステップ１０１０では、アルコール混合燃料に含まれるアルコール濃度Cethaが高いことに基づき、中間生成物の生成を促進して捕集（回収して貯蔵）するための制御を開始して、ステップ１０１５にて冷却水温THWが予め設定された所定値THW0以上であるか否かを判定する。
【００７４】
すなわち、ステップ１０１５では、水温センサ７７からの出力値THWが取得される。そして、取得された水温センサ７７の出力値THWが予め設定された所定値THW0以上であれば、機関１０が既に定常運転状態にあると判定し（ステップ１０１５にて「Ｙｅｓ」）、ステップ１０２０にて既に定常運転状態にある機関１０を通常の態様により作動させる。一方、取得された水温センサ７７の出力値THWが予め設定された所定値THW0未満であれば、機関１０を低温時に始動させる状態にあると判定し（ステップ１０１５にて「Ｎｏ」）、ステップ１０２５にて中間生成物の生成を促進して捕集（回収して貯蔵）するように機関１０を作動させる。
【００７５】
ステップ１０２０では、機関１０が既に定常運転状態にあるため、通常の態様により、筒内噴射弁３９Ｃ及びポート噴射弁３９Ｐが気筒内に噴射する燃料噴射量及び分担率、燃料噴射時期、吸気弁３２及び排気弁３５の弁開閉時期、及び、筒内噴射弁３９Ｃによるポスト噴射の噴射量及び時期をそれぞれ算出して決定し、機関１０を作動させる。
【００７６】
具体的に、機関１０が定常運転状態にあるときにおける筒内噴射弁３９Ｃ及びポート噴射弁３９Ｐが気筒内に噴射する燃料噴射量及び燃料噴射時期については、上述した空燃比フィードバック制御に従い、基本燃料噴射量Fbaseに分担率Rを乗算することによって基本筒内噴射量Fbasedを決定するとともに基本燃料噴射量Fbaseに値（1-R）を乗算することによって基本ポート噴射量Fbasepを決定する。この場合、分担率Rは、機関１０の運転状態に応じて決定されるものである。そして、基本筒内噴射量Fbasedに上述したサブフィードバック補正量を乗算して最終的な筒内噴射量Fidを決定し、基本ポート噴射量Fbasepにサブフィードバック補正量及びメインフィードバック補正量を乗算して最終的なポート噴射量Fipを決定する。
【００７７】
又、機関１０が定常運転状態にあるときにおける筒内噴射弁３９Ｃ及びポート噴射弁３９Ｐが筒内噴射量Fid及びポート噴射量Fipを噴射する時期については、エンジン回転速度NEや負荷状態（具体的には、吸入空気流量Ga等）に基づいて、原則、吸入行程中となるように決定される。なお、特に、筒内噴射弁３９Ｃの燃料噴射時期については、例えば、圧縮行程中に筒内噴射量Fidを噴射するように決定することができる。これにより、噴射された燃料が燃焼室２５内に広く行き渡る前の状態、すなわち、比較的濃い燃料混合気が点火プラグ３７の近傍に集まった状態で点火を行って燃焼させる、所謂、成層燃焼も可能となる。
【００７８】
又、機関１０が定常運転状態にあるときにおける吸気弁３２及び排気弁３５の弁開閉時期についても、エンジン回転速度NEや負荷状態（具体的には、吸入空気流量Ga等）に基づいて決定される。すなわち、吸気弁３２については、原則、吸入行程中のみ開弁状態とされ、圧縮行程、膨張行程及び排気行程では閉弁状態とされる。なお、機関１０が定常運転状態にあるときには、吸気弁３２のリフト量については、エンジン回転速度NEや負荷状態（具体的には、吸入空気流量Ga等）に基づいて、適宜変更される。一方、排気弁３５については、原則、排気行程中のみ開弁状態とされ、吸入行程、圧縮行程及び膨張行程では閉弁状態とされる。なお、機関１０が定常運転状態にあるときには、排気弁３５のリフト量についても、エンジン回転速度NEや負荷状態（具体的には、吸入空気流量Ga等）に基づいて、適宜変更される。
【００７９】
機関１０が定常運転状態にあるときにおける筒内噴射弁３９Ｃによるポスト噴射の噴射量及び時期については、上述したように、原則、排気行程にてメイン噴射とは別に燃料を少量だけ噴射する。しかし、機関１０が定常運転状態にあるときには、混合排気ガスによって触媒５３の内部温度（雰囲気温度）が既に上昇している場合が想定される。従って、機関１０が定常運転状態にあるときにおける筒内噴射弁３９Ｃによるポスト噴射は、例えば、触媒５３の内部温度（雰囲気温度）の温度上昇を抑制することを目的として噴射される場合がある。
【００８０】
このように、ステップ１０２０にて通常の態様により、筒内噴射弁３９Ｃ及びポート噴射弁３９Ｐが気筒内に噴射する燃料噴射量及び分担率、燃料噴射時期、吸気弁３２及び排気弁３５の弁開閉時期、及び、筒内噴射弁３９Ｃによるポスト噴射の噴射量及び時期をそれぞれ算出して決定し、機関１０を作動させると、ステップ１０３０にて処理ルーチンの実行を終了する。
【００８１】
ステップ１０２５では、機関１０を低温下で適切に始動させて作動させるために、中間生成物の生成を促進して捕集（回収して貯蔵）するように筒内噴射弁３９Ｃ及びポート噴射弁３９Ｐが気筒内に噴射する燃料噴射量及び分担率、燃料噴射時期、吸気弁３２及び排気弁３５の弁開閉時期、及び、筒内噴射弁３９Ｃによるポスト噴射の噴射量及び時期をそれぞれ算出して決定し、機関１０を作動させる。
【００８２】
具体的に、まず、中間生成物の生成を促進するために、筒内噴射弁３９Ｃ及びポート噴射弁３９Ｐが気筒内に噴射する燃料噴射量及び分担率、燃料噴射時期、及び、吸気弁３２及び排気弁３５の弁開閉時期については、上述した「アルコール混合燃料が供給される内燃機関における中間生成物の発生条件」に基づいて推定される中間生成物（具体的に、アルデヒド類）の発生量に基づいて決定される。すなわち、例えば、水温センサ７７からの出力値THWに基づき推定されるガス温度が低い状況では、中間生成物であるアルデヒド類は、前記中間生成物の発生条件に基づいて推定される発生量が未だ少ない状況である。このため、図９に概略的に示すように、例えば、気筒内に噴射する燃料噴射量を決定するにあたっては筒内噴射割合Rを大きな値に設定して筒内噴射量Fidを多くするとともに、気筒内に噴射する時期を圧縮行程の前期として早期にリーンな空燃比による成層燃焼とする。
【００８３】
又、燃焼後の燃料が気筒内に滞留する滞留時間が前記中間生成物の発生条件に合うように排気弁３５の弁開閉時期を決定する。更に、筒内噴射弁３９Ｃは、ポスト噴射の噴射量及び時期として、上述したように、排気行程においてポスト噴射量Fid_pだけポスト噴射する。なお、このポスト噴射の時期については、具体的には、生成された中間生成物であるアルデヒド類が吸気弁３２の近傍に存在している排気行程の後期に噴射することが好ましい。これにより、中間生成物であるアルデヒド類が効率よく生成することができる。
【００８４】
次に、生成された中間生成物であるアルデヒド類を吸気通路内に回収して貯蔵するために、吸気弁３２の弁開閉時期及びリフト量が決定される。まず、吸気弁３２を開弁状態とする時期については、前記中間生成物の発生条件の一つである滞留時間が経過し（すなわち中間生成物であるアルデヒド類が生成しており）、且つ、気筒内の既燃ガスを吹き返すために十分な圧力となる（すなわち、吸気通路内の圧力よりも高い圧力が得られる状態となる）、例えば、膨張行程の後期から排気行程とすることが好ましい。これにより、吸気弁３２を開弁状態とすることによって、気筒内に存在する中間生成物（アルデヒド類）を含む既燃ガスを吸気通路内に吹き返すことができる。そして、吸気弁３２を閉弁状態とする時期については、排気行程から吸入行程に移行する直前とすることが好ましいが、例えば、圧縮行程が開始されるときに閉弁状態とするようにしてもよい。
【００８５】
次に、吸気弁３２のリフト量について、具体的に図９を参照して説明する。吸気弁３２のリフト量については、気筒内に存在する中間生成物（アルデヒド類）の推定される発生量に基づいて決定される。例えば、前記中間生成物の発生条件が満たされて、中間生成物であるアルデヒド類の発生量が多いと推定される場合、生成されたアルデヒド類を効率よく吸気管内に回収するためにリフト量を大きくする。これにより、発生した中間生成物は小さな流通抵抗によって気筒内から吸気通路内に回収することができる。一方、例えば、前記中間生成物の発生条件が十分に満たされておらず、中間生成物であるアルデヒド類の発生量が少ないと推定される場合、気筒内から吸気通路に向けたガスの流速を高めて僅かでも生成されたアルデヒド類を吸気通路内に回収するためにリフト量を小さくする。これにより、気筒内から吸気通路に向けた良好なガスの流れを発生させることができ、このガスの流れに乗せて気筒内に発生した中間生成物を吸気通路内に回収することができる。
【００８６】
そして、このように吸気通路内に中間生成物であるアルデヒド類を含む既燃ガスを回収して貯蔵することにより、次回の吸入行程では、外気及びポート噴射弁３９Ｐからポート噴射量Fipだけ噴射された燃料とともに中間生成物であるアルデヒド類を含む既燃ガスが気筒内に吸入される。そして、圧縮行程にて燃焼室２５内に良好な酸化（燃焼）特性を有する中間生成物（アルデヒド類）が存在することにより、有害物質である中間生成物（アルデヒド類）が消費されて低温時における始動性（燃焼性）を良好に改善することができる。
【００８７】
このように、ステップ１０２５にて、中間生成物の生成を促進して捕集するように、筒内噴射弁３９Ｃ及びポート噴射弁３９Ｐが気筒内に噴射する燃料噴射量及び噴射時期、吸気弁３２及び排気弁３５の弁開閉時期、及び、筒内噴射弁３９Ｃによるポスト噴射の噴射量及び時期をそれぞれ算出して決定し、機関１０を作動させると、ステップ１０３０にて処理ルーチンの実行を終了する。
【００８８】
以上のように、本発明に係る第１実施形態（具体的には、図８に示した処理）によれば、機関１０に供給されるアルコール混合燃料のアルコール濃度Cethaが大きく、且つ、冷却水温THWが低いと判定される場合（ステップ１００５にて「Ｙｅｓ」及びステップ１０１５にて「Ｎｏ」）、ポスト噴射による中間生成物の生成を促進して排気行程にて捕集（回収して貯蔵）するように機関１０の作動制御が実行される（ステップ１０２５）。従って、アルコール混合燃料に含まれているアルコールの中間酸化物であり良好な酸化（燃焼）特性を有する中間生成物（具体的にはアルデヒド類）を消費して、特に、機関１０の低温始動性を大幅に改善することができる。又、中間生成物（具体的にはアルデヒド類）を消費することによって機関１０の低温始動性を改善するため、有害物質である中間生成物（具体的にはアルデヒド類）が車両外に放出されることを効果的に防止することができる。
【００８９】
ｂ．第２実施形態
上記第１実施形態においては、ポート噴射弁３９Ｐ及び筒内噴射弁３９Ｃを有するデュアルインジェクションシステムを備えた内燃機関１０に本装置を適用して実施した。この場合、改めての図示を省略するが、図１に示したポート噴射弁３９Ｐを省略し、少なくとも筒内噴射弁３９Ｃのみを備える内燃機関１０に本装置を適用して実施することも可能である。以下、この第２実施形態を説明するが、上記第１実施形態の構成に比してポート噴射弁３９Ｐが省略される点でのみ異なるため、上記第１実施形態と同一部分に同一の符号を付し、構成及び同一の作動の説明を省略する。
【００９０】
この第２実施形態においては、内燃機関１０がポート噴射弁３９Ｐを備えておらず筒内噴射弁３９Ｃのみを備えている。このため、上述した筒内噴射量Fidは、筒内噴射割合R（分担率R）を「１」に設定する、すなわち、基本燃料噴射量Fbaseにサブフィードバック補正量を乗算して決定されるように変更される。
【００９１】
次に、この第２実施形態における実際の動作について説明する。図１０は、第２実施形態に係る本装置のＣＰＵ９１により実行される、「アルコール混合燃料から生成された中間生成物を回収して貯蔵」する処理ルーチンの流れの一例を示すフローチャートである。なお、この第２実施形態に係る処理ルーチンにおいては、上述した第１実施形態に係る処理ルーチンのステップ１０２０及びステップ１０２５が、ステップ１０５０及びステップ１０５５に変更される点でのみ異なる。従って、以下の説明においては、変更されたステップ１０５０及びステップ１０５５を詳細に説明する。
【００９２】
この第２実施形態における処理ルーチンにおいては、ステップ１０１５にて取得された水温センサ７７の出力値THWが予め設定された所定値THW0以上であれば、機関１０が既に定常運転状態にあると判定し（ステップ１０１５にて「Ｙｅｓ」）、ステップ１０５０にて既に定常運転状態にある機関１０を通常の態様により作動させる。一方、取得された水温センサ７７の出力値THWが予め設定された所定値THW0未満であれば、機関１０を低温時に始動させる状態にあると判定し（ステップ１０１５にて「Ｎｏ」）、ステップ１０５５にて中間生成物の生成を促進して捕集（回収して貯蔵）するように機関１０を作動させる。
【００９３】
ステップ１０５０では、機関１０が既に定常運転状態にあるため、通常の態様により、筒内噴射弁３９Ｃが気筒内に噴射する燃料噴射量及び燃料噴射時期、吸気弁３２及び排気弁３５の弁開閉時期、及び、筒内噴射弁３９Ｃによるポスト噴射の噴射量及び時期をそれぞれ算出して決定し、機関１０を作動させる。
【００９４】
具体的に、機関１０が定常運転状態にあるときにおける筒内噴射弁３９Ｃが気筒内に噴射する燃料噴射量については、空燃比フィードバック制御に従い、基本燃料噴射量Fbaseに上述したサブフィードバック補正量を乗算して筒内噴射量Fidを決定する。又、機関１０が定常運転状態にあるときにおける筒内噴射弁３９Ｃが筒内噴射量Fidを噴射する時期については、エンジン回転速度NEや負荷状態（具体的には、吸入空気流量Ga等）に基づいて、原則、吸入行程中となるように決定され、具体的には、圧縮行程中に筒内噴射量Fidを噴射するように決定される。これにより、この第２実施形態においては、噴射された燃料が燃焼室２５内に広く行き渡る前の状態、すなわち、比較的濃い燃料混合気が点火プラグ３７の近傍に集まった状態で点火を行って成層燃焼させる。
【００９５】
なお、機関１０が定常運転状態にあるときにおける吸気弁３２及び排気弁３５の弁開閉時期や吸気弁３２のリフト量、筒内噴射弁３９Ｃによるポスト噴射の噴射量及び時期については、上述した第１実施形態に係る処理ルーチンのステップ１０２０における決定と全く同一である。従って、その説明を省略する。そして、ステップ１０５０にて通常の態様により、筒内噴射弁３９Ｃが気筒内に噴射する燃料噴射量及び燃料噴射時期、吸気弁３２及び排気弁３５の弁開閉時期、及び、筒内噴射弁３９Ｃによるポスト噴射の噴射量及び時期をそれぞれ算出して決定し、機関１０を作動させると、ステップ１０３０にて処理ルーチンの実行を終了する。
【００９６】
ステップ１０５５では、機関１０を低温下で適切に始動させて作動させるために、中間生成物の生成を促進して捕集（回収して貯蔵）するように筒内噴射弁３９Ｃが気筒内に噴射する燃料噴射量及び燃料噴射時期、吸気弁３２及び排気弁３５の弁開閉時期、及び、筒内噴射弁３９Ｃによるポスト噴射の噴射量及び時期をそれぞれ算出して決定し、機関１０を作動させる。
【００９７】
具体的に、まず、中間生成物の生成を促進するために、筒内噴射弁３９Ｃが気筒内に噴射する燃料噴射量及び燃料噴射時期、及び、吸気弁３２及び排気弁３５の弁開閉時期については、上述した「アルコール混合燃料が供給される内燃機関における中間生成物の発生条件」に基づいて推定される中間生成物（具体的に、アルデヒド類）の発生量に基づいて決定される。すなわち、例えば、水温センサ７７からの出力値THWに基づき推定されるガス温度が低い状況では、中間生成物であるアルデヒド類は、前記中間生成物の発生条件に基づいて推定される発生量が未だ少ない状況である。このため、図１１に概略的に示すように、成層燃焼により、筒内噴射量Fidがリーンな空燃比となるように決定する。
【００９８】
又、燃焼後の燃料が気筒内に滞留する滞留時間が前記中間生成物の発生条件に合うように排気弁３５の弁開閉時期を決定する。更に、筒内噴射弁３９Ｃによるポスト噴射の噴射量及び時期として、上述したように、排気行程においてポスト噴射量Fid_pだけポスト噴射する。なお、このポスト噴射の時期については、具体的には、生成された中間生成物であるアルデヒド類が吸気弁３２の近傍に存在している排気行程の後期に噴射することが好ましい。これにより、中間生成物であるアルデヒド類が効率よく生成することができる。
【００９９】
次に、生成された中間生成物であるアルデヒド類を吸気通路内に回収して貯蔵するために、吸気弁３２の弁開閉時期及びリフト量が決定される。なお、吸気弁３２の弁開閉時期及びリフト量の決定については、図１１に示すように、上記第１実施形態に係る処理ルーチンのステップ１０２５における決定と全く同一である。従って、その説明を省略する。そして、ステップ１０５５にて、中間生成物の生成を促進して捕集するように、筒内噴射弁３９Ｃが気筒内に噴射する燃料噴射量及び燃料噴射時期、吸気弁３２及び排気弁３５の弁開閉時期、及び、筒内噴射弁３９Ｃによるポスト噴射の噴射量及び時期をそれぞれ算出して決定し、機関１０を作動させると、ステップ１０３０にて処理ルーチンの実行を終了する。
【０１００】
以上のように、本発明に係る第２実施形態（具体的には、図１０に示した処理）によっても、上記第１実施形態と同様に、機関１０に供給されるアルコール混合燃料のアルコール濃度Cethaが大きく、且つ、冷却水温THWが低いと判定される場合（ステップ１００５にて「Ｙｅｓ」及びステップ１０１５にて「Ｎｏ」）、ポスト噴射による中間生成物の生成を促進して排気行程にて捕集（回収して貯蔵）するように機関１０の作動制御が実行される（ステップ１０５５）。従って、アルコール混合燃料に含まれているアルコールの中間酸化物であり良好な酸化（燃焼）特性を有する中間生成物（具体的にはアルデヒド類）を消費して、特に、機関１０の低温始動性を大幅に改善することができる。又、中間生成物（具体的にはアルデヒド類）を消費することによって機関１０の低温始動性を改善するため、有害物質である中間生成物（具体的にはアルデヒド類）が車両外に放出されることを効果的に防止することができる。
【０１０１】
なお、本発明は上記第１実施形態及び第２実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記第１実施形態及び第２実施形態においては、排気行程において吸気弁３２を開弁し、推定される中間生成物の発生量に応じてリフト量を変更することによって生成された中間生成物（具体的には、アルデヒド類）を吸気通路内に捕集して（回収して）貯蔵するように実施した（図９、図１１）。
【０１０２】
この場合、気筒内に発生した中間生成物を含む既燃ガスがより容易に、且つ、確実に吸気通路内に進入するように実施することも可能である。具体的には、アクチュエータ４３ａを介してスロットルバルブ４３を閉じて吸気通路内を負圧にすることにより、常に気筒内の圧力が吸気通路内の圧力よりも大きくなるようにしておくことができる。これにより、例えば、排気行程外であっても気筒内に発生した中間生成物を含む既燃ガスを吸気通路内に捕集して（回収して）貯蔵することが可能となる。又、気筒内における燃焼室２５近傍にてタンデム流やスワール流が発生するように、所謂、タンデムコントロール弁（ＴＣＶ）やスワールコントロール弁（ＳＣＶ）を設けたり、吸排気弁片弁閉制御等を実施することも可能である。これにより、気筒内に発生した中間生成物を含む既燃ガスが確実に吸気通路内に進入するようになり、吸気通路内に貯蔵することが可能となる。
【図１】
0005549784.tif 000002
【図２】
0005549784.tif 000003
【図３】
0005549784.tif 000004
【図４】
0005549784.tif 000005
【図５】
0005549784.tif 000006
【図６】
0005549784.tif 000007
【図７】
0005549784.tif 000008
【図８】
0005549784.tif 000009
【図９】
0005549784.tif 000010
【図１０】
0005549784.tif 000011
【図１１】
0005549784.tif 000012