(57)【要約】【課題】アルコール濃度の異なる燃料に切替られても、耐ノッキング性を確保しつつ燃費が向上した内燃機関の点火時期制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】基準点火時期及び進角補正量に基づいて、内燃機関の目標点火時期を設定する設定部と、アルコール濃度の変化に基づいて、燃料噴射弁から噴射される燃料が第１燃料から第１燃料よりもアルコール濃度の高い第２燃料への切替が開始されたか否かを判定する開始判定部と、第２燃料への切替が完了したか否かを判定する完了判定部と、切替期間中での進角補正量を、第１燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量以下に制限する制限部と、切替が完了したと判定された後に、制限を解除する解除部と、を備えた内燃機関の点火時期制御装置。【選択図】図３
2018013052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコールを含有した燃料を使用可能な内燃機関の点火時期制御装置において、
前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得部と、
前記内燃機関の燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプに連通した燃料配管又は燃料タンクに設けられたアルコール濃度センサに基づいて、燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得部と、
前記運転状態に基づいて、前記内燃機関の基準点火時期を算出する基準点火時期算出部と、
前記アルコール濃度が高いほど点火時期の進角量が増大するように点火時期の進角補正量を算出する進角補正量算出部と、
前記基準点火時期及び進角補正量に基づいて、前記内燃機関の目標点火時期を設定する設定部と、
前記アルコール濃度の変化に基づいて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料が第１燃料から前記第１燃料よりもアルコール濃度の高い第２燃料への切替が開始されたか否かを判定する開始判定部と、
前記燃料配管及びデリバリパイプ内に残留していた前記第１燃料が消費されて前記第２燃料への切替が完了したか否かを判定する完了判定部と、
切替が開始されたと判定されてから切替が完了したと判定されるまでの切替期間中での前記進角補正量を、前記第１燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量以下に制限する制限部と、
切替が完了したと判定された後に、前記進角補正量の制限を解除する解除部と、を備えた内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項２】
アルコールを含有した燃料を使用可能な内燃機関の点火時期制御装置において、
前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得部と、
前記内燃機関の燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプに連通した燃料配管又は燃料タンクに設けられたアルコール濃度センサに基づいて、燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得部と、
前記運転状態に基づいて、前記内燃機関の基準点火時期を算出する基準点火時期算出部と、
前記アルコール濃度が高いほど点火時期の進角量が増大するように点火時期の進角補正量を算出する進角補正量算出部と、
前記基準点火時期及び進角補正量に基づいて、前記内燃機関の目標点火時期を設定する設定部と、
前記アルコール濃度の変化に基づいて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料が第１燃料から前記第１燃料よりもアルコール濃度の低い第２燃料への切替が開始されたか否かを判定する開始判定部と、
前記燃料配管及びデリバリパイプ内に残留していた前記第１燃料が消費されて前記第２燃料への切替が完了したか否かを判定する完了判定部と、
切替が開始されたと判定されてから切替が完了したと判定されるまでの切替期間中での前記進角補正量を、アルコール濃度がゼロの場合の進角補正量に制限する制限部と、
切替の完了したと判定された後に、前記進角補正量の制限を解除する解除部と、を備えた内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項３】
前記完了判定部は、前記アルコール濃度センサより下流側での前記燃料配管と前記デリバリパイプとの内容積と、切替が開始されたと判定されてからの前記燃料噴射弁の燃料噴射量の積算値とに基づいて、前記第２燃料への切替が完了したか否かを判定する、請求項１又は２の内燃機関の点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルコールを含有した燃料を使用可能な内燃機関の点火時期制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような点火時期制御装置では、内燃機関の運転状態に基づいて基準点火時期を算出し、主に燃料中のアルコール濃度に基づいて点火時期の進角補正量を算出し、基準点火時期に進角補正量を加算して最終的な目標点火時期として設定する。ここで、点火時期が進角側であるほど、燃費は向上するがノッキングが発生しやすくなる。また、燃料中のアルコール濃度が高いほど燃料中のオクタン価は高くなり、ノッキングが発生し難くなる。このため進角補正量は、アルコール濃度が高いほど増大するように算出され、これにより、耐ノッキング性を確保できる範囲内で燃費の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１４１８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料中のアルコール濃度は、アルコール濃度センサにより取得される。アルコール濃度センサは、内燃機関からの熱の影響を受け難い位置に設けられおり、具体的には燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプよりも上流側の燃料配管や、燃料タンクに配置される。従ってアルコール濃度センサは、実際に燃料が噴射される燃料噴射弁から離れて配置される。
【０００５】
このため、例えば給油により内燃機関で使用する燃料がアルコール濃度の低い第１燃料から高い第２燃料に切り替えられた場合には、以下のような問題が生じる可能性がある。アルコール濃度センサに第２燃料が到達した時点では、アルコール濃度センサよりも下流側での燃料配管やデリバリパイプ内にはまだ第１燃料が残留しているため、燃料噴射弁からは第１燃料が噴射される。この状態でアルコール濃度センサにより取得された第２燃料の高アルコール濃度に対応した進角補正量が算出される可能性がある。このため、燃料噴射弁から第１燃料が噴射されているにもかかわらず、第２燃料の高アルコール濃度に対応した進角補正量に基づいて目標点火時期が設定され、耐ノッキング性が低下する可能性がある。
【０００６】
また、アルコール濃度の高い第１燃料から低い第２燃料に切り替えられた場合には、以下の理由により耐ノッキング性が低下する可能性がある。内燃機関からの振動等によって、アルコール濃度センサ近傍で第１燃料が残留したまま第２燃料が混ざり合い、アルコール濃度センサにより取得されたアルコール濃度が、本来の第２燃料の低アルコール濃度よりも高い値となる可能性がある。また、燃料噴射弁近傍でも第１燃料に第２燃料が混ざり合い、アルコール濃度センサにより取得されたアルコール濃度よりも低い燃料が燃料噴射弁から噴射される可能性がある。この場合に、アルコール濃度センサにより取得されたアルコール濃度に対した進角補正量に基づいて目標点火時期が設定されると、アルコール濃度センサにより取得されたアルコール濃度よりも低い燃料が噴射されて、耐ノッキング性が低下する可能性がある。
【０００７】
また、アルコール濃度の高い第１燃料から低い第２燃料に切り替えられた場合、及び低い第１燃料から高い第２燃料に切り替えられた場合の何れの場合も、第１燃料が燃料噴射によって完全に消費された後においては、直ちに第２燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量に基づいて目標点火時期を設定することが、耐ノッキング性を確保しつつ燃費の向上を図る点で望ましい。
【０００８】
そこで本発明は、アルコール濃度の異なる燃料に切り替えられても、耐ノッキング性を確保しつつ燃費が向上した内燃機関の点火時期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】
【０００９】
上記目的は、アルコールを含有した燃料を使用可能な内燃機関の点火時期制御装置において、前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得部と、前記内燃機関の燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプに連通した燃料配管又は燃料タンクに設けられたアルコール濃度センサに基づいて、燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得部と、前記運転状態に基づいて、前記内燃機関の基準点火時期を算出する基準点火時期算出部と、前記アルコール濃度が高いほど点火時期の進角量が増大するように点火時期の進角補正量を算出する進角補正量算出部と、前記基準点火時期及び進角補正量に基づいて、前記内燃機関の目標点火時期を設定する設定部と、前記アルコール濃度の変化に基づいて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料が第１燃料から前記第１燃料よりもアルコール濃度の高い第２燃料への切替が開始されたか否かを判定する開始判定部と、前記燃料配管及びデリバリパイプ内に残留していた前記第１燃料が消費されて前記第２燃料への切替が完了したか否かを判定する完了判定部と、切替が開始されたと判定されてから切替が完了したと判定されるまでの切替期間中での前記進角補正量を、前記第１燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量以下に制限する制限部と、切替が完了したと判定された後に、前記進角補正量の制限を解除する解除部と、を備えた内燃機関の点火時期制御装置によって達成できる。
【００１０】
切替期間中での進角補正量は、アルコール濃度の低い第１燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量以下に制限される。このため、耐ノッキング性を確保できる。また、切替完了後は、進角補正量の制限を解除でき、第２燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量に基づいて目標点火時期が設定され、耐ノッキング性を確保しつつ燃費の向上が図られる。
【００１１】
また、上記目的は、アルコールを含有した燃料を使用可能な内燃機関の点火時期制御装置において、前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得部と、前記内燃機関の燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプに連通した燃料配管又は燃料タンクに設けられたアルコール濃度センサに基づいて、燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得部と、前記運転状態に基づいて、前記内燃機関の基準点火時期を算出する基準点火時期算出部と、前記アルコール濃度が高いほど点火時期の進角量が増大するように点火時期の進角補正量を算出する進角補正量算出部と、前記基準点火時期及び進角補正量に基づいて、前記内燃機関の目標点火時期を設定する設定部と、前記アルコール濃度の変化に基づいて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料が第１燃料から前記第１燃料よりもアルコール濃度の低い第２燃料への切替が開始されたか否かを判定する開始判定部と、前記燃料配管及びデリバリパイプ内に残留していた前記第１燃料が消費されて前記第２燃料への切替が完了したか否かを判定する完了判定部と、切替が開始されたと判定されてから切替が完了したと判定されるまでの切替期間中での前記進角補正量を、アルコール濃度がゼロの場合の進角補正量に制限する制限部と、切替の完了したと判定された後に、前記進角補正量の制限を解除する解除部と、を備えた内燃機関の点火時期制御装置によって達成できる。
【００１２】
切替期間中での進角補正量は、アルコール濃度がゼロの場合での進角補正量に制限される。このため、第１燃料よりもアルコール濃度の低い第２燃料への切替期間中に、アルコール濃度センサにより取得されたアルコール濃度よりも低いアルコール濃度の燃料が噴射されたとしても、耐ノッキング性を確保できる。また、切替完了後は、進角補正量の制限を解除でき、第２燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量に基づいて目標点火時期が設定され、耐ノッキング性を確保しつつ燃費の向上が図られる。
【００１３】
前記完了判定部は、前記アルコール濃度センサより下流側での前記燃料配管と前記デリバリパイプとの内容積と、切替が開始されたと判定されてからの前記燃料噴射弁の燃料噴射量の積算値とに基づいて、前記第２燃料への切替が完了したか否かを判定する、構成を採用してもよい。
【００１４】
切替開始時には、アルコール濃度センサより下流側での燃料配管及びデリバリパイプ内に、第１燃料が残留している。従って、アルコール濃度センサよりも下流側での燃料配管及びデリバリパイプの内容積は、切替開始時での第１燃料の残留量と略同じである。また、切替開始後からの燃料噴射量の積算値は、残留している第１燃料が燃料噴射によって消費された消費量を意味する。このため、切替完了の判定は、第１燃料の残留量と消費量とに基づいて行われることになり、切替完了を精度よく判定できる。このように精度よく判定した切替完了後に進角補正量の制限を解除することにより、第２燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量に基づいて目標点火時期が設定できる。このため、耐ノッキング性を確保しつつ燃費の向上が図られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アルコール濃度の異なる燃料に切替られても、耐ノッキング性を確保しつつ燃費が向上した内燃機関の点火時期制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施例のエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】図２は、燃料中のアルコール濃度に対応した進角補正量を規定したマップの一例である。
【図３】図３は、ＥＣＵが実行する点火時期制御の一例を示したフローチャートである。
【図４】図４は、アルコール濃度が低い第１燃料から高い第２燃料へ切替られる場合での目標点火時期の変化を示した模式図である。
【図５】図５は、アルコール濃度が低い第１燃料から高い第２燃料へ切替られた場合でのアルコール濃度の変化と目標点火時期の変化とを示したタイムチャートである。
【図６】図６は、アルコール濃度が高い第１燃料から低い第２燃料へ切替られる場合での目標点火時期を示した模式図である。
【図７】図７は、アルコール濃度が高い第１燃料から低い第２燃料へ切替られる場合での、アルコール濃度と目標点火時期の変化を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本実施例のエンジンシステム１の概略構成図である。エンジンシステム１は、エンジン１０の点火時期を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０等を含む。エンジン１０は、気筒１１、点火プラグ１７、ポート噴射弁２７、筒内噴射弁３７、を備えた火花点火式の直列４気筒エンジンである。エンジン１０は、アルコールを含有したガソリンを燃料として使用可能な内燃機関の一例である。ＥＣＵ４０は、このような内燃機関の点火時期制御装置の一例である。
【００１８】
筒内噴射弁３７は気筒１１内に、ポート噴射弁２７は吸気ポート１３内にそれぞれ燃料を噴射する。筒内噴射弁３７及びポート噴射弁２７は、通電期間により燃料噴射量が調整される電磁駆動式の開閉弁である。点火プラグ１７は、ＥＣＵ４０からの指令により火花放電用の高電圧が印加されて、燃焼室内の燃料混合気を火花着火する。
【００１９】
エンジン１０には、吸気ポート１３に連通した吸気通路１２と、不図示の複数の排気ポートと連通した排気通路とが形成されている。吸気通路１２には、上流側から下流側に、エアフロメータ１８とスロットル弁１９が配置されている。スロットル弁１９の開度は、アクセルペダルの操作量を示すアクセルペダル開度に基づいてＥＣＵ４０より制御され、吸気通路１２を流通する吸入空気量が所望の値に制御される。エアフロメータ１８は、吸気通路１２を流通する吸入空気量に応じた検出信号をＥＣＵ４０に出力し、ＥＣＵ４０は吸入空気量からエンジン１０の負荷を取得する。
【００２０】
各気筒１１内にはピストンが収納されて燃焼室が画定され、燃焼室は吸気弁及び排気弁により開閉される。これら複数のピストンはクランク軸１４により駆動され、吸気弁又は排気弁はクランク軸１４に連動したカム軸１５により駆動される。また、クランク軸１４近傍にはクランク角センサ１４ａが設けられ、クランク角センサ１４ａは、クランク軸１４の回転角度に応じた検出信号をＥＣＵ４０に出力し、ＥＣＵ４０はエンジン１０の回転速度を取得する。
【００２１】
燃料タンク２１には、任意の割合でアルコールを含有した燃料が貯留される。燃料タンク２１内に配置された低圧ポンプ２２は、燃料を加圧して低圧管２５内に吐出する。低圧管２５の下流側には、低圧管２５から供給された燃料をポート噴射弁２７に供給する低圧デリバリパイプ２６が連通している。低圧管２５から分岐した分岐管２５ａには、高圧ポンプ３１が接続されている。高圧ポンプ３１よりも下流側には高圧管３５が接続されている。高圧管３５の下流側には、高圧管３５から供給された高圧の燃料を筒内噴射弁３７に供給する高圧デリバリパイプ３６が連通している。従って、低圧管２５、分岐管２５ａ、及び高圧管３５は、エンジン１０のポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７に燃料を供給する低圧デリバリパイプ２６及び高圧デリバリパイプ３６に連通した燃料配管の一例である。尚、高圧管３５には逆止弁３４が設けられている。
【００２２】
低圧管２５の上流側には、低圧管２５内を通過する燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサ２４が配置されている。アルコール濃度センサ２４は、燃料中のアルコール濃度に応じた検出信号をＥＣＵ４０に出力し、ＥＣＵ４０は燃料中のアルコール濃度を取得する。アルコール濃度センサ２４は、比誘電率の違いを検出することにより燃料中のアルコール濃度を検出する静電容量式のものであるがこれに限定されない。アルコール濃度センサ２４は、エンジン１０からの熱の影響を受け難いエンジンコンパートメント外に配置される。
【００２３】
高圧ポンプ３１では、ポンプハウジング３１ｈ内をプランジャ３１ｐが摺動して容積が増減する加圧室３１ａが画定される。プランジャ３１ｐは、カム軸１５に装着されたカムＣＰ側にスプリング３１ｇにより付勢されたフォロアリフタ３１ｆに連動している。カム軸１５は、チェーンを介してクランク軸１４と連動している。加圧室３１ａの入口部に設けられた電磁弁３２は、ＥＣＵ４０により制御され、通電されると分岐管２５ａと加圧室３１ａとを遮断し、非通電では分岐管２５ａと加圧室３１ａとを連通する。
【００２４】
高圧ポンプ３１では、以下のようにして燃料が高圧に加圧されて高圧管３５へ吐出される。電磁弁３２が開状態で加圧室３１ａの容積が増大することにより、燃料が分岐管２５ａから加圧室３１ａに充填される。次に、電磁弁３２が閉状態となって加圧室３１ａの容積が減少して、加圧室３１ａ内の燃料が昇圧される。次に、電磁弁３２が閉状態のまま加圧室３１ａ内の燃圧による力が逆止弁３４のばねの付勢力と高圧管３５内の燃圧力との合計より大きくなったときに逆止弁３４が開き、昇圧された燃料が高圧管３５及び高圧デリバリパイプ３６へ供給される。
【００２５】
ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含み、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムに従って、センサからの情報や予めＲＯＭに格納されている情報等に基づいて、後述する点火時期制御を実行する。この制御は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭにより機能的に実現される、運転状態取得部、アルコール濃度取得部、基準点火時期算出部、進角補正量算出部、設定部、開始判定部、完了判定部、制限部、及び解除部により実行される。詳しくは後述する。
【００２６】
ＥＣＵ４０は、エンジン１０の運転状態に基づいて、燃料噴射に使用される噴射弁を切替る。例えば、エンジン１０が低負荷低回転状態ではポート噴射弁２７のみから、中負荷中回転状態ではポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の双方から、高負荷高回転状態では筒内噴射弁３７のみから燃料が噴射される。ＥＣＵ４０のＲＯＭには、このようにエンジン１０の運転状態に応じてポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の各燃料噴射量を規定したマップが記憶されている。
【００２７】
ＥＣＵ４０は、燃料混合気への点火時期である目標点火時期を設定して、目標点火時期で燃料混合気が点火されるように点火プラグ１７への印加電圧を制御する。目標点火時期は、基準点火時期に進角補正量を加算した値である。基準点火時期とは、エンジン１０の出力を確保する観点から、エンジン１０の運転状態、具体的にはエンジン１０の負荷及び回転速度に基づいて、内燃機関の最大出力が得られる点火時期（いわゆるＭＢＴ：Minimum Advance for Best Torque）となるようにＥＣＵ４０により算出される。進角補正量及び基準点火時期の何れも、クランク角度で算出される。
【００２８】
図２は、ＥＣＵ４０のＲＯＭに予め記憶され、燃料中のアルコール濃度に対応した進角補正量を規定したマップの一例である。進角補正量は、ノッキングが発生しない範囲でできるだけ燃費が向上するように、目標点火時期を進角側に補正するための補正量である。ここで、点火時期が進角側であるほど耐ノッキング性が低下するが燃費は向上する。また、燃料中のアルコール濃度が高いほど、燃料中のオクタン価が高く耐ノッキング性に優れている。このため、図２のマップに示すように、アルコール濃度が高いほど進角補正量が増大するように算出される。即ち、アルコール濃度が高いほど目標点火時期が進角側に設定されて、耐ノッキング性を確保しつつ燃費の向上が図られている。燃料中のアルコール濃度は、アルコール濃度センサ２４により取得される。尚、進角補正量は、アルコール濃度のみならず他の条件、例えばエンジン１０の冷却水の温度も考慮されて算出されるものであってもよいが、本実施例で説明する点火時期制御においてはアルコール濃度のみが関係するため、その他の条件は一定であるものとみなして説明する。また、ＥＣＵ４０は、図２のようなマップではなく、算出式によって進角補正量を算出してもよい。
【００２９】
ここで、ＥＣＵ４０は、給油などにより、ポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７から噴射される燃料が第１燃料からアルコール濃度が異なる第２燃料へ切替られた場合に、耐ノッキング性を確保しつつ燃費の向上を図る点火時期制御を実行する。点火時期制御では、第１燃料から第２燃料への切替開始から切替完了までの切替期間中での進角補正量を制限することにより、耐ノッキング性の低下を抑制し、更に第２燃料への切替が完了した時点を精度よく判定することにより、耐ノッキング性を確保しつつ燃費の向上を図っている。
【００３０】
最初に切替開始の判定について説明する。給油により燃料タンク２１に新たな第２燃料が供給されて第２燃料が低圧ポンプ２２によりアルコール濃度センサ２４にまで圧送されると、アルコール濃度センサ２４に基づいてＥＣＵ４０が取得するアルコール濃度は変化する。このアルコール濃度の変化量が所定値以上の場合には、ＥＣＵ４０は第１燃料から第２燃料への切替が開始されたと判定する。
【００３１】
次に切替完了の判定について説明する。切替完了の判定は、切替開始の判定後からのポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の燃料噴射量の積算値と、燃料が圧送される配管経路である区間ＡＢ、区間ＢＣ、区間ＢＤでのそれぞれの経路での内容積α、β、及びγとに基づいて行われる。
【００３２】
上述したように、ポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７のそれぞれの燃料噴射量は、エンジン１０の運転状態に応じて規定されている。このため、切替開始の判定後からポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の燃料噴射量を順次加算していくことにより、燃料噴射量の積算値を算出できる。
【００３３】
区間ＡＢは、図１に示すように、低圧管２５上のアルコール濃度センサ２４が配置されたセンサ地点Ａから、低圧管２５から分岐管２５ａが分岐した分岐地点Ｂまで区間である。区間ＢＣは、分岐地点Ｂから低圧デリバリパイプ２６の下流端地点Ｃまでの区間である。区間ＢＤは、分岐地点Ｂから高圧デリバリパイプ３６の下流端地点Ｄまでの区間である。内容積αは、区間ＡＢでの低圧管２５の内容積である。内容積βは、区間ＢＣでの低圧管２５及び低圧デリバリパイプ２６の合計の内容積である。内容積γは、区間ＢＤでの分岐管２５ａと高圧ポンプ３１の加圧室３１ａと高圧管３５と高圧デリバリパイプ３６との合計の内容積である。尚、加圧室３１ａの内容積は、プランジャ３１ｐの昇降により変化するため、例えばその内容積の平均値が用いられる。これら内容積α、β、及びγは予め実験により取得されてＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶されている。
【００３４】
切替が開始されたと判定された時点では、区間ＡＢ、ＢＣ、及びＢＤに第１燃料は残留している。この残留量は内容積α、β、及びγの合計値に略等しい。また、切替開始が判定されてからのポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の燃料噴射量の積算値は、残留していた第１燃料が燃料噴射によって消費される消費量に略等しい。従って、内容積α、β、及びγの合計値と、残留している第１燃料の消費量とが一致した時点で、経路内に残留していた第１燃料が完全に消費され切替が完了したものと考えることができる。
【００３５】
ここで、区間ＡＢに残留している第１燃料は、ポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の双方により消費されるが、区間ＢＣに残留している第１燃料は、筒内噴射弁３７により消費することは難しくポート噴射弁２７によって消費される。また、区間ＢＤに残留している第１燃料は、ポート噴射弁２７によって消費することは難しく筒内噴射弁３７によって消費される。このため、具体的には以下の条件が成立した場合に、切替が完了したと判定される。第１条件は、切替開始の判定後からのポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の燃料噴射量の積算値が、内容積α以上となることである。第２条件は、第１条件の成立時点からのポート噴射弁２７の燃料噴射量の積算値が内容積β以上となることである。第３条件は、第１条件の成立時点からの筒内噴射弁３７の燃料噴射量の積算値が内容積γ以上となることである。第１、第２、及び第３条件が成立した時点で、切替が完了したと判定される。
【００３６】
尚、上述したようにエンジン１０の運転状態によっては、ポート噴射弁２７のみから燃料噴射されている状態で、第２燃料への切替が開始されたと判定される場合が起こり得る。この場合、筒内噴射弁３７が停止している限り、区間ＢＤには第１燃料が残留したままとなる。この場合であっても、切替開始の判定後にエンジン１０の運転状態が切り替わって筒内噴射弁３７から噴射が開始されて、上記の第１、第２、及び第３条件を満たした時点で、切替が完了したと判定される。即ち、このような場合であっても、区間ＡＢ、ＢＣ、及びＢＤに残留していた第１燃料が完全に消費された時点で、切替が完了したと判定される。
【００３７】
筒内噴射弁３７のみから燃料噴射されている状態で切替開始の判定がなされた場合も同様である。この場合は、ポート噴射弁２７が停止している限り、区間ＢＣには第１燃料が残留したままとなる。この場合であっても、切替開始の判定後にエンジン１０の運転状態が切り替わってポート噴射弁２７から噴射が開始されて、上記の第１、第２、及び第３条件を満たした時点で、切替が完了したと判定される。
【００３８】
尚、上記のように切替開始の判定がなされた時点でポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の何れか一方のみから燃料噴射されている場合には、ＥＣＵ４０は、通常運転時でのポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の各燃料噴射量を規定した通常噴射マップを、ポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の双方から燃料が噴射される運転領域が拡大された過渡噴射マップに一時的に切替てもよい。これにより、ポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の双方により第１燃料を消費して、早期に第２燃料への切替を完了させることができる。
【００３９】
以上を踏まえて、ＥＣＵ４０が実行する点火時期制御について説明する。図３は、ＥＣＵ４０が実行する点火時期制御の一例を示したフローチャートである。ＥＣＵ４０は、この点火時期制御を所定時間毎に繰り返し実行する。
【００４０】
ＥＣＵ４０は、エアフロメータ１８及びクランク角センサ１４ａの出力信号に基づいて、エンジン１０の運転状態を示す負荷及び回転速度を取得する（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理と後述するステップＳ１０の処理は、エンジン１０の運転状態を取得する運転状態取得部が実行する処理の一例である。
【００４１】
次にＥＣＵ４０は、アルコール濃度センサ２４からの出力信号に基づいて燃料中のアルコール濃度を取得する（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理は、エンジン１０のポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７に燃料をそれぞれ供給する低圧デリバリパイプ２６及び高圧デリバリパイプ３６に連通した低圧管２５に設けられたアルコール濃度センサ２４に基づいて、燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得部が実行する処理の一例である。
【００４２】
次にＥＣＵ４０は、取得したエンジン１０の運転状態に対応した基準点火時期を算出し（ステップＳ３）、取得したアルコール濃度に対応した進角補正量を算出する（ステップＳ４）。ステップＳ３の処理と後述するステップＳ１１の処理とは、運転状態に基づいて、エンジン１０の基準点火時期を算出する基準点火時期算出部が実行する処理の一例である。ステップＳ４の処理は、アルコール濃度が高いほど点火時期の進角量が増大するように点火時期の進角補正量を算出する進角補正量算出部が実行する処理の一例である。
【００４３】
次にＥＣＵ４０は、第１燃料からアルコール濃度が異なる第２燃料への切替が開始されたか否かを判定する（ステップＳ５）。具体的には、アルコール濃度センサ２４により今回取得したアルコール濃度と前回取得したアルコール濃度との差、換言すればアルコール濃度の変化量が、所定値以上の場合には、第２燃料への切替が開始されたと判定される。この所定値は予めＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶されている。否定判定の場合には、ＥＣＵ４０は、算出された基準点火時期に進角補正量を加算した値を目標点火時期として設定する（ステップＳ６）。これにより、燃料が切替られていない場合にも、耐ノッキング性を確保しつつ燃費の向上が図られている。ステップＳ６の処理と後述するステップＳ１２の処理は、基準点火時期及び進角補正量に基づいて、エンジン１０の目標点火時期を設定する設定部が実行する処理の一例である。
【００４４】
ステップＳ５で肯定判定の場合、ＥＣＵ４０は、今回取得したアルコール濃度と前回取得したアルコール濃度とのに基づいて、アルコール濃度が低い第１燃料から高い第２燃料に切り返られたか否かを判定する（ステップＳ７）。今回取得したアルコール濃度の方が前回取得したアルコール濃度よりも高い場合には、肯定判定がなされ、今回取得したアルコール濃度の方が前回取得したアルコール濃度よりも低い場合には、否定判定がなされる。ステップＳ５及びＳ７の処理は、アルコール濃度の変化に基づいて、ポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７から噴射される燃料が第１燃料から第１燃料よりもアルコール濃度の高い第２燃料への切替が開始されたか否かを判定する開始判定部が実行する処理の一例である。尚、ステップＳ７の処理で否定判定の場合には、アルコール濃度が「高い」第１燃料から「低い」第２燃料に切り返られたことを意味するため、ステップＳ７の処理は、アルコール濃度の変化に基づいて、ポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７から噴射される燃料の第１燃料から第１燃料よりもアルコール濃度の低い第２燃料への切替が開始されたか否かを判定する開始判定部が実行する処理の一例にも相当する。
【００４５】
ステップＳ７で肯定判定の場合、即ちアルコール濃度が低い第１燃料から高い第２燃料へ切り返られた場合には、ＥＣＵ４０は、進角補正量を切替開始と判定される前にステップＳ４で算出された第１燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量に制限する（ステップＳ８）。ステップＳ８の処理は、切替が開始されたと判定されてから切替が完了したと判定されるまでの切替期間中での進角補正量を、第１燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量以下に制限する制限部が実行する処理の一例である。
【００４６】
ステップＳ７で否定判定の場合、即ちアルコール濃度が高い第１燃料から低い第２燃料へ切り返られた場合には、ＥＣＵ４０は進角補正量を予めＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶されている最小値に制限する（ステップＳ９）。ここで最小値とは、燃料のアルコール濃度がゼロの場合に対応する進角補正量である。ステップＳ９の処理は、切替が開始されたと判定されてから切替が完了したと判定されるまでの切替期間中での進角補正量を、アルコール濃度がゼロの場合の進角補正量に制限する制限部が実行する処理の一例である。このように進角補正量を制限する理由については後述する。
【００４７】
次にＥＣＵ４０は、再度エンジン１０の運転状態を取得し（ステップＳ１０）、取得した運転状態に基づいて基準点火時期を算出し（ステップＳ１１）、算出された基準点火時期に、制限された進角補正量を加えた値を目標点火時期として設定する（ステップＳ１２）。
【００４８】
次にＥＣＵ４０は、第２燃料への切替が完了したか否かを判定する（ステップＳ１３）。否定判定の場合、再度ステップＳ１０以降の処理が繰り返され、即ち、切替開始後から切替完了前までの切替期間中では、進角補正量は制限される。ステップＳ１３で肯定判定の場合、即ち切替完了と判定された場合には、ＥＣＵ４０は上述した進角補正量の制限を解除して（ステップＳ１４）、再度ステップＳ１以降の処理を実行する。これにより、切替完了後は、第２燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量に基づいて目標点火時期が算出され、耐ノッキング性を確保しつつ燃費の向上が図られる。ステップＳ１４の処理は、切替が完了したと判定された後に、進角補正量の制限を解除する解除部が実行する処理の一例である。
【００４９】
次に、アルコール濃度が低い第１燃料から高い第２燃料へ切替られた場合に設定される目標点火時期について具体的に説明する。尚、以下の説明では、ポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の双方から燃料噴射が継続されている場合を想定する。
【００５０】
図４は、アルコール濃度が低い第１燃料から高い第２燃料へ切替られる場合での目標点火時期の変化を示した模式図である。縦軸は目標点火時期を示し、上側であるほど目標点火時期が進角側に設定されることを示す。図４に示すように、切替開始前は第１燃料の低アルコール濃度に対応した進角補正量に基づいて目標点火時期が設定される（ステップＳ１〜Ｓ６）。これに対して切替期間中では、進角補正量は切替開始前に算出された第１燃料の低アルコール濃度に対応した進角補正量に制限されて目標点火時期が設定される（ステップＳ８、Ｓ１０〜Ｓ１２）。切替完了後は、進角補正量の制限が解除され（ステップＳ１４）、第２燃料の高アルコール濃度に対応した進角補正量に基づいて目標点火時期が算出される（ステップＳ１〜Ｓ６）。
【００５１】
図５は、アルコール濃度が低い第１燃料から高い第２燃料へ切替られた場合でのアルコール濃度の変化と目標点火時期の変化とを示したタイムチャートである。線分Ｄ１は、アルコール濃度センサ２４により取得されたアルコール濃度を示した実線であり、線分Ｄ２は、例えばポート噴射弁２７近傍での燃料中のアルコール濃度を示した破線である。尚、図５においては、アルコール濃度センサ２４により取得されるアルコール濃度との対比のために、ポート噴射弁２７近傍での燃料中のアルコール濃度を示している。筒内噴射弁３７近傍ではなくポート噴射弁２７近傍での燃料中のアルコール濃度を示している理由は、以下による。ポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の双方から燃料噴射が実行されている場合には一般的にはポート噴射弁２７の方が燃料噴射量は小さい。このため、区間ＢＣ及びＢＤのそれぞれの内容積β及びγの差分を考慮しても、ポート噴射弁２７近傍での燃料中のアルコール濃度が第２燃料の高アルコール濃度となった時点では、既に区間ＢＤでは筒内噴射弁３７により第１燃料は完全に消費され、切替が完了したと判定できるからである。
【００５２】
線分Ｄ１が示すように、第２燃料の高アルコール濃度が直ちに検出されるのに対して、線分Ｄ２が示すように、ポート噴射弁２７近傍の燃料中のアルコール濃度は切替期間中に徐々に上昇する。この理由は、切替期間中ではポート噴射弁２７近傍で第１燃料中に第２燃料の一部が混ざり合いながらポート噴射弁２７により消費されるからである。
【００５３】
線分Ｔ１は、本実施例により制御される目標点火時期を示した実線であり、上述したように切替期間中の進角補正量が第１燃料の低アルコール濃度に対応した進角補正量に制限された場合での目標点火時期の変化を示している。線分Ｔ２は、このように進角補正量が制限されることなく、アルコール濃度センサ２４により取得された第２燃料の高アルコール濃度に基づいて進角補正量が算出される場合での目標点火時期の変化を示している。尚、線分Ｔ１及びＴ２が全般にわたって僅かに変動している理由は、進角補正量が変動しているわけではなく、エンジン１０の運転状態の変化に基づいて基準点火時期が変動し、これに伴って目標点火時期も変動しているからである。
【００５４】
線分Ｔ２が示すように、切替開始後直ちに第２燃料の高アルコール濃度に対応した進角補正量が算出されて目標点火時期が設定されるが、切替期間中では、低圧管２５内などに第１燃料が残留している。このため、線分Ｔ２のように目標点火時期が、ポート噴射弁２７から実際に噴射されている第１燃料の低アルコール濃度に対応した目標点火時期よりも進角側に設定されることにより、耐ノッキング性が低下する可能性がある。
【００５５】
これに対して線分Ｔ１や図４に示すように、切替期間中での進角補正量は、切替開始前の第１燃料の低アルコール濃度に対応した進角補正量に制限される。このため、上記のような耐ノッキング性の低下が抑制される。また、切替完了後は、実際に噴射される第２燃料の高アルコール濃度に対応した進角補正量が算出されて目標点火時期が設定される。このため、耐ノッキング性を確保しつつ燃費の向上が図られる。
【００５６】
次に、アルコール濃度が高い第１燃料から低い第２燃料へ切替られる場合に設定される目標点火時期について具体的に説明する。図６は、アルコール濃度が高い第１燃料から低い第２燃料へ切替られる場合での目標点火時期を示した模式図である。図６に示すように、切替開始前は第１燃料の高アルコール濃度に対応した進角補正量に基づいて目標点火時期が設定される（ステップＳ１〜Ｓ６）。切替期間中では、進角補正量は最小値に制限されて目標点火時期が設定される（ステップＳ９〜Ｓ１２）。切替完了後は、進角補正量の制限が解除され（ステップＳ１４）、第２燃料の低アルコール濃度に対応した進角補正量に基づいて目標点火時期が算出される（ステップＳ１〜Ｓ６）。
【００５７】
図７は、アルコール濃度が高い第１燃料から低い第２燃料へ切替られる場合での、アルコール濃度と目標点火時期の変化を示したタイムチャートである。線分Ｄ３は、アルコール濃度センサ２４により取得されたアルコール濃度を示した実線であり、線分Ｄ４は、例えばポート噴射弁２７近傍での燃料中のアルコール濃度を示した破線である。線分Ｄ１及びＤ２の場合と同様の理由により、線分Ｄ３は、低濃度燃料のアルコール濃度を直ちに検出されることを示すが、線分Ｄ４は切替期間中に徐々に低下することを示す。
【００５８】
線分Ｔ３は、本実施例により制御される目標点火時期を示した実線であり、切替期間中の進角補正量が最小値に制限され、切替完了後では第２燃料の低アルコール濃度に対応した進角補正量が算出された場合での目標点火時期の変化を示している。線分Ｔ４は、切替期間中の進角補正量が最小値に制限されるが、切替完了後も所定期間進角補正量が最小値に制限された場合での目標点火時期の変化を示している。
【００５９】
線分Ｔ３に示すように、切替期間中では進角補正量は最小値に制限される。この理由は、以下による。例えば、切替期間中においては、アルコール濃度センサ２４によって取得した第２燃料の低アルコール濃度に対応した進角補正量に制限することも考えられる。しかしながら、アルコール濃度が高い第１燃料から低い第２燃料に切替られた場合には、エンジン１０や路面からの振動、路面の傾斜角度等によって、アルコール濃度センサ２４近傍で第１燃料と第２燃料とが混ざり合い、アルコール濃度センサ２４により取得されたアルコール濃度が、本来の第２燃料の低アルコール濃度よりも高い値となる可能性がある。またこの場合に、低圧デリバリパイプ２６内や高圧デリバリパイプ３６内で第１燃料に第２燃料が混ざり、低圧デリバリパイプ２６内や高圧デリバリパイプ３６内での燃料のアルコール濃度が、アルコール濃度センサ２４により取得されたアルコール濃度よりも低くなる可能性がある。このため、実際の第２燃料の低アルコール濃度よりも高いアルコール濃度に対応した進角補正量に基づいて目標点火時期が設定されると、アルコール濃度センサ２４により取得したアルコール濃度よりも低いアルコール濃度の燃料が噴射されて、耐ノッキング性が低下する可能性がある。そのため、本実施例では、アルコール濃度が高い第１燃料から低い第２燃料へ切替られる場合での切替期間中では、進角補正量を最小値に制限することにより耐ノッキング性を確保している。
【００６０】
また、線分Ｔ４が示すように、切替完了後も進角補正量が最小値に制限されていると、切替完了後での燃料のアルコール濃度に応じた進角補正量に基づいて目標点火時期を設定できずに、燃費の向上を図ることができない。これに対して線分Ｔ３及び図６に示すように、切替完了後は、アルコール濃度センサ２４により取得された第２燃料の低アルコール濃度に対応した進角補正量に基づいて目標点火時期が設定されることにより、ノッキングが発生しない範囲で燃費の向上が図られている。
【００６１】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６２】
上記実施例ではポート噴射弁２７及び筒内噴射弁３７の双方を備えたエンジン１０を例に説明したがこれに限定されない。例えば、ポート噴射弁２７のみが設けられているエンジンの場合には、切替開始の判定後からのポート噴射弁２７の燃料噴射量の積算値が、区間ＡＢ及びＢＣの内容積α及びβ以上となった場合に、切替が完了したと判定される。筒内噴射弁３７のみが設けられているエンジンの場合も同様であり、切替開始の判定後からの筒内噴射弁３７の燃料噴射量の積算値が、区間ＡＢ及びＢＤの内容積α及びγ以上となった場合に、切替が完了したと判定される。
【００６３】
上記実施例では、切替期間中での燃料噴射量の積算値が所定の区間での内容積以上となった場合に、その区間での第１燃料が消費されたものと判定する。しかしながら、切替期間中にエンジンシステム１に加わる振動や路面の傾斜角度によっては、切替期間中に所定の区間内で第１及び第２燃料が混ざり合い、燃料噴射量の積算値が所定の区間での内容積となった時点では、この区間内に第１燃料が残留している可能性がある。このため、例えば燃料噴射量の積算値が、所定の区間の内容積に所定のマージンを加えた値以上となった場合に、その区間での第１燃料が消費されたものと判定してもよい。
【００６４】
また、上記実施例では、所定の区間に残留していた第１燃料が消費されたか否かの判定は、燃料噴射量の積算値が所定の区間の内容積以上になったか否かに基づいて判定していたが、これに限定されない。例えば、燃料噴射量の積算値及び所定の区間の内容積の一方から他方を減算した値が、ゼロ又はゼロを含む所定範囲内に含まれる場合に、第１燃料が消費されたと判定してもよい。また、積算値及び内容積の一方を他方で乗算した値が１、又は１を含む所定範囲内に含まれる場合に、第１燃料が消費されたと判定してもよい。これらの場合においても、実際の内容積に所定のマージンを加えた値を、上記判定のための内容積として用いてもよい。
【００６５】
上記実施例では、アルコール濃度センサ２４は低圧管２５に配置された場合を例示したが、燃料タンク２１に設けられていてもよい。この場合、センサ地点Ａは燃料タンク２１内に挿入されている低圧管２５の基端の位置であり、内容積αは低圧管２５の分岐地点Ｂから上流側の基端までの区間の内容積である。
【００６６】
図４に示したように、アルコール濃度の低い第１燃料から高い第２燃料への切替期間中での進角補正量を、第１燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量に制限したが、それ以下に制限してもよい。燃費向上の観点からは、切替期間中での進角補正量を、第１燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量に制限することが望ましいが、切替期間中でのアルコール濃度センサの誤差などを考慮して、切替期間中での進角補正量を第１燃料のアルコール濃度に対応した進角補正量以下にすることにより、耐ノッキング性を確保してもよい。
【００６７】
上記実施例では、アルコール濃度センサ２４により取得されたアルコール濃度の変化量が所定値以上の場合に、切替が開始されたと判定される場合を説明したがこれに限定されない。例えば、燃料タンク２１に設けられたセンダゲージにより燃料タンク２１内の燃料量が増大した場合に給油されたものとみなし、この給油されてから所定期間内にアルコール濃度センサ２４により取得されたアルコール濃度の変化量が所定値以上となった場合に、切替が開始されたと判定してもよい。これにより、切替開始の誤判定を抑制できる。
【符号の説明】
【００６８】
１  エンジンシステム
１０  エンジン（内燃機関）
１１  気筒
１７  点火プラグ
２１  燃料タンク
２４  アルコール濃度センサ
２５  低圧管（燃料配管）
２５ａ  分岐管（燃料配管）
２６  低圧デリバリパイプ（デリバリパイプ）
２７  ポート噴射弁（燃料噴射弁）
３５  高圧管（燃料配管）
３６  高圧デリバリパイプ（デリバリパイプ）
３７  筒内噴射弁（燃料噴射弁）
４０  ＥＣＵ（点火時期制御装置、運転状態取得部、アルコール濃度取得部、基準点火時期算出部、進角補正量算出部、設定部、開始判定部、完了判定部、制限部、解除部）
【図１】
2018013052.tif 000003
【図２】
2018013052.tif 000004
【図３】
2018013052.tif 000005
【図４】
2018013052.tif 000006
【図５】
2018013052.tif 000007
【図６】
2018013052.tif 000008
【図７】
2018013052.tif 000009