(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の制御装置に関し、ドライコロージョンの進行を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】アルコール含有燃料を内燃機関１０に供給する経路であって、少なくとも一部がアルミニウム製の燃料供給経路１２を備える。そして、ドライコロージョンが発生するか否かを判定し、ドライコロージョンが発生すると判定される場合には、燃料供給経路１２に水を添加することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール含有燃料を内燃機関に供給する経路であって、少なくとも一部がアルミニウム製の燃料供給経路と、
ドライコロージョンが発生するか否かを判定するドライコロージョン判定手段と、
ドライコロージョンが発生する場合に、前記燃料供給経路に水を添加する水添加手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
アルコール含有燃料を内燃機関に供給する経路であって、少なくとも一部がアルミニウム製の燃料供給経路と、
前記アルコール含有燃料の水分濃度を取得する水分濃度取得手段と、
前記水分濃度取得手段により取得された水分濃度が規定値以下であるか否かを判定する水分濃度判定手段と、
前記水分濃度取得手段により取得された水分濃度が前記規定値以下である場合に、前記燃料供給経路に水を添加する水添加手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
アルコール含有燃料を内燃機関に供給する経路であって、少なくとも一部がアルミニウム製の燃料供給経路と、
機関始動時の機関回転数の変動量を取得する変動量取得手段と、
前記変動量取得手段により取得された変動量が規定値以上であるか否かを判定する変動量判定手段と、
前記変動量取得手段により取得された変動量が前記規定値以上である場合に、前記燃料供給経路に水を添加する水添加手段と、
を備え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】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に開示されるように、アルコール含有燃料が流れるアルミニウム製の燃料配管を備えた内燃機関が知られている。このような内燃機関では、アルコール含有燃料によりアルミニウムが腐食するドライコロージョンが発生し得る。ドライコロージョンは、特に、高温かつ低水分濃度の環境下で急激に進行する。特許文献１には、ドライコロージョンが発生する条件下において、燃料配管の温度を低下させることが開示されている。燃料配管の温度を低下させることにより、ドライコロージョンの抑制を図るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４０２５５号公報
【特許文献２】特開２００６−２５７９０７号公報
【特許文献３】特開２００７−１９８１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一旦、ドライコロージョンが発生すれば、その反応に水分が使用され、水分濃度はさらに低下する。水分濃度が低下すれば、ドライコロージョンの発生が助長されてしまう。そのため、上述した特許文献１のように、燃料配管の温度を低下させるだけでは、ドライコロージョンの進行を十分に抑制することができない。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ドライコロージョンの進行を抑制することのできる内燃機関の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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
アルコール含有燃料を内燃機関に供給する経路であって、少なくとも一部がアルミニウム製の燃料供給経路と、
ドライコロージョンが発生するか否かを判定するドライコロージョン判定手段と、
ドライコロージョンが発生する場合に、前記燃料供給経路に水を添加する水添加手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
アルコール含有燃料を内燃機関に供給する経路であって、少なくとも一部がアルミニウム製の燃料供給経路と、
前記アルコール含有燃料の水分濃度を取得する水分濃度取得手段と、
前記水分濃度取得手段により取得された水分濃度が規定値以下であるか否かを判定する水分濃度判定手段と、
前記水分濃度取得手段により取得された水分濃度が前記規定値以下である場合に、前記燃料供給経路に水を添加する水添加手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
アルコール含有燃料を内燃機関に供給する経路であって、少なくとも一部がアルミニウム製の燃料供給経路と、
機関始動時の機関回転数の変動量を取得する変動量取得手段と、
前記変動量取得手段により取得された変動量が規定値以上であるか否かを判定する変動量判定手段と、
前記変動量取得手段により取得された変動量が前記規定値以上である場合に、前記燃料供給経路に水を添加する水添加手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、ドライコロージョンが発生する場合に、燃料供給経路に水を添加することができる。水を添加することにより、アルコール含有燃料中の水分濃度を高めることができる。このため、本発明によれば、ドライコロージョンの発生及び進行を抑制することができる。
【００１０】
第２の発明によれば、アルコール含有燃料の水分濃度が規定値以下である場合に、燃料供給経路に水を添加することができる。このため、本発明によれば、アルコール含有燃料中の水分濃度を高く維持することができ、ドライコロージョンの発生及び進行を抑制することができる。
【００１１】
第３の発明によれば、機関始動時の機関回転数の変動量が規定値以上である場合に、燃料供給経路に水を添加することができる。このため、本発明によれば、機関始動時の機関回転数の変動量に応じてアルコール含有燃料中の水分濃度を高めることができ、ドライコロージョンの進行を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行される特徴的な動作の内容を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２において、油密不良が生じた場合における始動時のエンジン回転数の変動を表した図である。
【図５】本発明の実施の形態２においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１４】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための概略構成図である。図１に示すシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、一般的に複数の気筒を有している。また、内燃機関１０には、図示省略する燃料タンクからアルコール含有燃料（例えば、ガソリンとエタノールとの混合燃料）の供給を受けるための燃料供給経路１２が接続されている。
【００１５】
燃料供給経路１２の上流端には、アルコール含有燃料を貯蔵する燃料タンクが接続されている。この燃料タンクには、燃料配管１３が接続されている。燃料配管１３には、高圧燃料ポンプ１４が設けられている。高圧燃料ポンプ１４は、カム１６の駆動力を利用してアルコール含有燃料を下流に圧送するポンプである。高圧燃料ポンプ１４下流の燃料配管１３には、デリバリーパイプ１８が接続されている。デリバリーパイプ１８には、気筒毎にインジェクタ２０が取り付けられている。インジェクタ２０は、燃料供給経路１２の下流端に設けられ、燃焼室内にアルコール含有燃料を噴射する筒内噴射式のインジェクタである。燃料供給経路１２には、燃料配管１３、高圧燃料ポンプ１４、デリバリーパイプ１８、インジェクタ２０が含まれる。
【００１６】
また、本実施形態のシステムには、水蒸気凝縮タンク２２が設けられている。水蒸気凝縮タンク２２の入力側は排気通路２４に接続され、出力側は高圧燃料ポンプ１４近傍の燃料配管１３に接続されている。水蒸気凝縮タンク２２は、排気通路２４から排気ガスの一部を導入し、この排気ガスを導入経路での放熱やエンジン冷却水による冷却によって、排気ガス中の水蒸気を凝縮させて水分として捕集するタンクである。水蒸気凝縮タンク２２と燃料配管１３との間には、後述するＥＣＵ５０により開閉制御される水添加弁２６が設けられている。水添加弁２６が開かれることにより、タンク内に捕集された水が燃料配管１３に導入される。
【００１７】
また、本実施形態のシステムでは、水添加弁２６よりも下流に位置する燃料供給経路１２の少なくとも一部が、アルミニウム製の部材で構成されている。本実施形態のシステムにおいては、一例として、デリバリーパイプ１８がアルミニウムで形成されているものとする。
【００１８】
デリバリーパイプ１８には、アルコール含有燃料の温度を検出するための温度センサ２８と、アルコール含有燃料の水分量を検出するための水分量センサ３０とが取り付けられている。
【００１９】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述した温度センサ２８、水分量センサ３０他、クランク角を検出するためのクランク角センサ５２、燃料中のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度センサ５４等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力部には、インジェクタ２０、水添加弁２６等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００２０】
［実施の形態１における特徴的制御］
上述のシステム構成において、アルコール含有燃料によりアルミニウムが腐食するドライコロージョンが発生し得る。ドライコロージョンは、特に、高温かつ低水分濃度の環境下で急激に進行する。ここで、デリバリーパイプ１８は、直噴用でありエンジン本体に近いため高圧・高温となる。ドライコロージョンが発生すると、その反応に水分が使用されるため、水分濃度はさらに低下することとなる。水分濃度が低下すれば、ドライコロージョンの発生が助長されることとなる。そこで、本実施形態のシステムでは、水分濃度の低下を好適に抑制する制御を実施することにより、ドライコロージョンの発生・進行を抑制することとした。
【００２１】
より具体的な、制御の概要について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２において実行される特徴的な動作の内容を説明するためのタイミングチャートである。図２に示すタイミングチャートでは、時刻ｔ１において、デリバリーパイプ１８内のアルコール含有燃料の水分量（実線６２）が、飽和水分量（破線６０）よりも低い状態にある（図２（Ｃ））。この場合、水添加弁２６が開かれる（図２（Ａ））。水添加弁が開かれることで、水分量は上昇し、時刻ｔ２において飽和水分量に達する（図２（Ｃ））。飽和水分量に達すると、水添加弁２６は閉じられる（図２（Ａ））。
【００２２】
図２（Ｂ）に示すように、その後もデリバリーパイプ１８内のアルコール含有燃料の温度は上昇するため、その飽和水分量（破線６０）も上昇することとなる（図２（Ｃ））。その結果、再びアルコール含有燃料の水分量が、飽和水分量よりも低い状態となる（図２（Ｃ））。そのため、時刻ｔ３において再び水添加弁２６が開かれる（図２（Ａ））。このように、本実施形態のシステムでは、アルコール含有燃料の水分量を飽和水分量に保つように制御が実施される。
【００２３】
（制御ルーチン）
次に、上述の動作を実現するための制御ルーチンについて説明する。図３は、本発明の実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。本制御ルーチンは、所定時間毎に実行される。図３に示すルーチンでは、まず、水分量センサ３０により、デリバリーパイプ１８内の単位燃料量当たりの水分量（水分濃度）Ｗが検出される（ステップ１００）。
【００２４】
次に、温度センサ２８により、デリバリーパイプ１８内の燃料温度Ｔが検出される（ステップ１１０）。続いて、燃料温度Ｔに応じた飽和水分量Ｗｓａが算出される（ステップ１２０）。ＥＣＵ５０には、燃料温度Ｔが高いほど飽和水分量Ｗｓａを高く定めたマップが予め記憶されている。
【００２５】
そして、水分量Ｗが飽和水分量Ｗｓａよりも少ないか否かが判定される（ステップ１３０）。水分量Ｗが飽和水分量Ｗｓａよりも少ないと判定される場合には、水添加弁２６が開かれる（ステップ１４０）。一方、水分量Ｗが飽和水分量Ｗｓａに達していると判定される場合には、水添加弁２６が閉じられる。その後、本ルーチンの処理は終了される。
【００２６】
以上説明したように、図３に示すルーチンによれば、アルコール含有燃料の水分量Ｗが飽和水分量Ｗｓａよりも少ない場合に水添加弁２６が開かれる。水添加弁２６が開かれることにより、アルコール含有燃料の水分濃度を高めることができる。加えて、本ルーチンによれば、アルコール含有燃料の水分量Ｗが飽和水分量Ｗｓａに達している場合に水添加弁２６が閉じられる。これらより、アルコール含有燃料の水分量Ｗを飽和水分量Ｗｓａに一致させることができる。上述したように、ドライコロージョンが発生すれば、その反応に水分が使用されて水分濃度が低下し、ドライコロージョンの発生が助長されるところ、本実施形態のシステムによれば、燃料中の水分を飽和水分量程度にコントロールして、ドライコロージョンの発生・進行を抑制することができる。
【００２７】
また、上述したようにドライコロージョンは、高温・低水分濃度において発生しやすいところ、図３に示すルーチンによれば、燃料温度Ｔが高温であるほど、飽和水分量Ｗｓａを高く設定し水分量Ｗを増量することができる。そのため、本実施形態のシステムによれば、高温においても好適にドライコロージョンの発生・進行を抑制することができる。
【００２８】
ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、水分量Ｗの目標値を、飽和水分量Ｗｓａとしているが、この目標値はこれに限定されるものではない。例えば、運転条件に応じて定めた規定の水分量であっても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００２９】
また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、燃料供給経路１２の下流に、筒内噴射式のインジェクタ２０及びデリバリーパイプ１８を用いることとしているが、その構成はこれに限定されるものではない。例えば、吸気ポートにアルコール含有燃料を噴射するポート噴射式のインジェクタ及びデリバリーパイプを用いることとしてもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００３０】
尚、上述した実施の形態１においては、燃料供給経路１２が前記第１及び第２の発明における「燃料供給経路」に、水分量センサ３０が前記第２の発明における「水分濃度取得手段」に、それぞれ相当している。また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１３０の処理を実行することにより前記第１の発明における「ドライコロージョン判定手段」が、上記ステップ１３０の処理を実行することにより前記第２の発明における「水分濃度判定手段」が、上記ステップ１４０の処理を実行することにより前記第１及び第２の発明における「水添加手段」が、それぞれ実現されている。
【００３１】
実施の形態２．
次に、図４〜図５を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図５のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００３２】
［実施の形態２における特徴的制御］
ドライコロージョンが発生すると、溶解したアルミニウムが固体状の異物となり、インジェクタ内に流れ込む。インジェクタに異物が流れ込むと、例えばシート部に異物が噛み込まれ、燃料のシールが不完全となり油密不良が生じる場合があり得る。図４は、油密不良が生じた場合の始動時におけるエンジン回転数の変動を表した図である。油密不良が生じれば、エンジン停止時に燃料が染み出しエンジン筒内に流れ込む。その結果、次回始動時に燃焼変動やＨＣ増大が引き起こされる。このような異常燃焼により、図４に示すような規定値を超える回転変動が生じる。
【００３３】
そこで、本実施形態のシステムでは、始動後のエンジン回転数の変動量が規定値よりも大きい場合には、ドライコロージョンによる油密不良が生じていると判断して水を添加し、ドライコロージョンの発生・進行を抑制することとした。
【００３４】
（制御ルーチン）
次に、上述の動作を実現するための制御ルーチンについて説明する。図５は、本発明の実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。本制御ルーチンは、機関始動後の一定期間繰り返し実行される。図５に示すルーチンでは、まず、アルコール濃度センサ５４により検出されたエタノール濃度Ｅが所定範囲内にあるか否かが判定される（ステップ２００）。所定範囲には、ドライコロージョンの発生リスクが高い範囲が設定される。例えば、エタノール濃度８５％近傍が設定される。エタノール濃度Ｅが所定範囲外であると判定される場合には、通常運転が実施される（ステップ２１０）。
【００３５】
一方、エタノール濃度Ｅが所定範囲内であると判定される場合には、エンジン回転数ＮＥの変動量が規定値以上であるか否かが判定される（ステップ２２０）。エンジン回転数ＮＥの変動量が規定値よりも少ない場合には、通常運転が実施される（ステップ２１０）。なお、エンジン回転数ＮＥは、クランク角センサ５２の出力信号に基づいて算出され、その変動量は、例えば、前サイクルにおける回転数との差から算出される。規定値には、燃料染み出しによる異常燃焼が生じたと判断できる、実験等により定めた値が設定されている。
【００３６】
一方、エンジン回転数ＮＥの変動量が規定値以上であると判定される場合には、ドライコロージョンにより溶解したアルミニウムが、異物としてインジェクタ２０に噛み込まれ、油密不良が生じていると判断される（ステップ２３０）。この場合、水添加弁２６が開かれ、燃料供給経路１２内に水が添加される（ステップ２４０）。
【００３７】
続いて、油密不良カウンタＣに１が加算され（ステップ２５０）、油密不良カウンタＣが規定値以下であるか否かが判定される（ステップ２６０）。油密不良カウンタＣが規定値以下の場合には、本ルーチンの処理は終了される。一方、油密不良カウンタＣが規定値よりも大きい場合には、運転席等に設けられた警告灯が点灯される（ステップ２７０）。その後、本ルーチンの処理は終了される。
【００３８】
以上説明したように、図５に示すルーチンによれば、エタノール濃度Ｅがドライコロージョン発生リスクの高い範囲内であって、機関始動時のエンジン回転数ＮＥの変動量が規定値以上である場合に、ドライコロージョンによる油密不良が生じていると判断し、水添加弁２６が開かれる。水添加弁２６が開かれることにより、アルコール含有燃料の水分濃度を高めることができる。その結果、ドライコロージョンの進行を抑制し、油密不良の悪化を抑制することができる。
【００３９】
また、図５に示すルーチンよれば、油密不良カウンタＣが規定値を超える場合には、警告灯を点灯させることができる。油密不良は、インジェクタを駆動している間に異物が取り除かれ解消されることもあるので、カウンタを設けることで、油密不良が解消されないと判断される場合に、警告灯を点灯させ異常を運転者等に知らせることができる。
【００４０】
尚、上述した実施の形態２においては、燃料供給経路１２が前記第１及び３の発明における「燃料供給経路」に相当している。また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２２０の処理を実行することにより前記第１の発明における「ドライコロージョン判定手段」が、上記ステップ２２０の処理を実行することにより前記第３の発明における「変動量取得手段」及び「変動量判定手段」が、上記ステップ２４０の処理を実行することにより前記第１及び第３の発明における「水添加手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００４１】
１０  内燃機関
１２  燃料供給経路
１３  燃料配管
１４  高圧燃料ポンプ
１８  デリバリーパイプ
２０  インジェクタ
２２  水蒸気凝縮タンク
２４  排気通路
２６  水添加弁
２８  温度センサ
３０  水分量センサ
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５２  クランク角センサ
５４  アルコール濃度センサ
【図１】
2011236816.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2011236816.tif 000006
【図５】
2011236816.tif 000007