(57)【要約】【課題】気体燃料及び液体燃料を使用可能な内燃機関において、内燃機関の制御パラメータの適合工数及び記憶容量を低減させる。【解決手段】制御部８０は、基準燃料についての制御パラメータの適合値である基準適合値をエンジン運転状態ごとに記憶する。制御部８０は、基準燃料が選択されている場合には、都度のエンジン運転状態に対応する基準適合値を読み出し、その読み出した基準適合値を用いて基準燃料によるエンジン１０での燃焼を実施する。また制御部８０は、変換対象燃料が選択されている場合には、都度のエンジン運転状態に対応する基準適合値を読み出し、その読み出した基準適合値を、気体燃料と液体燃料との物性差に基づき変換することにより変換対象燃料の適合値である適合変換値を算出する。そして、その適合変換値を用いて変換対象燃料によるエンジン１０での燃焼を実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料を噴射する気体噴射手段（２１）と、液体燃料を噴射する液体噴射手段（２２）とを備える内燃機関（１０）に適用され、
前記気体燃料及び前記液体燃料のうちの一方である基準燃料についての前記内燃機関の制御パラメータの適合値である基準適合値を前記内燃機関の運転状態ごとに記憶する記憶手段と、
前記内燃機関の運転に使用する燃料として前記基準燃料が選択されている場合に、都度の前記内燃機関の運転状態に対応する前記基準適合値を前記記憶手段から読み出し、その読み出した基準適合値を用いて前記基準燃料による前記内燃機関での燃焼を実施する第１制御手段と、
前記内燃機関の運転に使用する燃料として前記気体燃料及び前記液体燃料のうち前記基準燃料でない方の燃料である変換対象燃料が選択されている場合に、都度の前記内燃機関の運転状態に対応する前記基準適合値を前記記憶手段から読み出し、その読み出した基準適合値を、前記気体燃料と前記液体燃料との物性差に基づき変換することにより、前記変換対象燃料の適合値である適合変換値を算出する変換値算出手段と、
前記内燃機関の運転に使用する燃料として前記変換対象燃料が選択されている場合に、前記変換値算出手段により算出した適合変換値を用いて前記変換対象燃料による前記内燃機関での燃焼を実施する第２制御手段と、
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】
前記変換値算出手段は、前記制御パラメータに関係のある燃料物性のうち前記基準燃料と前記変換対象燃料とで異なる燃料物性について、該燃料物性の前記基準燃料に対する前記変換対象燃料の比率を用いて前記基準適合値を変換することにより前記適合変換値を算出する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記変換値算出手段による前記適合変換値の算出対象となる制御パラメータが前記内燃機関のトルクである請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記変換値算出手段は、前記内燃機関の気筒内に導入される空気と燃料との混合気中において空気が占める空気体積割合について、前記基準燃料の前記空気体積割合に対する前記変換対象燃料の前記空気体積割合の比率を用いて前記基準適合値を変換することにより前記適合変換値を算出する請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記変換値算出手段は、前記基準燃料の発熱量に対する前記変換対象燃料の発熱量の比率を用いて前記基準適合値を変換することにより前記適合変換値を算出する請求項３又は４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記変換値算出手段は、前記基準燃料の前記空気体積割合に対する前記変換対象燃料の前記空気体積割合の比率と、前記基準燃料の発熱量に対する前記変換対象燃料の発熱量の比率とを用いて前記基準適合値を変換することにより前記適合変換値を算出する請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記変換値算出手段による前記適合変換値の算出対象となる制御パラメータが前記内燃機関の点火時期である請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記変換値算出手段は、前記基準燃料の燃焼速度に対する前記変換対象燃料の燃焼速度の比率を用いて前記基準適合値を変換することにより前記適合変換値を算出する請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記変換対象燃料についての前記内燃機関の制御パラメータの適合値を前記内燃機関の運転状態ごとに記憶する手段を備えていない請求項１〜８のいずれか一項に記載の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、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは気体燃料と液体燃料とを切り替えて使用可能な車載内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）や水素燃料などの気体燃料が、ガソリンなどの液体燃料に代わる代替燃料として注目されており、気体燃料を単独で又は液体燃料と共に燃焼用の燃料として使用する内燃機関が実用化されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１には、静圧降下に対応する流量の燃料を供給することで、空気質量／燃料質量の比率を燃料噴射期間全体に亘って常に一定になるように制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０６４４３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とでは内燃機関の制御パラメータの適切値が異なり、そのため、使用する燃料に対してそれぞれ適合を行っているのが現状である。ところが、燃料ごとに適合することで、適合工数が増大したり、あるいは適合値を記憶しておくための記憶容量が増大したりしている。特に、気体燃料を使用可能な車両はコストダウンに対する要求が高く、こう言った点からも適合工数及び記憶容量の削減が求められている。
【０００５】
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、気体燃料及び液体燃料を使用可能な内燃機関において、内燃機関の制御パラメータの適合工数及び記憶容量を低減させることができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００７】
本発明は、気体燃料を噴射する気体噴射手段と、液体燃料を噴射する液体噴射手段とを備える内燃機関に適用される制御装置に関する。請求項１に記載の発明は、前記気体燃料及び前記液体燃料のうちの一方である基準燃料についての前記内燃機関の制御パラメータの適合値である基準適合値を前記内燃機関の運転状態ごとに記憶する記憶手段と、前記内燃機関の運転に使用する燃料として前記基準燃料が選択されている場合に、都度の前記内燃機関の運転状態に対応する前記基準適合値を前記記憶手段から読み出し、その読み出した基準適合値を用いて前記基準燃料による前記内燃機関での燃焼を実施する第１制御手段と、前記内燃機関の運転に使用する燃料として前記気体燃料及び前記液体燃料のうち前記基準燃料でない方の燃料である変換対象燃料が選択されている場合に、都度の前記内燃機関の運転状態に対応する前記基準適合値を前記記憶手段から読み出し、その読み出した基準適合値を、前記気体燃料と前記液体燃料との物性差に基づき変換することにより、前記変換対象燃料の適合値である適合変換値を算出する変換値算出手段と、前記内燃機関の運転に使用する燃料として前記変換対象燃料が選択されている場合に、前記変換値算出手段により算出した適合変換値を用いて前記変換対象燃料による前記内燃機関での燃焼を実施する第２制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
要するに、上記構成では、気体燃料と液体燃料とのうちの基準とする燃料については適合値を記憶手段に記憶させておき、基準燃料でない方の燃料（変換対象燃料）については、基準燃料の適合値を、気体燃料と液体燃料との物性差に基づいて変換することによって適合値を演算により求める構成とした。複数種類の燃料を燃焼用の燃料に使用する内燃機関の場合、制御パラメータの最適値は燃料毎に異なるため、それぞれの燃料について適合値を定めておく必要がある。この点、上記構成によれば、複数の燃料のうち一部の燃料について適合値を予め定めて記憶させておけばよい。したがって、適合工数を削減することができるとともに、記憶手段の記憶容量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】エンジンの燃料供給制御システムの全体概略構成図。
【図２】トルク及びＭＢＴ点火時期をガソリン／ＣＮＧで比較した図。
【図３】トルクについて実測値と適合変換値とを対比した図。
【図４】燃料間での点火時期及び燃焼速度の違いを示す図。
【図５】点火時期について実測値と適合変換値とを対比した図。
【図６】エンジン制御の概要を説明するための機能ブロック図。
【図７】推定トルク算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図８】要求スロットル開度算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図９】ＭＢＴ点火時期算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、気体燃料である圧縮天然ガス（ＣＮＧ）と液体燃料であるガソリンとを燃焼用の燃料として使用する、いわゆるバイフューエルタイプの車載エンジン（内燃機関）に適用されるエンジン制御システムとして具体化している。本システムの全体概略図を図１に示す。
【００１１】
図１に示すエンジン１０は、多気筒（例えば３気筒や４気筒）の火花点火式エンジンである。エンジン１０の吸気ポートには吸気マニホールド１２を介して吸気管１１が接続されており、排気ポートには排気マニホールド１３を介して排気管１４が接続されている。吸気管１１には、空気量調整手段としてのスロットル弁１５が設けられている。スロットル弁１５は、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１５ａにより開度調節される電子制御式のスロットル弁として構成されている。スロットル弁１５の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１５ａに内蔵されたスロットル開度センサ１５ｂにより検出される。
【００１２】
排気管１４には、排気の成分を検出する排気センサと、排気を浄化する触媒１９とが設けられている。排気センサとしては、排気中の酸素濃度に応じた検出信号を出力する酸素センサ１８ａ，１８ｂが、触媒１９の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。
【００１３】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、気筒内に導入される空気量を調整する機関バルブとしての吸気バルブ２５及び排気バルブ２６がそれぞれ設けられている。吸気バルブ２５の開動作により空気と燃料との混合気が気筒内に導入され、排気バルブ２６の開動作により燃焼後の排気が排気通路に排出される。
【００１４】
エンジン１０の各気筒には点火プラグ２０が設けられている。点火プラグ２０には、点火コイル等よりなる点火装置２０ａを通じて、所望とする点火時期に高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２０の対向電極間に火花放電が発生し、気筒内に導入した燃料が着火され燃焼に供される。
【００１５】
本システムには、エンジン１０の各気筒に対して燃料を噴射供給する燃料噴射手段として、気体燃料を噴射する第１噴射弁２１と、液体燃料を噴射する第２噴射弁２２とが設けられている。これら各噴射弁２１，２２は吸気マニホールド１２にそれぞれ燃料を噴射する。
【００１６】
各噴射弁２１，２２は、電磁駆動部が電気的に駆動されることで弁体が閉位置から開位置にリフトされる開閉タイプの制御弁であり、制御部８０から入力されるオン／オフ式の開弁駆動信号によりそれぞれ開弁駆動される。これら各噴射弁２１，２２は、通電により開弁し、通電遮断により閉弁することにより、通電時間に応じた量の燃料を噴射する。なお、本実施形態では、第１噴射弁２１の先端部に噴射管２３が接続されており、第１噴射弁２１から噴出された気体燃料は噴射管２３を介して吸気マニホールド１２に噴射されるようになっている。第２噴射弁２２について本実施形態ではポート噴射式としたが、エンジン１０の気筒内に直接燃料を噴射する直噴式としてもよい。
【００１７】
次に、第１噴射弁２１に対して気体燃料を供給する気体燃料供給部４０と、第２噴射弁２２に対して液体燃料を供給する液体燃料供給部７０とについて説明する。
【００１８】
気体燃料供給部４０には、気体燃料を高圧状態で貯留するガスタンク４２と、ガスタンク４２と第１噴射弁２１とを接続するガス配管４１と、が設けられている。ガス配管４１の途中には、第１噴射弁２１に供給される気体燃料の圧力を減圧調整する機能を有する圧力調整手段としてのレギュレータ４３が設けられている。レギュレータ４３は、ガスタンク４２内に貯蔵された高圧状態（例えば最大２０ＭＰａ）の気体燃料を所定の設定圧（例えば０．２〜１．０ＭＰａの範囲内の一定圧）になるように減圧調整するものである。減圧調整後の気体燃料は、ガス配管４１を通って第１噴射弁２１に供給される。なお、レギュレータ４３によって減圧調整された燃料圧力が第１噴射弁２１の噴射圧に相当する。レギュレータ４３は、第１噴射弁２１に供給する燃料の圧力を可変調整することが可能な可変燃圧式であってもよい。
【００１９】
ガス配管４１には更に、ガスタンク４２の燃料出口の付近に配置されたタンク主止弁４４と、タンク主止弁４４よりも下流側であってレギュレータ４３の燃料入口の付近に配置された遮断弁４５とが設けられている。これら各弁４４，４５によって、ガス配管４１における気体燃料の流通が許容及び遮断される。タンク主止弁４４及び遮断弁４５はいずれも電磁式の開閉弁であり、非通電時において気体燃料の流通が遮断され、通電時において気体燃料の流通が許容される常閉式である。また、ガス配管４１において、レギュレータ４３の上流側及び下流側には、燃料圧力を検出する圧力センサ４６，４７が設けられており、レギュレータ４３の下流側には、燃料温度を検出する温度センサ４８が設けられている。
【００２０】
液体燃料供給部７０には、液体燃料を貯留する燃料タンク７２が設けられており、燃料タンク７２が第２噴射弁２２に燃料配管７１を介して接続されている。燃料配管７１には、燃料タンク７２内の液体燃料を第２噴射弁２２に給送する燃料ポンプ７３が設けられている。燃料ポンプ７３により汲み上げられた液体燃料は、燃料配管７１を通って第２噴射弁２２に供給される。
【００２１】
制御部８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等を備えており、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じた各種制御を実施する。具体的には、制御部８０は、上述した各種センサや、本システムに設けられたその他のセンサ類（クランク角センサ８１、吸気圧センサ８２、冷却水温センサ８３、車速センサ等）と電気的に接続されており、これらのセンサからの出力（検出信号）が入力される。また、制御部８０は、点火装置２０ａ、各噴射弁２１，２２、エンジン始動装置としてのスタータ（図示略）等の駆動部と電気的に接続されており、駆動信号を各駆動部に向けて出力することにより各駆動部の駆動を制御する。
【００２２】
制御部８０は、エンジン運転状態やタンク内の燃料残量、図示しない燃料選択スイッチからの入力信号等に応じて、エンジン１０の運転に使用する燃料を選択的に切り替えている。具体的には、燃料選択スイッチにより気体燃料の使用が選択されている場合又はタンク７２内の液体燃料の残存量が所定値を下回った場合には、エンジン１０の運転モードとして、気体燃料供給部４０により気体燃料をエンジン１０に供給する気体燃料モードを選択する。一方、燃料選択スイッチにより液体燃料の使用が選択されている場合又はガスタンク４２内の気体燃料の残存量が所定値を下回った場合には、エンジン１０の運転モードとして、液体燃料供給部７０により液体燃料をエンジン１０に供給する液体燃料モードを選択する。
【００２３】
本実施形態のシステムでは、電子スロットル制御や点火時期制御などのエンジン１０の各種制御をトルク制御によって実行している。具体的には、アクセル開度やエンジン回転速度を基に要求トルクを算出するとともに、吸入空気量やエンジン回転速度を主たるパラメータとして実トルクを推定する。そして、実トルクが要求トルクに一致するようにトルクフィードバック制御を実施する。例えば、電子スロットル制御においては、要求トルクと実トルクとのフィードバック演算により要求吸気量を演算し、その要求吸気量に基づいて目標スロットル開度を算出する。また、制御部８０は、スロットル開度が目標スロットル開度になるようにスロットル弁１５を駆動する。
【００２４】
点火時期制御については、実トルクと要求トルクとの偏差に基づき算出した要求吸気量やエンジン回転速度を主たるパラメータとして、トルクが最大となる点火時期である最適点火時期（ＭＢＴ）を算出する。本実施形態では、エンジン１０に供給した燃料に点火した後に該燃料が所定の質量割合Ｒｆまで燃焼するのに要するクランク角期間（以下「主燃焼期間」ともいう。）とＭＢＴ点火時期との関係が予め記憶されており、その関係を用いて、都度の主燃焼期間に対応するＭＢＴ点火時期を算出する。なお、主燃焼期間は、エンジン回転速度及び要求吸気量に基づいて演算することができ、本実施形態ではエンジン１０に供給された燃料の５０％が燃焼するまでに要するクランク角期間（５０％燃焼期間）としている。また、制御部８０は、算出したＭＢＴ点火時期で点火が実施されるように点火装置２０ａの駆動を制御する。
【００２５】
なお、エンジン１０に供給した燃料の燃焼期間のうち所定の質量割合Ｒｆまではトルクに寄与するが、その後はトルクにさほど寄与せず、またばらつきも大きい。そこで本実施形態では、所定の質量割合Ｒｆ（ここでは５０質量％）の燃料が燃焼するまでの期間に基づき点火時期を算出することとしている。
【００２６】
ここで、気体燃料と液体燃料とでは、燃料密度［kg/Nm3］やオクタン価、沸点［℃］、層流燃焼速度［cm/s］、理論空燃比、低位発熱量［KJ/mol-fuel］等の各種の燃料物性がそれぞれ異なる。例えば、ＣＮＧはガソリンよりも高オクタン価であるためノッキングが生じにくい反面、ガソリンよりも同一体積当たりのエネルギ密度が低い。エンジン制御に際しては、こうした燃料の物性の相違を考慮し、都度のエンジン運転に使用する燃料の種類毎に制御パラメータを演算し、これを使用する必要がある。
【００２７】
その一つの方法としては、燃料噴射制御、点火時期制御、トルク制御、空気量制御等における各種の制御パラメータの適合を燃料ごとに行うとともに、それら制御パラメータの適合値を燃料ごとに別個にＲＯＭに記憶させておくことが考えられる。こうした構成の場合、制御部８０は、エンジン１０での燃焼に使用する燃料に応じて、ＲＯＭに記憶されたデータの中から対応する燃料の適合値を読み出し、その読み出した適合値を用いてエンジン１０の各種制御を実施する。これにより、燃料の物性に応じた最適な制御を実現可能となる。
【００２８】
ところが、複数の燃料を使用して運転を行うバイフューエルエンジンにおいて、上記のように燃料毎に適合を行い、その適合値を燃料毎に制御部８０のＲＯＭに予め記憶させておく構成とした場合、ＲＯＭ容量が増大し、その結果、コストが増大してしまう。また、気体燃料と液体燃料では制御仕様が同じであるにもかかわらず、それぞれの燃料について適合を実施する必要が生じ、適合工数が増大することも懸念される。
【００２９】
本発明者らは、重複適合の削減及びＲＯＭ容量の低減を図るべく鋭意検討を重ね、燃料噴射制御、点火時期制御、トルク制御、空気量制御等の各種エンジン制御のうち、必要な適合工数全体に占める比率が高いトルク制御及び点火時期制御における適合工数及びROMに記憶させる情報量を削減することに着眼した。
【００３０】
図２は、各回転速度における空気量の最大値に対する実際の空気量の比である負荷率と、エンジン回転速度とに応じたトルク及びＭＢＴ点火時期をガソリン／ＣＮＧで比較した図である。図２中、（Ａ）はトルクについて示し、（Ｂ）はＭＢＴ点火時期について示している。図２（Ａ）によれば、ガソリンとＣＮＧとのトルク差はエンジン運転領域に依らず略一定であり、また図２（Ｂ）によれば、ガソリンとＣＮＧとのＭＢＴ点火時期の差はエンジン運転領域に依らず略一定であることが分かる。つまり、図２から、ガソリンとＣＮＧとの違いに規則性があると言える。こうした知見に基づき、本発明者らは、気体燃料と液体燃料との物性の差に着目し、ガソリンの適合値をＣＮＧの適合値に変換するモデルを構築することを試みた。
【００３１】
具体的には、トルク及び点火時期のそれぞれの制御パラメータについて、その制御パラメータに関係のある複数の燃料物性の中から、気体燃料と液体燃料との間で異なる燃料物性を特定した。また、その特定した燃料物性についての気体燃料と液体燃料との比率（気体燃料の物性値／液体燃料の物性値）を算出し、その比率を用いて液体燃料の適合値を気体燃料用に変換し、変換後の適合値を用いて気体燃料によるエンジン運転を行った。その結果、こうした手法によれば、液体燃料の適合値を気体燃料の適合値に変換できることが明らかになった。以下、トルク及び点火時期のそれぞれにおける本実施形態の変換モデルについて詳しく説明する。
【００３２】
＜トルク変換モデル＞
混合気の同一容積当たりでどれだけのトルクが発生するかは、エンジン１０の気筒内に導入される空気と燃料との混合気中における空気の占める体積割合（充填効率η［％］＝空気容積／混合気容積）と、単位空気量当たりの発熱量Ｑｏ［ｋＪ／ｍｏｌ］と、エンジン１０の熱効率［％］とを主たるパラメータとして決まる。なお、充填効率ηは、燃料密度と理論空燃比とにより算出される値であり、燃料の物性の一つである。これら燃料物性のうち熱効率については、混合気中における燃料の均質性が同じであれば、燃料にかかわらず略同じであるという結果が得られた。そこで、本発明者らは、気体燃料と液体燃料との間にトルク差が生じる主たる要因は、充填効率η及び発熱量Ｑｏの少なくともいずれかであると考えた。そして、燃料間での充填効率η及び発熱量Ｑｏの差（比率）を用いることによって、液体燃料のトルクを気体燃料のトルクに変換できるとの仮説を立てた。
【００３３】
ここで、充填効率ηは、燃料に含まれる各成分の酸素との反応式と、各成分の燃料中における含有率とから算出可能である。また、単位空気量当たりの発熱量Ｑｏは、燃料に含まれる各成分の低位発熱量と、各成分の燃料中における含有率とから算出可能である。この点に鑑み、本発明者らは、熱化学方程式を利用することによって各燃料の充填効率η及び発熱量Ｑｏをそれぞれ算出し、燃料間での充填効率比Ｒｔ１（＝ηｃ／ηｐ）及び発熱量比Ｒｔ２（＝Ｑｃ／Ｑｐ）に基づいて、液体燃料のトルクに対する気体燃料のトルクの比率であるトルク比Ｒｔを算出することとした。
【００３４】
具体的には、平均分子式ＣｉＨｊの熱化学方程式は下記式（１）で表される。
１ＣｉＨｊ＋Ａ＋（ｉ＋0.25ｊ）Ｏ2＋（4ｉ＋ｊ）Ｎ2
＝（排出ガス）＋Ｑｆ［KJ/mol-fuel］      …（１）
（式（１）中、Ａは不純物、ＱｆはＣｉＨｊの１モル当たりの発熱量である。）
【００３５】
また、上記式（１）を用いることにより、燃料容積は（１＋Ａ）と表され、空気容積は酸素と窒素の合計量（ｉ＋0.25ｊ＋4ｉ＋ｂ＝5ｉ＋1.25ｊ）と表される。したがって、充填効率η［％］は下記式（２）で表され、単位空気量当たりの発熱量Ｑｏ［KJ/mol-air］は下記式（３）で表される。
η＝（空気容積）／（混合気容積）
＝（5ｉ＋1.25ｊ）／（5ｉ＋1.25ｊ＋１＋Ａ）    …（２）
Ｑａ＝（ＣｉＨｊの１モル当たりの発熱量）／（空気容積）
＝Ｑｆ／（5ｉ＋1.25ｊ）    …（３）
【００３６】
上記式（１）〜（３）を用いて、気体燃料（ＣＮＧ）及び液体燃料（ガソリン）のそれぞれの充填効率η及び単位空気量当たりの発熱量Ｑｐを算出する。まずガソリンについて、平均分子式ＣｉＨｊをヘプタン（Ｃ7Ｈ16）で代表し、不純物をゼロとする。この場合、熱化学方程式は下記式（４）で表される。
１Ｃ7Ｈ16＋（7＋0.25×16）Ｏ2＋（4×7＋16）Ｎ2
＝（排出ガス）＋4,490［KJ/mol-fuel］      …（４）
【００３７】
したがって、ガソリンの充填効率ηｐは下記式（５）となり、ガソリンの単位空気量当たりの発熱量Ｑｐは下記式（６）となる。
ηｐ＝（5×7＋1.25×16）／（5×7＋1.25×16＋１）
＝98.2［％］    …（５）
Ｑｐ＝4490／（5×7＋1.25×16）
＝81.64［KJ/mol-air］    …（６）
【００３８】
次に、ＣＮＧについての充填効率ηｃ及び単位空気量当たりの発熱量Ｑｃを算出する。ＣＮＧは常温で気体状態である複数の化合物の混合物であり、各成分の含有率で平均化した平均分子式ＣｉＨｊは、例えば日本  １３Ａの場合にはＣ1.17Ｈ4.33で表される。不純物をゼロとした場合、ＣＮＧの熱化学方程式は下記（７）で表される。
１Ｃ1.17Ｈ4.33＋（1.17＋0.25×4.33）Ｏ2＋（4×1.17＋4.33）Ｎ2
＝（排出ガス）＋907［KJ/mol-fuel］      …（７）
【００３９】
したがって、ＣＮＧの充填効率ηｃは下記式（８）となり、ＣＮＧの単位空気量当たりの発熱量Ｑair-ｃは下記式（９）となる。
ηｃ＝（5×1.17＋1.25×4.33）／（5×1.17＋1.25×4.43＋１）
＝91.8［％］    …（８）
Ｑｃ＝940／（5×1.17＋1.25×4.33）
＝80.47［KJ/mol-air］    …（９）
【００４０】
本実施形態では、同一運転条件下において、ガソリントルクに対するＣＮＧトルクの比率であるトルク比Ｒｔを、ガソリンの充填効率ηｐに対するＣＮＧの充填効率ηｃの比率である充填効率比Ｒｔ１（＝ηｃ／ηｐ）と、ガソリンの発熱量Ｑｐに対するＣＮＧの発熱量Ｑｃの比率である発熱量比Ｒｔ２（＝Ｑｃ／Ｑｐ）との積によって表す。具体的には下記式（１０）の通りである。
トルク比Ｒｔ＝充填効率比Ｒｔ１×発熱量比Ｒｔ２    …（１０）
＝（91.8／98.2）×（80.47／81.64）
＝0.921
この数値（Ｒｔ＝0.921）は、エンジン１０での燃焼をガソリンにより行った場合に発生するトルクに対して、同一運転条件下でＣＮＧにより行った場合に発生するトルクが７．９％ダウンすることを示している。なお、気体燃料は単位質量当たりの体積量が大きく、そのため、燃料噴射弁から噴射された気体燃料が空気との混合気中に占める体積割合が液体燃料に比べて大きくなる。こうした燃料物性の相違に起因して両者の充填効率ηが異なると言える。
【００４１】
上記ようにして設定したトルク比Ｒｔが、ガソリントルクとＣＮＧトルクとの比率を正確に示す値であるか否かの検証結果を図３に示す。図３は、負荷率及びエンジン回転速度が異なる複数のエンジン運転領域でのトルクを示す図であり、（Ａ）は実測値、（Ｂ）はガソリントルクの実測値にトルク比Ｒｔを乗算することにより求めた計算値（適合変換値）を示している。
【００４２】
図３（Ａ）に示すように、何れのエンジン運転領域でも、ガソリントルク（黒印）に対してＣＮＧトルク（白印）は低トルクとなる。ガソリントルクの実測値に対してトルク比Ｒｔを乗算してＣＮＧトルクへの変換を試みたところ、図３（Ｂ）に示すように、その変換値（黒印）とＣＮＧトルクの実測値（白印）とが略一致した。この検証結果から、下記式（１１）で表される変換モデルによってガソリントルクＴｐをＣＮＧトルクＴｃに変換できると言える。
Ｔｃ＝Ｔｐ×Ｒｔ    …（１１）
【００４３】
＜点火時期変換モデル＞
次に、点火時期変換モデルについて説明する。まず、燃料間におけるＭＢＴ点火時期の違いが生じている要因について検証した。図４（Ａ）に各燃料のＭＢＴ点火時期特性、（Ｂ）に燃焼速度特性を示す。図４（Ａ）によれば、ＣＮＧはガソリンよりもＭＢＴ点火時期が進角側にあること、及び両者のＭＢＴ点火時期の違いがエンジン運転領域に依らず概ねΔθ１であることが分かる。また、図４（Ｂ）によれば、ＣＮＧはガソリンよりも燃焼速度が遅いこと、及び両者の燃焼速度の違いがΔθ２であることが分かる。また、ＭＢＴ点火時期の違いΔθ１と燃料速度の違いΔθ２とが略同じであることから、ガソリンとＣＮＧとでは、燃焼速度の違いによってＭＢＴ点火時期に違いが生じていると考えた。
【００４４】
ここで、燃焼速度の算出式であるMetghalchi  and  Keckの式によれば、燃焼速度は、層流燃焼速度［ｃｍ／ｓ］と温度変化と圧力変化とを主たるパラメータとして決定される。これらのうち温度変化及び圧力変化については、同一運転条件であれば同じである。一方、層流燃焼速度は、気体燃料と液体燃料とで異なる物性であり、ＣＮＧよりもガソリンの方が速い。そこで本発明者らは、気体燃料と液体燃料との間で点火時期の差が生じる主たる要因は燃焼速度であり、液体燃料の燃焼速度に対する気体燃料の燃焼速度の比である燃焼速度比Ｒｖを用いることにより、ガソリンのＭＢＴ点火時期θｐ１をＣＮＧのＭＢＴ点火時期θｃ１に変換できるとの仮説を立てた。
【００４５】
上記の仮説に基づく点火時期の変換方法について以下に説明する。まず、ガソリン適合値の近似式を算出してガソリン適合データを関数化する。ここでは、主燃焼期間（本実施形態では５０％燃焼期間）とＭＢＴ点火時期との関係を、ガソリン適合値を用いて一次式として算出する。点火時期の一次式は下記式（１２）で表される。
Ｙ＝ａ×ｘ＋ｂ    …（１２）
（式中、ｘは主燃焼期間、ＹはＭＢＴ点火時期、ａ及びｂは一定値を示す。）
なお、ＣＮＧの点火時期も同一線上に乗るため、上記一次式は共有することができる。
【００４６】
ガソリンとＣＮＧとの燃焼速度比Ｒｖは、ＣＮＧの代表１点の主燃焼期間の計測値Ｔcng0と、同一条件下におけるガソリンの主燃焼期間の計測値Ｔpet0とから下記式（１３）を用いて算出される。
Ｒｖ＝Ｔpet0／Ｔcng0    …（１３）
【００４７】
ＣＮＧの各運転領域における主燃焼期間Ｔｃ０は、同一運転条件下におけるガソリンの主燃焼期間Ｔｐ０と、上記式（１３）で表される燃焼速度比Ｒｖとから下記式（１４）を用いて算出される。なお、ガソリンの主燃焼期間Ｔｐ０については、実験等により予め実測した値を用いる。
Ｔｃ０＝Ｒｖ×Ｔｐ０    …（１４）
【００４８】
ＣＮＧの各運転領域におけるＭＢＴ点火時期θｃ１は、上記式（１２）で表されるガソリン適合値の一次式を用いて、上記式（１４）で算出されるＣＮＧ燃焼期間Ｔｃ０から算出できる。つまり、ＣＮＧのＭＢＴ点火時期θｃ１は下記式（１５）で表される。
θｃ１＝ａ×Ｔｃ０＋ｂ    …（１５）
【００４９】
上記の演算により求めたＭＢＴ点火時期θｃ１が正確な値であるか否かについて、負荷率及びエンジン回転速度が異なる複数のエンジン運転領域（Ａ）〜（Ｄ）で検証した結果を図５に示す。なお、図中、三角印はＭＢＴ点火時期の実測値を示し、丸印は上記式（１５）によるＭＢＴ点火時期の演算値を示す。ＭＢＴ点火時期の演算値について実測値との比較を行ったところ両者は略一致した。この検証結果から、上記式（１４）及び式（１５）で表される変換モデルによって、ガソリン点火時期をＣＮＧ点火時期に変換できると言える。
【００５０】
以上の検証結果に基づき、本システムでは、気体燃料及び液体燃料のうち基準とする燃料（基準燃料）のみについて、エンジン制御パラメータの適合値をエンジン運転状態ごとにＲＯＭに記憶しておく。そして、基準燃料を用いてのエンジン運転時では、都度のエンジン運転状態に対応する適合値をＲＯＭから読み出し、その読み出した適合値を用いて、基準燃料によるエンジン１０での燃焼を実施する（第１制御手段）。一方、気体燃料及び液体燃料のうち基準燃料ではない方の燃料（変換対象燃料）を用いてのエンジン運転時では、都度のエンジン運転状態に対応する基準燃料の適合値をＲＯＭから読み出し、その読み出した適合値を、気体燃料と液体燃料との物性差に基づき変換することにより、変換対象燃料の適合値である適合変換値を算出する。そして、その適合変換値を用いて、変換対象燃料によるエンジン１０での燃焼を実施する（第２制御手段）。本実施形態では、液体燃料（ガソリン）を基準燃料とし、気体燃料（ＣＮＧ）を変換対象燃料としている。
【００５１】
本実施形態における適合値変換モデルの概要を図６の機能ブロック図に基づいて説明する。以下に説明する各種の演算パラメータのうち、アクセル開度、エンジン回転速度、吸気圧はそれぞれ、スロットル開度センサ１５ｂ、クランク角センサ８１、吸気圧センサ８２の各検出値に基づいて算出される。
【００５２】
図６に示すように、制御部８０は、ガソリン要求トルク算出部Ｍ１０と、要求吸気量算出部Ｍ２３と、要求開度算出部Ｍ４０と、ＭＢＴ点火時期算出部Ｍ５４と、実吸気量算出部Ｍ６０と、推定トルク算出部Ｍ７０とを備えている。なお、これら各算出部に記憶されているマップはガソリン基準マップとなっている。
【００５３】
ガソリン要求トルク算出部Ｍ１０では、アクセル開度とエンジン回転速度とをパラメータとして、ガソリンを用いて燃焼を行う場合のエンジン１０の要求トルクであるガソリン要求トルクＴｒｐを算出する。詳しくは、ガソリン要求トルク算出部Ｍ１０には、ガソリン基準で予め規定した要求トルクマップが記憶されている。ガソリン要求トルク算出部Ｍ１０では、この要求トルクマップを用いて、都度のアクセル開度及びエンジン回転速度に基づきガソリン要求トルクＴｒｐを算出する。要求トルクマップによれば、アクセル開度が大きいほど、又はエンジン回転速度が高いほど、ガソリン要求トルクＴｒｐとして大きい値が算出される。ガソリン要求トルク算出部Ｍ１０で算出したガソリン要求トルクＴｒｐは燃料切替部Ｍ２１に出力される。
【００５４】
燃料切替部Ｍ２１では、気体燃料及び液体燃料のいずれをエンジン運転に使用するかの信号として燃料選択信号Ｓ１を入力する。なお、燃料選択信号Ｓ１は、例えば燃料選択スイッチから入力される。また、その入力した燃料選択信号Ｓ１に応じて、ガソリン要求トルクＴｒｐをＣＮＧ要求トルク算出部Ｍ２２に出力するか、それとも要求吸気量算出部Ｍ２３に出力するかを切り替える。
【００５５】
具体的には、燃料切替部Ｍ２１に入力される燃料選択信号Ｓ１が、液体燃料をエンジン運転に使用することを示す信号である場合には、燃料切替部Ｍ２１はガソリン要求トルク算出部Ｍ１０から入力したガソリン要求トルクＴｒｐを要求吸気量算出部Ｍ２３に出力する。一方、燃料切替部Ｍ２１に入力される燃料選択信号Ｓ１が、気体燃料をエンジン運転に使用することを示す信号である場合には、燃料切替部Ｍ２１はガソリン要求トルク算出部Ｍ１０から入力したガソリン要求トルクＴｒｐをＣＮＧ要求トルク算出部Ｍ２２に出力する。つまり、燃料切替部Ｍ２１では、ガソリン要求トルクＴｒｐをＣＮＧ要求トルクＴｒｃに変換するか否かを切り替える。
【００５６】
ＣＮＧ要求トルク算出部Ｍ２２では、ガソリン要求トルク算出部Ｍ１０で算出したガソリン要求トルクＴｒｐを入力し、その入力したガソリン要求トルクＴｒｐを、気体燃料と液体燃料との物性差に基づき変換することにより、適合変換値としてのＣＮＧ要求トルクＴｒｃを算出する。詳しくは、ＣＮＧ要求トルク算出部Ｍ２２には、予め規定したトルク比Ｒｔが記憶されている。なお、トルク比Ｒｔについて本実施形態では、基準となる燃料組成に基づき、上記式（１０）を用いて一定値に設定してある。ＣＮＧ要求トルク算出部Ｍ２２では、ガソリン要求トルクＴｒｐとトルク比Ｒｔとを積算してＣＮＧ要求トルクＴｒｃ（＝Ｔｒｐ×Ｒｔ）を算出する。
【００５７】
要求吸気量算出部Ｍ２３では、要求トルク（ガソリン要求トルクＴｒｐ又はＣＮＧ要求トルクＴｒｃ）に基づいて要求吸気量Ｑｒｑを算出する。詳しくは、要求吸気量算出部Ｍ２３には、予め規定した要求吸気量マップが記憶されている。要求吸気量算出部Ｍ２３では、この要求吸気量マップを用いて、要求トルク（Ｔｒｃ，Ｔｒｐ）に基づき要求吸気量Ｑｒｑを算出する。要求吸気量マップによれば、要求トルクが大きいほど、要求吸気量Ｑｒｑとして大きい値が算出される。なお、ここでは使用燃料に関わらず同一の要求吸気量マップが用いられる。要求吸気量ＱｒｑはＦＢ補正量算出部Ｍ３０に出力される。
【００５８】
ＦＢ補正量算出部Ｍ３０では、要求吸気量Ｑｒｑと実吸気量Ｑａとを入力し、要求吸気量Ｑｒｑと実吸気量Ｑａとの偏差に基づいてフィードバック補正量Ｋｆｂを算出する。なお、実吸気量Ｑａは、都度の吸気圧及びエンジン回転速度に基づいて実吸気量算出部Ｍ６０で算出された値が入力される。また、全要求吸気量算出部Ｍ３１では、要求吸気量算出部Ｍ２３で算出した要求吸気量Ｑｒｑと、ＦＢ補正量算出部Ｍ３０で算出したフィードバック補正量Ｋｆｂとを入力し、それら入力値に基づいて全要求吸気量Ｑｔｇを算出する。ここでは、下記（１６）を用いて全要求吸気量Ｑｔｇを算出する。
Ｑｔｇ＝Ｑｒｑ−Ｋｆｂ    …（１６）
【００５９】
要求開度算出部Ｍ４０では、全要求吸気量Ｑｔｇを入力し、全要求吸気量Ｑｔｇに基づいて要求スロットル開度ＴＨｒｑを算出する。詳しくは、要求開度算出部Ｍ４０には、予め規定した要求スロットル開度マップが記憶されている。要求開度算出部Ｍ４０では、この要求スロットル開度マップを用いて、全要求吸気量Ｑｔｇに基づき要求スロットル開度ＴＨｒｑを算出する。要求スロットル開度マップによれば、全要求吸気量Ｑｔｇが大きいほど、要求スロットル開度ＴＨｒｑとして大きい値（開弁側の値）が算出される。そして制御部８０は、実スロットル開度ＴＨａが要求スロットル開度ＴＨｒｑになるようにスロットルアクチュエータ１５ａの駆動を制御する（第１制御手段、第２制御手段）。
【００６０】
次に、エンジン１０の推定トルクを算出する処理について説明する。図６において、実吸気量算出部Ｍ６０では、吸気圧とエンジン回転速度とをパラメータとして実吸気量Ｑａを算出する。詳しくは、実吸気量算出部Ｍ６０には、予め規定した実吸気量マップが記憶されている。実吸気量算出部Ｍ６０では、この実吸気量マップを用いて、都度の吸気圧及びエンジン回転速度に基づき実吸気量Ｑａを算出する。実吸気量マップによれば、吸気圧が高いほど、又はエンジン回転速度が高いほど、実吸気量ａとして大きい値が算出される。実吸気量算出部Ｍ６０で算出した実吸気量Ｑａは推定トルク算出部Ｍ７０に出力される。
【００６１】
推定トルク算出部Ｍ７０は、ガソリン推定トルク算出部Ｍ７１と、燃料切替部Ｍ７２と、ＣＮＧ推定トルク算出部Ｍ７３とを備えている。
【００６２】
ガソリン推定トルク算出部Ｍ７１では、実吸気量算出部Ｍ６０から実吸気量Ｑａを入植するとともに、実吸気量Ｑａをパラメータとして、ガソリンを用いて燃焼を行った場合にエンジン１０で発生する推定トルクであるガソリン推定トルクＴｅｐを算出する。詳しくは、ガソリン推定トルク算出部Ｍ７１には、予め規定した推定トルクマップが記憶されている。ガソリン推定トルク算出部Ｍ７１では、この推定トルクマップを用いて、都度の実吸気量Ｑａに基づきガソリン推定トルクＴｅｐを算出する。推定トルクマップによれば、実吸気量Ｑａが多いほど、ガソリン推定トルクＴｅｐとして大きい値が算出される。ガソリン推定トルク算出部Ｍ７１で算出したガソリン推定トルクＴｅｐは燃料切替部Ｍ７２に出力される。
【００６３】
燃料切替部Ｍ７２では、燃料選択信号Ｓ１を入力するとともに、その入力した燃料選択信号に応じて、ガソリン推定トルクＴｅｐをＣＮＧ推定トルク算出部Ｍ７３に出力するか、それともガソリン推定トルクＴｅｐを最終の推定トルクとしてそのまま出力するかを切り替える。具体的には、燃料切替部Ｍ７２に入力される燃料選択信号Ｓ１が、液体燃料をエンジン運転に使用することを示す信号である場合には、ガソリン推定トルク算出部Ｍ７１から入力したガソリン推定トルクＴｅｐを推定トルクとしてそのまま出力する。一方、燃料切替部Ｍ７２に入力される燃料選択信号Ｓ１が、気体燃料をエンジン運転に使用することを示す信号である場合には、ガソリン推定トルク算出部Ｍ７１から入力したガソリン推定トルクＴｅｐをＣＮＧ推定トルク算出部Ｍ７３に出力する。
【００６４】
ＣＮＧ推定トルク算出部Ｍ７３では、燃料切替部Ｍ７２からガソリン推定トルクＴｅｐを入力し、その入力したガソリン推定トルクＴｅｐを、気体燃料と液体燃料との物性差に基づき変換することにより、適合変換値としてのＣＮＧ推定トルクＴｅｃを算出する。詳しくは、ＣＮＧ推定トルク算出部Ｍ７３には、上記式（１０）を用いて予め設定したトルク比Ｒｔが記憶されている。ＣＮＧ推定トルク算出部Ｍ７３では、ガソリン推定トルクＴｅｐとトルク比Ｒｔとを積算してＣＮＧ推定トルクＴｅｃ（＝Ｔｅｐ×Ｒｔ）を算出する。制御部８０は、算出した推定トルク（Ｔｅｐ，Ｔｅｃ）を用いて、例えばトランスミッションの駆動を制御する。なお、ＣＮＧ要求トルク算出部Ｍ２２及びＣＮＧ推定トルク算出部Ｍ７３が変換値算出手段に相当する。
【００６５】
次に、ＭＢＴ点火時期の算出処理について説明する。図６において、ガソリン燃焼期間算出部Ｍ５１では、エンジン回転速度と全要求吸気量Ｑｔｇとをパラメータとして、ガソリンを用いて燃焼を行った場合の主燃焼期間（本実施形態では５０％燃焼期間）であるガソリン燃焼期間を算出する。詳しくは、ガソリン燃焼期間算出部Ｍ５１には、予め規定したガソリン燃焼期間マップが記憶されている。ガソリン燃焼期間算出部Ｍ５１では、このガソリン燃焼期間マップを用いて、都度のエンジン回転速度及び全要求吸気量Ｑｔｇに基づきガソリン燃焼期間Ｔｐ０を算出する。ガソリン燃焼期間算出部Ｍ５１で算出したガソリン燃焼期間Ｔｐ０は燃料切替部Ｍ５２に出力される。
【００６６】
燃料切替部Ｍ５２では、入力した燃料選択信号Ｓ１に応じて、ガソリン燃焼期間Ｔｐ０をＣＮＧ燃焼期間算出部Ｍ５３に出力するか、それともＭＢＴ点火時期算出部Ｍ５４に出力するかを切り替える。具体的には、燃料切替部Ｍ５２に入力される燃料選択信号Ｓ１が、液体燃料をエンジン運転に使用することを示す信号である場合には、燃料切替部Ｍ５２は、ガソリン燃焼期間算出部Ｍ５１から入力したガソリン燃焼期間Ｔｐ０をＭＢＴ点火時期算出部Ｍ５４に出力する。一方、燃料切替部Ｍ５２に入力される燃料選択信号Ｓ１が、気体燃料をエンジン運転に使用することを示す信号である場合には、燃料切替部Ｍ５２は、ガソリン燃焼期間算出部Ｍ５１から入力したガソリン燃焼期間Ｔｐ０をＣＮＧ燃焼期間算出部Ｍ５３に出力する。
【００６７】
ＣＮＧ燃焼期間算出部Ｍ５３では、ガソリン燃焼期間算出部Ｍ５１から入力したガソリン燃焼期間Ｔｐ０を、気体燃料と液体燃料との物性差に基づき変換することにより、適合変換値としてのＣＮＧ燃焼期間Ｔｃ０を算出する。詳しくは、ＣＮＧ燃焼期間算出部Ｍ５３には、上記式（１４）により予め設定した燃焼速度比Ｒｖが記憶されている。なお、燃焼速度比Ｒｖについて本実施形態では、基準の燃料組成に基づき一定値が設定してある。ＣＮＧ燃焼期間算出部Ｍ５３では、ガソリン燃焼期間Ｔｐ０と燃焼速度比Ｒｖとを積算してＣＮＧ燃焼期間Ｔｃ０（＝Ｔｐ０×Ｒｖ）を算出する。
【００６８】
ＭＢＴ点火時期算出部Ｍ５４では、主燃焼期間をパラメータとしてＭＢＴ点火時期θｍｂｔを算出する。詳しくは、ＭＢＴ点火時期算出部Ｍ５４には、予め規定した点火時期マップが記憶されている。ＭＢＴ点火時期算出部Ｍ５４では、この点火時期マップを用いて、主燃焼期間（ガソリン燃焼期間Ｔｐ０又はＣＮＧ燃焼期間Ｔｃ０）に基づきＭＢＴ点火時期θｍｂｔを算出する。そして制御部８０は、ＭＢＴ点火時期θｍｂｔで点火が行われるように点火装置２０ａの駆動を制御する。
【００６９】
なお、本システムには、ＣＮＧ燃料については制御パラメータの適合値を記憶する手段を備えていない（図６参照）。これによりＲＯＭ容量の低減を図っている。
【００７０】
次に、本実施形態のエンジン制御について図７〜図９のフローチャートを用いて説明する。まずは、図７の推定トルク算出処理について説明する。この処理は、制御部８０により所定周期毎に実行される。
【００７１】
図７のステップＳ１０１では、吸気圧センサ８２により検出される吸気圧及びクランク角センサ８１により検出されるエンジン回転速度を入力し、ステップＳ１０２で、吸気圧及びエンジン回転速度をパラメータとして実吸気量Ｑａを算出する。続くステップＳ１０３では、ガソリン基準で規定したマップを用いて、実吸気量Ｑａに基づいてガソリン推定トルクＴｅｐを算出する。ステップＳ１０４では、エンジン１０の運転モードとして気体燃料モードが選択されているか否かを判定する。液体燃料モードが選択されている場合にはステップＳ１０５へ進み、推定トルクにガソリン推定トルクＴｅｐを設定する。
【００７２】
一方、気体燃料モードが選択されている場合には、ステップＳ１０６へ進み、ＲＯＭに予め記憶してあるトルク比Ｒｔを読み出す。また、ステップＳ１０７では、ガソリン推定トルクＴｅｐとトルク比Ｒｔとの積算により適合変換値としてのＣＮＧ推定トルクＴｅｃを算出する（変換値算出手段）。その後、ステップＳ１０８では、推定トルクにＣＮＧ推定トルクＴｅｃを設定し、本ルーチンを終了する。
【００７３】
次に、要求スロットル開度算出処理について図８のフローチャートを用いて説明する。この処理は、制御部８０により所定周期毎に実行される。
【００７４】
図８において、ステップＳ２０１では、スロットル開度センサ１５ｂにより検出されるアクセル開度及びクランク角センサ８１により検出されるエンジン回転速度を入力し、ステップＳ２０２で、アクセル開度及びエンジン回転速度をパラメータとしてガソリン要求トルクＴｒｐを算出する。続くステップＳ２０３では、エンジン１０の運転モードとして気体燃料モードが選択されているか否かを判定する。
【００７５】
液体燃料モードが選択されている場合には、ステップＳ２０６へ進み、要求トルクにガソリン要求トルクＴｒｐを設定するとともに、要求トルクマップを用いてガソリン要求トルクＴｒｐに基づき要求吸気量Ｑｒｑを算出する。続くステップＳ２０７では、実吸気量Ｑａと要求吸気量Ｑｒｑとの偏差に基づいて全要求吸気量Ｑｔｇを算出する。その後、ステップＳ２０８では、全要求吸気量Ｑｔｇをパラメータとして要求スロットル開度ＴＨｒｑを算出し、本ルーチンを終了する。
【００７６】
一方、気体燃料モードが選択されている場合には、ステップＳ２０３で肯定判定がなされ、ステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２０４では、ＲＯＭに予め記憶してあるトルク比Ｒｔを読み出す。また、ステップＳ２０５では、ガソリン要求トルクＴｒｐとトルク比Ｒｔとに基づいて、適合変換値としてのＣＮＧ要求トルクＴｒｃを算出する（変換値算出手段）。
【００７７】
続くステップＳ２０６では、要求トルクにＣＮＧ要求トルクＴｒｃを設定し、液体燃料モード時と同一の要求トルクマップを用いて、ＣＮＧ要求トルクＴｒｃに基づき要求吸気量Ｑｒｑを算出する。その後ステップＳ２０７及びＳ２０８の処理を実行し、本ルーチンを終了する。
【００７８】
次に、ＭＢＴ点火時期算出処理について図９のフローチャートを用いて説明する。この処理は、制御部８０により所定周期毎に実行される。
【００７９】
図９において、ステップＳ３０１では、クランク角センサ８１により検出されるエンジン回転速度を入力する。ステップＳ３０２では、エンジン回転速度及び全要求吸気量Ｑｔｇをパラメータとしてガソリン燃焼期間Ｔｐ０を算出する。続くステップＳ３０３では、エンジン１０の運転モードとして気体燃料モードが選択されているか否かを判定する。
【００８０】
液体燃料モードが選択されている場合には、ステップＳ３０３で否定判定されてステップＳ３０６へ進む。ステップＳ３０６では、主燃焼期間にガソリン燃焼期間Ｔｐ０を設定し、点火時期マップを用いて、ガソリン燃焼期間Ｔｐ０に基づきＭＢＴ点火時期を算出する。一方、気体燃料モードが選択されている場合には、ステップＳ３０３で肯定判定されてステップＳ３０４へ進む。ステップＳ３０４では、ＲＯＭに予め記憶してある燃焼速度比Ｒｖを読み出す。またステップＳ３０５では、ガソリン燃焼期間Ｔｐ０と燃焼速度比Ｒｖとに基づいて、適合変換値としてのＣＮＧ燃焼期間Ｔｃ０を算出する（変換値算出手段）。その後、ステップＳ３０６では、液体燃料モード時と同一の点火時期マップを用いて、ＣＮＧ燃焼期間Ｔｃ０に基づきＭＢＴ点火時期を算出し、本ルーチンを終了する。
【００８１】
以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
【００８２】
気体燃料と液体燃料とのうち、基準とする方の燃料（基準燃料）については適合値をＲＯＭに記憶させておき、もう一方の燃料（変換対象燃料）については、基準燃料の適合値を、気体燃料と液体燃料との物性差に基づいて変換することによって適合値を演算により求め、この演算値を用いて変換対象燃料によるエンジン運転を実施する構成とした。バイフューエルエンジンでは、制御パラメータの最適値は燃料毎に異なるため、それぞれの燃料について適合値を定めておく必要があるが、上記構成によれば、一方の燃料について適合値を予め定めて記憶させておけばよい。したがって、適合工数を削減することができるとともに、記憶手段の記憶容量を削減することができる。
【００８３】
具体的には、対象とする制御パラメータに関係のある燃料物性のうち、基準燃料と変換対象燃料との間で値が異なる燃料物性について、基準燃料に対する変換対象燃料の比率を設定し、この比率を用いて基準適合値を変換することにより適合変換値を算出する構成とした。こうした構成によれば、複雑な制御を用いることなく、かつ正確に変換対象燃料の制御パラメータを算出することができる。
【００８４】
エンジン１０の各種制御のうちトルク制御及び点火時期制御は、必要な適合工数の全体に対して占める比率が高い。そこで、トルク制御及び点火時期制御について変換モデルを構築して重複適合を低減することにより、適合工数及びＲＯＭ容量の低減効果が高く好適である。
【００８５】
具体的には、液体燃料の充填効率ηｐに対する気体燃料の充填効率ηｃの比率である充填効率比Ｒｔ１に基づいて、液体燃料を用いた場合のトルクの適合値を気体燃料の適合値に変換することにより、気体燃料の適合値をＲＯＭに記憶させておかない構成とした。充填効率ηがトルクに関係する燃料物性である点、及び充填効率ηが気体燃料と液体燃料との間で異なる点に着目し上記構成とすることにより、トルク適合値について気体燃料と液体燃料とのうちの一方のみを適合しておけばよく、またＲＯＭ容量を低減させることができる。
【００８６】
また、液体燃料の発熱量に対する気体燃料の発熱量の比率である発熱量比Ｒｔ２に基づいて、液体燃料を用いた場合のトルク適合値を気体燃料の適合値に変換することにより、気体燃料の適合値をＲＯＭに記憶させておかない構成とした。エンジン１０での燃料の燃焼による発熱量が気体燃料と液体燃料との間で異なる燃料物性であり、発熱量がトルクに関係する燃料物性であることに着目して上記構成とすることにより、トルク適合値について気体燃料と液体燃料とのうちの一方のみを適合しておけばよい。また、ＲＯＭ容量を低減させることができる。
【００８７】
特に、充填効率比Ｒｔ１と発熱量比Ｒｔ２とを用いて設定したトルク比Ｒｔを用いて、液体燃料を用いた場合のトルク適合値を気体燃料の適合値に変換する構成としたことから、気体燃料の適合値を演算により精度良く求めることができる。
【００８８】
点火時期は燃焼速度と相関があり、一次式で表すことができる点に着目し、燃焼速度比Ｒｖを用いてガソリン点火時期をＣＮＧ点火時期に変換する構成とした。こうした構成によれば、点火時期の適合値について一方の燃料に関する値のみを記憶しておけばよいため、ＲＯＭの低減や適合工数の削減を図ることができる。
【００８９】
エンジン１０に供給した燃料の燃焼期間のうち所定の質量割合Ｒｆまではトルクに寄与するが、その後はトルクにさほど寄与せず、かつばらつきも大きい点を考慮し、所定の質量割合Ｒｆの燃料が燃焼するまでの期間に基づき点火時期を算出する構成とした。こうした構成とすることにより、点火時期の制御性を良好にすることができる。
【００９０】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００９１】
・上記実施形態では、液体燃料を基準燃料とし、気体燃料を変換対象燃料としたが、気体燃料を基準燃料とし、液体燃料を変換対象燃料としてもよい。この場合、気体燃料について制御パラメータの適合値を予め定めてＲＯＭに記憶しておく。そして、液体燃料についての制御パラメータの適合値については、ＲＯＭに記憶してある気体燃料についての適合値を物性差に基づき変換することにより算出する。
【００９２】
・ＣＮＧなどの天然ガスは産地や生産工程によって組成にばらつきがあり、各国あるいは各地域によって燃料組成が異なる。この点を考慮し、車両が使われる国や地域の燃料組成に応じて、基準燃料の燃料物性に対する変換対象燃料の燃料物性の比率を設定し、その設定した比率を用いて基準適合値を変換する構成とする。具体的には、車両が使われる国や地域での燃料組成に応じてトルク比Ｒｔ及び燃焼速度比Ｒｖを設定し、その設定した比率を工場出荷時に予めＲＯＭに記憶させておく。
【００９３】
・基準燃料の燃料物性に対する変換対象燃料の燃料物性の比率を燃料組成ごとに予め複数定めて記憶しておき、気体噴射手段としての第１噴射弁２１に供給される燃料の組成に応じて上記比率を選択する構成としてもよい。具体的には、燃料組成ごとにトルク比Ｒｔ及び燃焼速度比Ｒｖを予め複数定めてＲＯＭに記憶させておく。制御部８０は、ＲＯＭに記憶された複数のトルク比Ｒｔ及び燃焼速度比Ｒｖの中から、ＣＮＧのトルクが最適となる比率を選択し、その選択したトルク比Ｒｔ及び燃焼速度比Ｒｖを用いて基準適合値を変換する。なお、いずれの比率が最適であるかは、例えば工場出荷後に実際にエンジン運転を行い、そのときのエンジン運転状態に基づき決定する。
【００９４】
・上記実施形態の点火時期変換モデルではＭＢＴ点火時期を算出する構成について説明したが、ＭＢＴ点火時期に限らない。
【００９５】
・上記実施形態のＭＢＴ点火時期算出部Ｍ５４では点火時期マップを用いてＭＢＴ点火時期θｍｂｔを算出したが、上記式（１２）で表される一次式を用いてＭＢＴ点火時期θｍｂｔを算出する構成としてもよい。
【００９６】
・上記実施形態では、充填効率比Ｒｔ１と発熱量比Ｒｔ２とを用いてトルク比Ｒｔを算出したが、充填効率比Ｒｔ１及び発熱量比Ｒｔ２のいずれかを用いてトルク比Ｒｔを算出する構成としてもよい。
【００９７】
・上記実施形態では気体燃料をＣＮＧ燃料としたが、標準状態で気体状態の他の気体燃料を用いることもでき、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、水素、ジメチルエーテルなどを主成分とする燃料を用いる構成としてもよい。また、液体燃料についてもガソリン燃料に限定しない。例えば燃焼用の燃料として軽油を用いるディーゼルエンジンに対して気体燃料の供給系を搭載したシステムに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１０…エンジン（内燃機関）、２１…第１噴射弁（気体噴射手段）、２２…第２噴射弁（液体噴射手段）、４０…気体燃料供給部、７０…液体燃料供給部、８０…制御部（記憶手段、第１制御手段、変換値算出手段、第２制御手段）。
【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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