(57)【要約】【課題】燃料系の変化の影響を受けずに気体燃料の組成学習を実施する。【解決手段】燃料供給システムは、気体燃料を高圧状態で蓄えるガスタンク４２と、ガスタンク４２から燃料通路を通じて供給される気体燃料を噴射する気体噴射手段としての第１噴射弁２１とを備える。制御部８０は、エンジン１０で発生する実トルクについて、ガスタンク４２内への気体燃料の補充に伴うトルク変化が生じたことを検出した場合に、実トルクが、そのトルク変化を解消する側の所定の目標トルクとなるまで、エンジン１０の点火時期を変更する。そして、そのときの点火時期の変更量に基づいて、第１噴射弁２１に供給される気体燃料の組成学習を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料を高圧状態で蓄える燃料タンク（４２）と、前記燃料タンクから燃料通路（４１）を通じて供給される気体燃料を噴射する気体噴射手段（２１）とを備える内燃機関（１０）に適用され、
前記内燃機関で発生する実トルクについて、前記燃料タンク内への前記気体燃料の補充に伴うトルク変化が生じたことを検出する変化検出手段と、
前記変化検出手段により前記トルク変化が生じたことを検出した場合に、前記実トルクが、前記トルク変化を解消する側の所定の目標トルクとなるまで前記内燃機関の点火時期を変更する点火制御手段と、
前記点火制御手段による点火時期の変更量に基づいて、前記気体噴射手段に供給される気体燃料の組成学習を実行する学習実行手段と、
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】
前記学習実行手段は、前記点火制御手段による点火時期の変更量に基づいて、前記組成学習として前記気体燃料中の不活性ガスの混入割合又はその相関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】
前記内燃機関の負荷変動が所定の負荷変動範囲内であって、かつ前記内燃機関の回転速度が所定の回転変動範囲内である所定の学習運転状態か否かを判定する状態判定手段を備え、
前記学習実行手段は、前記状態判定手段により前記学習運転状態であると判定されたことを条件に前記組成学習を実行する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記燃料タンク内への前記気体燃料の補充があったか否かを判定する補充判定手段と、
前記学習実行手段による前記組成学習が完了したか否かを判定する学習判定手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記気体噴射手段により噴射する燃料量のベース値である基本噴射量を算出する噴射量算出手段と、
を備え、
前記補充判定手段により前記気体燃料の補充があったと判定された場合、前記学習判定手段により前記組成学習が完了したと判定された後に、前記学習実行手段の学習結果に基づき前記基本噴射量を補正する請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料タンク内への前記気体燃料の補充があったか否かを判定する補充判定手段と、
前記学習実行手段による前記組成学習が完了したか否かを判定する学習判定手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関の点火時期のベース値である基本点火時期を算出する点火算出手段と、
を備え、
前記補充判定手段により前記気体燃料の補充があったと判定された場合、前記学習判定手段により前記組成学習が完了したと判定された後に、前記学習実行手段の学習結果に基づき前記基本点火時期を補正する請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記気体燃料の組成として基準組成が定められており、
前記変化検出手段は、前記燃料タンク内への前記気体燃料の補充があった後に、前記気体燃料の組成が前記基準組成であるときの最適点火時期に前記内燃機関の点火時期を設定した場合のトルク変化に基づき、前記燃料タンク内への前記気体燃料の補充に伴うトルク変化が生じたことを検出し、
前記点火制御手段は、前記目標トルクを、前記気体噴射手段に供給される気体燃料が燃焼した時に生じる最大トルクとし、該最大トルクになるまで点火時期を変更する請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記実トルクが、前記内燃機関の運転状態に基づき算出した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し、
前記変化検出手段は、前記燃料タンク内への前記気体燃料の補充があった後の前記実トルクと前記要求トルクとの偏差に基づき、前記燃料タンク内への前記気体燃料の補充に伴うトルク変化が生じたことを検出し、
前記点火制御手段は、前記目標トルクを前記要求トルクとし、空気量一定にした状態で前記実トルクが前記要求トルクになるように点火時期を変更する請求項１〜５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、詳しくは気体燃料の燃焼により運転可能な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の気体燃料を燃焼させて駆動する内燃機関を搭載した車両が実用化されている。ＣＮＧなどの気体燃料では、産地や生産工程によって燃料組成にばらつきがある。また、燃料組成に応じて燃焼ごとに要する燃料量が異なり、例えば気体燃料中の不活性ガス（不純物）が多くなると、燃焼ごとに要する燃料量が多くなる。一方、燃料組成に応じた適正量の燃料が噴射されない場合、エンジンの燃焼不良によるノッキングや失火が発生することが考えられる。そこで従来、気体燃料を使用する内燃機関において、燃料組成のばらつきに起因する燃焼不良を改善するための技術が種々提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の制御装置では、気体燃料の燃料組成が変化したか否かを、エンジン始動時にエンジン回転速度が所定値以下である状態が所定値以下である状態が所定期間継続したか否か、あるいはエンジン始動時にスロットル開度が所定値以上である状態が所定期間継続したか否かに基づいて判定している。また、気体燃料の燃料組成が変化したと判定された場合には、それまでに使用していた空燃比フィードバック制御の学習値を消去して再度学習するようにしている。また、特許文献１に記載の制御装置では、空燃比補正値から理論空燃比のずれを求めて燃料のオクタン価を推定する。さらに、オクタン価推定値から点火時期修正値を求め、その点火時期修正値で基本点火時期を補正することにより、燃料の組成に応じた最終点火時期を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７０５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば燃料噴射弁の経年劣化やパージなどといった燃料系が要因となって空燃比ずれが生じている場合にも、燃料組成のばらつきによる場合と同じように、その影響が空燃比補正値に現れる。そのため、空燃比補正値に基づき燃料組成を学習しようとした場合、燃料組成のばらつき以外の要因による空燃比ずれを燃料組成違いによるものと認識することにより、燃料組成学習の学習精度が低下することが考えられる。
【０００６】
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、燃料系の変化の影響を受けずに気体燃料の組成学習を実施す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】
【０００７】
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。
【０００８】
本発明は、気体燃料を高圧状態で蓄える燃料タンク（４２）と、前記燃料タンクから燃料通路（４１）を通じて供給される気体燃料を噴射する気体噴射手段（２１）とを備える内燃機関（１０）に適用される内燃機関の制御装置に関する。請求項１に記載の発明は、前記内燃機関で発生する実トルクについて、前記燃料タンク内への前記気体燃料の補充に伴うトルク変化が生じたことを検出する変化検出手段と、前記変化検出手段により前記トルク変化が生じたことを検出した場合に、前記実トルクが、前記トルク変化を解消する側の所定の目標トルクとなるまで前記内燃機関の点火時期を変更する点火制御手段と、前記点火制御手段による点火時期の変更量に基づいて、前記気体噴射手段に供給される気体燃料の組成学習を実行する学習実行手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成では、内燃機関での燃焼により発生する実トルクと点火時期との関係が燃料組成（例えば、不活性ガスの混入割合）に応じて異なることに着目し、燃料タンク内への気体燃料の補充に伴うトルク変化が生じたことを検出した場合に、そのトルク変化を解消する側に定めた目標トルクに実トルクが一致するまで点火時期を変更するとともに、点火時期の変更量に基づいて燃料組成学習を実行する。すなわち、燃料組成ずれの影響を点火時期の変更量で吸収し、そのときの点火時期の変更量の大小に基づき燃料組成を学習する。こうした構成によれば、燃料系のパラメータによらずに燃料組成学習を実施するため、燃料系の変化の影響を受けずに燃料組成学習を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】エンジンの制御システムの全体概略構成図。
【図２】点火時期とエンジントルクとの関係を示すトルク特性図。
【図３】第１実施形態の燃料組成学習処理の処理手順を示すフローチャート。
【図４】燃焼速度推定マップの一例を示す図。
【図５】不活性ガス算出マップの一例を示す図。
【図６】吸気圧センサの異常診断処理の処理手順を示すフローチャート。
【図７】燃料噴射量／点火時期補正処理の処理手順を示すフローチャート。
【図８】第２実施形態の燃料組成学習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】
【００１１】
（第１実施形態）
以下、第１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。
【００１２】
図１に示すエンジン１０は、多気筒（例えば直列３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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。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。なお、第１噴射弁２１が吸気管１１に対して直接取り付けられている構成であってもよい。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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は、第１噴射弁２１に供給する燃料の圧力を可変調整可能な可変燃圧式であってもよい。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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てエンジン１０の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。
【００２３】
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。
【００２４】
燃料噴射制御について制御部８０は、エンジン運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）に基づいて、目標空燃比（例えば理論空燃比）が得られるだけの燃料量として基本噴射量を算出し、その基本噴射量に対して各種補正を行うことにより最終の燃料噴射量を算出する。各種補正としては、例えば始動時増量補正や加速時増量補正、空燃比フィードバック補正などがある。そして、その算出した燃料噴射量が噴射されるように燃料噴射弁の開弁期間が調整される。これにより、都度のエンジン運転状態に応じた必要量の燃料がエンジン１０に供給される。
【００２５】
また本システムでは、エンジン１０での燃焼により発生する実トルクが要求値となるようにトルク制御を実施している。具体的には、制御部８０は、アクセル開度やエンジン回転速度等に基づいて要求トルクＴｒｑを算出するとともに、エンジン運転状態（吸入空気量やエンジン回転速度など）に基づいて実トルクＴｒａを算出する。そして、実トルクＴｒａと要求トルクＴｒｑとの偏差に基づいてフィードバック演算を行い、その結果を基に吸入空気量や点火時期、燃料噴射量などを算出する。なお、エンジン運転状態に基づき実トルクを算出（推定）する方法に代えて、エンジン１０のクランク軸にトルクセンサを設けておき、トルクセンサの検出値に基づいて実トルクＴｒａを算出してもよい。
【００２６】
ここで、ＣＮＧは産地や生産工程によって組成にばらつきがある。また、採掘した天然ガスを精製することなく燃料としてそのまま使用する地域もある。特に、窒素や二酸化炭素などの不活性ガスの混入割合が多い気体燃料がガスタンク４２内に充填された場合、同一空気量あたりに噴射すべき燃料量や点火時期が大きく変わり、燃料噴射量及び点火時期において定常的なずれが生じる。
【００２７】
そこで本実施形態では、ガスタンク４２内に気体燃料が補充された場合に、第１噴射弁２１に供給される気体燃料の燃料組成を学習することとしている。特に本実施形態では、エンジン１０で発生する実トルクと点火時期との関係が燃料組成（燃料中における不活性ガスの混入割合）に応じて異なることに着目し、ガスタンク４２内への気体燃料の補充に伴うトルク変化が生じたことを検出した場合に、実トルクが、そのトルク変化を解消する側の所定の目標トルク（本実施形態では最大トルク）になるまで点火時期を変更するとともに、そのときの点火時期の変更量に基づいて燃料組成学習を実行することとしている。
【００２８】
本実施形態の燃料組成学習について、図２のトルク特性図を用いて詳しく説明する。図２中、曲線Ｌ１は、燃料組成が予め定めた基準組成である気体燃料について示し、曲線Ｌ２は、その基準組成よりも不活性ガスの混入割合が多い気体燃料について示している。
【００２９】
エンジン１０で発生するトルクが最大となる点火時期である最適点火時期（ＭＢＴ）について、気体燃料の組成が基準組成である場合の最適点火時期（以下「基準最適時期」ともいう。）がθｍ１であるとする（図２中の点Ａ）。前回のエンジン停止から今回のエンジン始動までの間にガスタンク４２内に気体燃料が補充され、その補充された気体燃料の組成が、基準組成よりも不活性ガスの混入割合が多い燃料であった場合について考える。この場合、点火時期を基準最適時期θｍ１に設定してエンジン燃焼を行うと、図２の曲線Ｌ２で示すように、エンジン１０の実トルクが、気体燃料の組成が基準組成であるときの最大トルクである基準トルクＴｒ１からΔＴｒだけ低下する（図２中の点Ｂ）。また、燃料補充後の気体燃料を用いてのエンジン燃焼により実トルクＴｒａを最大トルクＴｒ３にするには、点火時期を基準最適時期θｍ１からΔθｉｇだけ進角させる必要がある（図２中の点Ｃ）。
【００３０】
こうした点に着目し、本実施形態では、ガスタンク４２内への気体燃料の補充があった場合には、気体燃料の組成が基準組成であるときの最適点火時期（基準最適時期θｍ１）に点火時期を設定したときのトルク変化に基づき、ガスタンク４２内への気体燃料の補充に伴うトルク変化が生じたことを検出する。そして、第１噴射弁２１に供給される気体燃料（ガスタンク４２内の燃料）が燃焼した時に生じる最大トルク（図２ではＴｒ３）になるまで点火時期を変更し、そのときの点火時期の変更量（点火進角量Δθｉｇ）に基づいて、第１噴射弁２１に供給される気体燃料の組成学習を実行する。
【００３１】
次に、本実施形態の燃料組成学習処理について図３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、例えば車両の運転が行われる都度実施される。
【００３２】
図３において、ステップＳ１０１では、エンジン１０の運転モードとして気体燃料モードを選択しているか否かを判定する。気体燃料モードを選択している場合にはステップＳ１０２へ進み、ガスタンク４２内への気体燃料の補充があったか否かを判定する。気体燃料の補充があったか否かは、例えば、圧力センサ４６により検出される燃料圧力（タンク元圧）が、前回のエンジン運転停止時から所定値以上高くなったか否かを判定することにより行い、タンク元圧が所定値以上高くなっている場合に燃料補充ありと判定する。
【００３３】
気体燃料の補充ありと判定された場合にはステップＳ１０３へ進み、燃料組成学習の学習実行条件が成立しているか否かを判定する。学習実行条件としては、（１）エンジン負荷変動が所定の負荷変動範囲内であって、かつエンジン回転速度が所定の回転変動範囲内であること（所定の学習運転状態であること）、及び（２）吸気圧センサ８２が正常であること、の条件を含み、本実施形態ではこれら（１）及び（２）を含む全ての条件が成立している場合に学習実行条件が成立しているものと判定する。なお、上記（２）の条件については、以下の図６の異常診断処理の診断結果に基づき判定する。上記（１）の条件が成立する場合としては、アイドル運転状態及び車両走行中のエンジン定常状態を含む。
【００３４】
学習実行条件が成立していると判定された場合にはステップＳ１０４へ進み、トルクフィードバックを停止し、燃料組成学習用のエンジン燃焼制御に切り替える。この燃料組成学習用のエンジン燃焼制御では、吸入空気量及び燃料噴射量についてはトルクフィードバック停止直前の制御量を維持し、点火時期については基準最適時期θｍ１に設定する（図２では点Ｂ）。続くステップＳ１０５では、エンジン運転状態に基づいて実トルクＴｒａを算出し、その算出した実トルクＴｒａの基準トルクＴｒ１に対する乖離量（トルク乖離量ΔＴｒ＝Ｔｒ１−Ｔｒａ）を算出する。
【００３５】
ステップＳ１０６では、トルク乖離量ΔＴｒが所定の許容範囲から外れているか否かを判定し、トルク乖離量ΔＴｒが所定の許容範囲内である場合にはそのまま本ルーチンを終了する。一方、トルク乖離量ΔＴｒが所定の許容範囲から外れている場合にはステップＳ１０７へ進む。なお、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６の処理が変化検出手段に相当する。
【００３６】
ステップＳ１０７では、点火時期を基準最適時期θｍ１から進角側又は遅角側に所定量だけ変更する。詳細には、トルク乖離量ΔＴｒが正の場合、つまり実トルクＴｒａが基準トルクＴｒ１よりも小さい場合には、点火時期を所定量Δθ１だけ進角側に変更する。一方、トルク乖離量ΔＴｒが負の場合、つまり実トルクＴｒａが基準トルクＴｒ１よりも大きい場合には、点火時期を所定量Δθ２だけ遅角側に変更する。ただし、Δθ１及びΔθ２は、互いに同じ値でも異なる値でもよい。点火時期を変更する際には吸入空気量を一定の状態に保持しておき、点火時期の変更だけで実トルクＴｒａを目標トルクに合わせるようにする。
【００３７】
なお、不活性ガスの混入割合が最小であるときを燃料の基準組成とした場合には、実トルクＴｒａは常に基準トルクＴｒ１よりも小さくなる。したがって、トルク変化を解消するべく点火時期を変更する際には、点火時期を常に進角側に変更する。
【００３８】
続くステップＳ１０８では、点火時期の変更に伴い実トルクＴｒａが目標トルクに一致したか否かを判定する。具体的には、実トルクＴｒａが、今現在、第１噴射弁２１に供給されている気体燃料を用いた場合の最大トルクになったか否かを判定する。なお、最大トルクになったか否かは、例えば実トルクＴｒａの微分値に基づき判定する。実トルクＴｒａと目標トルクとの偏差が未だ大きい場合には、ステップＳ１０８で否定判定されてステップＳ１０７へ戻り、点火時期の進角又は遅角を繰り返し実施する。
【００３９】
そして、実トルクＴｒａが基準トルクＴｒ１に一致したと判定されるとステップＳ１０９へ進み、点火時期の変更を停止し、実トルクＴｒａを目標トルクに一致させるために要した点火時期の変更量を算出してこれを点火進角量Δθｉｇとして記憶する。なお、点火進角量Δθｉｇは、点火時期の進角側への変更量が多いほど大きい値に設定され、遅角側への変更量が多いほど小さい値に設定される。ステップＳ１０７〜Ｓ１０９の処理が点火制御手段に相当する。
【００４０】
ステップＳ１１０では、点火進角量Δθｉｇに基づき燃焼速度Ｖｂを推定する。ここでは、予め規定した燃焼速度推定マップを用い、今回の点火進角量Δθｉｇに対応する燃焼速度を読み出すことにより燃焼速度Ｖｂの推定値を算出する。図４に燃焼速度推定マップの一例を示す。このマップによれば、点火進角量Δθｉｇが大きいほど、燃焼速度Ｖｂの推定値として低速度側の値が設定される。
【００４１】
続くステップＳ１１１では、燃焼速度Ｖｂの推定値に基づき、気体燃料中の不活性ガスの混入割合（不活性ガス割合αｉ）を算出する。ここでは、予め規定した不活性ガス算出マップを用い、燃焼速度Ｖｂの推定値に対応する不活性ガス割合を読み出すことにより不活性ガス割合αｉを算出する。図５に不活性ガス算出マップの一例を示す。このマップによれば、燃焼速度Ｖｂが低速度側の値であるほど、不活性ガス割合αｉとして大きい値が設定される。
【００４２】
その後、ステップＳ１１２では、算出した不活性ガス割合αｉを学習値としてバックアップ用のメモリに記憶し、本ルーチンを終了する。なお、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２の処理が学習実行手段に相当する。燃料組成学習の学習値として記憶した不活性ガス割合αｉは、燃料噴射量補正及び点火時期補正に用いられる（図７参照）。
【００４３】
次に、上記（２）の条件の成否を判定するための処理である吸気圧センサ８２の異常診断処理について説明する。本実施形態では、吸気圧センサ８２の異常診断処理を燃料カット中に実施している。気体燃料は単位質量あたりの体積量が液体燃料に比べて大きく、気体燃料の噴射時では、噴射した燃料の影響を受けて吸気圧センサ８２の値が変化するため、正確な診断結果を得ることができないと考えられるからである。
【００４４】
図６を用いて、吸気圧センサ８２の異常診断処理を説明する。この処理は、制御部８０により所定周期毎に実行される。図６において、ステップＳ２０１では、エンジン１０が燃料カット中か否かを判定する。燃料カット中でなければ本ルーチンを終了し、燃料カット中であればステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２では、スロットル開度を所定診断開度に変更する。この所定診断開度は、スロットル弁１５の全閉位置よりも僅かに開弁側の位置に設定されている。
【００４５】
続くステップＳ２０３では、スロットル開度を所定の診断開度にした状態で吸気圧センサ８２の検出値を取得し、ステップＳ２０４で、取得したセンサ検出値と、予め定めた正常基準値との偏差が所定範囲内であるか否かを判定する。センサ検出値と正常基準値との偏差が所定範囲内であればステップＳ２０５へ進み、吸気圧センサ８２は正常である旨判定する。一方、センサ検出値と正常基準値との偏差が所定範囲から外れていればステップＳ２０６へ進み、吸気圧センサ８２は異常である旨判定する。この場合、図２では学習実行条件が不成立であると判定され、燃料組成学習の実行が禁止される。
【００４６】
本システムでは、燃料組成学習の学習値としての不活性ガス割合αｉに基づき、燃料噴射量及び点火時期の補正を実施する。以下、燃料噴射量補正及び点火時期補正について図７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。
【００４７】
図７において、ステップＳ３０１では、ガスタンク４２内に気体燃料が補充されたか否かを判定する（補充判定手段）。気体燃料の補充がない場合には燃料組成の学習値に基づく補正は不要であることから、本実施形態ではそのまま本ルーチンを終了する。一方、気体燃料の補充ありと判定された場合にはステップＳ３０２へ進み、今回のエンジン始動後において燃料組成学習を実施済みか否かを判定する（学習判定手段）。燃料組成学習が未だ完了していない場合には一旦本ルーチンを終了し、学習完了後であればステップＳ３０３へ進む。
【００４８】
ステップＳ３０３では、学習値として記憶された不活性ガス割合αｉをバックアップ用のメモリから読み出し、ステップＳ３０４で、読み出した不活性ガス割合αｉに基づき燃料噴射量を補正する。具体的には、エンジン運転状態に基づき算出した基本噴射量に対して、燃料組成補正として不活性ガス割合αｉに基づく補正を施す。このとき、不活性ガス割合αｉが大きいほど燃料噴射量を増量側に補正する。また、ステップＳ３０５では、エンジン運転状態に基づき算出した点火時期のベース値（基本点火時期）に対して、燃料組成補正として不活性ガス割合αｉに基づく補正を施す。このとき、不活性ガス割合αｉが大きいほど点火時期を進角側に補正する。その後、本ルーチンを終了する。
【００４９】
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。
【００５０】
エンジン１０で発生する実トルクと点火時期との関係が燃料組成に応じて異なることに着目し、ガスタンク４２内への気体燃料の補充に伴うトルク変化が生じたことを検出した場合に、そのトルク変化を解消する側にある所定の目標トルクに実トルクが一致するまで点火時期を変更するとともに、そのときの点火時期の変更量に基づいて、燃料組成学習を実行する構成とした。この構成では、点火時期の変更量に基づき燃料組成を学習することから、燃料系の変化の影響を受けずに燃料組成学習を実施することができる。したがって、例えば空燃比フィードバック制御における空燃比補正量に基づき燃料組成を学習する場合に比べて、燃料系の変化の影響を受けやすい状況（例えば、第１噴射弁２１の経年劣化、パージ中など）での学習精度を良好にすることができる。
【００５１】
トルク変化を解消するための点火時期の変更量として点火進角量Δθｉｇを算出し、その算出した点火進角量Δθｉｇに基づいて燃料組成学習を実行する構成とした。点火進角量Δθｉｇと燃焼速度Ｖｂとは相関があり、また燃焼速度Ｖｂと不活性ガス割合αｉとは相関があることから（図４，５参照）、点火進角量Δθｉｇによれば、今現在、第１噴射弁２１に供給されている気体燃料中の不活性ガスの混入割合を把握することができる。また、燃料中の不活性ガスの混入割合は地域によって大きく異なることから、不活性ガスの混入割合を学習値として持たせることにより、気体燃料の組成変化に起因する燃料噴射量及び点火時期の定常的なずれを解消することができる。
【００５２】
エンジン負荷変動が所定の負荷変動範囲内であって、かつエンジン回転変動が所定の回転変動範囲内であることを条件に燃料組成学習を実行する構成とした。この場合、燃料組成学習に際し、燃料噴射量や吸入空気量の変化を要因とするトルク変化の影響を受けにくく、誤学習を回避するようにすることができる。
【００５３】
具体的には、ガスタンク４２内への気体燃料の補充があった後のエンジン始動後において、点火時期を、気体燃料の組成が基準組成であるときの最適点火時期（基準最適時期θｍ１）としたときにトルク変化が生じた場合に、そのトルク変化を解消するために必要な点火時期の変更量として点火進角量Δθｉｇを算出し、その算出した点火進角量Δθｉｇに基づいて燃料組成を学習する構成とした。こうした構成によれば、エンジン１０の運転開始後に点火時期を積極的に動かすことにより燃料組成を学習することができる。また、学習に要する時間を短縮することができる。
【００５４】
上記構成によれば、気体燃料が基準組成である場合との差分を考慮して燃料組成の学習値を算出することができる。また、補正の基準が一定であることから、気体燃料の組成が如何なる組成になっていても一定の基準で学習値を算出することができ、学習精度の安定化を図ることができる。特に、トルク最大となる点火時期である最適点火時期と燃焼速度とは相関があり、最適点火時期が遅角側にあるほど燃焼速度が速い傾向にある。したがって、最適点火時期を基準にすることにより、燃料組成ずれに起因する燃焼速度の変化を正確に把握することができる。これにより、点火進角量Δθｉｇに基づく不活性ガス割合αｉを精度良く算出することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、トルクフィードバックを停止し、燃料補充に伴うトルク変化を打ち消すための点火時期の変更を積極的に行うことにより燃料組成学習を実施する構成とした。これに対し本実施形態では、燃料組成学習中においてトルクフィードバックを継続し、トルク変化を打ち消すための点火時期の変更をトルクフィードバックによる成り行きの制御で行うことにより燃料組成学習を実施する。以下、第２実施形態について第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５６】
図８は、本実施形態の燃料組成学習処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、制御部８０により、例えば車両の運転が行われる都度実施される。なお、図８の説明では、上記図３と同じ処理については図３のステップ番号を付してその説明を省略する。
【００５７】
図８において、ステップＳ４０１〜Ｓ４０２では上記図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０２と同じ処理を実行する。続くステップＳ４０３では、学習実行条件が成立しているか否かを判定する。ここでは、学習実行条件として、上記（１）の条件及び上記（２）の条件に加え、（３）トルクフィードバック制御の開始後であること、の条件を更に含む。そして、これら（１）〜（３）を含む全ての条件が成立していることを条件にステップＳ４０４に進む。
【００５８】
ステップＳ４０４では、実トルクＴｒａの要求トルクＴｒｑに対する偏差を算出し、これをトルク乖離量ΔＴｒとする（ΔＴｒ＝Ｔｒｑ−Ｔｒａ）。なお、トルク乖離量ΔＴｒを算出する際には、例えばトルクフィードバック制御の開始直後の実トルクＴｒａを用いる。また、ステップＳ４０５では、トルク乖離量ΔＴｒが所定の許容範囲から外れているか否かを判定し、許容範囲内である場合にはそのまま本ルーチンを終了する。一方、トルク乖離量ΔＴｒが許容範囲から外れている場合にはステップＳ４０６へ進む。なお、ステップＳ４０２〜Ｓ４０５の処理が変化検出手段に相当する。
【００５９】
ステップＳ４０６では、空気量一定にした状態で実トルクＴｒａを要求トルクＴｒｑに一致させるべく、点火時期を進角補正又は遅角補正する。例えば、前回のエンジン運転時には、燃料組成が基準組成である気体燃料がガスタンク４２内に充填されていたのに対し、今回のエンジン運転時には、基準組成よりも不活性ガスの混入割合が多い気体燃料がガスタンク４２内に充填されている場合を考える。この場合、今回のエンジン始動直後では、実トルクＴｒａが要求トルクＴｒｑよりも低くなる（例えば、図２中の点Ｂ）。このとき、吸入空気量一定としてトルクフィードバックを行うことにより、点火時期の進角補正が実施される（例えば、図２中の点Ｃ）。本実施形態では、この点火補正量に基づき、燃料組成学習の学習値を算出する。
【００６０】
具体的には、ステップＳ４０７では、点火時期の変更に伴い、実トルクＴｒａが目標トルク（本実施形態では要求トルクＴｒｑ）に一致したか否かを判定する。ステップＳ４０７で否定判定された場合にはステップＳ４０６へ戻り、空気量一定でのトルクフィードバックを継続する。そして、実トルクＴｒａが要求トルクＴｒｑに一致したと判定されると、ステップＳ４０８へ進み、実トルクＴｒａを要求トルクＴｒｑに一致させるために要した点火時期の補正量を算出し、これを点火補正量Δθｋとして記憶する。なお、点火補正量Δθｋは、点火時期の進角側への変更量が多いほど大きい値に設定され、遅角側への変更量が多いほど小さい値に設定される。ステップＳ４０６〜Ｓ４０８の処理が点火制御手段に相当する。
【００６１】
その後、ステップＳ４０９では、点火補正量Δθｋに基づき燃焼速度Ｖｂを推定する。また、ステップＳ４１０〜Ｓ４１１では、上記図３のステップＳ１１１〜Ｓ１１２と同様の処理を実行し、本ルーチンを終了する。本実施形態で学習値として記憶した不活性ガス割合αｉについても上記第１実施形態と同じく、燃料噴射量補正及び点火時期補正に用いる。
【００６２】
以上詳述した第２実施形態では、ガスタンク４２内への気体燃料の補充があった後のエンジン運転開始後において、実トルクＴｒａと要求トルクＴｒｑとの偏差に基づき、ガスタンク４２内への気体燃料の補充に伴うトルク変化が生じたことを検出するとともに、空気量一定にした状態でその偏差を解消するための点火時期の補正量Δθｋに基づいて燃料組成学習を実行する構成とした。こうした構成によれば、トルクフィードバックによって成り行きで点火時期を動かすことができる。また、トルクフィードバック制御を継続することころからトルクの変動が生じにくく、安定した燃焼を継続しつつ燃料組成を学習することができる。
【００６３】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限定されず、例えば次のように実施してもよい。
【００６４】
・上記第１実施形態では、点火進角量Δθｉｇに基づき、図４の燃焼速度推定マップを用いて燃焼速度Ｖｂを推定するとともに、その推定した燃焼速度Ｖｂに基づき、図５の不活性ガス算出マップを用いて不活性ガス割合αｉを算出する構成とした。これを変更し、点火進角量Δθｉｇと不活性ガス割合αｉとの関係を予め定めたマップを用い、このマップを用いて今回の点火進角量Δθｉｇに基づき不活性ガス割合αｉを算出する構成としてもよい。また、第２実施形態についても、点火補正量Δθｋと不活性ガス割合αｉとの関係を予め定めたマップを用い、このマップを用いて今回の点火補正量Δθｋに基づき不活性ガス割合αｉを算出する構成としてもよい。
【００６５】
・上記第１実施形態では、第１噴射弁２１に供給される気体燃料（ガスタンク４２内の燃料）が燃焼した時に生じる最大トルクを目標トルクに設定したが、これに限定しない。例えば、最大トルクよりも所定量だけ低いトルクを目標トルクに設定してもよい。
【００６６】
・上記実施形態において、エンジン回転速度の変化を検出することにより、ガスタンク４２内への気体燃料の補充に伴うトルク変化が生じたことを検出する構成としてもよい。例えばアイドル運転時であれば、エンジン回転速度の実際値（実回転速度）の目標アイドル回転速度に対する乖離量が所定の許容範囲から外れていることを検出することにより、ガスタンク４２内への気体燃料の補充に伴うトルク変化が生じたことを検出する構成とする。この場合、実回転速度を目標アイドル回転速度に一致させるための点火進角量に基づき、燃料組成の学習値として不活性ガス割合αｉを算出する構成とする。
【００６７】
・上記第１実施形態では、気体燃料が基準組成である場合を補正の基準として燃料組成学習を実施したが、補正の基準はこれに限らず、例えば今回よりも前のエンジン運転時における点火時期とトルクと燃料組成（学習値）との関係を基準として燃料組成学習を実施してもよい。
【００６８】
・上記実施形態では、（１）エンジン負荷変動が所定の負荷変動範囲内であって、かつエンジン回転速度が所定の回転変動範囲内である場合としては、アイドル運転状態及び車両走行中のエンジン定常状態を含む構成とした。つまり、アイドル運転状態であるか又は車両走行中のエンジン定常状態であることを条件に燃料組成学習を実施する構成とした。これに対し、アイドル運転状態であることのみを学習実行条件に含めることとし、車両走行中のエンジン定常状態である場合には燃料組成学習を実施しない構成としてもよい。逆に、車両走行中のエンジン定常状態であることのみを学習実行条件に含めることとし、アイドル運転状態である場合には燃料組成学習を実施しない構成としてもよい。特にアイドル運転中は、エンジン１０の負荷変動及び回転変動が小さい状態を比較的長い時間確保することができ、燃料組成学習を実行するのに好適である。
【００６９】
・上記実施形態では、気体燃料中における不活性ガスの混入割合を燃料組成の学習値として算出する構成としたが、不活性ガスの混入割合に相関する値であればよく、例えば気体燃料の密度を学習値として算出してもよい。不活性ガスの混入割合が相違すれば、その混入割合に応じて燃料の密度も変わってくるからである。
【００７０】
・上記第１実施形態について、エンジン運転状態に基づき要求トルクを算出し、実トルクを要求トルクに一致させるべくトルクフィードバック制御によりエンジン運転を行うシステムに適用する場合について説明したが、トルクフィードバック制御に依らないエンジン運転システムに本発明を適用してよい。
【００７１】
・上記実施形態では、エンジン燃焼用の燃料として気体燃料と液体燃料とを使用するバイフューエルタイプの車載エンジンに適用する場合について説明したが、エンジン燃料用の燃料として気体燃料のみを使用するガス専用の車載エンジンに適用してもよい。
【００７２】
・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】
【００７３】
１０…エンジン（内燃機関）、２０…点火プラグ、２０ａ…点火装置、２１…第１噴射弁（気体噴射手段）、２２…第２噴射弁、４０…気体燃料供給部、４１…ガス配管、４２…ガスタンク（燃料タンク）、４３…レギュレータ、７０…液体燃料供給部、８０…制御部（変化検出手段、点火制御手段、学習実行手段、状態判定手段、補充判定手段、学習判定手段、噴射量算出手段、点火算出手段）。
【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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