(57)【要約】【課題】燃料性状の異なる燃料間で噴射燃料を切り替える際の燃焼状態の安定化を図ること。【解決手段】燃料性状の異なる複数種類の燃料（第１燃料Ｆ１，第２燃料Ｆ２）を運転状態に応じて切り替えて使用する多種燃料内燃機関において、切り替え後の燃料が燃料噴射弁５８から実際に噴射し始めると予測される切替後燃料予測噴射開始時期の推定を行う切替後燃料予測噴射開始時期推定手段（電子制御装置１）と、その切替後燃料予測噴射開始時期における前記切り替え後の燃料に応じた目標空燃比を求め、その切替後燃料予測噴射開始時期に当該目標空燃比となるよう空燃比制御を実行させる空燃比制御手段（電子制御装置１）と、を設けること。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料性状の異なる複数種類の燃料を運転状態に応じて切り替えて使用する多種燃料内燃機関において、
切り替え後の燃料が燃料噴射手段から実際に噴射し始めると予測される切替後燃料予測噴射開始時期の推定を行う切替後燃料予測噴射開始時期推定手段と、該切替後燃料予測噴射開始時期以降の前記切り替え後の燃料に応じた目標空燃比を求め、該切替後燃料予測噴射開始時期以降に当該目標空燃比となるよう空燃比制御を実行させる空燃比制御手段と、を設けたことを特徴とする多種燃料内燃機関。
【請求項２】
前記切替後燃料予測噴射開始時期直後の目標空燃比が過濃空燃比に設定されるよう前記空燃比制御手段を構成したことを特徴とする請求項１記載の多種燃料内燃機関。
【請求項３】
前記切替後燃料予測噴射開始時期になる前の目標空燃比が希薄空燃比に設定されるよう前記空燃比制御手段を構成したことを特徴とする請求項２記載の多種燃料内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料性状の異なる複数種類の燃料を運転状態に応じて切り替えて運転させる多種燃料内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車業界においては、自動車を取り巻く環境の変化に対応させる為に様々な取り組みが行われている。例えば、内燃機関の分野では、燃料性状の異なる複数種類の燃料を用いることにより夫々の短所を補って長所を相互補完させる所謂多種燃料内燃機関についての取り組みが為されている。一般に、そのような多種燃料内燃機関が搭載された車輌は、フレキシブル燃料車（ＦＦＶ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｕｅｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれており、その多種燃料内燃機関の一例としては、燃料性状の異なる複数種類の燃料を運転状態に応じて切り替えて運転させるものの存在が知られている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、液体燃料（ガソリン燃料）用インジェクタと液化ガス燃料（ＬＰＧ燃料）用インジェクタを備え、液体燃料と液化ガス燃料の間で燃料の切り替えを行う内燃機関について開示されている。この内燃機関においては、燃料の切り替えを行う際、切り替え前の燃料の噴射量を時間の経過に対して同一割合で減量させていくと同時に切り替え後の燃料の噴射量を時間の経過に対して同一割合で増量させていき、これにより機関本体のショック抑制を図らんとしている。
【０００４】
また、下記の特許文献２には、一方の燃料用の空燃比補正マップの使用時に基準値を超える燃焼圧力が検出された際、他方の燃料が使用されていると判断してその他方の燃料用の空燃比補正マップへと切り替え、これにより使用燃料の燃料性状が変化したときの空燃比の適正化を図らんとする内燃機関について開示されている。つまり、この内燃機関においては、燃料の切り替え時に、実際に検出された燃焼圧力を観ながら切り替え後の燃料に適した空燃比への制御を行っている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６５１１２号公報
【特許文献２】特開平６−６６１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の内燃機関においては、燃料の切り替え指示が行われてから燃料が実際に切り替わるまでの過渡期における空燃比の制御性が悪い。即ち、この特許文献１の内燃機関では、切り替え前の燃料の噴射量が完全に「０」になるまでの過渡期において夫々の燃料の供給比率を徐々に変化させていくが、燃料毎に理論空燃比が異なるので、実際の空燃比をその供給比率に応じた目標空燃比へとその変化の度に合わせ込んでいくことは難しい。これが為、この内燃機関においては、その過渡期における燃焼状態が不安定になり、トルク変動に伴うドライバビリティの悪化やエミッション性能の悪化を招く虞がある。
【０００７】
また、上記特許文献２の内燃機関においては、燃料が切り替わった後の燃焼圧力を観て初めて切り替え後の燃料に適した目標空燃比への空燃比制御が実行されるので、燃料が実際に切り替わってから所定の燃焼圧力が検出されるまでの間、切り替え前の燃料に適した目標空燃比で切り替え後の燃料の燃焼制御が行われる。これが為、その間においては、燃焼状態が不安定になり、トルク変動に伴うドライバビリティの悪化やエミッション性能の悪化を招く虞がある。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、燃料性状の異なる燃料間で噴射燃料を切り替える際の燃焼状態の安定化を図ることが可能な多種燃料内燃機関を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、燃料性状の異なる複数種類の燃料を運転状態に応じて切り替えて使用する多種燃料内燃機関において、切り替え後の燃料が燃料噴射手段から実際に噴射し始めると予測される切替後燃料予測噴射開始時期の推定を行う切替後燃料予測噴射開始時期推定手段と、その切替後燃料予測噴射開始時期以降の前記切り替え後の燃料に応じた目標空燃比を求め、その切替後燃料予測噴射開始時期以降にその目標空燃比となるよう空燃比制御を実行させる空燃比制御手段と、を設けている。
【００１０】
この請求項１記載の多種燃料内燃機関においては、切替後燃料予測噴射開始時期を推定することによって、切替前燃料が実際に噴射されるまではその切替前燃料に適した空燃比制御を行い、切替後燃料が実際に噴射された後はその切替後燃料に適した空燃比制御を行うことができる。つまり、この多種燃料内燃機関においては、燃料の切り替えを行う際に、実際に噴射されている燃料に適応させた空燃比制御を実行することができるので、その夫々の燃料に適応させた最適な燃焼状態での運転が可能になる。
【００１１】
ここで、請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の多種燃料内燃機関において、切替後燃料予測噴射開始時期直後の目標空燃比が過濃空燃比に設定されるよう空燃比制御手段を構成している。
【００１２】
この請求項２記載の多種燃料内燃機関は、ガソリン燃料のような炭化水素系燃料からアルコール燃料のような含酸素燃料への切り替えが行われる際の空燃比の希薄化を防ぐことができる。つまり、炭化水素系燃料等の非含酸素燃料から含酸素燃料への切り替えを行う場合には、吸入空気量が同じであれば、その含酸素燃料に含まれている酸素の分だけ空燃比が希薄化されてしまうのであるが、予め空燃比を過濃側へ設定しておくことによってその希薄化を防ぐことができる。従って、この多種燃料内燃機関においては、実際に燃料が含酸素燃料へと切り替わったときの出力低下を回避することができ、ドライバビリティの悪化の抑制が可能になる。
【００１３】
また、請求項３記載の発明では、上記請求項２記載の多種燃料内燃機関において、切替後燃料予測噴射開始時期になる前の目標空燃比が希薄空燃比に設定されるよう空燃比制御手段を構成している。
【００１４】
つまり、請求項２記載の多種燃料内燃機関の如く過濃空燃比運転を行うと排気ガス中に有害なＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）の生成量が増えてしまうが、この請求項３記載の多種燃料内燃機関においては、予め希薄空燃比運転を行って排気浄化装置の触媒内に酸素を蓄えているので、そのＨＣやＣＯの酸化反応が促進されて燃料切替時のエミッション性能の悪化を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る多種燃料内燃機関は、燃料を切り替える際に夫々の燃料の実際の噴射時期に合わせて燃料に応じた空燃比制御を行い、これにより各燃料での燃焼状態の安定化を図っているので、トルク変動を防いでドライバビリティの悪化を抑えることができ、また、失火やエミッション性能の悪化を防ぐこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例１を図１及び図２に基づいて説明する。この多種燃料内燃機関は、燃料性状の異なる複数種類の燃料を運転状態に応じた最適なものへと切り替えて運転を行う内燃機関であり、燃料性状の異なる２種類の燃料を用いて運転させるものについて例示する。
【００１８】
この多種燃料内燃機関は、図１に示す電子制御装置（ＥＣＵ）１によって燃焼制御等の各種制御動作が実行される。つまり、その電子制御装置１には、多種燃料内燃機関の燃焼制御を行う燃焼制御手段などが用意されている。この電子制御装置１は、図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置），所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ），予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。
【００１９】
最初に、ここで例示する多種燃料内燃機関の構成について図１に基づき説明を行う。尚、その図１においては１気筒のみを図示しているが、本発明は、これに限らず、多気筒の多種燃料内燃機関にも適用可能である。本実施例１においては、複数の気筒を具備しているものとして説明する。
【００２０】
この多種燃料内燃機関には、燃焼室ＣＣを形成するシリンダヘッド１１，シリンダブロック１２及びピストン１３が備えられている。ここで、そのシリンダヘッド１１とシリンダブロック１２は図１に示すヘッドガスケット１４を介してボルト等で締結されており、これにより形成されるシリンダヘッド１１の下面の凹部１１ａとシリンダブロック１２のシリンダボア１２ａとの空間内にピストン１３が往復移動可能に配置される。そして、上述した燃焼室ＣＣは、そのシリンダヘッド１１の凹部１１ａの壁面とシリンダボア１２ａの壁面とピストン１３の頂面１３ａとで囲まれた空間によって構成される。
【００２１】
本実施例１の多種燃料内燃機関は、機関回転数Ｎｅや機関負荷Ｋｌ等の運転条件と燃料残存量などに従って空気と２種類の燃料の中から選択した燃料を燃焼室ＣＣに送り込み、その運転条件と燃料に応じた目標空燃比で燃焼制御を実行する。つまり、本実施例１の電子制御装置１には、運転条件や燃料残存量等に応じて燃料の選択を行う油種選択手段と、選択された燃料に合わせて運転条件に応じた目標空燃比を設定し、実際の空燃比がその目標空燃比となるように制御を行う空燃比制御手段と、が用意されている。その空気については、図１に示す吸気通路２１とシリンダヘッド１１の吸気ポート１１ｂを介して外部から吸入される。一方、その燃料については、図１に示す燃料供給装置５０を用いて供給される。
【００２２】
先ず、空気の供給経路について説明する。
【００２３】
本実施例１の吸気通路２１上には、外部から導入した空気に含まれる塵埃等の異物を除去するエアクリーナ２２と、外部からの吸入空気量を検出するエアフロメータ２３と、が設けられている。この多種燃料内燃機関においては、そのエアフロメータ２３の検出信号が電子制御装置１へと送られ、その検出信号に基づいて電子制御装置１が吸入空気量や機関負荷Ｋｌ等を算出する。
【００２４】
また、その吸気通路２１上におけるエアフロメータ２３よりも下流側には、燃焼室ＣＣ内への吸入空気量を調節するスロットルバルブ２４と、このスロットルバルブ２４を開閉駆動するスロットルバルブアクチュエータ２５と、が設けられている。本実施例１の電子制御装置１は、そのスロットルバルブアクチュエータ２５を運転条件に従って駆動制御し、その運転条件に応じた弁開度（換言すれば、吸入空気量）となるようにスロットルバルブ２４の開弁角度を調節させる。つまり、この電子制御装置１には燃焼制御手段の一機能としてスロットル開度制御手段が用意されており、本実施例１においては、そのスロットル開度制御手段が電子制御装置１における空燃比制御手段の一端を担う。例えば、そのスロットルバルブ２４は、運転条件に応じた目標空燃比を成す為に必要な吸入空気量の空気が燃焼室ＣＣへと吸入されるようスロットル開度制御手段によって調節される。この多種燃料内燃機関においては、そのスロットルバルブ２４の弁開度を検出し、その検出信号を電子制御装置１に送信するスロットル開度センサ２６が設けられている。
【００２５】
更に、吸気ポート１１ｂはその一端が燃焼室ＣＣに開口しており、その開口部分に当該開口を開閉させる吸気バルブ３１が配設されている。その開口の数量は１つでも複数でもよく、その開口毎に吸気バルブ３１が配備される。従って、この多種燃料内燃機関においては、その吸気バルブ３１を開弁させることによって吸気ポート１１ｂから燃焼室ＣＣ内に空気が吸入される一方、その吸気バルブ３１を閉弁させることによって燃焼室ＣＣ内への空気の流入が遮断される。
【００２６】
ここで、その吸気バルブ３１としては、例えば、図示しない吸気側カムシャフトの回転と弾性部材（弦巻バネ）の弾発力に伴って開閉駆動されるものがある。この種の吸気バルブ３１においては、その吸気側カムシャフトとクランクシャフト１５の間にチェーンやスプロケット等からなる動力伝達機構を介在させることによってその吸気側カムシャフトをクランクシャフト１５の回転に連動させ、予め設定された開閉時期に開閉駆動させる。本実施例１の多種燃料内燃機関においては、このようなクランクシャフト１５の回転に同期して開閉駆動される吸気バルブ３１を適用する。
【００２７】
但し、この多種燃料内燃機関は、その吸気バルブ３１の開閉時期やリフト量を変更可能な所謂可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を具備してもよく、これにより、その吸気バルブ３１の開閉時期やリフト量を運転条件に応じた好適なものへと可変させることができるようになる。更にまた、この多種燃料内燃機関においては、かかる可変バルブ機構と同様の作用効果を得るべく、電磁力を利用して吸気バルブ３１を開閉駆動させる所謂電磁駆動弁を利用してもよい。
【００２８】
続いて、燃料供給装置５０について説明する。
【００２９】
この燃料供給装置５０は、運転条件や燃料残存量等に応じて燃料性状の異なる複数種類の燃料の中から選択したものを燃焼室ＣＣに導くものである。本実施例１にあっては、燃料性状の異なる２種類の燃料（第１燃料タンク４１Ａに貯留された第１燃料Ｆ１と第２燃料タンク４１Ｂに貯留された第２燃料Ｆ２）の内の何れか一方を運転条件等に基づいて選択し、この選択された燃料を燃焼室ＣＣ内に直接噴射させるべく構成したものについて例示する。ここでは、その第１燃料Ｆ１として炭化水素系燃料（ここでは、ガソリン燃料）を適用する一方で、その第２燃料Ｆ２としては酸素成分を有している含酸素燃料（ここでは、エタノール等のアルコール燃料）を適用する。
【００３０】
具体的に、この燃料供給装置５０は、第１燃料Ｆ１を第１燃料タンク４１Ａから吸い上げて第１燃料通路５１Ａに送出する第１フィードポンプ５２Ａと、第２燃料Ｆ２を第２燃料タンク４１Ｂから吸い上げて第２燃料通路５１Ｂに送出する第２フィードポンプ５２Ｂと、その第１又は第２の燃料通路５１Ａ，５１Ｂの内の何れか一方を第３燃料通路５３に連通させる燃料通路切替手段５４と、その第３燃料通路５３の燃料を加圧して高圧燃料通路５５に圧送する高圧燃料ポンプ５６と、その高圧燃料通路５５の燃料を夫々の気筒に分配するデリバリ通路５７と、このデリバリ通路５７から供給された燃料を燃焼室ＣＣ内に噴射する各気筒の燃料噴射弁（燃料噴射手段）５８と、を備える。
【００３１】
この燃料供給装置５０においては、電子制御装置１の油種選択手段が運転条件（機関回転数Ｎｅ、機関負荷Ｋｌ）や燃料残存量等に応じて第１又は第２の燃料Ｆ１，Ｆ２の内の何れか一方を選択し、その選択された燃料へと供給対象の燃料が切り替わるよう燃料切替指示を行う。つまり、その油種選択手段は、選択した燃料に該当する第１フィードポンプ５２Ａ又は第２フィードポンプ５２Ｂを駆動させると共に、その選択した燃料の流れる第１燃料通路５１Ａ又は第２燃料通路５１Ｂと第３燃料通路５３とが連通するよう燃料通路切替手段５４を駆動制御させる。例えば、その燃料通路切替手段５４としては、第１又は第２の燃料通路５１Ａ，５１Ｂの内の何れか一方を第３燃料通路５３に連通させると共に、その内の他方をどちらからも遮断させることのできる流路切替弁を使用する。これにより、その選択された燃料のみが第３燃料通路５３へと供給されるようになる。
【００３２】
尚、機関回転数Ｎｅについては、図１に示すクランク角センサ１６の検出信号から把握することができる。このクランク角センサ１６は、クランクシャフト１５の回転角度を検出するセンサである。一方、機関負荷Ｋｌについては、上述したが如くエアフロメータ２３の検出信号から把握することができる。また、燃料残存量は、第１燃料タンク４１Ａと第２燃料タンク４１Ｂに夫々設けた第１及び第２の燃料残存量検出手段４２Ａ，４２Ｂの検出信号から把握させる。例えば、その第１及び第２の燃料残存量検出手段４２Ａ，４２Ｂとしては、燃料残量計等を利用すればよい。
【００３３】
そして、この燃料供給装置５０においては、その高圧燃料ポンプ５６及び燃料噴射弁５８を電子制御装置１における燃焼制御手段の一機能たる燃料噴射制御手段に駆動制御させ、これにより上記の如く選択された燃料を燃焼室ＣＣ内に供給させる。本実施例１においては、その燃料噴射制御手段が電子制御装置１における空燃比制御手段の一端を担う。例えば、その燃料噴射弁５８は、運転条件に応じた目標空燃比を成す為に必要な燃料噴射量，燃料噴射時期及び燃料噴射期間等の燃料噴射条件で燃料が噴射されるよう燃料噴射制御手段によって制御される。
【００３４】
燃焼室ＣＣ内においては、そのようにして運転条件と燃料に対応させた目標空燃比の混合気が形成され、運転条件に応じた点火時期になるとその混合気が点火プラグ６１の着火動作によって燃焼させられる。その燃焼された後の筒内ガス（燃焼ガス）は、燃焼室ＣＣから図１に示す排気ポート１１ｃへと排出され、排気通路８１によって大気へと放出される。
【００３５】
その排気ポート１１ｃには、燃焼室ＣＣとの間の開口を開閉させる排気バルブ７１が配設されている。その開口の数量は１つでも複数でもよく、その開口毎に上述した排気バルブ７１が配備される。従って、この多種燃料内燃機関においては、その排気バルブ７１を開弁させることによって燃焼室ＣＣ内から排気ポート１１ｃに燃焼ガスが排出され、その排気バルブ７１を閉弁させることによって燃焼ガスの排気ポート１１ｃへの排出が遮断される。ここで、その排気バルブ７１としては、上述した吸気バルブ３１と同様に、動力伝達機構を介在させたもの、所謂可変バルブタイミング＆リフト機構等の可変バルブ機構を具備したものや所謂電磁駆動弁を適用することができる。
【００３６】
また、排気通路８１上には排気浄化装置８２が配設されており、排気ガス中の有害成分の浄化が行われる。ここでは、その排気浄化装置８２として、排気ガス中の有害なＨＣ（炭化水素），未燃ＨＣ（未燃炭化水素），ＣＯ（一酸化炭素）及びＮＯｘ（窒素酸化物）を無害なＨ2Ｏ（水），ＣＯ2（二酸化炭素），Ｎ2（窒素）へと還元又は酸化させる三元触媒を用意する。
【００３７】
ところで、燃料噴射弁５８からは燃料切替指示が為されたからといって瞬時に切り替え後の燃料（以下、「切替後燃料」という。）が噴射されるわけではない。つまり、燃料切替が実行された直後の燃料通路切替手段５４から各燃料噴射弁５８までの間の燃料供給路（燃料通路切替手段５４の弁体よりも下流側の流路、第３燃料通路５３、高圧燃料ポンプ５６内、高圧燃料通路５５、デリバリ通路５７、夫々の燃料噴射弁５８内）には切り替え前の燃料（以下、「切替前燃料」という。）が残っており、その残存燃料が全て噴射し尽くされるまでの過渡期においては、切替後燃料の噴射が行われることはない。尚、以下においては、その間の燃料供給路を「残存燃料供給路」という。
【００３８】
一方、一般に、理論空燃比は燃料性状が異なれば燃料毎に違う値を示すものであり、このことから同じ値の空燃比を示していても燃料毎に出力性能が違ってしまう。例えば、ガソリン燃料とアルコール燃料の様な成分中に酸素を含んでいる含酸素燃料とを比較した場合には、同じ吸入空気量であれば酸素を含む分だけアルコール燃料の方が希薄側の空燃比となるので、その燃料間で単に燃料の切り替えを行うと（即ち、燃料噴射量や吸入空気量を変化させずに燃料切替を行うと）、空燃比にズレが生じて燃焼状態を悪化させてしまう可能性がある。つまり、同等の出力性能を発揮させる為の空燃比は燃料毎に異なるので、各々の燃料の実際の噴射時期に合わせた空燃比制御を実行しなかったときには、上記の過渡期において燃焼状態が悪化し、これにより、トルク変動が発生してドライバビリティの悪化を招く可能性があり、また、失火やエミッション性能の悪化を引き起こす可能性もある。
【００３９】
そこで、本実施例１においては、残存燃料供給路の切替前燃料が全て噴射されてから切替後燃料に適した空燃比制御への切り替えを行うよう構成し、燃焼状態の安定化を図る。
【００４０】
従って、本実施例１の電子制御装置１には、切替後燃料の予測噴射開始時期の推定を行う切替後燃料予測噴射開始時期推定手段を設ける。ここでは燃料切替指示の実行直後の残存燃料供給路にその容積Ｖｓ分の切替前燃料が残っているので、その切替後燃料予測噴射開始時期推定手段は、燃料切替指示の実行直後から起算した燃料噴射量の積算値（即ち、積算噴射量Ｖｆ）と残存燃料供給路容積Ｖｓとを比較させながら切替後燃料の予測噴射開始時期の推定を行うように構成しておけばよい。この場合には、その積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓ以上になったときに切替後燃料の予測噴射開始時期であると推定される。
【００４１】
また、本実施例１の電子制御装置１の空燃比制御手段は、その予測噴射開始時期が推定されたときに切替後燃料に係る空燃比制御への切り替えが実行されるよう構成しておけばよい。
【００４２】
以下に、本実施例１の多種燃料内燃機関の燃料切替時における動作の一例を図２のフローチャートに基づき説明する。尚、ここでは、燃料の種別に拘わらず主として理論空燃比での運転が行われるものとして例示する。
【００４３】
先ず、電子制御装置１は、燃料切替が行われたか否かについて判定する（ステップＳＴ１）。かかる判定は、例えば、電子制御装置１の油種選択手段が第１又は第２のフィードポンプ５２Ａ，５２Ｂと燃料通路切替手段５４に対して燃料切替指示を実行したか否かによって行うことができる。
【００４４】
電子制御装置１は、このステップＳＴ１にて燃料切替が実行されていないと判定した場合に本処理を一旦終了する。一方、この電子制御装置１は、燃料切替が実行されたと判定した場合、その切替後燃料予測噴射開始時期推定手段に燃料切替時以降の全ての燃料噴射弁５８からの燃料噴射量を積算させる（ステップＳＴ２）。
【００４５】
そして、その切替後燃料予測噴射開始時期推定手段は、その全ての燃料噴射弁５８からの積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓ以上になったか否か（即ち、残存燃料供給路内の切替前燃料が全て噴射し尽くされたか否か）を判定し（ステップＳＴ３）、肯定判定が為される（即ち、積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓ以上になる）まで計算周期毎に毎回判定される。
【００４６】
本実施例１の電子制御装置１は、そのステップＳＴ３にて切替後燃料予測噴射開始時期推定手段が肯定判定して残存燃料供給路内の切替前燃料が全て噴射し尽くされたと判断した場合、その空燃比制御手段によって何れの燃料への切り替え（ここでは、第１燃料Ｆ１としてのガソリン燃料から第２燃料Ｆ２としてのアルコール燃料への切り替え）が行われたのかを判定する（ステップＳＴ４）。かかる判定は、如何様な燃料切替指示が為されたのかを知ることで行うことができる。
【００４７】
そして、この空燃比制御手段は、切替後燃料用の噴射パルス巾変換係数への切り替えを実行する。
【００４８】
例えば、そのステップＳＴ４にてアルコール燃料への切り替えと判定された場合、空燃比制御手段は、ガソリン燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃｇからアルコール燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃａへの切り替えを行って、アルコール燃料に適した空燃比制御が実行されるようにする（ステップＳＴ５）。一方、そのステップＳＴ４にてガソリン燃料への切り替えと判定された場合、空燃比制御手段は、それとは逆にアルコール燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃａからガソリン燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃｇへの切り替えを行って、ガソリン燃料に適した空燃比制御が実行されるようにする（ステップＳＴ６）。
【００４９】
ここで、そのガソリン燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃｇとは、ガソリン燃料用噴射パルス巾のベース変換係数Ｃｇ０と運転条件（機関回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｋｌ）とをパラメータにした関数で導かれるものであり、現時点の運転条件に応じたガソリン燃料の燃料噴射量を燃料噴射弁５８に印加する電気パルス信号へと置き換える為の変換係数のことである。また、そのガソリン燃料用噴射パルス巾とはガソリン燃料噴射時の燃料噴射弁５８への電気パルス信号の巾のことであり、そのベース変換係数Ｃｇ０とは、所定の基準となる運転条件で運転させる際のガソリン燃料の燃料噴射量をその電気パルス信号に置き換える為の変換係数のことである。つまり、ガソリン燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃｇとは、そのベース変換係数Ｃｇ０を現時点の運転条件に適応させて補正した変換係数である。
【００５０】
これと同様に、アルコール燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃａとは、アルコール燃料用噴射パルス巾のベース変換係数Ｃａ０と運転条件（機関回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｋｌ）とをパラメータにした関数で導かれるものであり、現時点の運転条件に応じたアルコール燃料の燃料噴射量を燃料噴射弁５８に印加する電気パルス信号へと置き換える為の変換係数のことである。また、そのアルコール燃料用噴射パルス巾とはアルコール燃料噴射時の燃料噴射弁５８への電気パルス信号の巾のことであり、そのベース変換係数Ｃａ０とは、所定の基準となる運転条件で運転させる際のアルコール燃料の燃料噴射量をその電気パルス信号に置き換える為の変換係数のことである。つまり、アルコール燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃａとは、そのベース変換係数Ｃａ０を現時点の運転条件に適応させて補正した変換係数である。
【００５１】
本実施例１の空燃比制御手段は、そのような切替後燃料に合わせたアルコール燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃａ又はガソリン燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃｇに基づいて電気パルス信号を算出し、その電気パルス信号を燃料噴射弁５８に対して印加する。これにより、この多種燃料内燃機関においては、現時点での運転条件（機関回転数Ｎｅ及び機関負荷Ｋｌ）に応じた燃料噴射量で切替後燃料が噴射される。ここでは、その切替後燃料の理論空燃比で運転される。
【００５２】
このように、本実施例１の多種燃料内燃機関においては、上述した残存燃料供給路に残っている切替前燃料が全て噴射し終わる時期（即ち、切替後燃料予測噴射開始時期）を推定し、その時期になってから予め設定されている切替後燃料に適した空燃比制御を実行させるので、実際に噴射されている燃料に適応させた最適な燃焼状態での運転を行うことができる。ここでは、切替前燃料の理論空燃比運転から切替後燃料の理論空燃比運転の切り替えが実行される。一方、その切替前燃料が噴射され尽くされるまでの燃料切替の過渡期においては、その切替前燃料に適した空燃比制御が継続されるので、その切替前燃料に最適な燃焼状態のままで運転し続けることができる。これが為、この多種燃料内燃機関においては、燃料を切り替える際の燃焼状態の安定化が図れるので、トルク変動を防いでドライバビリティの悪化を抑制することができ、また、失火やエミッション性能の悪化を防ぐこともできる。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例２を図１，図３及び図４に基づいて説明する。
【００５４】
前述した実施例１の多種燃料内燃機関においては、残存燃料供給路（燃料通路切替手段５４の弁体よりも下流側の流路、第３燃料通路５３、高圧燃料ポンプ５６内、高圧燃料通路５５、デリバリ通路５７、夫々の燃料噴射弁５８内）に残っている切替前燃料が全て噴射されるまでは当該切替前燃料の理論空燃比で運転が行われ、その切替前燃料が噴射し尽くされた後は切替後燃料の理論空燃比で運転が行われている。
【００５５】
しかしながら、実施例１においても説明したように燃料毎に理論空燃比が異なり、また、特に吸入空気量については実際に噴射される燃料が切り替わったからといって瞬時に切替後燃料の理論空燃比を満足させるよう細かく調節できるものではないので、切替後燃料が実際に噴射され始めたときには、その切替後燃料の理論空燃比になるよう空燃比制御の指示が為されたとしても実際の空燃比が理論空燃比からズレてしまう。
【００５６】
そこで、本実施例２においては、切替後燃料予測噴射開始時期以降（切替後燃料が実際に噴射され始めたとき）の目標空燃比を過濃空燃比へと制御し、希薄側へのズレを防いでドライバビリティの悪化が抑えられるように構成する。この過濃空燃比運転は、その切替後燃料が所定量以上噴射されるまで繰り返させる。例えば、ここでは、燃料切替実行直後からの切替前燃料も含む積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓの所定倍以上になるまで過濃空燃比運転を継続させる。尚、燃料の切り替えは、一方の燃料の残存量が極端に少なくなっている等の状況を除き、多くの場合、運転者のアクセル操作等に伴う出力上昇要求のときに行われるものである。これが為、そのような過濃空燃比運転が実行されたとしても、運転者の要求自体が出力上昇要求であるのでドライバビリティの悪化を感じることはない。
【００５７】
ここで、アルコール燃料からガソリン燃料への切り替えが行われたときには、逆にガソリン燃料の空燃比が過濃側へとズレてしまうが、その際には過濃空燃比へと空燃比制御が行われるので、ドライバビリティの悪化等の不都合を運転者に感じさせる可能性は少ない。
【００５８】
一方、そのような過濃空燃比で運転しているときには、排気ガス中のＨＣ（未燃ＨＣ含む）やＣＯの生成量が増加する一方で酸素量が理論空燃比運転時と比べて低下してしまうので、その生成量如何では全てを排気浄化装置８２で浄化しきれずに未浄化分を大気へと放出させてしまう可能性がある。
【００５９】
従って、本実施例２においては、切替後燃料予測噴射開始時期になる前（切替後燃料の噴射が実際に始まる前）の目標空燃比を希薄空燃比へと制御して排気浄化装置８２の触媒内に酸素を蓄えておき、その酸素を用いて後の過濃空燃比運転時におけるＨＣ（未燃ＨＣ含む）やＣＯが酸化されるように構成する。この希薄空燃比運転は、上記の残存燃料供給路の切替前燃料が所定量以上噴射された後切替後燃料が実際に噴射され始めるまで繰り返させる。例えば、ここでは、燃料切替実行直後からの切替前燃料も含む積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓの所定割合以上になってから残存燃料供給路容積Ｖｓに達するまで希薄空燃比運転を継続させる。
【００６０】
以下に、本実施例２の多種燃料内燃機関の燃料切替時における動作の一例を図３のフローチャートに基づき説明する。尚、ここでは、特に言及しなければ燃料の種別に拘わらず主として理論空燃比での運転が行われるものとして例示する。
【００６１】
先ず、電子制御装置１は、実施例１のステップＳＴ１と同様にして燃料切替が行われたか否かについて判定し（ステップＳＴ１１）、燃料切替が実行されていなければ本処理を一旦終了する。一方、この電子制御装置１は、そのステップＳＴ１１にて燃料切替が実行されたと判定した場合、その切替後燃料予測噴射開始時期推定手段に燃料切替指示時以降の全ての燃料噴射弁５８からの燃料噴射量を積算させる（ステップＳＴ１２）。
【００６２】
本実施例２の切替後燃料予測噴射開始時期推定手段は、その全ての燃料噴射弁５８からの積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓの所定割合（例えば、ここでは５割）以上で且つ残存燃料供給路容積Ｖｓに達していないのか否かについての判定を行う（ステップＳＴ１３）。
【００６３】
ここでは、その積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓの所定割合以上になるまで否定判定されて切替前燃料による理論空燃比運転が継続される。例えば、この際には、図４に示す如く切替前燃料たるガソリン燃料（第１燃料Ｆ１）を用いて目標空燃比が理論空燃比（空気過剰率λ＝１）となるように空燃比制御が行われる。
【００６４】
一方、そのステップＳＴ１３においては、積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓの所定割合以上になったとき（更に、その積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓに達していないとき）に肯定判定される。そして、このときには、電子制御装置１の空燃比制御手段が目標空燃比を希薄空燃比（例えば、図４に示す如く空気過剰率λ＝１．０２５）に設定して（ステップＳＴ１４）、切替前燃料による希薄空燃比運転が実行されるように空燃比制御を行う。
【００６５】
続いて、本実施例２の切替後燃料予測噴射開始時期推定手段は、積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓ以上になっているのか否か（即ち、残存燃料供給路内の切替前燃料が全て噴射し尽くされたか否か）について判定する（ステップＳＴ１５）。
【００６６】
ここでは、その積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓ以上になるまで否定判定されて切替前燃料による希薄空燃比運転が継続される。ここで、この希薄空燃比運転の継続期間は、例えば少なくとも過濃空燃比運転を行うことで増加したＨＣやＣＯが浄化され得るだけの酸素量を触媒内に蓄積できるのかどうかを基準にして設定すればよい。そして、そのステップＳＴ１５にて肯定判定されて残存燃料供給路内の切替前燃料が全て噴射し尽くされたと判断された場合、空燃比制御手段は、実施例１のステップＳＴ４と同様にして何れの燃料への切り替え（ここでは、第１燃料Ｆ１としてのガソリン燃料から第２燃料Ｆ２としてのアルコール燃料への切り替え）が行われたのかを判定する（ステップＳＴ１６）。
【００６７】
この空燃比制御手段は、実施例１のステップＳＴ５又はステップＳＴ６と同様にして、アルコール燃料への切り替えであればガソリン燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃｇからアルコール燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃａへの切り替えを行い（ステップＳＴ１７）、ガソリン燃料への切り替えであればアルコール燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃａからガソリン燃料用噴射パルス巾変換係数Ｃｇへの切り替えを行う（ステップＳＴ１８）。これにより、この空燃比制御手段は、切替後燃料（アルコール燃料又はガソリン燃料）に適した空燃比制御を実行できるようになる。
【００６８】
しかる後、この空燃比制御手段は、目標空燃比を過濃空燃比（例えば、図４に示す如く空気過剰率λ＝０．９６）に設定して（ステップＳＴ１９）、切替後燃料による過濃空燃比運転が実行されるように空燃比制御を行う。
【００６９】
続いて、本実施例２の空燃比制御手段は、積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓの所定倍（例えば、ここでは１．３倍）以上になっているのか否か（即ち、残存燃料供給路内の切替後燃料が所定量噴射されたか否か）について判定する（ステップＳＴ２０）。
【００７０】
ここでは、その積算噴射量Ｖｆが残存燃料供給路容積Ｖｓの所定倍以上になるまで否定判定されて切替後燃料による過濃空燃比運転が継続される。そして、そのステップＳＴ２０にて肯定判定されて残存燃料供給路内の切替後燃料が所定量噴射されたと判断された場合、空燃比制御手段は、目標空燃比を理論空燃比（空気過剰率λ＝１）に設定して（ステップＳＴ２１）、切替後燃料による理論空燃比運転が実行されるように空燃比制御を行う。
【００７１】
このように、本実施例２の多種燃料内燃機関においては、上述した残存燃料供給路に残っている切替前燃料が全て噴射し尽くされる前に希薄空燃比運転を行って、その際の排気ガス中の酸素を排気浄化装置８２の触媒内に蓄積させる。そして、その切替前燃料が全て噴射し尽くされた直後においては、切替後燃料による過濃空燃比運転を行う。これが為、この多種燃料内燃機関においては、例えば、ガソリン燃料からアルコール燃料への切り替えが実際に行われたときの空燃比の希薄化を防ぐことができるので、その希薄化に伴う出力低下が回避されてドライバビリティの悪化の抑制が可能になる。一方、この多種燃料内燃機関においては、アルコール燃料からガソリン燃料への切り替えが行われたとしても、前述したが如くドライバビリティの悪化等の生じる可能性が低い。
【００７２】
一方、そのときには過濃空燃比運転によって排気ガス中に有害なＨＣやＣＯの生成量が増えてしまうが、予め上記の希薄空燃比運転を行って排気浄化装置８２の触媒内に酸素を蓄えているので、その排気浄化装置８２においては、その酸素と過濃空燃比運転時のＨＣやＣＯが酸化反応を起こして無害なＨ2ＯやＣＯ2へと浄化される。これが為、この多種燃料内燃機関においては、燃料切替時のエミッション性能の悪化を防ぐことができる。
【００７３】
つまり、本実施例２の多種燃料内燃機関においては、実際に燃焼室ＣＣへと噴射される燃料が切り替わる際、エミッション性能を悪化させることなくドライバビリティの悪化を抑えることができる。また、この本実施例２の多種燃料内燃機関においては、前述した実施例１と同様に、残存燃料供給路に残っている切替前燃料が全て噴射し終わる時期（即ち、切替後燃料予測噴射開始時期）を推定し、その時期になってから予め設定されている切替後燃料に適した空燃比制御を実行させるので、実際に噴射されている燃料に適応させた最適な燃焼状態での運転を行うことができる。一方、その切替前燃料が噴射され尽くされるまでの燃料切替の過渡期においては、その切替前燃料に適した空燃比制御が継続されるので、その切替前燃料に最適な燃焼状態のままで運転し続けることができる。従って、この本実施例２の多種燃料内燃機関においても、燃料を切り替える際の燃焼状態の安定化が図れるので、より効果的なドライバビリティの悪化の抑制が可能になり、また、より効果的に失火やエミッション性能の悪化を防ぐこともできるようになる。
【００７４】
ところで、上述した各実施例１，２においては、炭化水素系燃料としてガソリン燃料、含酸素燃料としてアルコール燃料を例示したが、必ずしもこれらに限定するものではない。例えば、ガソリン燃料及びアルコール燃料の混合燃料（つまり、アルコール混合燃料）とガソリン燃料の組み合わせに対して本発明を適用してもよく、この場合においても各実施例１，２と同様の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明に係る多種燃料内燃機関は、燃料性状の異なる燃料間で噴射燃料を切り替える際の燃焼状態の安定化を図る技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る多種燃料内燃機関の実施例１，２の構成について示す図である。
【図２】実施例１の多種燃料内燃機関の燃料切替時の動作について説明するフローチャートである。
【図３】実施例２の多種燃料内燃機関の燃料切替時の動作について説明するフローチャートである。
【図４】実施例２の燃料切替時における空燃比と燃料との対応関係の一例について説明する図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  電子制御装置（ＥＣＵ）
４１Ａ  第１燃料タンク
４１Ｂ  第２燃料タンク
５０  燃料供給装置
５１Ａ  第１燃料通路
５１Ｂ  第２燃料通路
５３  第３燃料通路
５４  燃料通路切替手段
５５  高圧燃料通路
５６  高圧燃料ポンプ
５７  デリバリ通路
５８  燃料噴射弁（燃料噴射手段）
８２  排気浄化装置
ＣＣ  燃焼室
Ｆ１  第１燃料
Ｆ２  第２燃料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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