(57)【要約】【課題】ガソリンとアルコールとの混合燃料のアルコール濃度が変化してもより適切にリーン運転させる内燃機関の運転制御装置を提供する。【解決手段】ガソリンとアルコールとの混合燃料を噴射する燃料噴射弁１５と、筒内で混合燃料に点火する点火手段１６と、混合燃料のアルコール濃度αを検出するアルコール濃度検出手段と、アルコール濃度に基づきリーン運転が可能な運転域か否かを設定する運転域判定手段Ａ２と、リーン運転可能な運転域と判定されたとき、混合燃料中のアルコール濃度が高いほど、燃料噴射弁の噴射終了時期ｔ１ｅから点火手段１６の点火時期ｔｉ１までの期間Δｃ１が長くなるよう、噴射弁の噴射時期ｔ１ｍ又は点火手段の点火時期ｔｉ１の少なくとも一方を制御する制御手段Ａ０とを備える。【選択図】図１
2008232035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内にガソリンとアルコールとの混合燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記筒内で前記燃料噴射弁から噴射された前記混合燃料に点火する点火手段と、
前記混合燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
前記アルコール濃度検出手段で検出されたアルコール濃度に基づき、前記内燃機関がリーン運転可能な運転域であるか否かを判定する運転域判定手段と、
前記運転域判定手段で前記リーン運転可能な運転域と判定されたとき、前記混合燃料中のアルコール濃度が高いほど、前記燃料噴射弁の噴射終了時期から前記点火手段の点火時期までの期間が長くなるよう、前記燃料噴射弁の噴射時期又は前記点火手段の点火時期の少なくとも一方を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の運転制御装置。
【請求項２】
内燃機関の筒内にガソリンとアルコールとの混合燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記筒内で前記燃料噴射弁から噴射された前記混合燃料に点火する点火手段と、
前記混合燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
前記アルコール濃度検出手段で検出されたアルコール濃度に基づき、前記内燃機関がリーン運転可能な運転域であるか否かを判定する運転域判定手段と、
前記運転域判定手段で前記リーン運転可能な運転域と判定されたとき、前記混合燃料中のアルコール濃度が高いほど、前記点火手段の点火時期が遅くなるよう制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の運転制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記燃料噴射弁の燃料噴射回数が、前記アルコール濃度に応じて設定可能となっており、前記アルコール濃度が高いほど、前記燃料噴射弁から複数回噴射される前記リーン運転可能な運転域が広く設定されていることを特徴とする内燃機関の運転制御装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記運転域判定手段が、所定のアルコール濃度よりも低い低アルコール濃度時と、この低アルコール濃度時よりも高い高アルコール濃度時とに応じて判定を行うようになっており、前記リーン運転可能と判定される運転域が、前記高アルコール濃度時よりも前記低アルコール濃度時の方が広く設定されていることを特徴とする内燃機関の運転制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の運転制御装置において、
前記運転域判定手段が、さらに前記内燃機関の吸気温度と水温を用いて前記リーン運転可能な運転域であるか否かを判定することを特徴とする内燃機関の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の運転制御装置、特に、ガソリンとアルコールとの混合燃料を筒内に直接に噴射供給し、リーン運転させる内燃機関の運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン代替燃料を用いた車両の一つである、ガソリンとアルコールとをどのような混合比であっても運転特性を良好に維持して走行できるようにした、いわゆるＦＦＶ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｕｅｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）の開発が進んでいる。このようなガソリンとアルコールとの混合燃料を用いた混合燃料車両では、ガソリンに比べてアルコールの発熱量が低いことによる噴射量の増量補正が必要とされる。更に、アルコール混合量の多い高アルコール濃度であると、例えば、図９に一例として示すように、気化特性が低くなることに起因して始動特性の改善を図る必要が生じている。
【０００３】
ところで、筒内に向けて燃料を直接噴射供給する直接噴射エンジンが知られており、この直接噴射エンジンにガソリンとアルコールとの混合燃料を用いるべく開発が進んでいる。  
例えば、特許文献１（特開２００５−２２０８２０公報）に開示のガソリンとアルコールとの混合燃料を用いた直接噴射エンジンの制御装置では、アルコール濃度に対応させて予め定められた濃度範囲毎にリーン運転が可能な運転領域を示す成層領域判定マップとリーン運転のための噴射制御量が予め設定されたパラメータマップを用い、アルコール濃度に基づき、リーン運転領域と判断されたときは、パラメータマップに設定された噴射制御量によりリーン運転を行わせている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２０８２０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ガソリンとアルコールとの混合燃料を用いた場合、燃料噴霧の気化特性はエンジン雰囲気温度、例えば水温や吸気温の高低により変動し易く、特に、リーン運転時においては水温や吸気温の変動に伴い燃焼性能が比較的大きく変動し易く、これが燃焼悪化を招く要因となると考えられている。  
ところが、特許文献１のように、単に、アルコール濃度に対応して濃度範囲毎にリーン運転が可能な運転領域を設定し、更に、アルコール濃度に対応して点火時期、噴射時期、噴射期間等の制御パラメータ量が設定されるという制御処理をするだけでは、燃焼悪化を招くことなくリーン運転制御を行うことはできない。即ち、特許文献１の技術では、燃料噴霧の気化特性が十分に考慮されていないため、アルコール濃度変化に対応し、燃焼悪化を招くことなく安定してリーン運転制御を行うことはできない。
【０００６】
更に、混合燃料が高アルコール濃度である場合に、燃料噴射量の増量を図る必要が生じやすい。このような場合、これに対処する上で高噴射量の大型の燃料噴射弁を用いるとしたのでは、装着性に問題が生じやすく、この点でも改善が望まれている。  
本発明は、上述のような問題点に着目してなされたもので、ガソリンとアルコールとの混合燃料のアルコール濃度が変化してもより適切にリーン運転させることができる内燃機関の運転制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、請求項１の発明は、内燃機関の筒内にガソリンとアルコールとの混合燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記筒内で前記燃料噴射弁から噴射された前記混合燃料に点火する点火手段と、前記混合燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、前記アルコール濃度検出手段で検出されたアルコール濃度に基づき、前記内燃機関がリーン運転可能な運転域であるか否かを判定する運転域判定手段と、前記運転域判定手段で前記リーン運転可能な運転域と判定されたとき、前記混合燃料中のアルコール濃度が高いほど、前記燃料噴射弁の噴射終了時期から前記点火手段の点火時期までの期間が長くなるよう、前記燃料噴射弁の噴射時期又は前記点火手段の点火時期の少なくとも一方を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、内燃機関の筒内にガソリンとアルコールとの混合燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記筒内で前記燃料噴射弁から噴射された前記混合燃料に点火する点火手段と、前記混合燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、前記アルコール濃度検出手段で検出されたアルコール濃度に基づき、前記内燃機関がリーン運転可能な運転域であるか否かを判定する運転域判定手段と、前記運転域判定手段で前記リーン運転可能な運転域と判定されたとき、前記混合燃料中のアルコール濃度が高いほど、前記点火手段の点火時期が遅くなるよう制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の運転制御装置において、前記燃料噴射弁の燃料噴射回数が、前記アルコール濃度に応じて設定可能となっており、前記アルコール濃度が高いほど前記燃料噴射弁から複数回噴射される前記リーン運転可能な運転域が広く設定されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１、２又は３に記載の内燃機関の運転制御装置において、前記運転域判定手段が、所定のアルコール濃度よりも低い低アルコール濃度時と、この低アルコール濃度時よりも高い高アルコール濃度時とに応じて判定を行うようになっており、前記リーン運転可能と判定される運転域が、前記高アルコール濃度時よりも前記低アルコール濃度時の方が広く設定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の運転制御装置において、前記運転域判定手段が、さらに前記内燃機関の吸気温度と水温を用いて前記リーン運転可能な運転域であるか否かを判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本請求項１記載の発明によれば、混合燃料のアルコール濃度に変化があっても、混合燃料を筒内噴射して適切にリーン燃焼させることができる。しかも、混合燃料のアルコール濃度が高いほど、噴射終了時期から点火時期までの経過時間が長くなるように、燃料噴射弁の噴射時期又は点火手段の点火時期の少なくとも一方を制御するので、筒内へ噴射された燃料の着火前までの霧化期間を十分確保でき、確実に着火でき、リーン運転特性を向上させることができる。
【００１３】
本請求項２記載の発明によれば、混合燃料のアルコール濃度に変化があっても、混合燃料を筒内噴射して適切にリーン燃焼させることができる。しかも、混合燃料のアルコール濃度が高いほど、点火時期が遅くなるようにするので、筒内へ噴射された燃料の着火前までの霧化期間を十分確保でき、確実に着火でき、リーン運転特性を向上させることができる。
【００１４】
本請求項３記載の発明によれば、燃料噴射弁の噴射回数を内燃機関の運転域に応じて複数回に可変設定するので、アルコールとガソリンの当量比の相違により、高アルコール濃度の混合燃料では噴射量が増量される傾向にあるとしても複数回に分けて燃料噴射でき、単一の燃料噴射弁を用いるのみで対応でき、仕様の異なる燃料噴射弁を別途に用いる必要がない。
【００１５】
本請求項４記載の発明によれば、高アルコール濃度時よりも低アルコール濃度時の方がリーン運転可能と判定される運転域がより広く設定され、低アルコール濃度時にリーン運転可能と判定される運転域を拡大して燃費向上を図ることができる。
【００１６】
本請求項５記載の発明によれば、リーン運転可能な運転域が吸気温度に加えてエンジン水温に応じても適切に修正されるので、ガソリンとアルコールとの混合燃料を確実に着火でき、リーン運転特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１には、内燃機関の運転制御装置が適用されたガソリンとアルコールとの混合燃料を用いることができる直噴エンジン（以後単にエンジンと記す）１を示した。このエンジン１は不図示の自動車に搭載される直列４気筒エンジンで、エンジン本体がクランク軸２にコンロッド３を介して連結されたピストン４を摺動可能に支持するシリンダブロック５を備える。シリンダブロック５の上側にはシリンダヘッド６及びヘッドカバー７が順次一体結合され、シリンダブロック５の下側にはその下方を閉鎖するオイルパン８が一体結合され、これらがエンジン本体を成している。
【００１８】
図１に示すように、エンジン本体内に配備された複数のシリンダ（図１では１気筒のみを示した）９の各々の内部には燃焼室Ｃが設けられる。各燃焼室Ｃには吸気ポート１１を介し吸気が導かれ、排気ポート１２を介し排気が排出される。吸気ポート１１を開閉する吸気弁１３と排気ポート１２を開閉する排気弁１４とは、吸気系、排気系の不図示の動弁系によってそれぞれ駆動される。燃焼室Ｃで発生した回転エネルギーはピストン４、コンロッド３を介しクランク軸２に回転力として伝達される。シリンダヘッド６には各気筒の燃焼室Ｃと対向する部位に吸気弁１３や排気弁１４と干渉しないように燃料噴射弁（インジェクタ）１５及び点火プラグ１６がそれぞれ配設される。
【００１９】
各気筒の燃焼室Ｃには、エアクリーナ１７からの空気が吸気ポート１１に連通する吸気通路ＩＲを通して導入され、吸気通路ＩＲの電制スロットル弁（以後単にスロットル弁と記す）１８による流量制御を受けて吸入される。エンジン１からの排気は排気ポート１２に連通する排気通路ＥＲより排出される。この排気通路ＥＲには排気浄化用の不図示の触媒が介装されている。  
エンジン１の各気筒の燃料噴射弁（以後、インジェクタと記す）１５は後述の燃料供給装置２２よりガソリンとアルコールとの混合燃料の供給を受ける。更に、インジェクタ１５は励磁コイル１５１を備え、これが後述する電子制御ユニット（以下、コントローラと称す）１９により駆動制御されることで、燃料噴射駆動する。
【００２０】
各インジェクタ１５の励磁コイル１５１は、コントローラ１９からエンジン回転に同期して吸気行程や圧縮行程にて励磁され、噴射駆動制御される。ここでインジェクタ１５は、図３、図４に示すような後述する噴射パルス信号（開弁信号）Ｔ１ｍ，Ｔ２ｆ，Ｔ２ｒに応じたパルスを受けることで開弁し、ガソリンとアルコールとの混合燃料を燃焼室Ｃに噴射する。ここで噴射されたガソリンとアルコールとの混合燃料は、吸気行程にある場合は燃焼室Ｃ内に均質な混合気として拡散される。また、圧縮行程である場合はピストンキャビティー２１の働きで点火栓１６の周りに集中的に層状の混合気として分布される。
【００２１】
ここで、インジェクタ１５は燃焼室Ｃの中央側の点火プラグ１６に比較的接近して（図１には概略的に示した）配備される。このため、インジェクタ１５からの噴霧の上端側部分は点火プラグ１６の火花放電ギャップ（放電空間）ｔ（図１参照）に直接かかる位置を通過するように設定され、点火性の確保が図られている。  
インジェクタ１５は、吸気行程噴射時において、例えば、図３（ａ）に示すような１回の噴射パルス信号（開弁信号）Ｔ１ｍを受けて開弁し、燃焼室Ｃの全域に燃料噴霧を拡散する均質噴射を行うことができる。
【００２２】
この際、インジェクタ１５はその励磁コイル１５１にコントローラ１９からの燃料噴射弁駆動信号である１回のメイン噴射の駆動パルスＴ１ｍ（噴射期間）を所定の噴射時期ｔ１ｍより噴射終了時期ｔ１ｅの間に印加される（図３参照）。これによって、駆動パルスＴ１ｍの噴射期間に応じた噴射量（パルス幅相当）Ｑ１ｍの１回の均質噴射を行うよう噴射駆動できる。インジェクタ１５からの噴霧は圧縮行程の経過に応じて燃焼室Ｃの中央側の点火プラグ１６近傍側に集合される。その噴霧の上端側部分は点火プラグ１６の火花放電ギャップ（放電空間）ｔ（図１参照）に直接かかる位置を通過する際（図５の星印の時期）に点火が成される。
【００２３】
次に、インジェクタ１５は、圧縮行程噴射時において、例えば、図４（ａ）に示すような２回の噴射パルス信号（開弁信号）Ｔ２ｆ，Ｔ２ｒを受けて開弁し、キャビティー２１内に燃料を層状噴射することができる。  
この際、インジェクタ１５はその励磁コイル１５１にコントローラ１９からの燃料噴射弁駆動信号である２回のメイン噴射の駆動パルスＴ２ｆ、Ｔ２ｒ（噴射期間）を所定の噴射時期ｔ２ｆ、ｔ２ｒより噴射終了時期ｔ２ｆｅ，ｔ２ｒｅの間に印加される（図４参照）。これによって、駆動パルスＴ２ｆ、Ｔ２ｒの噴射期間に応じた噴射量（パルス幅相当）Ｑｍ２（＝Ｑ２ｆ＋Ｑ２ｒ）の２回の噴射を行うよう噴射駆動できる。インジェクタ１５からの噴霧は圧縮上死点接近に応じて、キャビティー２１内に層状に噴霧された混合気の上端側部分が点火プラグ１６の火花放電ギャップｔを通過する際（図５の星印の時期）に点火が成される。
【００２４】
図１に示すように、燃料噴射弁（以後、インジェクタと記す）１５に燃料供給する燃料供給装置２２は燃料タンク２６を備え、燃料タンク２６内のガソリンとアルコールとの混合燃料を低圧供給通路２８を介し低圧ポンプ２７及び高圧ポンプ２９に導いている。  
低圧ポンプ２７と高圧ポンプ２９はポンプユニットＰＵとしてユニット化されている。このポンプユニットＰＵはエンジン１の不図示のドライブシャフトに回転伝達系を介して接続されたポンプ軸３３を備え、ポンプ軸３３を介しエンジン１の回転に同期して回転駆動される。なお、ポンプユニットＰＵでは、ポンプ軸３３の回転に連動して不図示のベーン式フィードポンプ（低圧ポンプ２７）や燃料圧送用の不図示のプランジャ（高圧ポンプ２９）がそれぞれ駆動される。低圧ポンプ２７は燃料タンク２６からの燃料を不図示のポンプ内低圧室に圧送し、次いで、高圧ポンプ２９が低圧混合燃料を高圧化して燃圧調整器３４を介してデリバリパイプ２３の一端に供給する。燃圧調整器３４はコントローラ１９に制御され、デリバリパイプ２３内の燃圧が所定値となるよう燃圧調整可能である。
【００２５】
図１に示すように、低圧供給通路２８の途中にはガソリンとアルコールとの混合燃料のアルコール濃度αを誘電率の変化等に基づき検出するアルコール濃度検出手段としてのアルコール濃度センサ３２が設けられている。  
図１において、符号３０は各インジェクタ１５からの余剰の燃料を燃料タンク２６に戻すリターン通路を示す。なお、デリバリパイプ２３の他端には燃料圧の過度の上昇を抑えるよう機能する不図示のプレッシャリミッタが配備され、そのプレッシャリミッタからの不図示の低圧配管が余剰燃料を燃料タンク２６に戻すよう接続されている。  
シリンダヘッド６の燃焼室Ｃと対向する壁部中央には点火プラグ１６が配備されている。
【００２６】
図１に示すように、この点火プラグ１６の上端部にはイグナイタ２４が連結される。イグナイタ２４はコントローラ１９からの点火信号を受けた際に点火用高電圧を発生させ、この点火用高電圧が点火プラグ１６に印加され、その点火プラグ１６の火花放電ギャップｔに発生した火花放電によって燃焼室Ｃ内の混合気への着火が行なわれる。  
コントローラ１９は図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、図示しないタイマカウンタ等を備える。
【００２７】
コントローラ１９の入力回路１９１側には、負荷信号であるアクセル開度θａを検出するアクセル開度センサ３７、吸入空気量Ｑａを検出するエアーフローセンサ３８、予め定めたクランク角位置で基準パルス信号（気筒判別信号にも用いる）Ｃｂを出力すると共に、１〜２°毎に単位クランク角信号Δθを出力するクランクポジションセンサ３９とが設けられている。  
この他、入力回路１９１側には、エアクリーナ１７内で吸気温度ａｔを検出する吸気温センサ４１、スロットル弁１８の開度θｓを検出するスロットルポジションセンサ４０、エンジン１の冷却水温ｗｔを検出する水温センサ４２、排気通路ＥＲにて排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力する空燃比センサ４３、さらにはアルコール濃度αを検出するアルコール濃度センサ３２などが設けられている。
【００２８】
図２に示すように、エンジンの運転制御装置として機能するコントローラ１９は、制御手段Ａ０と、目標噴射量設定手段Ａ１と、運転域判定手段Ａ２としての機能を備える。  
制御手段Ａ０は基本的には、目標噴射量設定手段Ａ１、運転域判定手段Ａ２からのデータと、アルコール濃度α、エンジン回転速度Ｎｅ、アクセル開度θａ等のその他のエンジン運転情報とに応じて、各シリンダＣの燃料噴射弁２及び点火プラグ１６を駆動制御する。
【００２９】
次に、目標噴射量設定手段Ａ１は、まず、エンジン１の各気筒に対してエンジン運転情報であるアクセル開度θａ、エンジン回転速度Ｎｅ、空燃比Ａ／Ｆ、水温ｗｔ、アルコール濃度α等を取り込む。その上でこれらデータに基づきアルコール濃度αがゼロ％（ガソリン１００％）での基本燃料噴射量ＩＮＪｂを算出する。そして、算出された基本燃料噴射量ＩＮＪｂに空燃比Ａ／Ｆ（ストイキオ、リーンの噴射モードで異なる値）、水温ｗｔ等の補正値ＱＡ／Ｆ、Ｑｗｔを加え、さらに、現在のアルコール濃度α相当の補正係数Ｋαを乗算して、各噴射モード（ここではストイキオあるいはエンリッチ噴射モードとリーン噴射モードでの各値）での目標噴射量ＱＦＳ，ＱＦＲ｛＝（ＩＮＪｂ＋ＱＡ／Ｆ＋Ｑｗｔ）×Ｋα｝の演算を行っている。なお、補正係数Ｋαは後述のアルコール濃度αの増加に応じて増加する値としてアルコールの当量比等を考慮して適宜設定される。
【００３０】
運転域判定手段Ａ２は、まず、アルコール濃度域（アルコール濃度変化域）を複数のアルコール濃度域に区分設定しておく。ここでは、図９に一例として示されたアルコール蒸気圧特性を考慮して、リーン運転が可能な運転域の判断に用いる所定のアルコール濃度を、高アルコール濃度判定値αａ（例えばアルコール５０％）として設定した。これにより、図９に示されたように、アルコール濃度域を低アルコール濃度域ｅ１（例えばアルコール５０％未満）と、高アルコール濃度域（例えばアルコール５０％以上）ｅ２とに分別設定している。
【００３１】
なお、リーン運転が可能な運転域の判断のしきい値をアルコール５０％として設定しているが、このリーン運転が可能な低アルコール濃度域ｅ１のしきい値は、５０％以外の値に修正することも可能である。  
次に、運転域判定手段Ａ２は、アルコール濃度センサ３２により求めたアルコール濃度αが、あらかじめ設定された５０％未満の低アルコール濃度域ｅ１では低アルコール濃度信号Ｓｅ１を出力し、５０％以上の高アルコール濃度域ｅ２では高アルコール濃度信号Ｓｅ２を出力する。
【００３２】
その上で、低、高アルコール濃度域毎にそれぞれ複数のエンジン雰囲気温度パラメータである、エンジン１の吸気温度ａｔ及び水温ｗｔを取り込み、これらに基づきリーン運転が可能な運転域か否かを判定する。ここではリーン運転可能な運転域が吸気温度ａｔに加えて水温ｗｔに応じても適切に修正されるので、ガソリンとアルコールとの混合燃料を確実に着火でき、リーン運転特性を向上させることができる。
【００３３】
運転域判定処理は、具体的には図６（ａ），（ｂ）に示すような、予め２つに区分されたアルコール濃度域毎に、リーン運転許可域設定マップＭＡＰＬ，ＭＡＰＨを用い、リーン運転が可能な許可運転域か、そうでないリーン運転を禁止する運転域か否かを判定する。即ち、高アルコール濃度信号Ｓｅ２を読み取った場合、図６（ｂ）の高アルコール濃度時として、リーン運転許可域設定マップＭＡＰＨを用いる。低アルコール濃度信号Ｓｅ１を読み取った場合には、図６（ａ）の低アルコール濃度時として、リーン運転許可域設定マップＭＡＰＬを用いる。
【００３４】
ここで、図６（ａ）の低アルコール濃度時には、図６（ｂ）の高アルコール濃度時と比べて、リーン運転許可域をより広く設定する。即ち、低アルコール濃度時において、高アルコール濃度時と比べて、比較的エンジン雰囲気温度の低温域側にまで拡大設定するようにし、これにより、燃費向上を図るようにしている。一方、図６（ｂ）に示すように、高アルコール濃度時には噴霧燃料の気化性の低下を考慮し、リーン運転許可域をエンジン雰囲気温度の高温域側に比較的狭め、アルコール濃度αが高いことによる着火性の低下を抑制している。
【００３５】
次に、制御手段Ａ０の機能を更に説明する。  
制御手段Ａ０は、具体的には、制御量設定部Ａ０１と噴射制御部Ａ０２と点火制御部Ａ０３との機能を有する。  
制御量設定部Ａ０１は、燃料噴射弁１５のリーン運転に影響を与えるパラメータ毎の制御量をアルコール濃度αに応じてそれぞれ設定する。  
まず、リーン運転に影響を与えるパラメータとして、リーン運転が可能な運転域での噴射回数Ｎｉが設定され、燃料噴射弁１５の噴射回数Ｎｉをエンジン１の運転域であるエンジン回転速度Ｎｅとエンジン負荷としてのアクセル開度θａに応じて可変設定する。
【００３６】
即ち、図７（ａ），（ｂ）に示すような噴射回数設定マップＭＡＰＮＬ，ＭＡＰＮＨを用いて設定する。  
ここで、低アルコール濃度信号Ｓｅ１を検出した場合、図７（ａ）の低アルコール濃度時の噴射回数設定マップＭＡＰＮＬを用いる。ここでは、高アルコール濃度判定値αａ（例えば５０％）を下回り、ガソリン比率が大きい場合であり、目標噴射量ＱＦＳを１回噴射で行う領域を比較的大きく取る。
【００３７】
これに対して、高アルコール濃度信号Ｓｅ２を検出した場合、図７（ｂ）の高アルコール濃度時の噴射回数設定マップＭＡＰＮＨを用いる。ここでは高アルコール濃度判定値αａを上回り、アルコール比率が大きい場合であり、高アルコール濃度時に目標燃料噴射量ＱＦＲが比較的増加することに対処すべく、アルコール濃度αが高いほど、複数回噴射域である２回噴射域を広く設定しており、１回噴射域を比較的小さく設定している。  
更に、制御量設定部Ａ０１は、燃料噴射弁１５のリーン運転に影響を与えるパラメータ毎の制御量をアルコール濃度αに応じてそれぞれ設定する。
【００３８】
まず、制御量設定部Ａ０１は、運転域判定手段Ａ２からのデータである、低アルコール濃度信号Ｓｅ１（低アルコール濃度域ｅ１）や高アルコール濃度信号Ｓｅ２（高アルコール濃度域ｅ２）を取り込む。  
更に、アルコール濃度αに関係なく、ストイキオ、エンリッチ運転の場合には、それに応じて均一燃焼に影響を与えるパラメータ毎の制御量が設定される。
【００３９】
例えば、予め演算された目標噴射量ＱＦＳの入力信号を受け取ると、これに相当する噴射パルス幅Ｔｓｍと、噴射時期ｔｓｍとを図５におけるストイキオ、エンリッチ運転域に示すように設定する。更に、制御量設定部Ａ０１は、ストイキオ、エンリッチ運転域における定常の点火時期ｔｉ１（エンジン回転数に応じた基準値を負荷に応じて補正した値）を設定する。  
これら噴射データ「Ｔｓｍ、ｔｓｍ」に応じて噴射制御部Ａ０２が噴射駆動制御し、点火データ「ｔｉ１」に応じて点火制御部Ａ０３が点火駆動制御する。
【００４０】
次に、制御量設定部Ａ０１では、運転域判定手段Ａ２から低アルコール濃度信号Ｓｅ１を受けた場合において、図５におけるリーン運転モードでの運転域（圧縮行程：２回噴射）での制御量や、リーン運転モードでの運転域（吸気行程：１回噴射）での制御量が設定される。  
ここでは、先に求めた噴射回数Ｎｉデータより、選択された１回あるいは２回のいずれかに応じて、リーン運転に影響を与えるパラメータである噴射量（パルス幅相当）Ｑ１ｍ、Ｑ２ｆ，Ｑ２ｒ（図３，４参照）に相当する１あるいは２回の噴射パルスＴ１ｍ、Ｔ２ｆ、Ｔ２ｒと、噴射時期ｔ１ｍ、ｔ２ｆ、ｔ２ｒ、噴射終了時期ｔ１ｅ、ｔ２ｆｅ、ｔ２ｒｅとが設定される。更に、制御量設定部Ａ０１は、低アルコール濃度信号Ｓｅ１を受け、リーン運転モードでの運転域における点火時期ｔｉ１（エンジン回転数に応じた基準値を負荷に応じて補正した値）を設定する。
【００４１】
これら噴射データ「Ｔ１ｍ、Ｔ２ｆ、Ｔ２ｒ、ｔ１ｍ、ｔ２ｆ、ｔ２ｒ、ｔ１ｅ、ｔ２ｆｅ、ｔ２ｒｅ」に応じて噴射制御部Ａ０２が噴射駆動制御し、点火データ「ｔｉ１」に応じて点火制御部Ａ０３が点火駆動制御する。  
更に、運転域判定手段Ａ２からのデータに基づき高アルコール濃度信号Ｓｅ２を受けた場合には、図５におけるリーン運転モードでの運転域（圧縮行程：２回噴射）での制御量や、リーン運転モードでの運転域（吸気行程：１回噴射）での制御量が設定される。
【００４２】
ここでは、先に求めた噴射回数Ｎｉデータより、選択された１回あるいは２回のいずれかに応じて、リーン運転に影響を与えるパラメータである、不図示の噴射量Ｑ１ｍ’、Ｑ２ｆ’，Ｑ２ｒ’に相当する１あるいは２回の噴射パルスＴ１ｍ’、Ｔ２ｆ’，Ｔ２ｒ’と、噴射時期ｔ１ｍ’、ｔ２ｆ’、ｔ２ｒ’と、噴射終了時期ｔ１ｅ’、ｔ２ｆｅ’、ｔ２ｒｅ’とが設定される。更に、制御量設定部Ａ０１は、高アルコール濃度信号Ｓｅ２を受け、リーン運転モードでの運転域における点火時期ｔｉ２（エンジン回転数に応じた基準値を負荷に応じて補正した値）を設定する。
【００４３】
これら噴射データ「Ｔ１ｍ’、Ｔ２ｆ’，Ｔ２ｒ’と、噴射時期ｔ１ｍ’、ｔ２ｆ’、ｔ２ｒ’と、噴射終了時期ｔ１ｅ’、ｔ２ｆｅ’、ｔ２ｒｅ’」に応じて噴射制御部Ａ０２が噴射駆動制御し、点火データ「ｔｉ２」に応じて点火制御部Ａ０３が点火駆動制御する。  
なお、ここでの制御処理において、高アルコール濃度時におけるガソリンに対するメタノールの当量比のずれを考慮し、低アルコール濃度時より、ここでの噴射量、噴射パルスはそれぞれ比較的大きく、噴射時期、噴射終了時期はそれぞれ早く設定される。特に、ここでは、混合燃料が高アルコール濃度ほど、図５に示すように、噴射終了時期ｔ２ｒｅ’を低アルコール濃度時の噴射終了時期ｔ２ｒｅよりも早くなるように設定される。これによって、アルコール濃度が高いことで霧化期間が比較的長引くことに対処でき、着火を確実に行うことができる。
【００４４】
更に、図５に示すように、制御量設定部Ａ０１は、エンジン１の点火時期ｔｉ１、ｔｉ１’を設定し、混合燃料のアルコール濃度αが高い高アルコール濃度時ほど、点火時期ｔｉ１’を遅く（図５におけるΔｔａ）設定する。これにより、ガソリンとアルコールとの混合燃料の気化特性が、例えば図９に示すように、高アルコール濃度側にあるほど低下するという点を考慮し、混合燃料のアルコール濃度が高い高アルコール濃度時ほど、点火時期を遅く設定する。これにより、筒内へ噴射された燃料への着火を遅らせ、霧化期間を確保し、確実に着火でき、リーン運転特性を向上させることができる。
【００４５】
更に、図５に示すように、制御量設定部Ａ０１は、混合燃料のアルコール濃度αに応じて、２回噴射時における噴射終了時期ｔ２ｒｅ、ｔ２ｒｅ’から点火時期ｔｉ１、ｔｉ１’までの経過時間Δｃ１、Δｃ２を設定する。  
ここでアルコール濃度αが高いほど、即ち、図５に示すように、低アルコール濃度時の経過時間Δｃ１より高アルコール濃度時の経過時間Δｃ２を長く設定する。これにより、混合燃料のアルコール濃度が高い高アルコール濃度時ほど、経過時間Δｃ２を長く設定するで、筒内へ噴射された燃料の着火前までの霧化期間を十分確保でき、確実に着火でき、リーン運転特性を向上させることができる。
【００４６】
更に、図５に示すように、制御量設定部Ａ０１は、２回の噴射パルスＴ２ｆ，Ｔ２ｒ、Ｔ２ｆ’，Ｔ２ｒ’の設定に当たり、両パルスの間隔は予め所定値Δｄが設定され、この間隔Δｄを確保することで、２回目の噴射パルスＴ２ｒ、Ｔ２ｒ’での噴射圧の立ち上がりを確保し、２回目の霧化特性を確保するように間隔Δｄを設定している。  
更に、２回のメイン噴射モードにおいて、２回の噴射パルスＴ２ｆ，Ｔ２ｒ（あるいはＴ２ｆ’，Ｔ２ｒ’）は互いに等しい値に設定され、この処理で演算の容易化を図れる。
【００４７】
一方、高アルコール濃度での２回の噴射パルスＴ２ｆ’，Ｔ２ｒ’の場合の噴射終了時期ｔ２ｅ’と基準クランク角位置（ここでは圧縮所上死点ＴＤＣ）との間隔はΔｃ１より大きなΔｃ２に設定される。これにより、点火時期ｔｉ１、ｔｉ１’を噴射終了時期ｔ２ｅ’に対して十分遅らせるよう設定している。この処理によって、ガソリンとアルコールとの混合燃料の気化特性が、例えば図９に示すように、高アルコール濃度側にあるほど低下するという点を考慮し、即ち、高アルコール濃度でのリーン運転時の燃料の気化促進を十分図り、着火性を保持している。
【００４８】
次に、図１の内燃機関の運転制御装置の制御作動を、図８に示すコントローラ１９が行う運転制御ルーチンのフローチャートを参照して説明する。この運転制御ルーチンはエンジン１が始動された後、所定時間（例えば、１０ｍｓ）毎に実行される。  
まず、ステップｓ１において、最新のエンジン運転情報である、エンジン回転数Ｎｅ、負荷であるアクセル開度θａ、が取り込まれる。ステップｓ２ではアルコール濃度センサ３２からの計測値に基づき、デリバリパイプ２３内に送給されているガソリンとアルコールとの混合燃料のアルコール濃度αが読込まれる。更に、ステップｓ３ではエンジン雰囲気温度である、水温ｗｔや吸気温ａｔが取り込まれる。
【００４９】
ステップｓ４に達すると、現在のアルコール濃度αが高アルコール濃度判定値αａ（例えばアルコール５０％）と比較され、高アルコール濃度判定値αａを上回る場合高アルコール濃度信号Ｓｅ２が出力され、図６（ｂ）のリーン運転許可域設定マップＭＡＰＨが選択される。高アルコール濃度判定値αａを下回る場合、低アルコール濃度信号Ｓｅ１が出力され、図６（ａ）のリーン運転許可域設定マップＭＡＰＬが選択される。  
そして、選択されたマップに応じて現在のエンジン水温ｗｔ及び吸気温度ａｔに基づきリーン運転許可域か否か演算処理される。その後、ステップｓ５では前の判断結果がリーン運転許可域ではステップｓ６に、そうでないとステップｓ７に進む。
【００５０】
ステップｓ７に達すると、ストイキオ、あるいはエンリッチの理論空燃比Ａ／Ｆにあり、アルコール濃度α相当の補正係数Ｋαが算出され、ストイキオ、あるいはエンリッチでの目標噴射量ＱＦＳ｛＝（ＩＮＪｂ＋ＱＡ／Ｆ＋Ｑｗｔ）×Ｋα｝が演算される。  
次いでステップｓ８に進み、ここで、ストイキオ、あるいはエンリッチでの１回噴射モード（図５の２点差線参照）での制御パラメータ量、即ち、噴射量（パルス幅相当）Ｑｓｍ相当の噴射パルス信号（開弁信号）Ｔｓｍと、所定の噴射時期ｔｓｍとがセットされ、不図示のメインルーチンに戻る。これによって、所定量の単位クランク角のカウントの後の噴射時期ｔｓｍに噴射パルス信号Ｔｓｍ開弁され、噴射量（パルス幅相当）Ｑｓｍの噴射を行うことができる。
【００５１】
上述のステップｓ５の判断で、リーン運転が可能なリーン運転許可域であるとしてステップｓ６に達すると、ここでは、リーン運転でのリーン空燃比Ａ／Ｆと、アルコール濃度α相当の補正係数Ｋαが算出され、リーン空燃比での目標噴射量ＱＦＲ｛＝（ＩＮＪｂ＋ＱＡ／Ｆ＋Ｑｗｔ）×Ｋα｝が演算される。  
次いで、ステップｓ９において、現在の混合燃料中のアルコール濃度αとエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度θａに基づき、噴射回数設定マップＭＡＰＮＬ，ＭＡＰＮＨを用いて１、２回噴射域を設定する。ここでは、図７（ａ）に示すように、低アルコール濃度時は１回噴射域が比較的広い運転域で選択され、高アルコール濃度時は図７（ｂ）に示すように、２回噴射域が比較的広い運転域で選択される。
【００５２】
次いで、リーン運転域での１、２回噴射域が設定された後、ステップｓ１０に進み、ここでは、２回噴射域であるとステップｓ１１に、１回噴射域であるとステップｓ１２に進む。  
１回噴射域でステップｓ１２に達すると、ここでは１回噴射でのリーン運転モードでの運転域（圧縮行程）でのリーン運転に影響を与えるパラメータ毎の制御量が設定される。即ち、図３（ａ）に示すように、リーン空燃比での目標噴射量ＱＦＲを１回で噴射すべく、これを噴射量（パルス幅相当）Ｑ１ｍ（高アルコール濃度時はＱ１ｍ’）に設定し、これに応じた１回の噴射パルスＴ１ｍ（高アルコール濃度時はＴ１ｍ’）と、噴射時期ｔ１ｍ（高アルコール濃度時はｔ１ｍ’）が設定される。更に、エンジン１の点火時期ｔｉ１、ｔｉ１’を設定し、混合燃料のアルコール濃度αが高い高アルコール濃度時ほど、点火時期ｔｉ１’を遅く（図５におけるΔｔａ）設定する。
【００５３】
更に、噴射燃料の気化促進を図り着火性を保持すべく、１回の噴射パルスＴ１ｍ（高アルコール濃度時はＴ１ｍ’）と噴射終了時期ｔ１ｅ（高アルコール濃度時はｔ１ｅ’）と点火時期ｔｉ１、ｔｉ１’との間隔Δｃ１が設定される。  
次いで、ステップｓ１３に達すると、ここで、リーン空燃比での１回噴射モード（図５参照）でのパラメータ毎の制御量、即ち、噴射パルス信号Ｔ１ｍ（高アルコール濃度時はＴ１ｍ’）、噴射時期ｔ１ｍ（高アルコール濃度時はｔ１ｍ’）、噴射終了時期ｔ１ｅ（高アルコール濃度時はｔ１ｅ’）、点火時期ｔｉ１、ｔｉ１’がセットされ、不図示のメインルーチンに戻る。これによって噴射量（パルス幅相当）Ｑ１ｍ（高アルコール濃度時はＱ１ｍ’）の噴射を行い、点火時期ｔｉ１、ｔｉ１’に点火処理が成される。
【００５４】
一方、ステップｓ１０において、現在の混合燃料中のアルコール濃度αとエンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度θａに基づき、２回噴射域であるとしてステップｓ１１に達するとする。  
ここでは、リーン運転モードでの運転域（圧縮行程）での２回噴射（図５参照）でのリーン運転に影響を与えるパラメータ毎の制御量が設定される。即ち、リーン空燃比での目標噴射量ＱＦＲを２回に分割して噴射すべく、即ち、目標噴射量ＱＦＲ（＝Ｑ２ｆ＋Ｑ２ｒ）を達成すべく、２等分割の噴射量（パルス幅相当）Ｑ２ｆ、Ｑ２ｒ（Ｑ２ｆ＝Ｑ２ｒ）に相当する、２回の噴射パルスＴ２ｆ、Ｔ２ｒ（高アルコール濃度時はＴ２ｆ’、Ｔ２ｒ’）が設定される。
【００５５】
さらに、２回の噴射時期ｔ２ｆ、ｔ２ｒ（高アルコール濃度時はｔ２ｆ’、ｔ２ｒ’）及び噴射終了時期ｔ２ｆｅ、ｔ２ｒｅ（高アルコール濃度時はｔ２ｆｅ’、ｔ２ｒｅ’）が設定される。更に、エンジン１の点火時期ｔｉ１、ｔｉ１’を設定し、混合燃料のアルコール濃度αが高い高アルコール濃度時ほど、点火時期ｔｉ１’を遅く（図５におけるΔｔａ）設定する。ここで、噴射燃料の気化促進を図り着火性を保持すべく、２回目の噴射パルスＴ２ｒの噴射終了時期ｔ２ｒｅ（高アルコール濃度時はｔ２ｒｅ’）と点火時期ｔｉ１（高アルコール濃度時はｔｉ１’）との間隔Δｃ１（高アルコール濃度時はΔｃ２）が設定される。この処理によって、高アルコール濃度でのリーン運転時の燃料の気化促進を十分図り、着火性を保持できる。
【００５６】
次いで、ステップｓ１４に達すると、ここで、リーン空燃比での２回噴射モード（図５参照）でのパラメータ毎の制御量、即ち、噴射パルス信号Ｔ２ｆ、Ｔ２ｒ（高アルコール濃度時はＴ２ｆ’、Ｔ２ｒ’）、噴射時期ｔ２ｆ、ｔ２ｒ（高アルコール濃度時はｔ２ｆ’、ｔ２ｒ’）、点火時期ｔｉ１、ｔｉ１’等がセットされ、不図示のメインルーチンに戻る。  
これによって、噴射量（パルス幅相当）Ｑ２ｆ、Ｑ２ｒ（あるいはＱ２ｆ’，Ｑ２ｒ’）の２回の噴射を行うよう噴射駆動でき、点火時期ｔｉ１、ｔｉ１’に点火処理が成される。
【００５７】
このように、図１の内燃機関の運転制御装置によれば、エンジン１へのガソリンとアルコールとの混合燃料の供給時に、そのアルコール濃度αが変わった場合であっても、リーン運転のためのパラメータ毎の制御量（噴射量、点火時期等）がアルコール濃度αの変化に応じてそれぞれ設定されるので、混合燃料を筒内噴射し適切にリーン燃焼させることができ、エンジン１におけるリーン運転特性を向上させることができる。  
図１の内燃機関の運転制御装置によれば、混合燃料のアルコール濃度αが高いほど、噴射終了時期から時期までの経過時間（Δｃ１＜Δｃ２）を長く設定するで、筒内へ噴射された燃料の着火前までの霧化期間を十分確保でき、確実に着火でき、リーン運転特性を向上させることができる。
【００５８】
図１の内燃機関の運転制御装置によれば、混合燃料のアルコール濃度αが高いほど、点火時期ｔｉ１、ｔｉ１’を遅く（図５におけるΔｔａ）なるように設定するで、筒内へ噴射された燃料の着火前までの霧化期間を十分確保でき、確実に着火でき、リーン運転特性を向上させることができる。  
図１の内燃機関の運転制御装置によれば、燃料噴射弁１５の噴射回数Ｎｉをエンジン１の運転域であるエンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度θａに応じて複数回（図７参照）に可変設定するので、アルコールとガソリンの当量比の相違により、高アルコール濃度の混合燃料では噴射量が増量される傾向にあるとしても複数回に分けて燃料噴射でき、単一の燃料噴射弁を用いるのみで対応でき、仕様の異なる燃料噴射弁を別途に用いる必要がない。
【００５９】
図１の内燃機関の運転制御装置によれば、図６（ａ）、（ｂ）に示したように、高アルコール濃度時（Ｓｅ２時：ＭＡＰＬ）よりも低アルコール濃度時（Ｓｅ１時：ＭＡＰＨ）の方がリーン運転可能と判定される運転域がより広く設定されるようにした。このため、低アルコール濃度時にリーン運転可能と判定される運転域を拡大して燃費向上を図ることができる。  
図１の内燃機関の運転制御装置によれば、リーン運転可能な運転域が吸気温度ａｔに加えてエンジン水温ｗｔに応じても適切に修正されるので、ガソリンとアルコールとの混合燃料を確実に着火でき、リーン運転特性を向上させることができる。
【００６０】
上述の図１の内燃機関の運転制御装置では、噴射回数Ｎｉを２回に分けていたが、場合により３回以上の複数回に分けて、分割噴射するように構成し、噴射量の増量に容易に対処しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関の運転制御装置が適用されたエンジンの概略構成図である。
【図２】図１の内燃機関の運転制御装置の制御機能ブロック図である。
【図３】図１の運転制御装置が行う１回噴射モードでの特性線図である。
【図４】図１の運転制御装置が行う２回噴射モードでの特性線図である。
【図５】図１の運転制御装置が行う低、高アルコール濃度における各１、２回噴射モードの比較線図である。
【図６】図１の運転制御装置が用いるリーン運転許可域設定マップで、（ａ）は低アルコール濃度時用で、（ｂ）は高アルコール濃度時用である。
【図７】図１の運転制御装置が用いる１，２回噴射域設定マップで、（ａ）は低アルコール濃度時用で、（ｂ）は高アルコール濃度時用である。
【図８】図１の運転制御装置のコントローラが用いる運転制御ルーチンのフローチャートである。
【図９】ガソリンとアルコールとの混合燃料におけるメタノール濃度特性線図で、本発明の構成説明にも採用されている。
【符号の説明】
【００６２】
１    エンジン
１５    インジェクタ
１６    点火プラグ（点火手段）
１９    コントローラ（運転制御装置）
３１    アクセル開度センサ
３２    アルコール濃度センサ（アルコール濃度検出手段）
３７    アクセル開度センサ
４１    吸気温センサ
４２    水温センサ
α    アルコール濃度
ａｔ    吸気温
Δｃ１、Δｃ２    経過時間
ｔｉ１    点火時期
ｗｔ    水温
Ｔｓｍ    噴射パルス（パラメータ毎の制御量）
ｔ１ｍ、ｔ２ｆ、ｔ２ｒ    噴射時期（パラメータ毎の制御量）
ｔ１ｅ、ｔ２ｆｅ，ｔ２ｒｅ    噴射終了時期（パラメータ毎の制御量）
Ａ０    制御手段
Ａ０１    制御量設定部
Ａ０２    噴射制御部
Ａ０３    点火制御部
Ａ１    目標噴射量設定手段
Ａ２    運転域判定手段
【図１】
2008232035.tif 000003
【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】
2008232035.tif 000008
【図７】
2008232035.tif 000009
【図８】
2008232035.tif 000010
【図９】
2008232035.tif 000011