(57)【要約】【課題】燃料種類及び／又は性状に応じて望ましいエンジン運転モードを設定することにより、エンジン性能及び効率を高めることが出来る、異なる種類の燃料を使って動作する能力を有するエンジンの制御システム及び制御方法を提供する。【解決手段】多種燃料エンジンの制御方法が、シリンダー内で燃焼される燃料内の低オクタン価燃料の濃度が増えるとき、シリンダーの１サイクルの間の、吸気バルブ閉タイミング遅角量を増加する工程を有し、上記バルブ閉タイミングが、少なくともシリンダーの吸気行程の下死点より遅角させている。【選択図】図１
2008106766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多種燃料エンジンの制御方法であって、
シリンダー内で燃焼される燃料内の低オクタン価燃料の濃度が増えるとき、シリンダーの１サイクルの間の、吸気バルブ閉タイミング遅角量を増加する工程を有し、
上記バルブ閉タイミングが、少なくとも上記シリンダーの吸気行程の下死点より遅角させている方法。
【請求項２】
上記低オクタン価燃料はガソリンである
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記燃料はガソリンとアルコールの混合物である
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記燃料中の低オクタン価燃料濃度の増加に応じて、上記吸気バルブのリフトを減少させる工程を更に有する、
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
上記燃料中の低オクタン価燃料の濃度が増えるとき、上記燃料の量を減少させる工程を更に有する、
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
上記燃料中のガソリンの濃度が増えるとき、スロットル開度を制限する
請求項２に記載の方法。
【請求項７】
多種燃料エンジンの制御システムであって、
吸気行程の下死点より後にて、エンジンのシリンダー内で動作可能な吸気バルブの閉じタイミングを遅角させるためのバルブ・タイミング変更装置、
燃料の性状を判定するセンサー装置、及び、
上記センサー装置が上記シリンダー内で燃焼される燃料内に存在する低オクタン価燃料が高い濃度であることを示すとき、上記バルブ・タイミング変更装置に対して、吸気バルブ閉じタイミングの遅角量を増大するよう命令する制御器
を備えるシステム。
【請求項８】
上記低オクタン価燃料の濃度に応じて、上記バルブのリフトを変更する装置を更に備える
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
上記バルブのリフトを変更する装置は、上記シリンダー内で燃焼されるガソリンの濃度の増加に応じて、上記バルブのリフトを減少させる
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
上記低オクタン価燃料の濃度に応じて、上記シリンダーの点火タイミングを変更する装置を更に備える
請求項７乃至９のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１１】
上記低オクタン価燃料の濃度が変わるとき、排気バルブのバルブ・タイミングを変える排気バルブ・タイミング装置を更に備える
請求項７乃至１０のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１２】
上記排気バルブ・タイミング装置は、低オクタン価燃料の濃度が増加するとき、排気バルブ開タイミングを遅角させる
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
多種燃料エンジンの制御システムであって、
シリンダー、
該シリンダーに備えられ、上記シリンダーと吸気マニフォールドとの間の流量を調節可能に動作し得るバルブ、及び、
その中においてバルブ・タイミングが第一の有効圧縮比を生成する第一バルブ・シーケンスを備える第一モードと、その中においてバルブ・タイミングが上記第一の有効圧縮比より大きな第二の有効圧縮比を生成する第二バルブ・シーケンスを備える第二モードとでエンジンを運転する制御器を備え、
上記制御器は、少なくとも、上記エンジン内で燃焼させられる燃料の性状が変わるとき、上記第一モードと上記第二モードとからエンジン運転モード選択する、システム。
【請求項１４】
上記制御器は、上記性状が、上記燃料内に少なくとも４０％のアルコール濃度があるとき、上記第二モードを選択する
請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
上記第二バルブ・シーケンスは、１３．５：１よりも大きい有効圧縮比を生成する
請求項１３又は１４に記載のシステム。
【請求項１６】
上記シリンダー内に燃料を直接供給する噴射弁を更に有し、
上記制御器が上記第一モードと上記第二モードとの間でエンジン運転モードを変えるとき、噴射の開始タイミング及び終了タイミングの少なくとも一方を変更すべく、上記噴射弁が上記制御器によって命令される、
請求項１３乃至１５のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１７】
エンジン始動の間、上記制御器は上記エンジンを上記第一モードで運転する
請求項１３乃至１６のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１８】
上記制御器は、上記エンジンが停止する前に、上記第一モードを命令する
請求項１３乃至１７のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１９】
少なくとも上記燃料性状が変わるとき、上記制御器は、上記シリンダーの有効圧縮比を変更すべく、上記バルブ・シーケンスのタイミングを調整する
請求項１３乃至１８のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項２０】
車両のエンジンを制御するために、コンピュータにより実行可能な指示を表す記録データを有するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
エンジンのシリンダー内で燃焼させられる燃料におけるガソリン濃度が増えるとき、吸気バルブのバルブ閉じタイミングの遅角量を増大させる指示、及び、
エンジン・ノッキングに応じて上記吸気バルブ閉じタイミングを更に遅角させる、或いは、点火進角量を低減させる指示、
を有し、
上記吸気バルブ閉じタイミングが上記シリンダーの吸気行程の下死点より遅角される、記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の燃料を使って動作する能力を有するエンジン（内燃機関）の制御装置及び制御方法に関連する。その方法は、エンジン性能及び効率を改善することが出来る。
【背景技術】
【０００２】
エンジン（内燃機関）を制御する方法の一つが特許文献１に記載されている。この特許文献は、オットー・サイクル運転とミラー・サイクル運転との間で、エンジン運転モードを変更する方法を提供している。その方法は、要求されたエンジン負荷に応じて、吸気及び排気バルブ開放タイミングを調整する。軽負荷において、バルブ・タイミングは、エンジンがオットー・サイクルで動作するように、設定され得る。高負荷において、バルブ・タイミングは、エンジンがミラー・サイクルで動作するように、設定され得る。特許文献１は、この方法によってエンジンのＮＯＸとノッキングを低減可能であると記述している。
【特許文献１】米国特許第５６８２８５４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の方法は、いくつかの不利点を有している。すなわち、上記の方法は、単に運転者の負荷要求に基づいて、エンジン動作モードを変更する。しかも上記方法は、燃料種類及び／又は性状が望ましい動作モードに影響し得ることについて全く考慮していない。さらに、その方法は、より高いエンジン負荷において有効圧縮比を低減し、それにより、達成され得るエンジン出力を低減している。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書の実施形態の一つが、シリンダー内で燃焼される燃料における低オクタン価燃料の濃度が増えるにつれて、１つのシリンダーの１サイクルの間の吸気バルブのバルブ閉タイミング遅角量を増加する工程を有し、バルブ閉タイミングが、少なくともシリンダーの吸気行程の下死点より遅角されている、エンジン内の異なる燃料の燃焼を制御する方法を含む。この方法は、上述の方法における欠点の少なくともいくつかを克服する。
【０００５】
エンジンが複数の種類の燃料を使って動作されるとき、燃料性状が変わるときに高圧縮比シリンダーのバルブ・タイミングを変更することによって、エンジンの動作が改善され得る。例えば、エンジンは、エンジン出力を改善するために、少なくとも一つの高圧縮比シリンダーを備えて構成される場合がある。高オクタン価燃料は、エンジン・ノッキングの傾向を減少するように、高圧縮比シリンダーの中で燃焼され得る。しかしながら、もし高圧縮比シリンダーが低オクタン価燃料で動作されれば、バルブ・タイミングは、有効シリンダー圧縮比が減少するように調整され得、それによって、高圧縮比シリンダーがノッキングし難い状態で低オクタン価燃料を燃焼させることを可能とする。エンジン出力を増大するため、高圧縮比を有するエンジン・シリンダーは、高オクタン価燃料（例えば、アルコール又はアルコールとガソリンの混合物）が燃焼されているとき、オットー・サイクル・モードで運転され得る。そして、エンジン・ノッキングの可能性を低減するため、低オクタン価燃料（例えば、ガソリン）を燃焼している時には同じシリンダーがアトキンソン・サイクル・モードで運転される。この方法でシリンダーを運転することは、エンジンが異なる燃料性状を利用することを可能とする。具体的には、アルコールはガソリンに比べて低いエネルギー密度を持つ燃料なので、所定量のガソリンと同じ仕事量を発生するには、より多くのアルコールが必要となる。しかしながら、アルコールもまた、高いオクタン価を持ち、そして、多くの種類のガソリンに比べて大きな充填冷却能力を持つので、エンジン・ノッキングが発生する可能性が低い。従って、エンジンは、エンジン・ノッキングを発生することなく、１４：１の圧縮比においてアルコールで運転され得る。この圧縮比でエンジンを運転することは、エンジンに、二つの燃料間におけるエネルギー差の幾らかを埋め合わせることを可能にし、それによって、アルコールのエネルギー利用を増大させる。別の言い方をすれば、アルコールが１４：１の圧縮比のシリンダー内で燃焼されたとき、同じシリンダーが１０：１の圧縮比にてアルコールで運転された時に生成されるトルク量と等しいトルク量を生成するために必要とされる燃料が少なくなる。その一方で、もしガソリンが１４：１の圧縮比を持つシリンダー内で燃焼されれば、シリンダー・ノッキングが起こりやすくなり、エンジン性能は悪化し得る。本発明の方法は、高オクタン価燃料が燃焼される時にはエンジンをオットー・サイクルで運転し、そして、燃料のオクタン価が低い時にはアトキンソン・サイクルで運転することによって、これらの制限を克服する。アトキンソン・サイクル運転が、ガソリンが燃焼されている時にエンジンが低い有効圧縮比で動作するのを可能とする一方で、高圧縮比のオットー・サイクル運転が、エンジンがアルコール燃料の燃焼性能及び経済性を改善するのを可能とし、それによって、エンジン・ノッキングの傾向を低減する。
【０００６】
本発明は、いくつかの利点を提供し得る。具体的には、エンジンシステムが、少なくともいくつかの運転状態において、高オクタン価燃料で運転される時には性能を高め、低オクタン価燃料で運転される時には効率を高めることが出来る。さらに、エンジンシステムは、シリンダーの有効圧縮比を調整することによって、所定量の燃料からのエネルギー利用を改善することが出来る。さらに加えて、エンジンシステムは、高負荷時のエンジン出力を増大し、そして、エンジンが高圧縮比で作動して低オクタン価燃料を燃焼しているときのエンジン・ノッキングの発生し易さを低減することが出来る。
【０００７】
上述の利点やその他の利点、及び、そして本発明の特徴は、下記の望ましい実施形態の詳細な説明から、それを単独で参照した時、或いは、添付図面と共に参照した時に、直ちに明白となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１を参照すると、複数のシリンダーを有し、シリンダーの１つが図１に示されている内燃機関（エンジン）１０が、電子エンジン制御器１２によって制御される。エンジン１０は、燃焼室３０と、クランクシャフト４０に結合されるピストン３６をその中に備えたシリンダー壁３２とを含む。燃焼室３０は、それぞれ吸気バルブ５２および排気バルブ５４を介して、吸気マニフォールド４４および排気マニフォールド４８と連通するのが公知になっている。カム位相アクチュエーター２５がカムシャフト１３０と連結されるのが示される。オイル・リザーバー１６１は、ポンプ１６０にオイルを供給し、加圧されたオイルが、エンジン制御器１２からの指令に基づいて、ポンプからバルブ１７０を介してカム位相アクチュエーター２５に供給される。カムシャフト１３０は、少なくとも二つの吸気カム・ローブ・プロフィール（profile）と少なくとも一つの排気カムローブ・プロフィールを備えて構成される。複数の吸気カムローブ・プロフィールは、異なるリフト量及び異なる持続時間を持つことが出来、そして、異なる態様で位相調整され得る（すなわち、複数のカム・ローブは、大きさと幾何学的配置の点で互いに異なり得る）。あるいは装置が、独立した吸気カムと排気カムを利用する場合がある。カム位置センサー１５０が、カム位置情報を制御器１２に提供する。吸気カムローブ・プロフィールは、低リフト用プロフィールと高リフト用プロフィールを含む。吸気バルブ・ロッカー・アーム５６と排気バルブ・ロッカー・アーム５７が、バルブ開放力をカムシャフトから各々のバルブ・ステムに伝達する。吸気ロッカー・アーム５６は、低リフト・カムローブ・プロフィールと高リフト・カムローブ・プロフィールとを選択的に切換えるための、空動き部材を含む。油圧で作動されるピン（図示せず）が、制御器１２からの制御信号に基づいてロッカー・アーム同士を選択的に連結して、高リフト・カムプロフィールを作動、又は、停止させる。あるいは、異なったバルブトレイン・アクチュエーター及びバルブトレイン構造が、示されている構造の代わりに使用され得る（例えば、オーバーヘッド・カム形式の代わりにプッシュ・ロッド形式が使用され、油圧機械駆動方式の代わりに電気機械式駆動方式が使用される）。
【０００９】
吸気マニフォールド４４はまた、制御器１２からの信号のパルス幅に比例した液体燃料を供給するために、それに連結された燃料噴射弁６６を有するのが示される。燃料は、燃料タンクや燃料ポンプや燃料レール（図示せず）を含む燃料システム（図示せず）により燃料噴射弁６６に供給される。あるいは、エンジンは、本技術分野の当業者にとって直接噴射式として知られるように、燃料がエンジン・シリンダー内に直接的に噴射されるべく、構成され得る。さらに、燃料は、シリンダー内に直接と吸気ポート内とに噴射される場合もある。さらに、異なった種類の燃料がシリンダー内とポート内とに噴射される場合もある。加えて、吸気マニフォールド４４が任意の電子スロットル６２と通じているのが示される。
【００１０】
ディストリビューターレス（distributor-less）の点火装置８８が、制御器１２に応答して点火プラグ９２を介して燃焼室３０に点火火花を供給する。汎用排気ガス酸素（Universal Exhaust Gas Oxygen ：ＵＥＧＯ）センサー７６が、触媒コンバーター７０の上流側にて排気マニフォールド４８と結合されるのが示される。あるいは、二状態排気ガス酸素センサーはＵＥＧＯセンサー７６の代用となり得る。二状態排気ガス酸素センサー９８が、触媒コンバーター７０の下流側にて排気管７８に結合されるのが示される。あるいは、センサー９８はまた、ＵＥＧＯセンサーである場合もある。触媒コンバーター温度が、温度センサー７７で計測される、及び／又は、エンジン回転数、エンジン負荷、空気温度、エンジン温度、及び／又は、空気流量のような作動状態、又はそれらの組み合わせに基づいて推測される。
【００１１】
コンバーター７０が、一例として、複数の触媒ブリック（brick）を含む場合がある。他の例として、その各々が複数の触媒ブリックを伴った複数の排出物制御装置が使用される場合がある。コンバーター７０は、一例として、三元式触媒であり得る。
【００１２】
制御器１２が、マイクロプロセッサ１０２、入出力ポート１０４、ＲＯＭ（read only memory）１０６、ＲＡＭ（random-access-memory）１０８、キープ・アライブ・メモリ（keep-alive-memory：ＫＡＭ）１１０及び、従来のデータ・バスを含む従来のマイクロコンピュータとして、図１に示される。制御器１２が、前述した信号に加えて、冷却スリーブ１１４に結合された温度センサー１１２からのエンジン冷媒温度（ＥＣＴ）、アクセルペダルに結合された位置センサー１１９の測定値、センサー１９０からカム位相機構２５に供給される油圧の測定値、吸気マニフォールド４４に結合された圧力センサー１２２からのエンジン・マニフォールド絶対圧信号（Manifold Pressure Signal:ＭＡＰ）、エンジン・ノック・センサー（図示せず）の測定値、燃料種センサー（図示せず）の測定値、湿度センサー３８からの湿度、温度センサー１１７からのエンジン空気温度又はマニフォールド温度の測定値（ＡＣＴ）、及び、クランクシャフト４０の位置を検出するホール効果センサーからのエンジン位置センサーの測定値を含む、エンジン１０に結合されたセンサーからの種々の信号を受信するように示される。本発明の好ましい態様において、エンジン位置センサー１１８が、クランクシャフトの回転毎に、そこからエンジン回転数（ＲＰＭ）が判定され得る、所定数の等間隔のパルスを生成する。
【００１３】
ここで図２を参照すると、オットー・サイクルでのエンジン運転のためのバルブ・オーバーラップとバルブ・タイミングの典型的な図が示される。この図は、そこにおいてエンジン吸気を改善するために吸気バルブ開放持続時間が増大される、高リフト・バルブ特性の一例を表す。排気バルブ開放タイミングが、外側のリング２１によって示される。吸気バルブ開放タイミングが、内側のリング２２によって示される。バルブ・タイミングは、シリンダー位置の上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）とに関連付けられる。吸気バルブ開放（ＩＶＯ）から排気バルブ閉鎖（ＥＶＣ）までのバルブ・オーバーラップ期間は、だいたいＴＤＣを中心にして設定されていることに留意すべきである。吸気バルブ閉鎖（ＩＶＣ）と排気バルブ開放は（ＥＶＯ）は、だいたいＢＤＣを中心に設定されている。具体的には、ＩＶＯは上死点の１５°前に設定され、ＩＶＣは下死点の５３°後に設定され、ＥＶＯは下死点の５０°前に設定され、ＥＶＣは上死点の１９°後に設定される。これらのバルブ・タイミングは、エンジン作動範囲を通じて、エンジン性能、排出物質、及び、燃料経済性の間の折合いを提供するように設定され得る。
【００１４】
図２に示されるタイミングもまた、制御目的に応じて、進角又は遅角され得ることに留意すべきである。さらに、カム・ローブ・リフト持続時間が、示されたものから変化し得ると共に、ローブのリフト部分の開始位置及び終了位置も、カム・ローブに関して変化し得る。加えて、吸気及び排気バルブ位相タイミング（すなわち、特定のクランクシャフト位置に関するバルブ開及び閉タイミング）が、エンジン運転状態に応じて個々に、或いは、同時に調整され得る。  
【００１５】
図３を参照すると、アトキンソン・サイクルでのエンジン運転のための遅角（リタード）された、又は、通常より遅いエンジン吸気バルブ・タイミングの図の一例が示される。例の一つにおいて、吸気バルブ・タイミングが例えば複数のカムローブ・プロフィールの間で切換えることによって調整され得る一方で、排気バルブ・タイミングが固定される場合がある。この例では、ＩＶＯとＥＶＣは、吸気行程の上死点がだいたい中心となるように設定される。ＩＶＣは、吸気カム・ローブの持続時間を延長することによって、例えば８３°までオットー・サイクルのタイミングから遅角されている。ＩＶＣ位置を遅角させることが、圧縮行程の初期段階において、シリンダー充填気体の一部が吸気マニフォールド内に排出されるのを可能とする（注意：有効圧縮比は、バルブが閉じた状態での上死点における燃焼室体積に対する、吸気バルブが閉じたところの燃焼室の体積であり、幾何学的な圧縮比は上死点における燃焼室体積に対する、下死点における燃焼室体積である）。ＩＶＯは上死点の１５°前に設定され、ＥＶＯは下死点の５０°前に設定され、そして、ＥＶＣは上死点の１９°後に設定される。代替構造において、所定のクランクシャフト位置に関してカムプロフィールが切換られ、そして、吸気位相も調整される場合がある。この組み合わせは、吸気カムを遅角させることによって、有効圧縮比をさらに減少させることを可能とする。
【００１６】
その一方で、遅角されたバルブ・タイミングによるメリットが、いくつかの状況下において制限される場合がある。例えば、単一の吸気カムプロフィールを有するエンジンについては、プロフィールが、エンジン低回転時におけるアイドル安定性及び燃料消費と、高回転高負荷時におけるエンジン性能との間の妥協であることが頻繁にある。固定されたリフト・カムが部分負荷エンジン運転を改善するために遅角されたとき、カムの遅角量は燃焼安定性によって制限される。すなわち、もしカムがある量を超えて遅角されれば、シリンダー状態が燃焼特性（例えば、温度、圧力、混合気のミキシング、及び、や燃焼速度）の変化をもたらすので、エンジン排出物質、エンジン・ノイズ、及び、エンジン振動が悪化する可能性がある。異なる運転状態のために異なるバルブ・リフト・プロフィールを備えることにより、部分負荷エンジン運転状態の間のカム遅角量を増やすことが可能となる。低リフト・カムプロフィールは、シリンダーの混合気充填がより良く混合されて、より均一に燃焼するので、低エンジン回転数における燃焼安定性を改善し、そして、エンジン排出物質を減らすことができる。更に、例え排気バルブ・ローブと吸気バルブ・ローブが同じカムシャフトにより駆動され得る場合であっても、低リフト・カムプロフィールは、吸気バルブと排気バルブとの間の有効オーバーラップ量を減少する方法を提供する。
【００１７】
別の例において、バルブ・リフト及び／又はバルブ・タイミングは、吸気及び／又は排気マニフォールドが、図示されたタイミングを達成するように、独立して調整される場合がある（二重独立カム・タイミング）。この形式の装置は、バルブ・オーバーラップが正（すなわち、吸気バルブと排気バルブが同時に開く）、あるいは、負（すなわち、バルブ間にオーバーラップが存在しない）に設定され得る一方で、吸気及び排気バルブ・タイミングが遅角されるのを可能とする。
【００１８】
再び図３を参照すると、排気バルブ開放タイミングは外側のリング２３によって示される。吸気バルブ開放タイミングが、内側のリング２４によって示される。上述したように、バルブ・タイミングは、シリンダー位置の上死点（ＴＤＣ）と下死点（ＢＤＣ）とに関連付けられる。吸気バルブ開放（ＩＶＯ）から排気バルブ閉鎖（ＥＶＣ）までのバルブ・オーバーラップ期間は、だいたいＴＤＣを中心にして設定される。吸気バルブ閉鎖（ＩＶＣ）と排気バルブ開放は（ＥＶＯ）は、ＥＶＣの後、下死点後（after bottom-dead-center：ＡＢＤＣ）の約１７°を中心にして設定されている。
【００１９】
図２と図３に示されるバルブ・タイミングは、吸気バルブ・タイミング、及び、排気バルブ・タイミングの例である。したがって、エンジン作動範囲を通じてエンジン性能や燃料経済性との間で折り合いを提供し得る、代替の吸気バルブ・タイミング、及び、排気バルブ・タイミングが実施可能である。例えば、遅角された吸気バルブ閉鎖位置は、各々のシリンダーの吸気行程のＢＤＣ後３０°乃至ＢＤＣ後１００°以上の範囲内に起こり得る。
【００２０】
具体的には、バルブ・タイミングは、８．５：１と１４．５：１との間の有効圧縮比範囲が達成され得るように設定される場合がある。無論、本明細書の異なる実施形態が、有効圧縮比の範囲を狭め、或いは、広めることが可能である（例えば、例の一つが９：１と１５：１との間の有効圧縮比の調整を可能とし得る一方で、別の例が、８：１と１２．５：１の間の調整幅を可能とし得る）。実施形態の一つにおいて、アトキンソン・サイクル運転モードでは有効圧縮比を１１．１：１未満に設定し、オートー・サイクル運転モードでは有効圧縮比を１２.５：１以上が好ましい場合があり、また、別の実施形態においては、オートー・サイクル運転モードで有効圧縮比を１３．５：１以上が好ましい場合がある。さらに、バルブ・タイミングは、記載した範囲で如何なる圧縮比幅をも達成するように設定され得る。
【００２１】
その上、遅角された吸気バルブ閉鎖位置は、ＢＤＣ後３０°乃至ＢＤＣ後１００°以上の範囲内に起こりうる（上述の吸気タイミング角と排気タイミング角との間の中間角もまた可能である）。吸気バルブ開放位置と排気バルブ閉鎖位置との組合せ、及び、それらの一部組み合わせが、所望の排出特性、燃料経済性、及び／又は、エンジン性能レベルを達成するために使われ得る。図は、それ自体、本明細書の開示内容の外延又は範囲を制限することを意味するものではない。
【００２２】
ここで図４を参照すると、二つのカムローブ・プロフィールの一例の断面概略図が示される。符号２５はカム例に関する基礎円を表す。ロッカー・アームが基礎円の上に置かれるとき、吸気バルブは閉鎖されたままとなる。符号２６は、高リフト・カム・ローブ２７よりも長い持続時間を有する低リフト・カム・ローブを表す。ロッカー・アームが低リフトプロフィールに従う時には、バルブ・リフトは減少され、バルブ開放持続時間は増大される。ロッカー・アームが高リフトプロフィールに従う時には、バルブ・リフトは増大され、バルブ開放持続時間は減少される。
【００２３】
また、電気作動式バルブは図２または図３に図示されるタイミングで作動され得ることにも留意すべきである。加えて、図示されたものと同様の制御を達成すべく、異なるバルブ又は異なるリフト制御ロジックが、電気作動式バルブのリフトを変えるために使われ得る。
【００２４】
ここで図５を参照すると、多種燃料エンジンのためのエンジン始動シーケンスのフローチャートの一例が示される。ステップ３０１において、ルーチンはエンジンの始動要求があるか否か判定する。始動要求は、運転者により、又は、例えばハイブリッド自動車の制御器のような自動化されたシステムの一部により、行なわれ得る。もし、始動要求が行なわれたならば、ルーチンはステップ３０３に進む。そうでなければ、ルーチンは終了へと進む。
【００２５】
ステップ３０３において、エンジンが最後に燃焼した燃料の燃料性状（例えば、燃料中のアルコール濃度、燃料揮発性、燃料蒸気圧、及び／又は、オクタン価）がメモリーから読み出される。燃料性状は、燃料性状を計測するセンサーから、及び／又は、他のエンジン動作特性を計測し、その後、燃料性状を判定するために使われるセンサーを使用する推論から引き出し得る。例えば、ここにおいて参照として完全に組み込まれる米国特許第６,５８８,２５３号明細書が、燃料中のアルコール含有量を判定する方法の一つを提供し、一方、ここにおいて参照として完全に組み込まれる米国特許第５,４６７,７５５号明細書が、異なるアルコール燃料濃度によるエンジンの空燃比制御への影響を判定する方法、及び、そのような影響を補償する方法を提供する。エンジンの停止前に燃焼されていた燃料の性状を反映するパラメータは、エンジンが始動される前にメモリーから読み出される。その後、ルーチンはステップ３０５に進む。
【００２６】
ステップ３０５において、現在の燃料性状が、利用可能なセンサー情報から判定される。エンジンが始動する前に、又は、その後しばらくは、エンジンに供給されようとしている燃料の種類が判定され得るように、燃料センサーからデータが取り出され得る。燃料性状を判定するために、異なる形式のセンサーが使用される場合がある。これらセンサーは、光学的特性又は電気的特性（例えば静電容量または波長伝達率）に基づいて動作するが、それ自体は、本明細書の範囲又は外延を制限することを意味するものではない。さらに、いくつかの実施形態においては、もし必要であれば、燃料種センサーは取り除かれ得る。その後、ルーチンはステップ３０７に進む。
【００２７】
ステップ３０７において、エンジンが始動される。ステップ３０３と３０５からの燃料性状は、エンジン始動準備のために使われる。ステップ３０３と３０５が実質的に同じ燃料性状を示すなら、燃料噴射タイミング、バルブプロフィール、バルブ位相、及び、点火タイミングが、燃料性状に応じて設定される。例えば、所定の外気圧、外気温度、及び、エンジン温度に関して、所望の始動特性を作り出す、実験的に決定された燃料量のテーブルを指標付けすることにより、燃料の量が判定され得る。点火タイミング、カム特性、及び、カム位相の設定は同じ方法で判定されるが、加圧されたエンジンオイルを使って指標付けされたカム・タイミング装置は、エンジンオイルの油圧が安定するまで、ロック機構によって適所に固定或いは保持され得る。一般的に、基本のバルブ・リフトは低プロフィールに設定され、有効エンジン圧縮比がエンジンの達成可能な最高圧縮比を下回るようにカム位相が遅角される。例えば、１４：１の幾何学圧縮比を持つエンジンにとっては、バルブ・タイミングとバルブ・リフトは、有効圧縮比が１２．５：１又はそれ以下となるように、アトキンソン・サイクル・モードに設定され得る。始動時の圧縮比を小さくすることによって、より小さいスターターを、始動の間エンジンをクランキングするために使用することが可能となる。加えて、もしエンジンが高温のとき、及び、低オクタン価の燃料が供給されるときにエンジンが再始動されるならば、有効圧縮比を低下させることが、エンジンのノッキングを低減することになり得る。始動の間に圧縮比を下げることはまた、ピストンとシリンダー壁との間により少ない燃料が押し出され、そして、シリンダーの中身の一部を吸気マニフォールド内に押し戻すために、始動時のエンジン排出物を低減することが出来、そして、エンジンの暖機時間を低減して燃料気化を改善し得る。基本のカムプロフィールとカム位相は、エンジンが次に始動される時にバルブが”準備完了”状態となるよう、エンジンの停止要求がなされた時に設定される場合がある。  
【００２８】
別の実施形態において、エンジンが停止されている時でもバルブ・タイミングを調整可能な装置（例えば電気作動式バルブ）が、エンジン始動前及び／又は始動にてバルブ動作を調整し得る。例の一つにおいて、アルコール濃度が、始動の間のバルブ・タイミングを規定する関数或いはテーブルを指標化するのに使用され得る。バルブは、圧縮比がエンジン燃料中におけるアルコール濃度に応じて制限されるように、アトキンソン・サイクルに合わせられ得る。換言すると、アルコール濃度は、吸気マニフォールド内に押し戻されるシリンダーの中身の量がアルコール濃度に応じて制御されるように、吸気バルブ・タイミングの遅角を調整するのに使われる場合がある。バルブ・タイミングは、実験的に決定され得、例えばエンジン回転数及びエンジン負荷を使用して指標化されたテーブルに記録され得る。
【００２９】
エンジンは、所定の点火時期、バルブ・タイミング、バルブ・リフト、及び、燃料量を設定した後に始動される  その後、ルーチンはステップ３０９に進む。
【００３０】
ステップ３０９において、バルブ・タイミングと点火タイミングが、エンジン運転状態に応じて設定される。実施形態の一つにおいて、エンジンが回転してアイドル回転数に達するとき、エンジン・オイル・ポンプ１６０が圧力を発生する。
【００３１】
油圧が所定のレベルに到達したとき、カム位相とカム・リフト量は、例えば、燃料中のアルコール濃度、エンジン運転状態、及び、運転者のトルク要求に従って変化され得る。例の一つにおいて、カム・リフトとカム位相は、実験的に決定されたテーブル又は関数を指標化するための、エンジン回転数、エンジン負荷、及び、燃料性状を利用することによって決定される。その後、ルーチンはステップ３１１に進む。
【００３２】
ステップ３１１において、装置は、エンジン点火、バルブ・タイミング、バルブ・リフト、及び、燃料量を制御するためにエンジン・センサー・フィードバックを使用する制御モードに移行する。このモードは、図７の方法により記載される。その後、ルーチンは終了へと進む。
【００３３】
ここで図６を参照すると、多種燃料で動作可能なシリンダーのためのエンジン停止シーケンスのフローチャートの一例が示される。ステップ４０１において、ルーチンは、エンジン停止要求が発生しているかどうか判定する。エンジン停止要求は、運転者により、又は、別の制御装置（例えば、ハイブリッドのパワートレイン制御器）のような別手段により、行われ得る。もし、エンジン停止要求が存在するならば、ルーチンはステップ４０３に進む。そうでなければ、ルーチンは終了へと進む。
【００３４】
ステップ４０３において、カム位相とカムプロフィールが、基本位置に設定される。カムプロフィールは、長い持続時間を有し得る低リフト位置に設定される。このプロフィールは、少なくともシリンダーの中身の幾らかが吸気マニフォールドに押し戻され、それにより、シリンダーの有効圧縮比を低減するように、吸気バルブ閉鎖タイミングを遅角するのを可能にする。
【００３５】
カム位相は、始動時における目標圧縮比とカムローブ・プロフィールにある程度依存する位置にセットされる場合がある。例えば、低リフト・カムプロフィールは、目標上限圧縮比、目標下限圧縮比、及び、カム位相調整装置の調整範囲のような種々の検討材料を考慮して、設計される場合がある。吸気バルブ開放持続時間は、それ自体、動作目的が変わるにつれて、変わり得る。従って、基本のカム位相は、エンジンが、幾何学的圧縮比よりも低い有効圧縮比において始動されるのを可能とする位置に設定される。一般的には、有効圧縮比は、エンジンが温間再始動されるときであっても、エンジンがノッキングの発生可能性が少ない状態で再始動され得るように、１２．５：１よりも低く設定される。その後、ルーチンはステップ４０５に進む。
【００３６】
ステップ４０５において、現在の燃料性状がメモリーに記録される。燃料性状及び／又はパラメータは、上述した方法又は他の公知の方法によって判定され、そして、エンジン停止要求に応じて保存される。その後、ルーチンは終了へと進む。
【００３７】
ここで図７を参照すると、多種燃料を使用するエンジンを運転するための制御ロジック例のフローチャートが示される。ステップ５０１において、エンジン運転状態が判定される。エンジン運転状態は、運転者のトルク要求、エンジン温度、気圧、外気温度、及び、燃料性状を含み得るが、これに限定されない。その後、ルーチンはステップ５０３に進む。
【００３８】
ステップ５０３において、ルーチンは、燃料性状に応じて、目標圧縮比を決定する。決定した目標圧縮比は、初回のシリンダー・サイクルの運転モード、及び、バルブ・タイミングを決定するために使用可能である。
【００３９】
第１の実施形態において、ルーチンは、エンジンがオットー・サイクルとアトキンソン・サイクルのいずれで動作すべきかを判定するためのロジックを使う。すなわち、様々なエンジン運転状態が、望ましいシリンダー動作状態を判定するために評価される。ルーチンは、エンジン・ノック・センサー、目標トルク、及び、燃料性状を含むいくつかの運転パラメータに応じて、シリンダー・サイクルを選択することが出来る。これらの運転パラメータは、計測される場合も有れば、推測される場合もある。この構成は、装置が、様々な燃料混合物を収容し得る単一の燃料タンクを備えて動作する、又は、異なる燃料を収容する複数の燃料タンクからの燃料で動作するのが可能となる。
【００４０】
代替実施形態において、異なるインジェクターから異なる種類の燃料を噴射する装置（例えば、高オクタン価燃料インジェクターと低オクタン価燃料インジェクターのような、異なる燃料源から燃料を噴射する装置）においては、シリンダー・サイクル・モードは噴射される燃料の種類に単純に基づくことが出来る。噴射される燃料の種類を知ることによって、ルーチンは単に噴射された燃料の種類に適切なシリンダーモードを容易に選択することが出来る。例えば、もし高オクタン価燃料が直接シリンダー内に噴射されるならば、ルーチンは１４．１：１の圧縮比を備えたオットー・サイクルを選択することが出来る。その後、もし、装置が低オクタン価燃料に切換えられたならば、シリンダー・サイクル・モードは、例えば９：１の圧縮比を備えたアトキンソン・サイクルに変更され得る。加えて、もし燃料の種類が高オクタン価燃料から低オクタン価燃料に切換えられたならば、シリンダーに噴射される低オクタン価燃料の量は、移行（燃料切換え）の前に噴射されていた高オクタン価燃料の量よりも少なくなり得る。低オクタン価燃料は高オクタン価燃料よりも高いエネルギー密度を有し得るため、低オクタン価燃料の量は減少され得る。したがって、所定のトルク量を生成するために噴射される燃料の量は、燃料中の低オクタン価燃料の濃度が増加するにつれて、減少され得る。
【００４１】
前述の第１の実施形態において、ルーチンは、上述の方法の一つ又は他の公知の方法を使うことによって燃料の種類及び／又は性状を判定又は推定するために、センサー情報を使用することが出来る。燃料の種類及び／又は性状は、異なる燃料に関する目標有効圧縮比を示す、実験的にマップ化されたエンジン・データを含むテーブル又は関数を指標化するために使われ得る。もし、エンジンに供給される燃料がテーブル又は関数に具体的に記述されていなければ、テーブル又は関数は、エンジンの有効圧縮比が決定され得るように、補間され得る。エンジン・ノッキングを発生させない、又は、極僅かなエンジン・ノッキングしか発生しない最高圧縮比がテーブルに記録されるように、テーブルの値が準備される。それから、オットー・サイクル・モード又はアトキンソン・サイクル・モードとバルブ・タイミングが、目標有効圧縮比に応じて選択される。一般的に、アトキンソン・サイクル・モードにおいては、吸気バルブ閉鎖タイミングの遅延に関して大きな制御幅が存在するため、有効圧縮比を大きく変化させることが出来る。具体的には、吸気バルブ・タイミングは、シリンダーの有効圧縮比を低減するため、燃料性状に応じて吸気行程の下死点より遅角される場合がある。例えば、もし、低オクタン価燃料と高オクタン価燃料とからなる混合燃料中における低オクタン価燃料の濃度が増加するならば、シリンダーの有効圧縮比を低下させるために、吸気バルブ・タイミングは遅角され得る。これは、燃料のオクタン価が変化した時に、エンジンのノッキング傾向を減らす。他方で、もし混合燃料中のアルコールの濃度が増加するならば、吸気バルブ・タイミングは進角され得る。
【００４２】
点火タイミング（角度）もまた、このステップで調整され得る。もし、混合燃料中のアルコールの濃度が増大されれば、アルコール濃度が増大するにつれて燃料がエンジン・ノッキングを引き起こす傾向が減少するため、点火タイミングは進角され得る。反対に、混合燃料中の低オクタン価燃料の濃度が増大するとき、点火角度タイミングは遅角され得る。点火タイミングは、低オクタン価又は高オクタン価の燃料の濃度が変化するとき、基本点火タイミングから単純に角度を増減することによる方法で調整され得る。この方法は、燃焼される燃料のエネルギー利用を改善することが出来る。
【００４３】
さらに、排気バルブのタイミングは、このステップで調整され得る。ある運転状態において、燃料性状及び／又はシリンダー・サイクル・モードに応じて、排気バルブ・タイミングを進角又は遅角するのが望ましい場合がある。例えば、もし混合燃料中の低オクタン価燃料の濃度が増加して、エンジンがアトキンソン・サイクル・モードで運転されているならば、排気バルブが開放する前により多くのシリンダー圧エネルギーがピストンに伝達され得るように、排気バルブの閉鎖を遅らせることが望ましい場合がある。調整可能な排気バルブ・タイミングは、本明細書の記載に別の自由度を提供する。その後、ルーチンはステップ５０５に進む。
【００４４】
ステップ５０５において、ルーチンは、具体的にアトキンソン・シリンダー・サイクルが要求されているか否か判定する。ある状況において、エンジンをより高い圧縮比で運転することが可能であるが、エンジンをアトキンソン・サイクルで運転するのが望ましい場合がある。例えば、ハイブリッド車両は、バッテリーを再充電するため及び／又はエンジン・トルクの一部を車両の車輪に供給するために、エンジンを実質的に一定のエンジン回転数と負荷で運転する場合がある。従って、低オクタン価燃料、高オクタン価燃料、或いは、低オクタン価燃料と高オクタン価燃料の可変混合物からなるエンジン燃料は、より高い圧縮比のオットー・サイクル・モードでエンジンを運転することが可能であっても、アトキンソン・サイクル・モードで運転される場合がある。さらに、もしエンジンが特定のエンジン回転数／負荷領域に入ったならば、アトキンソン・サイクル・モードが要求される場合がある。アトキンソン・モードでは、燃焼安定性が改善されるように、バルブ・リフトが低減され、バルブ開放時間が増大され得る。このように、エンジンが単一の燃料で作動されるときでも、オットー・サイクルとアトキンソン・サイクルとの間で切換えることが可能である。もし、アトキンソン・モードが要求されていれば、ルーチンはステップ５０９に進む。そうでなければ、ルーチンはステップ５０７に進む。
【００４５】
ステップ５０９において、目標シリンダー・サイクル・モードは、アトキンソン・モードに切換えられる。もし、具体的なエンジン運転状態に応じて、又は、外部装置の要求に応じて、アトキンソン・サイクルが要求されていれば、シリンダーは、アトキンソン・モードで、類似の性状を有する燃料を使った経験的なテストから予め定められた圧縮比で作動される。具体的には、燃料性状は、バルブ・タイミングを出力するテーブルに指標付けを行うために使われ、ルーチンはステップ５０７に進む。
【００４６】
ステップ５０７において、ルーチンは、目標トルクが現在選択されている目標シリンダー・サイクル・モードで入手可能か否かを判定する。ルーチンは、実験的に決定されたエンジン・トルク容量を含むテーブルに指標付けを行うために、エンジン回転数と燃料性状を利用する。エンジン・トルク容量は、目標シリンダー・サイクル・モードにて、類似の性状を有する燃料を使って、現在のエンジン回転数で運転されるエンジンに適用する。目標トルクは、運転者の指令から、又は、例えばハイブリッド制御器のような外部装置から、要求され得る。もし、エンジンが目標エンジン・トルクを生成する能力を持っていれば、ルーチンはステップ５１１に進む。もしそうでなければ、ルーチンはステップ５２５に進む。
【００４７】
ステップ５１１において、エンジンは、エンジンが現在の運転状態でノッキングしているか否か判定する。もし、エンジンがノッキングしていて、かつエンジン・トルク要求が一定或いは増加していれば、ルーチンはステップ５１３に進む。そうでなければ、ルーチンはステップ５１５に進む。
【００４８】
ステップ５１３では、エンジンのノッキングを低減するために、調整がなされる。もし、エンジンが、選択されたカム位相と点火進角におけるオットー・サイクル・モードでノッキングしているならば、点火角度は、エンジン・ノッキングの低減を企図して遅角され得る。しかし、もし、点火が遅角されてもエンジンがノッキングし続けるならば、推定されたエンジン効率が所定量減少した後に、アトキンソン・サイクルが選択され得る。
【００４９】
もし、エンジンが選択されたカム位相と点火進角においてアトキンソン・サイクル・モードでノッキングしていれば、エンジン・ノッキングを規制するため、点火がさらに遅角され得る。
【００５０】
そこにおいてシリンダーがオットー・サイクル・モードで動作し、そして、エンジン・ノッキングが発生している例の一つにおいては、まず点火が遅角される。もしエンジン・ノッキングが続けば、シリンダーは、そこにおいてシリンダーの有効圧縮比が低減される、アトキンソン・サイクル・モードに切換えられ得る。さらにエンジン・ノッキングが続けば、更なる圧縮比調整及び点火調整が行われ得る。その後、ルーチンはステップ５１５に進む。
【００５１】
ステップ５１５において、ルーチンは、点火の進角限界及び遅角限界と同様に、カムの進角限界及び遅角限界を調整する。エンジンが或る範囲のあいだの燃料混合比で（例えば、１００％ガソリンと１００％アルコールとの間で）で動作することが出来るので、本実施形態の方法は、現在の燃料種類及び／又は性状に従って、カム・タイミングと点火限界を調整する。例えば、ガソリンをベースにした燃料のアルコール含有量が１０％増加すると、アトキンソン・サイクル用のバルブ・タイミング進角は５°増加することが出来、それによってエンジンの有効圧縮比を増加する。換言すると、直近に導入されたアルコールが、燃料のエンジン・ノッキングの起し易さを減少させるので、エンジン圧縮比は、エンジン出力を改善するために増加され得る。エンジンの点火進角限界が、燃料の種類及び／又は性状における変化に対応するために調整され得る。従って、点火進角と同様に、カム位相遅角限界及び進角限界が、燃料種類及び／又は性状が変化するときにて、変化することが可能とされる。具体的なカム・タイミング及びバルブ・リフト量が、実験的に判定され、そして、例えばエンジン回転数やエンジン負荷によって指標付けされ得る。
【００５２】
加えて、スロットル開度又はスロットル板位置が、シリンダーによって燃焼される燃料の種類に応じて、制限される場合がある。この制御動作はまた、シリンダー内に導かれる空気の量を制限する方法の一つとして使用され得る。シリンダーの空気充填を制限することによって、エンジン・ノッキングを制御するために必要な点火遅角量が、同様に低減され得る。その後、ルーチンはステップ５１７に進む。
【００５３】
ステップ５１７において、ルーチンは、目標シリンダー・サイクル・モードが変更されたか否か判定する。もしそうなら、ルーチンはステップ５１９に進む。もしそうでなければ、ルーチンはステップ５２１に進む。
【００５４】
ステップ５１９において、カム、スロットル板角度、及び、点火が、サイクル・モードを変更し、そして、エンジン・トルク変動を低減するために、調整される。
【００５５】
目標シリンダー・サイクルがアトキンソン・サイクルからオットー・サイクルに変わった時には、カム・タイミングは遅角され得て、点火進角角度は増加され得る。カムは、シリンダー内に流れ込む空気を少なくすることが可能なカム位置において、カムプロフィールが高リフトプロフィールに切換えられ得るように、遅角され得る。この動作は、バルブ・リフトの移行の前後に起こり得るシリンダー空気量における差異を低減する一助となることが出来る。加えて、モード移行の間のエンジン・トルクを更に制限するため、移行の間にスロットル開度が低減される場合がある。カム位置が調整されると、点火角度は進角され、それによってエンジン・トルクは増大し、カム・タイミングの遅角化の影響に対応する。新たに導入された燃料の増大されたオクタン価によって、更なる点火進角が可能となり得る。カムプロフィールは、カム位相が調整される間又はその後に切換えられ得るが、移行は、トルク変動の可能性を低減するように、カム位相が変更された後に行われるのが通常である。エンジン・トルクはまた、点火角度を遅角し、変速機のトルクコンバーター・クラッチを滑らせ、そして、スロットルを閉じることにより、カムプロフィールの変更の間に制御され得る。カム位相、スロットル開度、及び、点火が、カムがプロフィールを切換えた後に、調整され得る。例えば、図８を参照されたい。
【００５６】
また、スロットル板位置、カム位相、カム・リフト、点火進角、及び、トルクコンバーター・クラッチのスリップ量は、オットー・サイクルからアトキンソン・サイクルへの移行時に、変更され得る。移行を開始するため、点火遅角が増大され、そして、カム位相が進角される場合がある。カムプロフィールが切換えられた時にシリンダーに入る空気の量が実質的に減少しないよう、カム位相を進角することにより、シリンダー内に導かれる空気量が増加される場合がある。点火角度が、燃料性状の変化に応じて遅角され、それによって、装置が、カムを進角させることによって引き起こされ得るシリンダー空気量の増加に少なくとも部分的に対応することを可能とする。カム位相での変化を相殺するために、点火が遅角される場合がある。カムプロフィール又はリフト量の移行の間、バルブ・リフト量が減少するにつれて、点火進角が増加され、そして、スロットル開度が増加され得る。これらの調整は、バルブ・タイミングとバルブ・リフトの変更により引き起こされ得るトルク変動を制限するのに使われ得る。
【００５７】
燃料噴射タイミングもまた、シリンダー・サイクル・モードが変化するときに、このステップで変更され得る。そこにおいて燃料がシリンダー内に直接的に噴射される実施形態の一つにおいて、シリンダー・サイクル・モードが変更されるときに、噴射期間の開始と終了との少なくとも一方が変更され得る。さらに、１シリンダー・サイクルの間の噴射数もまた、シリンダー・サイクル・モードが変化するときに、変更され得る。例えば、エンジンがアルコール濃度の高い燃料を燃焼しているときには、吸気バルブが開かれたときに燃料噴射が開始し、そして、吸気バルブが閉じられた後まで継続する。しかしながら、もしエンジンがアトキンソン・サイクルで運転されて、そして、低オクタン価燃料の濃度が高い燃料で燃焼しているならば、最初の燃料噴射が、吸気バルブが開いて所定時間経過した後に開始する場合がある。最初の噴射は、特定の時間が経過した後に停止され得る。そして、二番目の噴射が別の所定期間後に開始し得る。その後、ルーチンはステップ５２１に進む。
【００５８】
ステップ５２１において、カム位相、排気バルブ・タイミング、スロットル開度、及び、点火角度は、運転者又は制御器の指令に応じて調整され得る。一般的には、ステップ５０３，５０５，及び５１３にて判定されたバルブ・タイミングは、目標圧縮比を維持するために使われる。しかしながら、エンジン負荷が変わるときに、有効圧縮比を変更することもまた可能である。例えば、もしステップ５０３において、燃料性状が１３：１の目標圧縮比を決定するために使われるならば、ステップ５２１は、エンジン負荷が小さい時、必要に応じて有効圧縮比を低下させることが出来る。スロットル開度と点火進角は、例えばエンジン回転数や負荷に基づくテーブルを指標付けするような公知の方法に従って、制御され得る。その後、ルーチンは終了へと進む。
【００５９】
ステップ５２５において、ルーチンは、シリンダー内での燃焼に利用可能な異なる燃料が存在するか否かを判定する。もし、利用可能な高オクタン価の燃料が存在するならば、ルーチンはステップ５２３に進む。そうでなければ、ルーチンはステップ５１１に進む。このステップは、そこにおいて複数の燃料源と複数の燃料種が存在する装置（例えば、アルコールとガソリンを操作して噴射可能な装置）の中で使用され得る。あるいは、このステップは、混合燃料を高オクタン価燃料と低オクタン価燃料装置に分離可能な装置の中で使用され得る。
【００６０】
ステップ５２３において、ルーチンは所望の燃料を変更する。燃料を高オクタン価燃料に変えることによって、例えば点火進角を変更することで、エンジン・ノッキングを引き起こすことなくシリンダー圧を増加することが可能となり得る。これは、シリンダーによって生成されるトルクを増加させることが出来、その結果、目標トルク量を満たすのに十分なトルクを提供し得る。
【００６１】
図７に記載されたルーチンは、個別のシリンダー、シリンダー群、あるいはエンジン全体に関して、シリンダー・サイクル・モードを変更する能力があることに留意すべきである。
【００６２】
ここで図８を参照すると、アトキンソン・サイクル・シリンダー運転からオットー・サイクル・シリンダー運転への移行例に関する、特定の信号のプロットが示される。プロットは、図７のステップ５１９の説明で言及されたシリンダー・サイクルの移行を表す。移行シーケンスは、紙面左側にて始まり、右に進む。エンジン・スロットル板位置は線６０１にて表される。信号が小さくなることはスロットル開度が小さくなることを示し、信号が大きくなることはスロットル開度が大きくなることを示す。線６０３は、カムプロフィールの状態を明らかにする。低レベルの信号は低リフト・カムローブ・プロフィールを使うことを示し、高レベルの信号は高リフト・カムローブ・プロフィールを使うことを示す。信号が必ずしも全てのシリンダーが同時により高いリフト・カムローブ・プロフィールに切換えられることを表すものではないことに留意すべきである。いくつかのカムプロフィール切換え装置は、カムが、カムの基礎円部にあるときに、カムプロフィールを切換える。従って、線６０４によって記述されるカムプロフィール切換えは、説明の目的のために使われており、本明細書の範囲を制限或いは低減することを意味するものではない。線６０５は、そこにおいて高いレベルの信号がより大きな点火進角を表し、そして、低いレベルの信号がより大きな点火遅角を表す、点火角度進角を示す。線６０７は、トルクコンバーター・クラッチのスリップ量を表す。高いレベルの信号が、より大きなスリップ量を示し、低いレベルの信号が、より小さなスリップ量を示す。線６０９はカム位相を表す。高いレベルの信号が増加されたカム進角を示し、低いレベルの信号が増加されたカム遅角を示す。
【００６３】
縦方向の指標ｔ１，ｔ２，ｔ３が、シリンダー・サイクル・モード変更中における異なる時間を表す。ｔ１の指標は、サイクル移行の開始を表す。この時、カム位相は遅角を開始し、トルクコンバーターは滑りを開始し、そして、点火は進角を開始する。シリンダーによって生成されるトルクを増大するために点火が進角される一方で、シリンダーに入る空気の量を低減するためにカムが遅角される。従って、カムプロフィールが切換えられたとき、導入される空気量の変化は、遅角されたカムによって幾らか制限される。しかしながら、カムプロフィールが実際に切換えられたとき、シリンダーに入る空気によって生成されるいかなる追加のトルクも相殺するために、点火は遅角され得る。
【００６４】
カムプロフィールの切換えはｔ２において生じる。プロフィール切換えの前後で、カムプロフィールを切換えることによって開始され得る如何なるトルク変動をも低減するために、スロットルと点火が調整される。シリンダー内に追加の空気が導入されることによって生成される追加のトルクが軽減され得るよう、点火進角量及びスロットル開度が減少される。
【００６５】
ｔ３の指標は、移行が実質的に完了していること、及び、制御器１２が、カム位相、スロットル位置、点火タイミング、及び、トルクコンバーターのクラッチスリップ量に対し、運転者の要求に適応させるための調整を行い得ること、を示す。
【００６６】
ここで図９を参照すると、オットー・サイクル・エンジン運転からアトキンソン・サイクル・エンジン運転への移行例のための、特定の信号のプロットが示される。シーケンスや信号は図８にて説明されたものと類似する。線７０１はスロットル板位置を表し、線７０３はカム特性切換指示を表し、線７０５は点火角度を表し、線７０７はトルクコンバーター・クラッチのスリップ量を表し、線７０９はカム位相を表す。
【００６７】
カム位相が増大され、点火角度が遅角され、トルクコンバーター・クラッチのスリップ量が増大されるｔ１において、移行が開始される。カム位相を進角させて点火を遅角させることによって、プロフィール移行の間、シリンダー空気量の変化を相殺することができるように、追加の空気がシリンダーに流れることが可能とされる。追加の空気から生成され得るトルクは、点火遅角を調整することによって軽減され得る。
【００６８】
オットー・サイクルからアトキンソン・サイクルへの移行は指標ｔ２にて発生する。この指標については、スロットルと点火進角は、エンジン・シリンダーに入る空気が減少されたときに発生するトルク減少を相殺すべく、すばやく調整される。具体的には、吸気マニフォールド圧を増大すべくスロットルはより大きく開かれ、それによって、追加の空気がシリンダーに流れるのを可能とし、エンジン・トルクを増大するために点火進角は増大される。
【００６９】
ｔ３にて、移行は実質的に終了し、スロットル、点火タイミング、カム位相、及び、トルクコンバーター・クラッチは、運転者の要求に応じて、調整され得る。
【００７０】
上述の説明は、そこにおいてカムが進角され、そして、そこから遅角され得る基本カム位置を企図していることに留意すべきである。しかしながら、基本カム位置はまた、遅角された角度に設定され、そして、カムがこの位置から進角される場合がある。この明細書中で言及された具体的なカム・タイミングは、それ自体、説明目的のために記載されており、本明細書の開示内容の外延又は範囲を制限することを意味するものではない。
【００７１】
ここで図１０を参照すると、燃料中の種々のアルコール濃度に対する目標有効圧縮比を説明する関数のグラフ例が示される。この関数は、目標圧縮比を選択するために、図７のステップ５０３にて使われ得る。X軸（横軸）の左側ほどアルコール濃度が低く、右側ほどアルコール濃度が高いことを示す。縦軸（Ｙ軸）は、９：１の圧縮比にて始まり、１５：１まで延びる。曲線８０１は、目標圧縮比が、燃料中のアルコール濃度と共に増大することを図示する。例の一つとして、燃料内に少なくとも４０％のアルコール濃度があることが判定されたとき、その判定が行われないときに比べて大きな目標有効圧縮比が設定される。
【００７２】
本技術分野の当業者によって理解されるように、図５乃至図７にて説明されたルーチンは、イベント駆動、割り込み駆動、多重タスク処理、マルチ・スレッド及び、それらの類型のような数多くの制御ロジックのうちの一つ以上を表し得る。記述される種々のステップ又は機能は、それ自体、記述された順番で、または並行して実行され、或いは場合によっては、一部が削除される場合もある。同様に、処理の順番は、ここに記載された目的、特徴及び利点を達成するために必須のものではなく、図示と説明を簡単にするために提供されたものである。明確には図示されていないが、本技術分野の当業者であれば、記述されたステップ又は機能が、使用される具体的な制御ロジックに応じて繰り返し実行され得ることを理解するであろう。
【００７３】
これで説明を終えるが、本技術分野の当業者が本明細書を読むことは、本明細書の趣旨と範囲から逸脱することなく、多数の代替実施形態及び修正を想起させるであろう。例えば、天然ガス、ガソリン、気体燃料、あるいは代替燃料構成で動作するＩ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｖ６，Ｖ８，Ｖ１０，Ｖ１２エンジンが、本発明のメリットを得るために本明細書の記載内容を利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】エンジンの概略図である。
【図２】オットー・サイクルのバルブ・タイミングで動作するエンジンのバルブ・オーバーラップ及びバルブ・タイミングの例を示す図である。
【図３】アトキンソン・サイクルのバルブ・タイミングで動作するエンジンのバルブ・オーバーラップ及びバルブ・タイミングの例を示す図である。
【図４】二つの異なるローブプロフィールを有するカムシャフト断面の例を示す概略図である。
【図５】多種燃料を使って運転され得るエンジン始動シーケンスの例を示すフローチャートである。
【図６】多種燃料を使って運転され得るエンジン停止シーケンスの例を示すフローチャートである。
【図７】多種燃料を使って運転され得るエンジン運転シーケンスの例を示すフローチャートである。
【図８】オットー・サイクル・エンジン運転からアトキンソン・サイクル・エンジン運転への移行を示すシーケンス例である。
【図９】アトキンソン・サイクル・エンジン運転からオットー・サイクル・エンジン運転への移行を示すシーケンス例である。
【図１０】燃料のアルコール濃度に応じたオットー・サイクルとアトキンソン・サイクルとの間の切換えのための切換え特性例である。
【符号の説明】
【００７５】
１０、エンジン
１２、制御器
３０、燃焼室
５２、吸気バルブ
５４、排気バルブ
６６、燃料噴射弁
【図１】
2008106766.tif 000003
【図２】
2008106766.tif 000004
【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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【図１０】
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