(57)【要約】【課題】アルコール混合燃料を使用し、少なくとも一つの気筒を休止可能なエンジンに関する、VDE動作領域を拡大可能な制御方法を提供する。【解決手段】休止可能な少なくとも一つの気筒、及び、燃料システムを有し、アルコール含有燃料で動作するエンジンの制御方法が、少なくとも一つの気筒が休止される運転パラメータの範囲を調整する工程を備え、アルコール含有燃料のアルコール濃度が変わるときに、上記運転パラメータの範囲が調整される。【選択図】図６
2008128241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
休止可能な少なくとも一つの気筒と、燃料システムとを備え、アルコール含有燃料で動作するエンジンの制御方法であって、
上記少なくとも一つの気筒が休止される運転パラメータの範囲を調整する工程を含み、
上記運転パラメータの範囲は、上記アルコール含有燃料のアルコール濃度が変わるときに調整される方法。
【請求項２】
上記気筒の休止は、少なくとも一つの気筒の吸気及び排気バルブの全てを複数のサイクルの間、休止する請求項1に記載の方法。
【請求項３】
上記運転パラメータの範囲は、エンジン速度とエンジン負荷の範囲を含む請求項1又は2に記載の方法。
【請求項４】
上記運転パラメータの範囲は、上記アルコール混合燃料内のアルコールの割合に基づいて調整され、
上記割合は、排気ガス酸素センサーの検出結果に基づいて判定される請求項1乃至3のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
上記運転パラメータの範囲は、少なくとも幾つかの状態において、上記燃料内のアルコール量が増加するときに広げられる請求項1乃至4のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
上記燃料内のアルコール量が増加するときに、エンジンの負荷範囲が広げられる請求項5に記載の方法。
【請求項７】
上記燃料内のアルコール量が増加するときに、エンジンの速度範囲が広げられる請求項5または6に記載の方法。
【請求項８】
上記少なくとも一つの気筒の休止の間、動作している気筒の点火時期を上記アルコール含有燃料のアルコール濃度に応じて調整する工程をさらに含む請求項1乃至7のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
エンジンを備えた車両の制御システムにおいて、
可変容量エンジンと、
上記エンジンに結合され、種々の量のアルコールを上記エンジンに燃料供給可能な燃料供給システムと、
上記エンジンの運転状態が変わるとき、上記アルコール量を変更する制御装置とを備えるシステム。
【請求項１０】
上記燃料供給システムは、上記エンジンの気筒に結合された直接噴射弁を有し、
上記制御装置は、上記可変容量エンジンの部分気筒運転の間、エンジン・ノックに応じて、少なくともアルコールのガソリンに対する相対量を変更する請求項9に記載のシステム。
【請求項１１】
上記燃料供給システムは、上記エンジンの気筒に結合された直接噴射弁とポート噴射弁とを有し、
上記制御装置は、上記可変容量エンジンの部分気筒運転の間、エンジン・ノックに応じて、上記直接噴射弁及びポート噴射弁の夫々によって少なくともアルコールのガソリンに対する相対量を変更する請求項9に記載のシステム。
【請求項１２】
上記アルコールは、エタノールを含む請求項9乃至11のいずれか一つに記載のシステム。
【請求項１３】
第一のタンクと第二のタンクとに少なくとも二つの燃料を別個に貯蔵するための燃料貯蔵システムをさらに備え、
二つの貯蔵燃料の間で燃料のアルコール濃度が異なる請求項11に記載のシステム。
【請求項１４】
上記第一のタンクは、上記第二のタンクより大きな容量を持つ請求項13に記載のシステム。
【請求項１５】
上記第一のタンクは、上記ポート噴射弁に結合され、
上記第二のタンクは、上記直墳噴射弁に結合され、
上記制御装置は、上記第二タンク内の燃料のレベルに応じて部分気筒運転を無効にする請求項14に記載のシステム。
【請求項１６】
上記エンジンに結合されたターボ過給器を更に備える請求項14に記載のシステム。
【請求項１７】
休止可能な少なくとも一つの気筒と、燃料システムとを備え、アルコール含有燃料で動作するエンジンの制御方法において、
上記少なくとも一つの気筒が休止されるかどうかに応じて、上記エンジンの運転の間に上記エンジンに供給されるアルコール含有燃料のアルコール濃度を調整する工程を含む方法。
【請求項１８】
上記アルコール濃度の調整工程は、
選択された運転状態において上記少なくとも一つの気筒が動作する間、上記エンジンに第一のアルコール含有燃料を供給する一方、
上記選択された運転状態において上記少なくとも一つの気筒が休止する間、上記エンジンに上記第一のアルコール含有燃料とは異なる第二のアルコール含有燃料を供給する請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
上記第一のアルコール含有燃料は、上記第二のアルコール含有燃料に比べて相対的に少ない量のアルコールを持つ請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
上記アルコール含有燃料は、貯蔵されている燃料量に応じて更に調整される請求項17乃至19のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコール混合燃料を使用し、少なくとも一つの気筒を休止可能なエンジンの制御方法及び、エンジンを備えた車両の制御システムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
排気全体の空燃比を略ストイキに随意に維持しながら、燃料経済性を向上させるために、気筒バルブ停止によって、種々の数の作動気筒又は休止気筒を備えて動作するエンジンが使用される場合がある。例の幾つかにおいて、速度/負荷ウインドウのようなパラメータや、車速を含む種々の他の運転条件によって規定され得る所定状態の間、エンジンの気筒の半分が休止される場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、エンジン/自動車の組み合わせによっては、少しの燃料経済性の利益しか得られない場合がある。動作モード移行の制約、NVH（noise vibration harshness）の制約、その他の種々の因子が、燃料経済性利益の可能性を制限し得る。更に、これらの因子は、VDE（variable displacement engine）運転の利用可能なウインドウ（運転条件範囲）を低減し、その結果、潜在的利益を低減する。熟練したエンジン設計者の種々の取り組みが、改善した設計とシステム最適化によってこれらの制限を改善することを目的としているが、それにもかかわらず、実際には、燃料経済性利益を実現することは難しい。
【０００４】
本発明者は、利用可能な動作ウインドウに対する重要な能力制限は、ノックに関連し得ることを見出した。例えば、或るシステムにおいてVDE動作領域を拡大しようとしたとき、高負荷運転のような種々の状態の間、ノック限界となる場合がある。VDE運転が使用されるとき、燃焼を継続する気筒は、VDE運転が使用されずに全ての気筒が作動する状態で経験されるのとは異なる速度/負荷領域（例えば、より高い負荷領域）に強制的に入れられ、その結果、ノックを起こす傾向が増大する。結果として、ノックを緩和するために使用される点火時期リタード（遅延）は、VDE運転の利益を上回る可能性のある燃料経済性の損失を生じさせ得る。
【０００５】
繰り返しになるが、種々の取り組みがエンジンのノックを緩和するための試みの中でエンジン設計を最適化するために使用されているが、そのような最適化は依然としてトレード・オフを含むのが一般的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の問題即ちトレード・オフは、フレキシブル燃料（例えば、アルコール、エタノール、E-85、ガソリン）の可変気筒エンジンによって対処され得る。例えば、エンジン制御システムは、アルコール混合燃料が自動車内に存在するときにアルコール混合燃料のノック軽減特性を活用すべく、VDE動作ウインドウを調整する等してVDE動作を調整し得る。このようにして、自動車が種々の燃料混合物で動作可能となるだけでなく、エンジンの一部の気筒の休止が混合燃料の存在によって調整され得、それにより、可能なときに改善された性能を提供する。更に、エンジンは、混合燃料の充填冷却特性を更に利用するため、直墳或いは少なくとも幾つかの開弁噴射を備えたポート噴射を含む場合があり、それによりノックを更に軽減して、拡大されたVDE運転を可能とする。
【０００７】
別の例において、エンジン制御システムは、燃料混合物と一部気筒休止の相乗効果の利用が必要とされるとき、ノック軽減を提供すべく、所定の運転条件の間、燃料混合物を調整する場合がある。例えば、ガソリンとアルコールの種々の混合物でもって直接噴射される燃料混合物が、現在のエンジン状態に適した種々の充填冷却を有利に利用することにより、拡大されたVDE運転条件（例えば、より高いエンジン負荷）を可能とするために使用される場合がある。
【０００８】
このようにして、代替燃料の更なる利益を可能としながら、さらに優れた燃料経済性利益を一部気筒休止運転から実現することが可能となり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図1が、その中における4つの気筒が、1つ以上のエンジン・サイクルの間に気筒バルブを閉じたままにし得る可変容量エンジン（variable displacement engine: VDE）10の例を示す。気筒バルブは、バルブ・プッシュロッドに結合された油圧作動式リフターによって、若しくは、その中においてリフトしないカム・ローブがバルブを停止させるために使用されるカム特性切換機構によって停止され得る。電気作動式バルブのような、更に別のバルブ停止機構を使用することも可能である。
【００１０】
エンジン10は、燃料システム8を介して送られる複数の物質で動作し得る。燃料システム8は、種々のタンク、アルコール分離装置、制御及び/又は混合バルブ並びに後で詳述する噴射弁を含み得る。具体的には、燃料システム8内の種々の物質は、複数の異なる燃料混合物、噴射位置、或いは、他の代替物を持ち得る。例の一つとして、ガソリン及び/又はアルコール及び/又は水の異なる濃度を持つ複数の異なる物質がエンジンに送られる。すなわち、混合状態或いは分離した状態で送られる。更に、異なる物質の相対量及び/又は相対比は、エンジン動作の間、センサー4を介して供給される、又は制御器12内部で決定される、又はそれらの組み合わせで決定される運転状態に応じて、制御器12により可変に制御され得る。
【００１１】
例の一つにおいて、異なる物質は、一方の物質がガソリンで他方の物質がエタノールであることを含む、異なる濃度レベルのアルコールを持つ異なる燃料であることを意味する。別の例において、エンジン10は、第一の燃料としてガソリンを使用し、そして、第二の燃料として、エタノール、メタノール、ガソリンとエタノールの混合物（例えば、約85%のエタノールと15%のガソリンを持つM85）、アルコールと水の混合物、アルコールと水とガソリンの混合物などのアルコール含有燃料を使用する。更に別の例において、第一物質は低濃度のアルコールを含むガソリンとアルコールの混合物であり、第二物質は第一物質より高濃度のアルコールを含むガソリンとアルコールの混合物であり得る。
【００１２】
別の例において、異なる物質のために異なる噴射弁配置が使用される場合がある。例えば、（直接噴射弁のような）単一の噴射弁が、二つの物質の混合物（例えば、ガソリンとアルコール/水との混合物）を噴射するために使用される場合があり、そこにおいて、混合物内の二つの物質の相対量或いは比率は、制御器12により、例えば混合バルブ（不図示）を介して行われる調整によってエンジン動作中に変更され得る。更に別の例において、一つ以上の気筒に関して、ポート噴射弁と直接噴射弁のような、少なくとも二つの異なる噴射弁が使用され、夫々、運転状態の変化に応じて異なる相対量の異なる物質を噴射する場合がある。更に別の例において、異なる噴射弁配置及び異なる物質に加えて、異なる大きさの噴射弁が使用されることもある。また、別の実施例において、気筒へ少なくとも二つの異なる物質を供給するため、異なる噴霧パターン及び/又は異なる噴射方向を備えた二つのポート噴射弁が、異なる噴射タイミングで使用される場合もある。
【００１３】
制御器12は、マイクロプロセッサ・ユニット、入出力ポート、実行可能なプログラムと較正データを記憶する電子記憶媒体、ランダム・アクセス・メモリ、キープ・アライブ・メモリ及びデータ・バスを含むマイクロコンピュータであり得る。制御器12は、エンジン10に結合されたセンサー4から種々の信号を受信し、そして、エンジン及び/又は自動車に結合された種々のアクチュエータ22に制御信号を送るように示されている。制御器12は、後述するそれらの信号に加え、吸気系に結合された質量空気流量センサーから吸気系に入れられた質量空気流量（mass air flow: MAF）、スロットル20に結合されたスロットル位置センサーからのスロットル位置TP及びノックセンサー82からのノック指標の測定値を受ける場合がある。
【００１４】
図1は、吸気マニフォールド16（スロットル20を備える）及び一つ以上の触媒及び空燃比センサーを含み得る排出物制御システム200に結合された排気マニフォールド18を持つ、二つの気筒バンクを備えたV型8気筒エンジンであるエンジン10を示す。例えば、排気物制御システムは、排気マニフォールドだけでなく、空燃比センサーの上流及び/又は下流に、ライトオフ触媒及び床下触媒を含み得る。図1は具体的なエンジン構成を示すが、必要に応じて、種々の他の構成が使用され得る。
【００１５】
後でより詳しく記述するように、アルコールを持つ燃料の噴射を利用する可変容量エンジンの動作により、種々の利益がもたらされ得る。例えば、ガソリンとアルコール（例えばエタノール）含有燃料の両方を使用するとき、アルコール燃料の増加した充填冷却を活用すべく（例えば、直墳）、燃料の相対量を調整する（例えば、ノック或いは負荷の増加に応じて、アルコール及び/又は水の相対量を増加する）ことが可能となり、ノック傾向を低減させ、それにより、低減容量動作モードを拡大させる。したがって、エンジン・ノック限界を緩和することにより、例えばより広い速度/負荷運転領域に亘って、低減された容量（一部気筒を休止した運転）で動作することが可能となり得る。これは、可変容量運転の燃料経済性利益を増大し、一方で、全気筒が動作しているモードにおけるエンジン性能の増加も可能とする。
【００１６】
ここで図2のAを参照すると、多気筒エンジンの気筒の一つを示し、さらに、その気筒に結合された吸気通路/ポート及び排気通路/ポートを示す。更に、図2のAが、少なくとも一つの気筒に関して、気筒あたり二つの噴射弁を備えた燃料噴射構成の一例を示す。実施形態の一つにおいて、エンジンの気筒の各々が二つの噴射弁を持つ場合がある。二つの噴射弁は、二つのポート噴射弁、一つのポート噴射弁と一つの直接噴射弁（図2のAに示される）、或いは、他の構成のような種々の配置で構成され得る。
【００１７】
図2のAの説明を続けると、エンジン10が火花点火装置に加えて、直接噴射弁及びポート噴射弁の両方を持つ複数噴射システムを示す。エンジン10の燃焼室30は、クランク軸40に結合されるピストン36をその中に備えた気筒壁32を含む。スタータ・モーター（不図示）が、フライホイール（不図示）を介してクランク軸40に結合され得るが、それに替えて、直接エンジン始動が使用される場合もある。
【００１８】
燃焼室、即ち気筒30は、それぞれの二つの吸気バルブ52aおよび二つの排気バルブ54a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と連通するように示されている。したがって、気筒あたり4つのバルブが使用されるが、別の例において、気筒あたり単一の吸気バルブ及び単一の排気バルブが使用される場合もある。更に別の例において、気筒あたり、二つの吸気バルブと一つの排気バルブが使用されることもある。
【００１９】
燃焼室30は、ピストン36が下死点にあるときの体積と上死点にあるときの体積との比である圧縮比を持ち得る。例の一つにおいて、その圧縮比は略9:1である。しかしながら、そこにおいて異なる燃料が使用される幾つかの例において、圧縮比が増加させられる場合がある。例えば、それは、10:1、11:1、12:1、或いは、それ以上であり得る。
【００２０】
燃料噴射弁66Aは、電気ドライバを介して制御器12からのパルス幅信号68Aに比例して燃焼室内に直接的に噴射燃料を送るために、燃焼室30に直接結合されるように示されている。図2のAは噴射弁66Aをサイド・インジェクタとして示しているが、それは、点火プラグ92の位置の近くのような、ピストンの上方にも配設され得る。そのような配置は、幾つかのアルコール混合燃料の低い揮発度に起因して、ミキシングと燃焼を改善し得る。あるいは、噴射弁は、ミキシングを改善するために、ピストンの上方で吸気弁の近くに配設される場合がある。
【００２１】
燃料及び/又は水は、燃料タンク、燃料ポンプ及び燃料レールを含む高圧燃料システム（不図示）によって噴射弁66Aに送られ得る。あるいは、燃料及び/又は水は、低圧の単段式燃料ポンプによって送られ得るが、その場合、高圧燃料システムが使用される場合に比べて、圧縮行程の間の直接燃料噴射のタイミングが制限される場合がある。さらに、図示されていないが、燃料タンクが制御器12に信号を供給する圧力トランスデューサーを持つ場合もある。
【００２２】
燃料噴射弁66Bは、気筒30に直接結合されるのではなく、吸気ポート46に結合されるように示されている。燃料噴射弁66Bは、電気ドライバを介して制御器12からのパルス幅信号68Bに比例して噴射燃料を供給する。二つの燃料噴射システムの両方のために単一のドライバが使用される場合もあれば、複数のドライバが使用される場合もあることに留意すべきである。燃料システムはまた、燃料を噴射弁66A及び66Bに供給するのに加え、（図には示されていないが）吸気マニフォールド44に蒸発燃料を送る場合がある。ここに記述されるように、種々の燃料システム及び燃料パージ・システムが使用され得る。
【００２３】
図1に示すように、吸気システムは電気作動式のスロットル板を含み得る。排気ガスセンサー76は、排気マニフォールド48に対し触媒コンバータの上流で結合されるように示されている。センサー76は、リニア酸素センサー、汎用排気ガス酸素（Universal Exhaust Gas Oxygen ：UEGO）センサー、ニ状態酸素センサー、EGO（exhaust gas oxygen）センサー、HEGO（heated exhaust gas oxygen）センサー、HCセンサー、COセンサーのような、排気ガスの空燃比の指標を供給するための多くのセンサーのいずれかであり得る。この具体的な例においては、センサー76は、信号EGOを制御器12に供給する二状態酸素センサーであり、制御器12は、信号EGOを二状態信号EGOSに転換する。信号EGOSの高電圧状態は排気ガスがストイキよりリッチであることを示し、そして、信号EGOSの低電圧状態は排気ガスがストイキよりリーンであることを示す。信号EGOSは、均一ストイキモード運転の間に平均空燃比をストイキに維持するための空燃比フィードバック制御の間、有効に使用され得る。
【００２４】
図2のAは、エンジンの冷却媒体の温度（engine coolant temperature: ECT）の測定値を制御器12に供給するための、冷却スリーブ114に結合された温度センサー114と、プロファイル特性点火ピックアップ(profile ignition pickup: PIP)信号を供給するための、クランク軸に結合されたホール効果センサー118とをさらに示している。
【００２５】
制御器12は、燃焼室30を、空燃比均質モードを含む種々の燃焼モードで動作させる。例えば吸気行程の前（閉弁噴射）、或いは、吸気行程の間に噴射弁66Aと66Bの一方又は両方を動作させることにより、均質混合気が形成され得る。更に別の例において、一つ以上の行程の間（例えば、吸気行程、圧縮行程、排気行程など）、噴射弁66Aと66Bの一方又は両方からの複数噴射が使用される場合もある。更に別の例では、そこにおいて、異なる条件下で異なる噴射タイミング及び混合気形成が使用される。
【００２６】
図2のAが気筒に関し、一つが直接噴射弁でもう一つがポート噴射弁である二つの噴射弁を示すが、代替実施形態において、図2のBに関して記述するように、例えば開弁噴射とともに気筒に対して二つのポート噴射弁が使用される場合がある。
【００２７】
図2のAには示されていないが、可変カムシャフトタイミング・システムのような可変バルブタイミング・システムが使用される場合がある。上述したように、図2のAは単に、多気筒エンジンの気筒の一つを示すが、気筒の各々が、それ自身の一連の吸気/排気バルブ、燃料噴射弁、点火プラグなどを持つことが理解される。図1-2には示していないが、エンジン10は過給器やターボ過給器のような種々のブースト装置に結合され得る。
【００２８】
ここで図2のBを参照すると、二つの独立したポートを介して燃焼室30に結合された二つのポート噴射弁（68B及び68C）を示すが、別の構成として、それらは共通のポートに結合される場合がある。更に、二つのポートが共通のバルブに通じているように示されているが、ポートが分離されて、別個のバルブに至る（例えば、各々のポートが排他的に単一の吸気バルブに至る）場合もある。例えば、噴射弁の一方が他方の噴射弁よりも高いアルコール含有量（例えば、パーセント又は比）の燃料を送るために使用され、そこにおいて高アルコール含有噴射弁が、（充填冷却効果を高めるために）より大きな開弁噴射を供給すべく調整される。図2のBはまた、二つのポートの間の流量を調整するために使用され得る充填運動制御バルブ80を示す。図2のBは噴射弁の上流のバルブを示すが、バルブは噴射弁の下流に配置される場合もある。
【００２９】
ここで図3を参照すると、単一の直接噴射弁66Dが示されていることを除き、図2のAと同様のエンジン気筒の例を示す。噴射弁は、アルコール濃度が調整可能な、或いは、固定されたアルコール燃料混合物を持つ燃料タンクに結合され得る。
【００３０】
ここで図4のA乃至Dを参照すると、種々の燃料システムが記述される。具体的には、図4は単一噴射弁システム及び二重噴射弁システムのための噴射弁及びポンプ構成の例を示す。
【００３１】
ここで具体的に図4のAを参照すると、そこにおいて単一の燃料ポンプ412及びタンク410が、第一物質及び第二物質の混合物（例えば、E85、少なくともガソリンとエタノールからなる混合物）を入れるために備えられる。タンク410は、噴射弁66Dのような、気筒に結合される直接噴射弁であり得る噴射弁414に結合され得る。図4のAは単一の噴射弁のみを示すが、タンク410は燃料レール（不図示）を介して複数の気筒に結合され得る。
【００３２】
ここで図4のBを具体的に参照すると、そこにおいて第一および第二の物質のために別個の燃料ポンプ及びタンク（例えば、ガソリン用の第一のタンクとエタノール用の第二のタンク）が設けられる燃料ポンプ構成の例が示される。具体的には、第一タンク410が第一物質を中に入れ、ポンプ412を用いて燃料ラインを介して噴射弁66Aに導くように示されている。同様に、第二タンク420が第二物質を中に入れ、ポンプ422を用いて燃料ラインを介して噴射弁66Bに導くように示されている。ポンプはタンクの外に示されているが、代替例において、ポンプの一つ又は両方がタンクの内部に配設される場合がある。更に、別の高圧燃料ポンプが、燃料ラインの一方又は両方に追加される場合がある。
【００３３】
燃料システムの一方又は両方は、リターンレス・タイプの燃料システム、リターン・タイプの燃料システム、或いは、それらの組み合わせであり得る。更に、燃料システムは、異なる大きさのタンク、異なる大きさのポンプ、異なるポンプ容量、異なるポンプ圧、異なるポンプ最大流量、異なるオン/オフ・サイクル（例えば、ポンプ412がポンプ422よりも頻繁に動作し得る）のような異なる特性を持つ場合がある。例えば、大容量でガソリンを入れるための第一タンクと、小容量でエタノールを入れるための第二タンクとを備え、第一タンクがエンジンのポート噴射弁に結合され、第二タンクがエンジンの直接噴射弁に燃料を供給する場合がある。幾つかの例において、或る条件下で一つのポンプのみが動作し得ることを記しておく。例えば、もしタンク410からの燃料が必要ないとき、或いは、利用不可のとき（例えば、冷間始動状態の間）、ポンプ422が動作する一方でポンプ412は停止させられ得る（或いは、起動されない）。このようにして、使用されるバッテリ電力が少なくなり、そして、発生する燃料蒸気も少なくなる。
【００３４】
例の一つにおいて、第一タンクがエタノール又はエタノール・ガソリン混合物のようなアルコール混合物を収容し、一方で、第二タンクがガソリンを収容する場合がある。しかしながら、他の燃料物質も使用可能である。
【００３５】
図4のCが、そこにおいてタンク410及び420からの物質が、噴射弁414に吐出される前に、制御器12からの信号を受ける混合バルブ430を介して可変的に混合される、更に別の例を示す。従って、混合バルブ430に至る各々の燃料タンクは、制御器12を介して、燃料物質の各々の相対量を、タンク410の第一物質のみの状態からタンク420の第二物質のみの状態までの間のいずれかの相対量に変えるべく、調整され得る。上述したように、混合/制御バルブが、複数の気筒のために、一つ以上の燃料噴射弁をそこに結合して有する燃料レールに繋がり得る。このようにして、ある相対量の複数種類の燃料が、気筒につき二つの噴射弁を必要とすること無くエンジンに供給され得る。
【００３６】
ここで図4のDを具体的に参照すると、そこにおいて、別個の燃料ポンプとタンクが第一物質と第二物質用に設けられ（例えば、ガソリン用の第一タンクとエタノール用に第二タンク）、加えて、第一タンクの中に貯蔵された燃料の成分を第二タンクの中への貯蔵用に分離するための分離装置440が設けられる燃料ポンプ構成の例が示される。例えば、タンク410内に貯蔵されたガソリン/エタノール混合物のアルコール成分（例えば、エタノール、或いは、その一部）が、タンク420内へ貯蔵するために分離装置440を介して抽出される。このようにして、運転者が2つの燃料タンクを異なる物質で満たす必要なく、増大された充填冷却のために直接噴射弁を介して高アルコール含有量の燃料が送られ得る。
【００３７】
電動や、水添加ベースのような種々の分離方法が使用可能である。
【００３８】
ここで図5を参照すると、エンジン制御ストラテジー例のためのモードマップを示すグラフの例が示される。図5のマップは、縦軸にエンジン負荷（空気充填量及び/又は空気流量であり得る）を示し、横軸にエンジン速度を示す。この例はパラメータの例として速度と負荷を示すが、これらのパラメータの代わりに、またはこれらに加えて、エンジントルク、冷却媒体温度、車速、変速機速度などを含む、種々の他のパラメータが使用され得る。また、この例は二つのモード（VDEモードと、全気筒モード）を示すが、追加のエンジンモードも使用可能である。さらに、この例はVDE運転と非VDE運転（全気筒運転）とを示すが、2気筒運転モード、4気筒運転モード、6気筒運転モード、及び、8気筒運転モードの組み合わせのような、種々のレベルの気筒休止が使用可能である。
【００３９】
全気筒運転モード領域が、紙面左側の縦軸、下側の横軸及びそれらの間のエンジン運転包絡線510によって境界を付けられているのが示される。このようにして、全気筒モードはエンジン運転包絡線の内側の実質的に全ての運転状態の間、使用可能である。しかしながら、効率の改善及び/又は排出物の低減が達成される場合、一部気筒運転モードを使用するのが望ましい場合がある。そのようなものとして、この例において長方形のウインドウで概略的に示される一部気筒運転（例えば、VDE）領域は、全気筒運転モード領域の内側に示される。エンジン負荷及び速度が一部気筒運転領域にあるときのような幾つかの運転状態において、エンジン10は、改善された燃料経済性及び/又は低減された排出物を達成すべく、一部気筒運転モードで動作し得る。一部気筒運転モード領域の外側の運転領域のような他の運転状態の間、エンジンは全気筒モードで運転され得る。
【００４０】
この方法において、ここに記述されるエンジン10のようなエンジンは、幾つかの運転状態の間、動作気筒の数を減らして動作し、そして、別の運転状態の間、動作気筒の数を増やして動作するように構成され得る。エンジンの運転状態がエンジン動作とともに変化するとき、エンジンは制御システム（例えば、制御器12）により、種々の運転モードの間を移行すべく制御され得る。さらに、これらのモード移行は、点火タイミング、及び/又は吸気バルブタイミング、及び/又は排気バルブタイミング、及び/又はリフト、ターボ過給、燃料噴射タイミング、及び/又は燃料噴射量、空燃比、吸気スロットル開度、EGR追加量、排気スロットル開度などのような、一つ以上の動作状態を調整することにより実行され得る。
【００４１】
さらに、破線で示され且つ「拡大VDE領域」と名付けられた領域は、そこにおいて一部気筒運転モードが低外気湿度のような幾つかの条件下においてエンジン・ノックにより制限される運転状態を含む。ここに記述されるように、例えば、充填冷却の増大が可能なときに拡大されたウインドウが提供され、充填冷却が低減されるときに低減されたウインドウが提供されるように、アルコールの充填冷却を関数として、低減気筒運転ウインドウの適切な選択が行われる。さらに、拡大された低減気筒運転は、エンジン運転の間のガソリンとエタノールの相対量の変更のように、異なる燃料物質の相対量を制御することによって達成され得る。例えば、外気湿度が低いとき、及び/又は、エンジン・ノックが発生する傾向が増加したとき、一部気筒運転を避ける又は低減するよりむしろ、エンジンに供給されるアルコールの量をノック又はノック傾向が減少すべく調整（例えば、増加）される場合がある。その場合、相対的にガソリン量（割合）が低減され得る（ポート噴射弁の制御によりガソリン噴射量を調整し、直接噴射弁の制御によりアルコール噴射量を調整する）。
【００４２】
ここで図6を参照すると、燃料のアルコール含有量に応じてVDE運転の選択を調整するためのルーチンが記述されている。最初に、ステップ610において、ルーチンは種々の運転状態を読み取る。運転状態は、エンジン運転状態、車両運転状態、環境状態及びその他種々の状態を含み得る。次にステップ612において、ルーチンはVDE運転が可能か否かを判定する。ステップ612の判定は、エンジン始動からの経過時間が所定時間以上か、エンジン冷却媒体温度が最小閾値より高いか、車速が最低車速より速いか、エンジン速度が最低エンジン速度より速いか、構成部品及び/又はセンサーの故障や劣化が無いことなどを含む、ステップ610において読み取られたような種々の運転状態に基づき得る。もし、VDE運転が可能であれば、ルーチンは燃料内のアルコール量を判定すべくステップ614に続く。燃料の特性を検知するための燃料アルコール・センサー、燃料噴射量、空気量及び排気ガス酸素センサー・フィードバックに基づく燃料のアルコール含有量の推定、或いは、それらの組み合わせを含む種々の方法が、燃料アルコール含有量を判定するために使用可能である。さらに、重量パーセント、質量パーセント、酸素含有率、種々のアルコール測定、関連質量、関連体積などを含む種々の燃料アルコール測定値が使用可能である。
【００４３】
次に、ステップ616において、ルーチンは、ステップ614において判定される燃料アルコール含有量を含む種々のパラメータに基づいてVDE運転ウインドウを決定する。例えば、図5に関して記述したように、ルーチンは、燃料アルコール含有量や他のパラメータに基づいてVDE運転が可能とされる又は選択される、エンジン速度及び/又はエンジン負荷の運転ウインドウを調整することができる。再び図5の説明になるが、この例においてウインドウは速度−負荷ウインドウによって概略的に規定されているが、必要であれば、例えばエンジントルクのような他の追加的な又は代替的なパラメータが使用される場合がある。
【００４４】
次に、ステップ618において、ルーチンは現在のエンジン動作がステップ616から決定されたウインドウ内にあるかどうかを判定する。もし、現在のエンジン動作がウインドウ内にあるならば、ルーチンは、VDEフラグ（VDE_flg）を１にセットすべく、ステップ620に続く。そうでなければ、ルーチンはステップ622において、VDEフラグを0に設定する。
【００４５】
ステップ620又は622のいずれかから、ルーチンは、VDEフラグを現在のVDEモード（VDE_mode）と比較すべくステップ624に進む。この例において、現在のVDEモードは現在のエンジン動作状態を示す。フラグ及びモードが一致するとき、ルーチンは終了する。さもなければ、即ち、フラグとモードが一致しないとき、ルーチンは、モードパラメータがステップ620又は622のいずれかにおいて設定されたフラグに対応するように、VDEモードへの或いはVDEモードからの移行のため、ステップ626へ続く。
【００４６】
このようにして、燃料内のアルコールの存在を利用すべくVDE運転が行われるエンジン運転状態を調製することができる。さらに、VDE運転範囲を燃料内のアルコール量で調節することにより、改善されたエンジン動作を提供することが可能である。
【００４７】
ここで図7を参照すると、VDE運転を無効とするかどうかを判定すべく、VDE運転の間の点火リタードを監視するためのルーチンが記述される。最初に、ステップ710において、ルーチンは、VDEモード・パラメータ（VDE_mode）を1であるかどうか、そして、VDEフラグ（VDE_flg）が1であるかどうかを比較することにより、エンジンが現在VDEモードで動作し、且つ、設定されたVDEウインドウの内側で動作しているかを判定する。もしそうであれば、ルーチンは、点火タイミングのリタード量が最大閾値より大きいかどうかを判定すべくステップ712に続く。最大点火リタード閾値は、外気湿度、エンジン冷却媒体温度及び他のパラメータを含む運転状態に基づいて調節され得る。あるいは、固定された最大点火リタード閾値が使用される場合もある。もしステップ712に対する答えが「はい」ならば、ルーチンは、VDEフラグを0に設定してVDEモードを無効にすべく、ステップ714に続く。このようにして、点火リタード量がVDEモードから見込まれる燃料経済性の利益を相殺するようなとき、VDE運転をできなくし、そして、VDE運転ではない全気筒運転に移行することが可能である。
【００４８】
ここで図8を参照すると、エンジン動作の間に燃料のアルコール含有量を推定するためのルーチンが記述される。最初に、ステップ810において、ルーチンは燃料アルコールの検知が可能かどうかを判定する。この判定は、エンジンが暖機状態で動作しているか（エンジン冷間始動時ではないか）、エンジンが略ストイキの空燃比で動作しているか、燃料蒸気のパージが存在するか（例えば、蒸発燃料パージが行われていないか）、適応学習が可能かなどを含む種々の因子に基づいて判定され得る。さらに、燃料アルコール測定は、燃料ドアの位置及び/又は燃料タンクのレベルを監視することによって判定可能な燃料補給イベントに応じて開始され得る。例えば、制御システムにより検知される燃料タンクのレベルの増加が閾量より大きいことによって、燃料補給イベントであることが示され得る。ステップ810に対する答えが「はい」のとき、ルーチンは、空燃比センサー、空気量、燃料噴射量及び任意の他の運転状態に基づき、燃料内のアルコール量を推定すべく、ステップ812に続く。例えば、これらのパラメータによって検知されるものとしてのストイキ空燃比の変化が、燃料内のアルコールの相対量を推測するのに使用可能である。
【００４９】
代替実施形態として、代替推定ルーチン及び/又は燃料特性センサーが使用される場合がある。例えば、アルコール・センサーが、燃料タンク内、燃料レール内、或いは、種々の他のエンジンシステム位置にて使用される場合がある。
【００５０】
ここで図9を参照すると、アルコールを有する燃料の貯蔵レベルに応じたVDE運転の選択制御のためのルーチンが記述される。最初に、ステップ910において、ルーチンは種々の運転状態を読み取る。運転状態は、エンジン運転状態、車両運転状態、環境状態などを含み得る。次にステップ912において、ルーチンはVDE運転が可能かどうかを判定する。ステップ912の判定は、エンジン始動からの経過時間が所定時間以上か、エンジン冷却媒体温度が最小閾値より高いか、車速が最低車速より大きいか、エンジン速度が最低エンジン速度より大きいか、構成部品及び/又はセンサーの故障や劣化が無いことなどを含む、ステップ610において読み取られたような種々の運転状態に基づき得る。もし、VDE運転が可能ならば、ルーチンは、アルコール燃料の貯蔵レベルを判定すべくステップ914に続く。タンクレベルの測定、タンク充填量の推定などを含む種々の方法が使用され得る。
【００５１】
次にステップ916において、ルーチンは、ステップ914で判定された燃料レベルを含む種々のパラメータに基づいてVDE運転ウインドウを決定する。例えば、図5に関して記述したように、ルーチンは、その中において、燃料アルコール含有量のような他のパラメータに加えて燃料レベルに基づいてVDE運転が可能とされ又は選択される運転ウインドウの、エンジン速度及び/又はエンジン負荷を調整可能である。再び図5の説明になるが、この例においてウインドウは速度−負荷ウインドウによって概略的に規定されているが、必要であれば、例えばエンジントルクのような他の追加的な又は代替的なパラメータが使用される場合がある。
【００５２】
次にステップ918において、ルーチンは現在のエンジン動作がステップ916で判定したウインドウの内側にあるかどうかを判定する。もしそうであれば、ルーチンはVDEフラグ（VDE_flg）に1を設定すべくステップ920に続く。そうでなければ、ルーチンは、ステップ922において、VDEフラグを0に設定する。
【００５３】
ステップ920又は922のいずれかから、ルーチンは、VDEフラグと現在のVDEモード（VDE_mode）とを比較すべくステップ924に進む。この例において、現在のVDEモードは現在のエンジン動作状態を示す。フラグ及びモードが一致するとき、ルーチンは終了する。さもなければ、即ち、フラグとモードが一致しないとき、ルーチンは、モードパラメータがステップ920又は922のいずれかにおいて設定されたフラグに対応するように、VDEモードへの又はVDEモードからの移行のため、ステップ926へ続く。
【００５４】
このようにして、燃料内のアルコールの存在を利用すべくVDE運転が行われるエンジン運転状態を調製可能であり、そして、アルコール燃料のレベルが不十分なときのノック制限の可能性を避けることができる。
【００５５】
ここで図10を参照すると、エンジンの燃焼室に供給されるガソリンに対するアルコールの関連量がエンジン動作の間に変更され得るVDE可能エンジンのエンジン動作を調整するためのルーチンが記述される。最初に、ステップ1010において、ルーチンは、エンジンに対するアルコール供給量の調整を伴うノック制御が可能かどうかを判定する。そのような運転は、所定のエンジン冷却媒体温度の間、所定の外気温度の間、所定車速の間及び所定エンジン速度の間などのような種々の状態において使用不能とされ得る。ステップ1010に対する答えが「はい」のとき、ルーチンは、例えばアルコール含有燃料のレベル、アルコール燃料生成速度などを監視することにより、十分な量のアルコールが利用可能かどうかを判定するためのステップ1012に続く。ステップ1012に対する答えが「はい」のとき、ルーチンは、エンジンが現在VDEモードで動作しているかどうかを判定するため、ステップ1014に続く。
【００５６】
ステップ1014に対する答えが「はい」のとき、ルーチンは、VDEモードのための基本アルコール量を決定すべくステップ1016に続く。あるいは、ステップ1014に対する答えが「いいえ」のとき、ルーチンは、全気筒運転モードのための基本アルコール量を決定すべくステップ1018に続く。基本アルコール量は、エンジン速度、エンジン負荷、エンジン冷却媒体温度その他の種々の他の状態に更に基づくことができる。また、この例は全気筒運転モードに対するVDEモードを示すが、他の種々の気筒モードが使用可能である。ステップ1016と1018のいずれかからそれぞれステップ1020及び1022に続き、ルーチンはエンジン・ノックを監視する。例えば、NOxセンサーが、ノックの発生を監視すべく使用される場合があり、或いは、代わりにエンジン・ノックの可能性の指標が使用される場合がある。ノックが検出されないとき、ルーチンはステップ1020または1022のいずれかから終了に向かう。また、ステップ1020において、もしノック又はノックの可能性が示されたならば、ルーチンはステップ1024に続き、エンジンに供給されるアルコール量をΔ1だけ増加させる。同様に、ステップ1022において、もしノック又はノックの可能性が示されたならば、ルーチンはステップ1026に続き、エンジンに供給されるアルコール量をΔ2だけ増加させる。このようにして、利用可能なアルコールを効率よく使用しながら改善されたノック性能を得るべく、エンジン運転状態に応じてアルコールの供給を調節するため、異なる気筒運転モードにおいて異なるアルコール調節が用いられ得る。さらに、この例においては、調節を伴う基本アルコール量が記述されているが、直接的に決定された異なるアルコール供給量が、異なる気筒運転モードの各々に関して使用される場合がある。さらに、供給されるアルコール量の増加が、エンジン速度、エンジン負荷、充填空気温度などのような種々の付加的なパラメータに基づいて更に調節される場合がある。さらに、これらの調節が適応的に学習され、種々の気筒動作モードに関して独立して記憶される場合がある。
【００５７】
さらに、充填冷却効果を変更すべく、気筒内に供給されるアルコール量を調節/増加するため、種々のやり方が使用可能であることに留意すべきである。例えば、直接噴射されるアルコール含有燃料が増加される場合がある。別の例において、気筒に供給されるアルコールとガソリンの相対量が変えられる場合がある。さらに別の例において、高アルコール含有燃料の低アルコール含有燃料に対する比率が変えられる場合がある。さらに別の例がここに記されるように使用される場合がある。さらにまた、やり方の一つは、VDE状態であるときに調整されたエンジン速度とエンジン負荷の関数として決定された基本量を使用するVDE運転に基づいてエタノールの相対量或いは割合（パーセント）を調節するが、他のやり方が使用される場合もある。例えば、基本量の調節がエンジン・ノックの指標に基づく場合があり、そして、VDEモードが動作しているかどうかに基づく場合もある。
【００５８】
このようにして、低減気筒運転モードのウインドウを拡大して車載アルコールの効果的な使用を推進しながら、動作気筒の数の変更を伴う複数の異なる気筒運転モードの間、エンジン・ノックの停止または低減を適切に調整することが可能である。
【００５９】
ここで図11を参照すると、可変容量運転への移行及び/又は可変容量運転からの移行を制御するためにルーチンが記述されている。最初に、ステップ1110において、ルーチンは、移行が進行中か、及び/又は、要求されているかを判定する。もしそうであれば、ルーチンはステップ1112に続き、移行の前後における所望のアルコール量に基づいて、アルコール量及びイベント・プロフィール（event profile）を選択する。それから、ステップ1114において、ルーチンは選択された量及びプロフィールを供給する。
【００６０】
例えば、幾つかの運転状態において、気筒は実質的に排気ガスを閉じ込めて休止される場合がある。例えば、休止気筒の内部に閉じ込められた気体は、略ストイキの空燃比において実質的に燃焼された排気ガスを有する場合がある。気筒が再び運転されるとき、最初の幾つかのイベントに亘って、気筒内に保持されている残余排気ガスが所定の運転状態に関する定常状態量まで徐々に低減される。排気ガス残余量の増加に起因して、最初の幾つかのイベントの間、エンジン・ノックの傾向が実質的に低減される場合がある。したがって、アルコール供給量及び点火タイミングが、残留物プロフィールの変化に適合すべく幾つかのイベントに亘って変更するよう調整される場合がある。この方法によって、より効果的なアルコールの広範囲な使用が達成され得る。
【００６１】
排気ガス残余を変えることが、所望のアルコール量プロファイルに影響を及ぼすことができる状態移行の一例であるが、種々の別の例が存在し得る。さらに、気筒モード移行の間に供給されるアルコール量が、必要であれば、ノックセンサー・フィードバックに基づいて更に調節される場合がある。加えて、移行の前後で気筒内に実質的にストイキの排気ガス混合物を保持すべく、モード移行の間に供給されるアルコール含有燃料及び/又はガソリン含有燃料の相対量が排気ガスセンサーの検出結果に基づいて更に調整される場合がある。
【００６２】
上述したように、部分気筒休止状態において、VDE運転の拡大のため、直接的に噴射されるアルコール−ガソリン燃料混合物が使用される場合がある。直接噴射されるアルコール混合物は、エンジン・ノック限界を緩和するために使用可能であり、したがって、エンジンが、気筒が高負荷の状態においてVDE運転の利益を得ることができるようにする。アルコールの割合が調節可能である（例えば、分離器、独立貯蔵などによる）例において、VDE運転状態におけるアルコール燃料の量又は相対量は、ノック傾向の増加に応じて調節され得る（例えば、増加される）。さらに、VDE運転幅（例えば、VDE運転を可能/不可能にする負荷/トルク限界）が、供給された燃料のアルコール割合に基づいて調節される場合がある。最後に、増量アルコールが存在するときに利用可能な燃料経済性の増大が、アルコールベース燃料を使用する消費者/運転者へのインセンティブとして宣伝され得る。
【００６３】
ここに記述する制御ルーチン及び推定ルーチンの例が、種々のエンジン及び/又は自動車システム構成とともに使用可能であることに留意すべきである。ここに記述される具体的なルーチンは、イベント駆動、多重タスク処理、マルチスレディング及び、それらの類型のような数多くの処理方式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、その処理順序は、ここに記述された実施形態例の特徴及び利益を達成するために必ずしも必要とされないが、図示及び記述のし易さのために提供される。図示されたステップ又は機能の一つ以上が、使用される具体的なストラテジーに応じて繰り返し実行される場合がある。さらに、記述されたステップは、エンジン制御システム又は車両制御システム内の、コンピューター読み取り可能な記憶装置内にプログラムされ得るコードに表され得る。
【００６４】
ここに記述される構成及びルーチンは、多数の変形例が可能なので、本質的に例示であって、これらの具体的な実施形態が限定する意味で考慮されるべきでないことは認識されるであろう。例えば、上述の技術は、V型6気筒エンジン、直列4気筒エンジン、直列6気筒エンジン、V型10気筒エンジン、V型12気筒エンジンの、対向4気筒エンジンその他に適用可能である。本明細書の主題は、ここに記載された種々のシステム及び構成、そして他の特徴、機能及び/又は特性の新規で非自明な全ての組み合わせ及び一部組み合わせ（sub-combination）を含む。
【００６５】
特許請求の範囲は、新規で非自明と見なされる特定の組み合わせ及び一部組み合わせを具体的に示す。これらの特許請求の範囲は、「一つの」構成要素、又は「一つの第一の」構成要素、又は、それらの同義語に言及し得る。そのような特許請求の範囲は、その構成要素が一つ以上あるものを含み、その構成要素が二つ以上あるものを要求もしなければ、除外もしないと理解されるべきである。開示されている特徴、機能、構成要素及び/又は属性の他の組み合わせ及び一部組み合わせが本件請求の範囲の補正又は本出願又は関連出願の新しい請求の範囲の提供によって、請求され得る。最初の特許請求の範囲の権利範囲より広い特許請求の範囲、狭い特許請求の範囲、同じ特許請求の範囲、又は異なる特許請求の範囲であろうと、そのような特許請求の範囲もまた、本明細書の主題に含まれると見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】エンジン及び排気システムのレイアウトを示す概略図である。
【図２】エンジンの断面図である。
【図３】エンジンの断面図である。
【図４】墳量噴射弁及び燃料ポンプ構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明を採用したエンジンの制御ストラテジー用モードマップである。
【図６】本発明を採用したエンジンのハイレベル制御フローチャートである。
【図７】本発明を採用したエンジンのハイレベル制御フローチャートである。
【図８】本発明を採用したエンジンのハイレベル制御フローチャートである。
【図９】本発明を採用したエンジンのハイレベル制御フローチャートである。
【図１０】本発明を採用したエンジンのハイレベル制御フローチャートである。
【図１１】本発明を採用したエンジンのハイレベル制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
4  センサー
8  燃料システム
10  エンジン
12  制御器
68A  燃料噴射弁
68B  燃料噴射弁
68C  燃料噴射弁
68D  燃料噴射弁
82  ノックセンサー
【図１】
2008128241.tif 000003
【図２】
2008128241.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008128241.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008128241.tif 000008
【図７】
2008128241.tif 000009
【図８】
2008128241.tif 000010
【図９】
2008128241.tif 000011
【図１０】
2008128241.tif 000012
【図１１】
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