(57)【要約】【課題】アルコール燃料を使用した希薄燃焼運転が可能な内燃機関において燃焼安定性を担保しつつ燃費を向上させる。【解決手段】エンジンシステム１０において、ＥＣＵ１００は点火制御処理を実行する。点火制御処理では、希薄燃焼運転中において、燃料のアルコール濃度Ｄａが基準値Ｄａｔｈ未満である場合に、点火装置２０２ａ及び２０２ｂを使用する二点点火モードが選択され、またアルコール濃度Ｄａが基準値Ｄａｔｈ以上である場合に、点火装置２０２ａのみを使用する一点点火モードが選択される。ＥＣＵ１００は、これら選択された点火モードに従って燃料への点火を実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール混合燃料を使用した希薄燃焼運転が可能であり、且つ該アルコール混合燃料に点火を行うための点火手段を少なくとも一つ備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記アルコール混合燃料におけるアルコール濃度を特定する特定手段と、
前記希薄燃焼運転が行われ、且つ前記特定される濃度が高い場合に、前記内燃機関の一サイクルにおける前記点火に係る点火エネルギが低くなるように前記点火手段を制御する点火制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記特定される濃度が所定の基準値以上であるか否かを判別する判別手段を更に具備し、
前記点火制御手段は、前記特定される濃度が前記基準値以上である場合に、前記特定される濃度が前記基準値未満である場合よりも前記点火エネルギが低くなるように前記点火手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記希薄燃焼運転が行われる場合に、予め設定された前記点火エネルギが相互に異なる複数の点火モードの中から前記特定される濃度が高い程前記点火エネルギが低くなるように一の点火モードを選択する選択手段を更に具備し、
前記点火制御手段は、前記選択された一の点火モードに従って前記点火手段を制御する
を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記複数の点火モードは、前記内燃機関の一サイクルにつき一の前記点火手段について前記点火を一回行う一点点火モード、及び前記内燃機関の一サイクルにつき一の前記点火手段について前記点火を複数回行う多重点火モードを含む
ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は前記点火手段を複数備え、
前記複数の点火モードは、前記複数の点火手段のうち少なくとも複数の点火手段を前記点火に供する多点点火モードを含む
ことを特徴とする請求項３又は４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、アルコール混合燃料を使用する内燃機関を制御する内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置に係るものとして、負荷用状態に応じて点火に供する点火プラグを切り替える方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたＦＦＶ用エンジンの点火制御方法（以下、「従来の技術」と称する）によれば、燃料中のアルコール濃度に基づいて設定される点火時期において、エンジンが低負荷である場合には、低熱価プラグと高熱価プラグの双方に点火信号を出力し、またエンジンが高負荷である場合には高熱価プラグにのみ点火信号を出力することによって、低負荷領域におけるプラグのかぶり及び燻りを防止し且つ高負荷領域におけるプレイグニッションの発生を回避することが可能であるとされている。
【０００３】
尚、始動時には２回点火、通常運転時には１回点火とするアルコール内燃機関も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、アルコール濃度に応じて成層燃焼可能領域を設定し、夫々の領域毎に点火時期等のパラメータを制御する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１０２４３号公報
【特許文献２】特開平３−２５３７６９号公報
【特許文献３】特開２００５−２２０８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術では、低負荷領域においては常に高熱価プラグと低熱価プラグとを使用した二点点火が実行されるため、燃焼安定性は担保される。しかしながら、二点点火に係る点火エネルギは一点点火に比較して高いから、単に負荷領域に応じてこれらを切り替えた場合には、燃焼安定性と引き換えに燃料消費率（以下、適宜「燃費」と称する）の悪化は回避し得ない。即ち、従来の技術には、内燃機関の運転条件によっては燃費が悪化しかねないという技術的な問題点がある。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、燃焼安定性を担保しつつ燃費を向上させ得る内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、アルコール混合燃料を使用した希薄燃焼運転が可能であり、且つ該アルコール混合燃料に点火を行うための点火手段を少なくとも一つ備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記アルコール混合燃料におけるアルコール濃度を特定する特定手段と、前記希薄燃焼運転が行われ、且つ前記特定される濃度が高い場合に、前記内燃機関の一サイクルにおける前記点火に要する点火エネルギが低くなるように前記点火手段を制御する点火制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明における「内燃機関」とは、燃料の燃焼を動力に変換する機関であって、特に燃料としてエタノールやメタノール等の各種アルコールと例えばガソリンとを混合してなるアルコール混合燃料を使用する機関を包括する概念である。尚、本発明に係る内燃機関は特に、アルコール燃料におけるアルコール濃度が少なくとも単一な値に限定されない、好適にはアルコール濃度が例えば０％から１００％の範囲で変化しても動作に支障のない、所謂ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）用の内燃機関として構成される。
【００１０】
一方、本発明における内燃機関は、希薄燃焼運転（リーンバーン運転とも称される）が可能に構成される。本発明に係る「希薄燃焼運転」とは、空燃比が理論空燃比よりも高い状態で行われる運転を包括する概念であり、好適には、アルコール混合燃料ではない通常のガソリン燃料と同一の条件下で比較した場合に、トルク変動等、希薄燃焼運転の限界点を規定し得る指標値の特性に有意な差が生じる程度に理論空燃比よりも高い空燃比においてなされる運転を含む趣旨である。尚、アルコール混合燃料ではアルコールとガソリンとの組成の違いに起因して理論空燃比の値が燃料中のアルコールの含有比率によって変化する。従って、本発明に係る希薄燃焼運転とは、空気過剰率が、ストイキメトリな値に対し高い状態で燃焼が行われる運転形態であるといってもよい。尚、このような希薄燃焼運転の実行の有無は、例えば負荷条件等、内燃機関における各種運転条件に応じて決定される。即ち、本発明に係る内燃機関とは、その動作期間の少なくとも一部において希薄燃焼運転が可能な内燃機関を指す。
【００１１】
また、本発明に係る内燃機関には、係るアルコール混合燃料に点火を行うための、例えば点火プラグ等の点火手段を少なくとも一つ備える。尚、「点火手段」とは、アルコール混合燃料に対する点火に供される点火装置の少なくとも一部を表す概念であり、内燃機関に複数の点火装置が備わっていてもよいし、例えば点火プラグ等点火装置の一部を除いた部分が相互に共有されていてもよい趣旨である。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される特定手段の作用よって、アルコール混合燃料におけるアルコール濃度が特定される。
【００１３】
ここで、本発明における「特定」とは、例えば電気的、物理的、化学的、機械的又は機構的な検出手段により直接的に又は間接的に検出することに限定されず、例えばこれら直接的に又は間接的に検出された値を例えば電気的な信号又はデータとして取得することを含み、更には、このように取得された信号又はデータ等から予め設定されたアルゴリズムや算出式に基づいて算出又は導出することをも含む広い概念である。
【００１４】
ここで特に、アルコールはガソリンと比較して燃焼安定性に優れるため、希薄燃焼時には、例えばトルク変動や排出ＮＯｘ量等によって規定される限界空燃比又は限界空気過剰率（以下、適宜「リーン限界」と称する）をより高く設定することが可能である（前述した「有意な差が生じ得る程度に高い空燃比」とは、このような、ガソリンと比較して高く設定され得る空燃比又は空気過剰率を含む概念である）。別の観点から言えば、このような空燃比又は空気過剰率を含む領域では、空燃比又は空気過剰率を一定に維持しても、アルコール濃度が高い程内燃機関の燃焼安定性は向上し得る。
【００１５】
そこで、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、希薄燃焼運転が行われ、且つ燃料中のアルコール濃度が高い場合に、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される点火制御手段により、内燃機関の一サイクルにおける点火に係る点火エネルギが低くなるように点火手段が制御される。
【００１６】
尚、「アルコール濃度が高い場合に点火エネルギが低くなるように」とは、例えばアルコール濃度に応じて連続的に点火エネルギを変化させることや、より実践的且つ有意な態様として、例えばある基準のアルコール濃度を境にして点火エネルギを二値的或いは段階的に変化させることを含み、アルコール濃度が定性的又は定量的に高い状態における点火エネルギを、アルコール濃度が定性的又は定量的に高い状態における点火エネルギよりも低く制御せしめる態様を包括する概念である。
【００１７】
このような点火エネルギは、無論、内燃機関における燃焼安定性に大きく影響する要素であり、燃焼安定性を担保する観点からは、より高エネルギの方が好適である。然るに、上述したように、アルコールは、ガソリンと比較して燃焼安定性が高い故、希薄燃焼運転が行われる場合、アルコール濃度に応じて燃焼安定性に変化が生じ得る。より具体的には、アルコール濃度が高い程燃焼安定性が高くなる。従って、アルコール濃度が総じて高い領域では、点火エネルギが低くても、燃焼安定性が、少なくとも実践的にみて顕在化する程度には低下することなく担保され得る。
【００１８】
一方、点火プラグ等を含む点火手段は、例えばバッテリ等のエネルギ供給源からのエネルギ供給により例えば電極間隙に高電圧を発生させること等により点火を行い、少なくともそのエネルギ供給には、内燃機関の動力が寄与している。従って、内燃機関の一サイクルにおける点火エネルギは、内燃機関の燃費に影響を与える要素となり得る。従って、上述したように点火エネルギが低くなるように点火手段が制御された場合には、必然的に内燃機関の燃費は向上する（即ち、低くなる）。即ち、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、燃焼安定性を担保しつつ燃費を向上させ得ることが可能となるのである。
【００１９】
尚、「希薄燃焼運転が行われ、且つ燃料中のアルコール濃度が高い場合に、」とは、希薄燃焼運転が行われる期間の全域がこのような制御の対象とされてもよいし、その一部の領域が対象とされてもよい趣旨である。希薄燃焼運転が行われる期間の一部についてこのような制御が行われる場合であっても、何らこのような制御がなされない場合と比較して明らかに効果があり、本発明に係る内燃機関の制御装置に係る効果は担保される。また、希薄燃焼運転が行われる期間の一部について本発明に係るこのような制御がなされる場合、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、何らこのような制御がなされない場合と比較して幾らかなりとも有意な効果が得られるように、このような制御が行われてもよい。
【００２０】
尚、点火エネルギを低下させるための点火手段の制御態様は、内燃機関の一サイクルにおける点火エネルギを低下せしめ得る限りにおいて何ら限定されず、例えば点火手段の設置態様に応じて各種態様を採り得る。また、係る制御態様は、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、内燃機関の仕様、要求性能又は環境条件等に応じて最適化されていてもよい。
【００２１】
本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記特定される濃度が所定の基準値以上であるか否かを判別する判別手段を更に具備し、前記点火制御手段は、前記特定される濃度が前記基準値以上である場合に、前記特定される濃度が前記基準値未満である場合よりも前記点火エネルギが低くなるように前記点火手段を制御する。
【００２２】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される判別手段により、アルコール濃度が所定の基準値以上であるか否かが判別される。
【００２３】
ここで、「所定の基準値」とは、アルコール濃度が係る基準値未満である場合と比較して点火エネルギを低下せしめても内燃機関の燃焼安定性を維持し得る、或いは少なくとも燃焼安定性の低下に起因する問題を実践上有意な程度に顕在化させないアルコール濃度を表す概念であり、例えば予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて設定される、固定値又は可変な値である。尚、基準値が可変な値である場合には、例えば、内燃機関におけるタンブル（縦方向旋回流）、スワール（横方向旋回流）、点火手段に係る点火エネルギ及び点火回数等の各種条件に基づいて基準値が予め最適化されて設定されていてもよい。又は、基準値は、その都度内燃機関の各種運転条件や環境条件に基づいて然るべきアルゴリズムや算出式に従って個別具体的に導かれる可変な値であってもよい。尚、「基準値以上」とは、基準値の採り方如何によって、容易に「基準値よりも大きい」と表現し得る概念である。
【００２４】
この態様によれば、点火制御手段によって、アルコール濃度が基準値以上である場合、アルコール濃度が基準値未満である場合と比較して点火エネルギが低くなるように点火手段が制御される。即ち、この態様によれば、点火エネルギが、相互に異なる多値間で段階的に変化せしめられる。従って、点火制御手段に係る制御上の負荷が比較的軽減され、燃焼安定性を担保しつつ燃費を向上させるといった本発明に係る顕著な効果が、効率的且つ効果的に提供され、実践上極めて有益である。
【００２５】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記希薄燃焼運転が行われる場合に、予め設定された前記点火エネルギが相互に異なる複数の点火モードの中から前記特定される濃度が高い程前記点火エネルギが低くなるように一の点火モードを選択する選択手段を更に具備し、前記点火制御手段は、前記選択された一の点火モードに従って前記点火手段を制御する。
【００２６】
この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される選択手段の作用によって、予め設定された複数の点火モードの中から、アルコール濃度が高い程点火エネルギが低くなるように一の点火モードが選択され、点火制御手段による点火手段の制御に供される。
【００２７】
ここで、「点火モード」とは、点火に供される点火手段の数量、点火に係る点火回数、点火時期及び点火エネルギの値等を含む点火態様そのもの、或いはそれらを規定する点火手段の制御情報等を包括する概念であり、相互に点火エネルギを異にする複数種類が予め設定され、例えば、その制御情報が然るべき記憶手段に記憶されている。また、設定される点火モードの種類、又は設定される点火モードの中からいずれの点火モードを選択するかについての判断基準は、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、希薄燃焼運転中における燃焼安定性を担保しつつ燃費を好適に向上させ得るように決定されていてもよい。
【００２８】
従って、この態様によれば、点火制御手段の負荷が軽減され、本発明に係る効果がより効率的且つ効果的に提供される。
【００２９】
尚、この態様では、前記複数の点火モードは、前記内燃機関の一サイクルにつき一の前記点火手段について前記点火を一回行う一点点火モード、及び前記内燃機関の一サイクルにつき一の前記点火手段について前記点火を複数回行う多重点火モードを含んでもよい。
【００３０】
この場合、点火手段の数量が一個であっても実現可能であり、内燃機関の構成がシンプルとなるため、本発明に係る内燃機関の制御装置に係る制御上の負荷も軽減され好適である。
【００３１】
尚、多重点火モードに係る一点火動作に係る点火エネルギ及び複数の点火時期相互間の位相差（クランク角によって置換される時間差）等は、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、燃焼安定性と燃費とを相互に好適にバランスし得るように設定されていてもよい。
【００３２】
また、一点点火モードについて、点火エネルギを可変に制御することによって、本発明に係る点火制御手段に係る制御が実現可能であることに鑑みれば、点火モードは、予め一点点火モードのみが設定されていてもよいことになる。この場合には、無論「複数の点火モード」とはなり得ないが、本発明の上位概念としては、アルコール濃度が高い場合に点火エネルギが低くなるように点火手段が制御されるのであり、このような点火モードの有無にかかわらず、本発明に係る点火制御手段に係る制御には、単一の点火手段を使用し、点火に係る点火エネルギをアルコール濃度に応じて可変に制御する態様が含まれる。
【００３３】
複数の点火モードを備える態様では更に、前記内燃機関は前記点火手段を複数備え、前記複数の点火モードは、前記複数の点火手段のうち少なくとも複数の点火手段を前記点火に供する多点点火モードを含んでもよい。
【００３４】
この場合、点火手段が複数備わり、そのうち複数（全てであってもよい）の点火手段を点火に供する多点点火モードが設定されるため、アルコール濃度に応じた点火エネルギの差異を設定し易く好適である。尚、多点点火モードにおける、一点火に係る点火エネルギ、複数の点火手段相互間の点火に係る点火時期（点火時期相互間の位相差を含む概念である）等は、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、希薄燃焼運転中における燃焼安定性と燃費とを相互に好適にバランスし得るように決定されていてもよい。
【００３５】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
＜発明の実施形態＞
以下、適宜図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００３７】
＜１：実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０のブロック図である。
【００３８】
図１において、エンジンシステム１０は、ＥＣＵ１００及びエンジン２００を備える。
【００３９】
ＥＣＵ１００は、図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を含み、エンジン２００の動作全体を制御する電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、後述する点火制御処理を実行することが可能に構成されている。
【００４０】
エンジン２００は、燃料としてアルコール混合燃料を使用可能に構成され、且つ希薄燃焼運転が可能に構成されたエンジンであり、本発明に係る「内燃機関」の一例である。エンジン２００は、シリンダ２０１内において後述する点火プラグにより混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクションロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。
【００４１】
シリンダ２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管２０６を通過し、インジェクタ２０７から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、燃料タンク２２３に貯留されており、低圧ポンプ２２５の作用によりデリバリパイプを介してインジェクタ２０７に圧送供給されている。この際、燃料は、デリバリパイプに設けられたフィルタ２２４によって不純物が濾過された状態でインジェクタ２０７に供給される。インジェクタ２０７は、この供給される燃料を、ＥＣＵ１００の制御に従って吸気管２０６内に噴射することが可能に構成されている。
【００４２】
尚、本実施形態において、エンジン２００に使用される燃料は、ガソリンとエタノールとの混合燃料（即ち、本発明に係る「アルコール混合燃料」の一例）である。尚、係るデリバリパイプには燃料中のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度センサ２２７が設置されている。このアルコール濃度センサ２２７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、インジェクタ２０７へ供給される燃料中のアルコール濃度は、ＥＣＵ１００によって絶えず把握される構成となっている。
【００４３】
シリンダ２０１内部と吸気管２０６とは、吸気バルブ２０８の開閉によって連通状態が制御されている。シリンダ２０１内部で燃焼した混合気は排気ガスとなり吸気バルブ２０８の開閉に連動して開閉する排気バルブ２０９を通過して排気管２１０を介して排気される。
【００４４】
ここで、エンジン２００は、シリンダ２０１内部において燃料に点火するための点火装置２０２ａ及び２０２ｂを備え、夫々が燃焼室に一部が露出してなる点火プラグを備えている。これら各点火装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、後述する点火制御処理を実行する過程において、これら各点火装置における点火の有無、点火時期及び点火エネルギ等を制御することが可能に構成されている。尚、これら各点火装置は、エンジン２００の出力の一部を利用して（或いは係る出力の一部によって発電されるバッテリ等の電圧供給源を利用して）、夫々における点火プラグを介して燃料に点火を行うことが可能に構成される。
【００４５】
吸気管２０６上には、クリーナ２１１が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される。クリーナ２１１の下流側（シリンダ側）には、エアフローメータ２１２が配設されている。エアフローメータ２１２は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接測定することが可能に構成されている。吸気管２０６には更に、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ２１３が設置されている。
【００４６】
吸気管２０６におけるエアフローメータ２１２の下流側には、シリンダ２０１内部への吸入空気量を調節するスロットルバルブ２１４が配設されている。このスロットルバルブ２１４には、スロットルポジションセンサ２１５が電気的に接続されており、その開度が検出可能に構成されている。一方、運転者によるアクセルペダル２２６の踏み込み量は、アクセルポジションセンサ２１６によって検出され、ＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。ＥＣＵ１００は、係るアクセルペダル２２６の踏み込み量に基づいてスロットルバルブモータ２１７の駆動状態を制御し、係るスロットルバルブモータ２１７によってスロットルバルブ２１４が駆動される構成となっている。
【００４７】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２１８が設置されている。クランクポジションセンサ２１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２１８によって検出されたクランクシャフト２０５の回転位置に基づいて、点火プラグ２０２の点火時期や吸気バルブ２０８及び排気バルブ２０９の開閉タイミング等を制御するように構成されている。また、ＥＣＵ１００は、クランクシャフト２０５の回転位置に基づいてエンジン２００の機関回転数Ｎｅを算出することが可能に構成されている。
【００４８】
シリンダ２０１を収容するシリンダブロックには、エンジン２００のノック強度を測定可能なノックセンサ２１９が配設されており、係るシリンダブロック内のウォータージャケット内には、エンジン２００の冷却水温度を検出するための水温センサ２２０が配設されている。
【００４９】
排気管２１０には、三元触媒２２２が設置されている。三元触媒２２２は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。排気管２１０における三元触媒２２２の上流側には、空燃比センサ２２１が配設されている。空燃比センサ２２１は、排気管２１０から排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。
【００５０】
＜２：実施形態の動作＞
ＥＣＵ１００は、点火装置２０２ａ及び２０２ｂの動作状態を制御するために、ＲＯＭに格納される制御プログラムに従って点火制御処理を実行することが可能に構成される。以下、本実施形態の動作として、図２を参照して点火制御処理の詳細について説明する。ここに、図２は、点火制御処理のフローチャートである。
【００５１】
図２において、ＥＣＵ１００は、エンジン２００が希薄燃焼運転中であるか否かを判別する（ステップＡ１０）。エンジン２００では、例えば、低回転領域や低負荷領域の一部において、燃料の空気過剰率がストイキ値ＳＴよりも高く設定された、即ち、空気に対し燃料が相対的に薄められた希薄燃焼運転を実行するように制御されている。
【００５２】
希薄燃焼運転中ではない場合（ステップＡ１０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＡ１０に係る処理を繰り返し、処理を実質的に待機状態に制御すると共に、希薄燃焼運転の実行中である場合には（ステップＡ１０：ＹＥＳ）、アルコール濃度センサ２２７によって検出される燃料中のアルコール濃度Ｄａを取得する（ステップＡ１１）。尚、希薄燃焼運転が実行される期間外においては、本実施形態に係る点火制御処理とは異なる制御ルーチンに基づいて、基本的に点火装置２０２ａのみを使用した点火制御が実行される。
【００５３】
アルコール濃度Ｄａが取得されると、ＥＣＵ１００は、アルコール濃度Ｄａが、予め設定される基準値Ｄａｔｈ以上であるか否かを判別する（ステップＡ１２）。アルコール濃度Ｄａが基準値Ｄａｔｈ未満である場合（ステップＡ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、二点点火モードを選択する（ステップＡ１４）。
【００５４】
ここで、本実施形態では、予め燃料に対する点火に係る点火モードが一点点火モードと二点点火モードの二種類用意されている。一点点火モードでは、点火装置２０２ａのみを使用した点火が実行される。二点点火モードでは、点火装置２０２ａ及び２０２ｂを使用して点火が実行される。一点点火モード及び二点点火モードのいずれも、一の点火装置に係る一回の点火に係る点火エネルギは基本的には等しく設定されており、必然的に二点点火モードの方が一点点火モードよりも消費エネルギが大きいものとなっている。
【００５５】
ステップＡ１２に係る処理において、アルコール濃度Ｄａが基準値Ｄａｔｈ以上であると判別された場合（ステップＡ１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、一点点火モードを選択する（ステップＡ１３）。
【００５６】
ステップＡ１３又はステップＡ１４に係る処理により、点火モードが選択されると、ＥＣＵ１００は、選択された点火モードに従って、燃料への点火制御を実行する（ステップＡ１５）。燃料への点火制御が実行されると、処理はステップＡ１０に戻され、アルコール濃度に応じた点火制御が繰り返し実行される。
【００５７】
ここで、図３を参照して、このような本実施形態に係る点火制御処理の効果について説明する。ここに、図３は、点火モード毎のエンジン特性を説明する図である。
【００５８】
図３において、横軸は空気過剰率であり、縦軸の系列には、上段から順に、トルク変動指標値、ＮＯｘ排出量及び燃料消費率が表されている。
【００５９】
始めに、トルク変動指標値の特性について説明する。エンジン２００のトルク変動は、エンジン２００の機関回転数Ｎｅの変動を伴うため、本実施形態において、トルク変動指標値は、エンジン２００の機関回転数Ｎｅの変動（回転変動）を規定する指標値と等価なものとなっている。トルク変動指標値は、例えば一定期間中における機関回転数Ｎｅの変化の度合いに基づいて、例えば、それらを適宜時間領域又は周波数領域で解析することによって得られる。トルク変動指標値は、燃焼安定性を規定する指標であり、所定の限界値Ｔｒｌｉｍ以上となる運転領域では、エンジン２００が正常な燃焼状態を維持し得ないものと判断される。即ち、このような領域はエンジン２００の運転領域として採用されない。
【００６０】
図３において、燃料がガソリンのみである場合（本実施形態においてアルコール濃度が０％である場合と等価）のエンジン２００におけるトルク変動指標値の特性は、図示Ｐｒｆ１（破線）として示される。Ｐｒｆ１は、二点点火モードが選択された場合における特性線である。通常、希薄燃焼運転領域では、例えばノッキングの発生等、燃焼安定性が低下するため、既に述べた点火制御処理に従って、燃焼安定性を担保し得る二点点火モードが選択される。この場合、トルク変動指標値の限界値Ｔｒｌｉｍによって規定される希薄燃焼限界（リーン限界）は、空気過剰率にしてＬ３となる。
【００６１】
一方、燃料がアルコールのみである場合（本実施形態においてアルコール濃度が１００％である場合と等価）、仮に二点点火モードに従って点火制御が実行されたとすると、そのトルク変動指標値の特性は図示Ｐｒｆ２（一点鎖線）のような軌跡を辿る。即ち、この場合、エンジン２００における燃焼安定性が向上するために、Ｐｒｆ２におけるトルク変動の立ち上がりは、Ｐｒｆ１よりもリーン側に推移し、希薄燃焼限界は、空気過剰率にしてＬ５（Ｌ５＞Ｌ３）となる。
【００６２】
他方、燃料がアルコールのみである場合、上述した点火制御処理に従って一点点火モードが選択された場合、エンジン２００のトルク変動指標値の特性は、図示Ｐｒｆ３（実線）となる。即ち、Ｐｒｆ３では、一点点火モードが、二点点火モードと比較して点火エネルギが低いことに起因して、そのトルク変動の立ち上がりがＰｒｆ２よりもリッチ側に推移するが、アルコールが燃焼安定性に寄与する度合いの方が大きいために、ガソリンのみの燃料に対し二点点火モードが適用された場合のＰｒｆ１と較べて明らかにトルク変動の立ち上がりがリーン側に推移する。この際、希薄燃焼限界は、空気過剰率にしてＬ４（Ｌ５＞Ｌ４＞Ｌ３）となる。
【００６３】
このように、希薄燃焼運転が行われる期間においては、必ずしも二点点火モードが選択される必要はなく、アルコール濃度によっては、一点点火モードによって燃焼安定性を担保することが可能な場合がある。図３において、アルコールとガソリンが混在する燃料条件（本実施形態においてアルコール濃度が０％より大きく且つ１００％未満である場合に相当）において一点点火モードが選択された場合、トルク変動指標値の特性は、そのトルク変動の立ち上がりがＰｒｆ３よりもリッチ側に推移し、アルコール濃度が０％である場合には、無論Ｐｒｆ１よりもリッチ側に推移する。反対に、アルコール濃度が１００％に近づく程、その特性はＰｒｆ３に漸近する。前述した点火制御処理における基準値Ｄａｔｈは、予め実験的に、経験的に或いはシミュレーション等に基づいて、一点点火モードが選択されたとしても燃焼安定性を十分に担保し得る値に設定されている。
【００６４】
次に、ＮＯｘ排出量の特性について説明する。図３において、ＮＯｘ排出量の特性として、燃料がガソリンのみである場合の特性であるＰｒｆ４（破線）と、燃料がアルコールのみである場合の特性であるＰｒｆ５（実線）が示される。図示にて明らかな通り、燃料がアルコールである場合、燃料がガソリンである場合よりもＮＯｘ排出量が少ない。尚、燃料がガソリンとアルコールの混合燃料である状態では、総じて係るＰｒｆ４とＰｒｆ５との中間的な特性を採る。
【００６５】
ここで、前述した希薄燃焼限界は、このＮＯｘ排出量によっても規定される。即ち、ＮＯｘ排出量には、予め上限値ＮＯｘｌｉｍが設定されており、ＮＯｘ排出量が係る上限値ＮＯｘｌｉｍ以下となる空気過剰率の領域でのみ、希薄燃焼運転が許可される。ＮＯｘ排出量が上限値ＮＯｘｌｉｍである場合の空気過剰率は、Ｐｒｆ４についてＬ２（Ｌ２＜Ｌ３）であり、Ｐｒｆ５についてＬ１（Ｌ１＜Ｌ２）である。即ち、燃料がアルコールのみである場合、希薄燃焼運転可能な領域は、空気過剰率が小さくなる方向にも、大きくなる方向にも拡大される。
【００６６】
次に、燃料消費率の特性について説明する。図３において、燃料消費率の特性は、いずれも燃料がアルコールのみである場合について示されており、二点点火モードに係る特性が図示Ｐｒｆ６（一点鎖線）として、一点点火モードに係る特性が図示Ｐｒｆ７（実線）として示される。
【００６７】
図３から明らかなように、一点点火モードに従って点火制御が実行された場合、二点点火モードに従って点火制御が実行される場合よりも燃料消費率は向上（即ち、低下）する。二点点火モードに係る最小燃費は、図示Ｐ１であり、一点点火モードに係る最小燃費は、図示Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）である。従って、最小燃費に基づいて比較すれば、一点点火モードは、二点点火モードと比較して「Ｐ２−Ｐ１」に相当する分だけ有利である。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態に係る点火制御処理によれば、希薄燃焼運転中は、アルコール濃度に応じて一点点火モードと二点点火モードとが切り替えられ、点火エネルギが抑制されることによってエンジン２００の燃費が向上せしめられる。この際、一点点火モードと二点点火モードとの切り替えに係る切り替え点に相当するアルコール濃度は、燃焼安定性を担保し得るように設定されるため、希薄燃焼運転中において燃焼安定性を担保しつつ燃費を向上させることが可能である。
【００６９】
尚、図３に示す燃料消費率の特性において、最小燃費が実現される位置は、一点点火モード及び二点点火モード相互間で異なるが、希薄燃焼運転が行われる期間中に、一点点火モードに従って点火制御を実行することが可能な空気過剰率の領域（図示Ｌ４以下の領域）では、一点点火モードの方が、二点点火モードと比較して燃費が良好であり、本発明に係る効果は好適に担保されている。
【００７０】
尚、本実施形態においては、点火モードとして点火装置２０２ａのみを使用する一点点火モード及び点火装置２０２ａ及び２０２ｂを使用する二点点火モードが設定されるが、無論点火の態様はこれらのみに限定されない。例えば、点火装置として点火装置２０２ａのみが単独で備わる場合に、エンジンの一サイクルについて相互に位相をずらした点火時期で複数回点火を行う多重点火が実行されてもよいし、或いは一サイクルにつき一回の点火であっても、点火エネルギをアルコール濃度に応じて可変に制御してもよい。また、これら各種態様が更に組み合わされて点火制御が実行されてもよい。
【００７１】
また、本実施形態では、アルコール濃度Ｄａを基準値Ｄａｔｈと比較し、係る比較の結果に基づいて点火モードを二値的に変化させているが、例えば点火モードは更に多段階に又は連続的に可変に制御されてもよいし、点火モードを設定するといった形態を採らず、ＥＣＵ１００が、その都度個別具体的に点火エネルギが相違するように点火態様を設定してもよい。
【００７２】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンシステムの模式図である。
【図２】図１のエンジンシステムにおいて実行される点火制御処理のフローチャートである。
【図３】実施形態の効果に係り、点火モード毎のエンジン特性を説明する図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、２０２ａ、２０２ｂ…点火装置、２２７…アルコール濃度センサ。
【図１】
2007297969.tif 000003
【図２】
2007297969.tif 000004
【図３】
2007297969.tif 000005