(57)【要約】【課題】内燃機関の出力ダウンを抑制することができる内燃機関のスロットル開度制御装置を提供する。【解決手段】スロットルバルブ４の開度がガード値以上に大きくならないよう、ガード処理によって同バルブ４の開き動作が制限される。上記ガード値は、燃料のアルコール濃度が高いほど、小さい値（閉じ側の値）に設定される。このため、アルコール濃度が高くなって筒内での燃料の燃焼速度が上昇するほど、上記ガード値が小さく設定されてスロットルバルブ４の開き動作がより小さい開度で制限される。その結果、アルコール濃度が高くなるほど、筒内への吸入空気量が少なくされて燃焼圧の最大値が高くになりにくくされる。仮に、一定のガード値によるスロットルバルブ４の開度の制限により、燃料のアルコール濃度が低いときに吸入空気量が過度に少なくなると、内燃機関１の出力ダウンを招くことになるが、それはガード値の上記可変設定によって抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブの開度がガード値以上に大きくならないよう前記スロットルバルブの開き動作を制限する内燃機関のスロットル開度制御装置において、
内燃機関の燃料のアルコール濃度が高いほど前記ガード値を小さく設定する設定部を備える内燃機関のスロットル開度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のスロットル開度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、燃料のアルコール濃度が高くなると筒内での燃料の燃焼速度が増大し、それに伴って膨張行程での筒内圧力（燃焼圧）の最大値が高くなるため、その最大値が高くなりすぎないようスロットルバルブを制御することが考えられる。なお、特許文献１には、スロットルバルブの開度の閉じ方向への移行を通じて内燃機関の筒内への吸入空気量を減少させ、それによって燃焼圧の最大値を低く抑えることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５６７８５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されるように、スロットルバルブの開度を閉じ方向に移行させれば、燃焼圧の最大値を低く抑えることができるようにはなるものの、スロットルバルブの開度が小さくなりすぎて燃焼圧の最大値が必要以上に低下し、それに伴い内燃機関の出力ダウンを招くおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、内燃機関の出力ダウンを抑制することができる内燃機関のスロットル開度制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する内燃機関のスロットル開度制御装置は、スロットルバルブの開度がガード値以上に大きくならないよう前記スロットルバルブの開き動作を制限する。また、スロットル開度制御装置は、内燃機関の燃料のアルコール濃度が高いほど上記ガード値を小さく設定する設定部を備える。
【０００７】
この構成により、燃料のアルコール濃度が高くなって内燃機関の筒内での燃料の燃焼速度が上昇するほど、スロットルバルブの開き動作を制限する上記ガード値が小さく設定されるため、スロットルバルブの開き動作がより小さい開度で制限されるようになる。その結果、燃料のアルコール濃度が高くなって内燃機関の筒内での燃料の燃焼速度が上昇するほど、内燃機関の筒内への吸入空気量が少なくされて燃焼圧の最大値が高くになりにくくなる。
【０００８】
仮に、燃料のアルコール濃度が高いときでも燃焼圧の最大値が高くなり過ぎてしまうことがないように一定のガード値を設定した場合、燃料のアルコール濃度が低いときには上記一定のガード値によるスロットルバルブの開度の制限により吸入空気量が少なくなって内燃機関の出力ダウンを招くことになる。これに対し、上記構成によれば、燃料のアルコール濃度が高いほどスロットルバルブの開き動作を制限する上記ガード値が小さくされるため、燃料のアルコール濃度が低いときにはガード値が比較的大きな値に設定され、スロットルバルブの開度が小さくなりすぎて内燃機関の出力ダウンが生じることを抑制できる。すなわち、上記構成によれば、スロットルバルブの開度を燃料のアルコール濃度に応じて適切に制御することができ、スロットルバルブの開度が小さくなりすぎて内燃機関の出力ダウンが生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】内燃機関及びそのスロットル開度制御装置の全体構成を示す略図。
【図２】機関運転時の筒内での燃焼圧の推移を示すタイムチャート。
【図３】スロットル開度の制限の実行手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、内燃機関のスロットル開度制御装置の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示される内燃機関１は、自動車等の車両に搭載されている。この内燃機関１の吸気通路２には、燃焼室３に吸入される空気の量（吸入空気量）を調整すべく開閉動作するスロットルバルブ４が設けられている。このスロットルバルブ４の開度（スロットル開度）は、車両の運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダル５の操作量（アクセル操作量）に応じて調節される。また、内燃機関１は、吸気ポート２ａに向けて燃料を噴射するポート噴射インジェクタ６と、燃焼室３内（筒内）に燃料を噴射する直噴インジェクタ７と、を備えている。これらポート噴射インジェクタ６及び直噴インジェクタ７には、内燃機関１に設けられた燃料供給装置によって燃料が供給される。
【００１１】
内燃機関１の燃料供給装置は、燃料タンク１７内に蓄えられた燃料を汲み上げて低圧燃料配管１９に吐出するフィードポンプ１８を備えている。低圧燃料配管１９は上記ポート噴射インジェクタ６に接続されている。また、低圧燃料配管１９には高圧燃料配管２０が接続されている。そして、高圧燃料配管２０は上記直噴インジェクタ７に接続される。高圧燃料配管２０の途中には、同配管２０内の燃料を昇圧して直噴インジェクタ７に供給する高圧ポンプ３２が設けられている。この高圧ポンプ３２は、内燃機関１からの回転伝達を受けて回転するカムによって駆動される。
【００１２】
内燃機関１においては、ポート噴射インジェクタ６及び直噴インジェクタ７のうちの少なくとも一方から噴射される燃料と吸気通路２を流れる空気とからなる混合気が燃焼室３に充填され、この混合気に対し点火プラグ１２による点火が行われる。そして、点火後の混合気が燃焼すると、そのときの燃焼エネルギによりピストン１３が往復移動し、それに伴いクランクシャフト１４が回転する。一方、燃焼後の混合気は排気として排気通路１５に送り出される。
【００１３】
内燃機関１のスロットル開度制御装置は、内燃機関１の各種運転制御を行う電子制御装置２１を備えている。この電子制御装置２１には、上記各種運転制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等が設けられている。
【００１４】
電子制御装置２１の入力ポートには、以下に示す各種センサ等が接続されている。
・アクセル操作量を検出するアクセルポジションセンサ２２。
・スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ２３。
【００１５】
・吸気通路２を通過する空気の量（内燃機関１の吸入空気量）を検出するエアフローメータ２４。
・クランクシャフト１４の回転に対応した信号を出力するクランクポジションセンサ２５。
【００１６】
・ポート噴射インジェクタ６及び直噴インジェクタ７に供給される燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサ２６。
・排気通路１５を流れる排気中の酸素及び燃料成分の濃度に対応した信号を出力する空燃比センサ３１。
【００１７】
また、電子制御装置２１の出力ポートには、スロットルバルブ４、ポート噴射インジェクタ６、直噴インジェクタ７、点火プラグ１２、フィードポンプ１８、及び高圧ポンプ３２といった各種機器の駆動回路等が接続されている。
【００１８】
そして、電子制御装置２１は、上記各種センサ等から入力した信号に基づき内燃機関１に要求される運転状態及び内燃機関１の実際の運転状態を把握し、それらに基づいて上記出力ポートに接続された各種駆動回路に指令信号を出力する。こうして内燃機関１のスロットル開度制御、燃料噴射量制御、点火時期制御、及び燃料圧力制御など、内燃機関１の各種運転制御が電子制御装置２１を通じて実施される。
【００１９】
次に、電子制御装置２１を通じて実行されるスロットル開度制御について詳しく説明する。
電子制御装置２１は、アクセルポジションセンサ２２によって検出されるアクセル操作量、及び、クランクポジションセンサ２５によって検出される機関回転速度に基づき、スロットルバルブ４の目標スロットル開度ＴＡｔを算出する。そして、電子制御装置２１は、スロットルポジションセンサ２３によって検出される実スロットル開度ＴＡが上記目標スロットル開度ＴＡｔとなるよう、スロットルバルブ４に開き動作もしくは閉じ動作を行わせる。
【００２０】
図２は、内燃機関１の運転時における筒内での燃焼圧の推移を示すタイムチャートである。内燃機関１で用いられる燃料のアルコール濃度が高くなると、筒内での燃料の燃焼速度が増大し、それに伴って燃焼圧の最大値が高くなる。このように燃料圧の最大値が高くなるときに同最大値が高くなりすぎることがないよう、スロットルバルブ４の開き動作を制限するガード処理が電子制御装置２１を通じて実行される。このガード処理を通じてスロットルバルブ４の開度が小さく抑えられると、内燃機関１の筒内への吸入空気量が減少するため、筒内での燃焼圧の最大値を低く抑えることが可能になる。
【００２１】
図３は、上記ガード処理を実行するためのスロットル開度制限ルーチンを示すフローチャートである。このスロットル開度制限ルーチンは、電子制御装置２１を通じて所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
【００２２】
電子制御装置２１は、同ルーチンのステップ１０１（Ｓ１０１）の処理として、アルコール濃度センサ２６によって検出された燃料のアルコール濃度が予め定められた判定値以上であるか否かを判断する。なお、ここでの判定値としては、筒内の燃焼圧の最大値が内燃機関１に悪影響を及ぼすおそれがあるときの燃料のアルコール濃度よりも所定値分低い値が用いられる。
【００２３】
Ｓ１０１で燃料のアルコール濃度が判定値以上であると判断されたときには、Ｓ１０５に進む。このようにＳ１０５に進んだ場合、電子制御装置２１は、上記ガード処理を実行せずにスロットル開度制限ルーチンを一旦終了する。一方、Ｓ１０１で燃料のアルコール濃度が判定値未満であると判断されたときには、上記ガード処理としてＳ１０２〜Ｓ１０４の処理が実行される。このガード処理では、スロットルバルブ４の開度がガード値以上に大きくならないよう、スロットルバルブ４の開き動作が制限される。
【００２４】
電子制御装置２１は、Ｓ１０２の処理として、燃料のアルコール濃度、機関負荷率（内燃機関１の１サイクル中における筒内への空気の充填率）、及び機関回転速度に基づき、予め実験等によって定められたマップを参照して、上記ガード値を算出する。このときのガード値は、筒内の燃焼圧の最大値を内燃機関１に悪影響を及ぼさない値とすることが可能なスロットル開度に相当する値として算出される。なお、ガード値の算出に用いられる上記機関負荷率は、例えばアクセル操作量、実スロットル開度ＴＡ、及び吸入空気量の実測値といった内燃機関１の吸入空気量に関係するパラメータと機関回転速度とに基づき求められる。
【００２５】
Ｓ１０２で算出されたガード値は、燃料のアルコール濃度が高くなるほど小さい値（閉じ側の値）になる。また、上記ガード値は、機関負荷率が高いほど小さい値になるとともに、機関回転速度が高くなるほど小さい値になる。なお、Ｓ１０２の処理を実行するときの電子制御装置２１は、燃料のアルコール濃度が高いほど上記ガード値を小さく設定する設定部としての役割を担う。
【００２６】
その後、電子制御装置２１は、Ｓ１０３の処理として、実スロットル開度ＴＡが上記ガード値以上であるか否か、すなわち上記ガード値よりも開き側の値であるか否かを判断する。Ｓ１０３で実スロットル開度ＴＡがガード値未満であると判断された場合、電子制御装置２１は、このスロットル開度制限ルーチンを一旦終了する。
【００２７】
一方、Ｓ１０３で実スロットル開度ＴＡがガード値以上であると判断された場合には、Ｓ１０４に進む。電子制御装置２１は、Ｓ１０４の処理として、スロットルバルブ４の開度がガード値となるまで閉じ側に変化させる（減少させる）。その後、電子制御装置２１は、このスロットル開度制限ルーチンを一旦終了する。
【００２８】
次に、内燃機関１のスロットル開度制御装置の作用について説明する。
電子制御装置２１を通じて実行されるガード処理により、スロットルバルブ４の開度がガード値以上に大きくならないようスロットルバルブ４の開き動作が制限される。また、上記ガード値は、内燃機関１の燃料のアルコール濃度が高いほど、小さい値（閉じ側の値）に設定される。このため、燃料のアルコール濃度が高くなって内燃機関１の筒内での燃料の燃焼速度が上昇するほど、スロットルバルブ４の開き動作を制限する上記ガード値が小さく設定され、スロットルバルブ４の開き動作がより小さい開度で制限されるようになる。その結果、燃料のアルコール濃度が高くなって内燃機関１の筒内での燃料の燃焼速度が上昇するほど、内燃機関１の筒内への吸入空気量が少なくされて燃焼圧の最大値が高くになりにくくなる。
【００２９】
仮に、燃料のアルコール濃度が高いときでも燃焼圧の最大値が高くなり過ぎてしまうことがないように一定のガード値を設定した場合、燃料のアルコール濃度が低いときには上記一定のガード値によるスロットルバルブ４の開度の制限により吸入空気量が少なくなって内燃機関１の出力ダウンを招くことになる。これに対し、本実施形態では、燃料のアルコール濃度が高いほどスロットルバルブ４の開き動作を制限する上記ガード値が小さくされるため、燃料のアルコール濃度が低いときにはガード値が比較的大きな値に設定され、スロットルバルブ４の開度が小さくなりすぎて内燃機関１の出力ダウンが生じることを抑制できる。すなわち、スロットルバルブ４の開度を燃料のアルコール濃度に応じて適切に制御することができ、スロットルバルブ４の開度が小さくなりすぎて内燃機関１の出力ダウンが生じることを抑制できる。
【００３０】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）燃料のアルコール濃度に影響を受ける筒内の燃焼圧が高くなりすぎないよう、ガード処理を通じてスロットルバルブ４の開き動作を制限するとき、その制限による内燃機関１の出力ダウンを抑制することができる。
【００３１】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・燃料のアルコール濃度については、アルコール濃度センサ２６によって検出する代わりに、内燃機関１の運転中における空燃比センサ３１の検出値に基づいて推定してもよい。
【００３２】
・ガード値を燃料のアルコール濃度に応じて設定するだけでなく、機関負荷率及び機関回転速度に応じても設定するようにしたが、必ずしも機関負荷率及び機関回転速度に応じてガード値を設定する必要はない。すなわち、ガード値をアルコール濃度のみに応じて設定してもよいし、アルコール濃度及び機関負荷率に応じて設定したり、アルコール濃度及び機関回転速度に応じて設定したりしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１…内燃機関、２…吸気通路、２ａ…吸気ポート、３…燃焼室、４…スロットルバルブ、５…アクセルペダル、６…ポート噴射インジェクタ、７…直噴インジェクタ、１２…点火プラグ、１３…ピストン、１４…クランクシャフト、１５…排気通路、１７…燃料タンク、１８…フィードポンプ、１９…低圧燃料配管、２０…高圧燃料配管、２１…電子制御装置、２２…アクセルポジションセンサ、２３…スロットルポジションセンサ、２４…エアフローメータ、２５…クランクポジションセンサ、２６…アルコール濃度センサ、３１…空燃比センサ、３２…高圧ポンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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