(57)【要約】【課題】１つの気筒に複数設けられる点火手段のうちの一部の点火手段が故障した場合における燃費の悪化を抑制することができる内燃機関制御装置を提供すること。【解決手段】１つの気筒５につき複数の点火プラグ１５を備える気筒５を複数有すると共にリーン空燃比で運転可能になっており、且つ、性状の異なる複数の種類の燃料であるガソリンとエタノールとで運転可能なエンジン３を制御する内燃機関制御装置１において、複数の点火プラグ１５のうち一部の点火プラグ１５が故障した場合には、故障した点火プラグ１５を有する気筒５に対して、ガソリンとエタノールとのうち、ガソリンよりもよりリーン空燃比でエンジン３を運転させることができる燃料であるエタノールの供給量を増加させて燃料を供給する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの気筒につき複数の点火手段を備える前記気筒を複数有すると共にリーン空燃比で運転可能になっており、且つ、性状の異なる複数の種類の燃料で運転可能な内燃機関を制御する内燃機関制御装置において、
前記複数の点火手段のうち一部の前記点火手段が故障した場合には、故障した前記点火手段を有する前記気筒に対して、前記複数の種類の燃料のうち他の前記燃料よりもよりリーン空燃比で前記内燃機関を運転させることができる前記燃料であるリーン可能燃料の供給量を増加させて前記燃料を供給することを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記複数の気筒のうち前記リーン可能燃料の供給量を増加させた前記気筒以外の前記気筒に供給する前記リーン可能燃料の供給量を減少させることにより、全ての前記気筒に供給する前記リーン可能燃料の供給量を前記点火手段の故障前と故障後とで同量に設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
前記複数の種類の燃料は、前記リーン可能燃料にエタノールが用いられており、前記エタノール以外の前記燃料にガソリンが用いられていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関制御装置に関するものである。特に、この発明は、２点点火を用いると共にリーン燃焼が可能であり、且つ、性状の異なる複数の種類の燃料で運転可能な内燃機関を制御する内燃機関制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関では、排気ガスの清浄化等を目的として、内燃機関に供給される混合気を確実に着火させるために、内燃機関が有する各気筒に複数の点火プラグを設けているものがある。このように、各気筒に複数の点火プラグを設けることにより、混合気の着火性を向上させることができるため、未燃焼ガスが低減し、排気ガスの清浄化を図ることができる。しかし、このように点火プラグを複数設けた場合でも、点火系に異常が発生した場合には、所望の性能を得ることができなくなるばかりか、排気ガス成分の悪化や、排気経路に設けられた触媒の損傷などの不具合が生じる虞がある。
【０００３】
つまり、各気筒に点火プラグを複数設けた場合、混合気の着火性が向上するため、点火プラグが１つの場合よりも点火時期を遅らせることができる。しかし、このように点火時期を遅くしている場合に、複数の点火プラグのうちの１つの点火系が故障すると、着火性が低下するため排気ガスの成分が悪化したり、点火時期が遅い状態で着火性が低下するため、排気ガスの温度が上昇することにより触媒が損傷したりする虞がある。
【０００４】
このため、従来の内燃機関では、各気筒に複数の点火プラグを設けた際の点火系の故障に起因する触媒の破損や排気ガスの成分の悪化の抑制などを図っているものがある。例えば、特許文献１に記載の内燃機関の点火時期制御装置では、一部の点火プラグに対応する点火系の故障を検知し、さらに点火時期を適宜調整している。これにより、一部の点火プラグの点火系が故障した場合でも、点火時期を、この点火系が故障した状態に適した点火時期に調整するので、一部の点火プラグの点火系に故障が発生した場合における不具合を低減できる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２０８３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、従来の内燃機関では、内燃機関の運転時に吸入する混合気の空燃比を、理論空燃比であるストイキよりも燃料の割合を少なくして、空燃比をリーン空燃比にしているものがある。このように、空燃比をリーン空燃比にしてリーンバーンさせることにより、燃料の供給量が少なくなるので、燃費の向上を図ることができる。しかしながら、このようなリーバーンで運転する内燃機関では、上述したように各気筒に複数の点火プラグを設けた場合において一部の点火プラグの点火系が故障した場合、燃焼が不安定になり、ドライバビリティが悪化する虞がある。このため、このような内燃機関で一部の点火プラグの点火系が故障した場合には、混合気の空燃比をストイキに変更し、燃焼を安定させる必要がある。混合気の空燃比をストイキに変更し、燃焼が安定した場合には、ドライバビリティも悪化しないので運転を継続することができるが、空燃比をリーン空燃比からストイキにした場合、燃料の供給量が増加するため、燃費が悪化する虞があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、１つの気筒に複数設けられる点火手段のうちの一部の点火手段が故障した場合における燃費の悪化を抑制することができる内燃機関制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る内燃機関制御装置は、１つの気筒につき複数の点火手段を備える前記気筒を複数有すると共にリーン空燃比で運転可能になっており、且つ、性状の異なる複数の種類の燃料で運転可能な内燃機関を制御する内燃機関制御装置において、前記複数の点火手段のうち一部の前記点火手段が故障した場合には、故障した前記点火手段を有する前記気筒に対して、前記複数の種類の燃料のうち他の前記燃料よりもよりリーン空燃比で前記内燃機関を運転させることができる前記燃料であるリーン可能燃料の供給量を増加させて前記燃料を供給することを特徴とする。
【０００９】
この発明では、１つの気筒に複数設けられる点火手段のうち、一部の点火手段が故障した場合、その気筒には、リーン可能燃料の供給量を増加させて前記燃料を供給する。これにより、その気筒で点火させる点火手段の数が減少した場合でも、リーン空燃比を維持することができ、リーンバーンを継続することができる。この結果、１つの気筒に複数設けられる点火手段のうちの一部の点火手段が故障した場合における燃費の悪化を抑制することができる。
【００１０】
また、この発明に係る内燃機関制御装置は、前記複数の気筒のうち前記リーン可能燃料の供給量を増加させた前記気筒以外の前記気筒に供給する前記リーン可能燃料の供給量を減少させることにより、全ての前記気筒に供給する前記リーン可能燃料の供給量を前記点火手段の故障前と故障後とで同量に設定することを特徴とする。
【００１１】
この発明では、一部の点火手段が故障することによりリーン可能燃料の供給量を増加させた気筒以外の気筒に供給するリーン可能燃料の供給量を減少させるため、内燃機関の運転を続けた際に、リーン可能燃料が、リーン可能燃料以外の燃料よりも早く消費されることを抑制できる。この結果、リーン空燃比での運転を長時間継続することができ、より確実に燃費の悪化を抑制できる。
【００１２】
また、この発明に係る内燃機関制御装置は、前記複数の種類の燃料は、前記リーン可能燃料にエタノールが用いられており、前記エタノール以外の前記燃料にガソリンが用いられていることを特徴とする。
【００１３】
この発明では、リーン可能燃料としてエタノールを用いており、エタノール以外の燃料としてガソリンを用いているが、エタノールを燃焼させた場合は、ガソリンを燃焼させた場合よりも排気ガス中のＮＯｘが低減する。このように、エタノールはＮＯｘの排出量が少ないため、一部の点火手段の故障により、使用できる点火手段が少なくなった場合でも、エタノールの割合を増加させることにより、リーン空燃比で燃焼させることができる。従って、リーン可能燃料としてエタノールを用いることにより、より確実にリーンバーンを継続することができると共に、エミッションの悪化を抑制できる。この結果、１つの気筒に複数設けられる点火手段のうちの一部の点火手段が故障した場合における燃費の悪化を、より確実に抑制することができると共に、エミッションの悪化を抑制できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る内燃機関制御装置は、１つの気筒に複数設けられる点火手段のうちの一部の点火手段が故障した場合における燃費の悪化を抑制することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る内燃機関制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。また、以下の説明では、本発明に係る内燃機関制御装置で制御される内燃機関の一例として、ガソリンとエタノールとで運転可能なバイフューエルエンジンの場合について説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、実施例に係る内燃機関制御装置の概略図である。同図に示す内燃機関制御装置１は、内燃機関であるエンジン３に備えられており、このエンジン３は、性状の異なる複数の種類の燃料であるガソリンとエタノールとにより運転可能にバイフューエルエンジンになっている。即ち、このエンジン３は、ガソリンのみ、エタノールのみ、ガソリンとエタノールとの混合燃料のいずれによっても運転可能になっている。また、このガソリンとエタノールとのうち、エタノールは、ガソリンよりもリーン空燃比でエンジン３を運転させることができる燃料であるリーン可能燃料として用いられている。
【００１７】
また、このエンジン３は、４つの気筒５が直列に配置されている。この４つの気筒５は、平面視において略直線状に並べて形成されているが、このように並べて形成される気筒５は、一方の端に位置する気筒５から他方の端に位置する気筒５に向かうに従って順に、１番気筒６、２番気筒７、３番気筒８、４番気筒９となっている。また、これらの４つの気筒５には、１つの気筒５につき２つずつ点火プラグ１５が設けられている。つまり、１つの気筒５につき、２つの点火手段が備えられている。なお、ここでいう点火手段は、点火プラグ１５のみでなく、点火コイル（図示省略）等、点火プラグ１５に対応して設けられる１組の点火装置（図示省略）を指す。また、この点火コイルは、点火コイルが故障した場合、自分で故障を判断できる自己診断回路を有している。
【００１８】
また、このエンジン３には、気筒５内に連通すると共に気筒５内に吸入される空気が流れる通路である吸気通路２０と、気筒５内で燃料を燃焼させた後、気筒５内から排出される排気ガスが流れる排気通路３０とが接続されている。これらの吸気通路２０と排気通路３０とは、気筒５の数に合わせてそれぞれ４つの通路に分岐しており、分岐した通路が４つの気筒５に対応し、気筒５内に連通してエンジン３に接続されている。
【００１９】
この吸気通路２０と排気通路３０とのうち吸気通路２０には、エンジン３の運転時に気筒５に対してエンジン３の運転に用いる燃料を供給する燃料供給手段であるインジェクタが配設されている。インジェクタは、エンジン３の運転に用いる燃料の種類に応じて、それぞれ専用のインジェクタが設けられている。詳しくは、このエンジン３は、ガソリンとエタノールとにより運転可能になっているため、インジェクタは、ガソリン供給用のインジェクタであるガソリンインジェクタ２１と、エタノール供給用のインジェクタであるエタノールインジェクタ２２とを有している。これらのガソリンインジェクタ２１やエタノールインジェクタ２２は、気筒５に応じて４つに分岐した吸気通路２０における各通路のそれぞれ設けられている。このように設けられるガソリンインジェクタ２１やエタノールインジェクタ２２は、エンジン３の運転時に吸気通路２０内にガソリンやエタノールを噴射することにより、気筒５に対してガソリンやエタノールを供給可能に設けられている。
【００２０】
また、吸気通路２０を流れる空気の流れ方向において、気筒５に応じて分岐している部分の上流側には、吸気通路２０内を開閉可能なスロットルバルブ２５が配設されている。つまり、スロットルバルブ２５は、吸気通路２０を流れる空気の流れ方向におけるガソリンインジェクタ２１やエタノールインジェクタ２２の上流側に配設されている。
【００２１】
また、吸気通路２０に設けられたガソリンインジェクタ２１やエタノールインジェクタ２２は、エンジン３を搭載する車両に設けられ、燃料を貯留する燃料貯留手段である燃料タンクに接続されている。詳しくは、燃料タンクは、ガソリンとエタノールとで別々の燃料タンクが設けられており、ガソリンを貯留する燃料タンクであるガソリンタンク４０と、エタノールを貯留する燃料タンクであるエタノールタンク４５とを有している。このため、ガソリンインジェクタ２１とエタノールインジェクタ２２とは、別々の燃料タンクに接続されており、ガソリンインジェクタ２１はガソリンタンク４０に接続され、エタノールインジェクタ２２はエタノールタンク４５に接続されている。
【００２２】
また、これらの燃料タンクは、それぞれ燃料タンク内の燃料を外部に送出可能な燃料フィードポンプを備えており、ガソリンタンク４０はガソリンを送出可能な燃料フィードポンプであるガソリンフィードポンプ４１を備えており、エタノールタンク４５はエタノールを送出可能な燃料フィードポンプであるエタノールフィードポンプ４６を備えている。このため、ガソリンタンク４０内のガソリンは、ガソリンフィードポンプ４１によってガソリンインジェクタ２１に供給可能に設けられており、エタノールタンク４５内のエタノールは、エタノールフィードポンプ４６によってエタノールインジェクタ２２に供給可能に設けられている。
【００２３】
また、排気通路３０には、排気ガスを浄化する触媒３１が備えられている。この触媒３１は、排気通路３０を流れる排気ガスの流れ方向において、気筒５に応じて分岐している部分の下流側に設けられている。さらに、この排気通路３０には、排気ガスのエネルギーを吸収することによって排気ガスを大気に放出する際における音量を低減する消音装置（図示省略）が設けられている。
【００２４】
これらのエンジン３、スロットルバルブ２５、ガソリンインジェクタ２１、エタノールインジェクタ２２は、車両に搭載され、車両の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０に接続されている。
【００２５】
図２は、図１に示す内燃機関制御装置の要部構成図である。ＥＣＵ５０には、処理部５１、記憶部６０及び入出力部６１が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ＥＣＵ５０に接続されているエンジン３、スロットルバルブ２５、ガソリンインジェクタ２１、エタノールインジェクタ２２は、入出力部６１に接続されており、入出力部６１は、これらのスロットルバルブ２５等との間で信号の入出力を行う。また、記憶部６０には、実施例に係る内燃機関制御装置１を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部６０は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００２６】
また、処理部５１は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されており、点火プラグ１５での点火を制御する点火制御手段である点火制御部５２と、ガソリンインジェクタ２１によるガソリンの噴射及びエタノールインジェクタ２２によるエタノールの噴射を制御する燃料制御手段である燃料噴射制御部５３と、運転中のエンジン３で吸気する混合気の空燃比がリーン空燃比であるか、即ち、エンジン３はリーンバーン運転をしているかを判定するリーンバーン判定手段であるリーンバーン判定部５４と、点火プラグ１５での点火状態を判定する点火状態判定手段である点火状態判定部５５と、点火プラグ１５での点火時期を算出する点火時期算出手段である点火時期算出部５６と、ガソリンインジェクタ２１から噴射するガソリンの噴射量及びエタノールインジェクタ２２から噴射するエタノールの噴射量を算出する燃料噴射量制御手段である燃料噴射量算出部５７と、を有している。
【００２７】
ＥＣＵ５０によって制御される内燃機関制御装置１の制御は、例えば、エンジン３の運転状態に応じて、処理部５１が上記コンピュータプログラムを当該処理部５１に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じてガソリンインジェクタ２１やエタノールインジェクタ２２などを作動させることにより制御する。その際に処理部５１は、適宜記憶部６０へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このように内燃機関制御装置１を制御する場合には、上記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ５０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。
【００２８】
この実施例に係る内燃機関制御装置１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。実施例に係る内燃機関制御装置１が搭載される車両は、運転時には車両の室内に設けられるアクセルペダル（図示省略）の開度に応じて、ＥＣＵ５０でスロットルバルブ２５の開度を制御する。これにより、吸気通路２０にはスロットルバルブ２５の開度に応じた空気が流れる。燃料噴射量算出部５７は、この空気量に応じてガソリンインジェクタ２１から噴射するガソリンの噴射量やエタノールインジェクタ２２から噴射するエタノールの噴射量を算出する。その際に、燃料噴射量算出部５７は、空気と燃料との混合比である空燃比が、ストイキよりも燃料の割合が少ないリーン空燃比になるようにガソリンやエタノールの噴射量を算出する。
【００２９】
燃料噴射量算出部５７で算出した算出結果は、燃料噴射制御部５３に伝達され、燃料噴射制御部５３は、燃料噴射量算出部５７で算出した算出結果に基づいた噴射量になるようにガソリンインジェクタ２１やエタノールインジェクタ２２を制御して作動させる。ここで、エンジン３の運転時には、ガソリンインジェクタ２１にはガソリンタンク４０が備えるガソリンフィードポンプ４１によってガソリンタンク４０内のガソリンが供給され、エタノールインジェクタ２２にはエタノールタンク４５が備えるエタノールフィードポンプ４６によってエタノールタンク４５内のエタノールが供給される。このため、燃料噴射制御部５３がガソリンインジェクタ２１やエタノールインジェクタ２２を作動させることにより、ガソリンインジェクタ２１やエタノールインジェクタ２２は、燃料噴射制御部５３での制御に応じたガソリンやエタノールを吸気通路２０内に噴射する。
【００３０】
このように、吸気通路２０内に対してガソリンインジェクタ２１やエタノールインジェクタ２２からガソリンやエタノールを噴射することにより、噴射したガソリンやエタノールは吸気通路２０内を流れる空気と混合し、混合気となって吸気通路２０内を流れる。吸気通路２０内を流れる混合気は、分岐して形成される吸気通路２０に沿って分岐し、エンジン３が有する４つの気筒５内に吸入される。
【００３１】
このように混合気が吸入される気筒５には、それぞれ２つずつ点火プラグ１５が設けられており、この点火プラグ１５は、点火制御部５２で制御されることにより点火する。詳しくは、エンジン３の運転状態に応じた点火時期を点火時期算出部５６で算出し、算出した点火時期を点火制御部５２に伝達する。点火制御部５２は点火時期算出部５６で算出した点火時期で点火プラグ１５が点火するように点火装置を作動させる。これにより、点火プラグ１５は、点火時期算出部５６で算出した点火時期で点火する。
【００３２】
このように点火プラグ１５が点火することにより、気筒５内に吸入された混合気は、燃焼行程で混合気中のガソリンやエタノールが燃焼する。その際に、点火プラグ１５は１つの気筒５につき２つずつ設けられているため、２点点火で点火する。これにより、混合気の着火性は高くなるため、気筒５内の混合気は燃焼し易くなる。また、ガソリンインジェクタ２１やエタノールインジェクタ２２は、空燃比がリーン空燃比になるようにガソリンやエタノールを噴射しているので、混合気は、リーンバーンの状態で燃焼する。
【００３３】
混合気が燃焼することにより生じた燃焼後のガスである排気ガスは、排気行程で気筒５内から排気通路３０に流出する。この排気通路３０には触媒３１が設けられているため、排気ガスは、触媒３１を通過する際に触媒３１によって浄化される。触媒３１で浄化された排気ガスは、消音装置で音量を低減した後、大気に放出される。
【００３４】
実施例に係る内燃機関制御装置１を備えるエンジン３は、このように２点点火を行っているが、点火プラグ１５等、点火装置の故障により１点点火になった場合には、１点点火になった気筒５のみ、エタノールの噴射量を増加させる。なお、以下の説明では、点火装置が故障した場合について説明する場合、点火プラグ１５を用いて説明するが、この場合における故障には、点火コイル等、点火プラグ１５以外の点火装置を構成する部材が故障した場合も含まれる。
【００３５】
図３は、空気過剰率に対するトルク変動及び排出ＮＯｘの関係を示す説明図である。同図における横軸は空気過剰率を示しており、縦軸は横軸の空気過剰率の場合におけるトルク変動及び排出ＮＯｘの特性を示しており、図３における上側はトルク変動を示しており、下側は排出ＮＯｘを示している。また、トルク変動は、図３におけるトルク変動許容値よりも下側が、実際の運転で許容できるトルク変動となっており、排出ＮＯｘは、図３におけるＮＯｘ許容値よりも下側が、実際の運転で許容できる排出ＮＯｘになっている。
【００３６】
ここで、エンジン３に吸入させる混合気の空気と燃料との割合においてストイキの空燃比よりも空気の割合が多い場合における空気の割合である空気過剰率を変化させた場合、燃料の燃焼状態が変化するため、エンジン３のトルク変動や排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量である排出ＮＯｘが変化する。また、このトルク変動や排出ＮＯｘは、燃料の性状や点火状態によっても変化する。
【００３７】
例えば、トルク変動は、図３のガソリン２点点火時７１、エタノール１点点火時７２、エタノール２点点火時７３で示すように、燃料にガソリンを用いた場合よりも、エタノールを用いた場合の方が、空気過剰率をよりリーンにした状態においてもトルク変動はトルク変動許容値以下になる。さらに、エタノール１点点火時７２とエタノール２点点火時７３とで示すように、エタノール１点点火時７２よりもエタノール２点点火時７３の方が、空気過剰率をよりリーンにした状態においてもトルク変動はトルク変動許容値以下になる。
【００３８】
また、エタノール１点点火時７２は、エタノール２点点火時７３と比較すると、トルク変動がトルク変動許容値以下の範囲は、空気過剰率がストイキ寄り、即ちリッチよりになっているが、エタノール１点点火時７２は、ガソリン２点点火時７１と比較した場合は、空気過剰率を、よりリーンにした状態においてもトルク変動はトルク変動許容値以下になる。
【００３９】
また、排出ＮＯｘは、図３のガソリンＮＯｘ排出量７５とエタノールＮＯｘ排出量７６とで示すように、燃料にガソリンを用いた場合よりも、エタノールを用いた場合の方が、排出されるＮＯｘは少なくなる。即ち、エンジン３から排出されるＮＯｘは、空気過剰率に関わらず、燃料にガソリンを用いた場合よりもエタノールを用いた場合の方が少なくなる。
【００４０】
空気過剰率に対するトルク変動と排出ＮＯｘとの関係は、これらのような関係になっているが、空気過剰率を決定する際には、トルク変動がトルク変動許容値以下で、且つ、排出ＮＯｘがＮＯｘ許容値以下となる範囲内で空気過剰率を決定する。
【００４１】
図４は、１番気筒が１点点火になった場合における各気筒のエタノールの噴射率を示す説明図である。ガソリンとエタノールとでは、上述したようにガソリンよりもエタノールの方が空燃比をリーンにすることができ、また、ＮＯｘの排出量も少なくなっている。このため、一部の気筒５が点火プラグ１５の故障により２点点火から１点点火になった場合には、その気筒５に供給するエタノールの供給量を増加させる。
【００４２】
例えば、１番気筒６が１点点火になった場合には、エンジン３の通常運転時、即ち２点点火時におけるエタノールの噴射比率である通常時エタノール噴射比率８１と、１番気筒６が１点点火した場合におけるエタノールの噴射比率である１番気筒点火故障時エタノール噴射比率８２とを比較すると、図４に示すように、１番気筒６では、１番気筒点火故障時エタノール噴射比率８２を通常時エタノール噴射比率８１よりも多くする。これに対し、２番気筒７、３番気筒８、４番気筒９ではエタノール噴射比率は変化させず、１番気筒点火故障時エタノール噴射比率８２と通常時エタノール噴射比率８１とは同じ状態になる。
【００４３】
図５は、ガソリンとエタノールとのそれぞれの燃料における点火時期とトルクとの関係を示す説明図である。一部の気筒５が２点点火から１点点火になった場合には、１点点火になった気筒５のエタノールの噴射比率を増加させるが、燃料の噴射比率を変化させた場合には、点火時期も変更する。つまり、点火時期と熱効率との関係、即ち点火時期とトルクとの関係は、燃料によって異なっているため、エタノールの噴射比率を増加させた場合には、その気筒５の点火時期も変更する。
【００４４】
例えば、図５に示すように、燃料にガソリンを用いて２点点火の場合のトルク特性であるガソリン２点点火時トルク特性８５と、燃料にエタノールを用いて１点点火の場合のトルク特性であるエタノール１点点火時トルク特性８７とを比較すると、トルクが最大になる点火時期は、ガソリン２点点火時トルク特性８５よりもエタノール１点点火時トルク特性８７の方が早くなる。
【００４５】
また、実際の運転時において制御する点火時期である制御点火時期８９は、いずれの燃料においてもトルクが最大になる部分付近に設定するため、燃料にガソリンを用いた場合における点火時期であるガソリン２点点火時点火時期８６は、ガソリン２点点火時トルク特性８５においてトルクが最大になる付近に設定する。
【００４６】
同様に、燃料にエタノールを用いた場合における点火時期であるエタノール１点点火時点火時期８８は、エタノール１点点火時トルク特性８７においてトルクが最大になる付近に設定する。このため、燃料にエタノールを用いて１点点火の場合における制御点火時期８９は、燃料にガソリンを用いて２点点火の場合における制御点火時期８９よりも点火時期を進角させる。
【００４７】
点火時期とトルクとの関係は、このような関係になっているため、例えば１番気筒６の点火プラグ１５が故障して１番気筒６は１点点火になり、エタノールの噴射比率を増加させた場合には、点火時期を進角させる。このように、エタノールの噴射比率を増加させる際に点火時期も併せて制御することにより、エタノールの噴射比率を増加させた場合におけるトルクを確保できる。
【００４８】
図６は、実施例に係る内燃機関制御装置の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例に係る内燃機関制御装置１の制御方法、即ち、当該内燃機関制御装置１の処理手順について説明する。実施例に係る内燃機関制御装置１の処理手順では、まず、リーンバーンであるか否かを判定する（ステップＳＴ１０１）。この判定は、ＥＣＵ５０の処理部５１が有するリーンバーン判定部５４で行う。リーンバーン判定部５４は、まず、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する燃料噴射制御部５３で制御する燃料の噴射量と、吸気通路２０に設けられる吸入空気量検出手段であるエアフロメータ（図示省略）で検出する吸入空気量とより空燃比を導出する。リーンバーン判定部５４は、このように導出した空燃比がストイキよりもリーン寄りの場合には、空燃比はリーン空燃比であるため、リーンバーンで運転中であると判定する。この判定により、リーンバーン運転中ではないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。
【００４９】
リーンバーン判定部での判定（ステップＳＴ１０１）により、リーバーン運転中であると判定された場合には、次に、２点点火異常であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０２）。この判定は、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する点火状態判定部５５で行う。この点火状態判定部５５は、点火コイルが有する自己診断回路や、他の制御で用いられる気筒５内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧センサ（図示省略）での検出結果などにより、気筒５内の燃焼の異常を判定し、２点点火異常であるか否かを判定する。この判定により、２点点火異常ではないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。
【００５０】
点火状態判定部５５での判定（ステップＳＴ１０２）により、２点点火異常であると判定された場合には、次に、２点点火異常が認められた気筒５である故障気筒の点火時期や燃料の噴射量を調整する（ステップＳＴ１０３）。この制御は、点火状態判定部５５での判定により、２点点火異常であると判定された故障気筒のみ、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する点火制御部５２で１点点火にし、さらに、燃料噴射制御部５３でエタノールの噴射量を増量する。
【００５１】
このように点火プラグ１５での点火を１点点火にし、エタノールの噴射量を増量する場合、燃料の噴射量は、エアフロメータで検出する吸入空気量と、ガソリン噴射割合及びエタノール噴射割合とより、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する燃料噴射量算出部５７で下記の式（１）により算出する。なお、ガソリン噴射割合とエタノール噴射割合は、点火を１点点火にする場合の所定の割合として、予めＥＣＵ５０の記憶部６０に記憶されている。  噴射量＝吸入空気量／（ガソリン理論空燃比×ガソリン噴射割合＋エタノール理論空燃×エタノール噴射割合）・・・（１）
【００５２】
また、点火時期は、ＥＣＵ５０の記憶部６０に予め記憶されている燃料の性状ごとの点火時期とトルクとの関係を示すマップ（図５参照）より、点火時期算出部５６で導出する。つまり、燃料噴射量算出部５７で算出した燃料の噴射量、或いは噴射の割合を、記憶部６０に記憶されているマップに照らし合わせ、このマップより導出する。故障気筒は、１点点火にしつつエタノールの噴射量を増量すると共に、燃料噴射量算出部５７で算出した燃料の噴射量及び点火時期算出部５６で導出した点火時期で制御する。
【００５３】
以上の内燃機関制御装置１は、１つの気筒５に２つ設けられる点火プラグ１５のうち、一方の点火プラグ１５が故障した場合、その気筒５には、エタノールの噴射量を増加させて燃料を供給する。これにより、その気筒５で点火する点火プラグ１５の数が故障により減少した場合でも、リーン空燃比を維持することができ、リーンバーンを継続することができる。この結果、１つの気筒５に複数設けられる点火プラグ１５のうちの一部の点火プラグ１５が故障した場合における燃費の悪化を抑制することができる。
【００５４】
また、リーン可能燃料としてエタノールを用いており、エタノール以外の燃料としてガソリンを用いているが、エタノールを燃焼させた場合は、ガソリンを燃焼させた場合よりも排気ガス中のＮＯｘが低減する。このように、エタノールはＮＯｘの排出量が少ないため、一部の点火プラグ１５の故障により、使用できる点火プラグ１５が少なくなった場合でも、エタノールの割合を増加させることにより、リーン空燃比で燃焼させることができる。従って、リーン可能燃料としてエタノールを用いることにより、より確実にリーンバーンを継続することができると共に、エミッションの悪化を抑制できる。この結果、１つの気筒５に複数設けられる点火プラグ１５のうちの一部の点火プラグ１５が故障した場合における燃費の悪化を、より確実に抑制することができると共に、エミッションの悪化を抑制できる。
【００５５】
なお、上述した内燃機関制御装置１では、点火プラグ１５が故障した気筒は１点点火にすると共にエタノールの噴射量を増量しているが、さらに、全ての気筒５に供給するエタノールの供給量を点火プラグ１５の故障前と故障後とで同量に設定してもよい。図７は、変形例に係る内燃機関制御装置の制御の方法を示す説明図であり、１番気筒が１点点火になった場合における各気筒のエタノールの噴射率を示す説明図である。実施例に係る内燃機関制御装置１では、一部の気筒５の点火プラグ１５が故障して１点点火になった場合、その気筒５に供給するエタノールの噴射量を増加させているが、一部の気筒５の点火プラグ１５が故障した場合、故障していない気筒５のエタノールの供給量を低減することにより、故障前と故障後とで、全ての気筒５に対するエタノールの供給量を同量にしてもよい。
【００５６】
例えば、１番気筒６が１点点火になった場合には、２点点火時におけるエタノールの噴射比率である通常時エタノール噴射比率８１と、１番気筒６が１点点火した場合におけるエタノールの噴射比率である１番気筒点火故障時エタノール噴射比率８２とを比較すると、図７に示すように、１番気筒６では、１番気筒点火故障時エタノール噴射比率８２を通常時エタノール噴射比率８１よりも多くする。
【００５７】
これに対し、２番気筒７、３番気筒８、４番気筒９では、１番気筒点火故障時エタノール噴射比率８２を、通常時エタノール噴射比率８１よりも少なくする。具体的には、１番気筒での通常時エタノール噴射比率８１に対する１番気筒点火故障時エタノール噴射比率８２の増加分を、２番気筒７、３番気筒８、４番気筒９で、通常時エタノール噴射比率８１に対して１番気筒点火故障時エタノール噴射比率８２を均等に分配して量の分だけ低減させる。
【００５８】
つまり、１番気筒６での通常時エタノール噴射比率８１に対する１番気筒点火故障時エタノール噴射比率８２の増加分と、２番気筒７、３番気筒８、４番気筒９での通常時エタノール噴射比率８１に対する１番気筒点火故障時エタノール噴射比率８２のそれぞれの低減分を２番気筒７、３番気筒８、４番気筒９で合わせた合計の低減分とは、等しくなる。
【００５９】
図８は、ガソリン残量とエタノール残量との消費速度の説明図である。このように、一部の気筒５の点火プラグ１５が故障した場合に、故障前と故障後とで、全ての気筒５に対するエタノールの噴射量を同量にすることにより、エタノールのみが先に消費されることを抑制できる。つまり、一部の気筒５の点火プラグ１５が故障した場合、その気筒５に対するエタノールの噴射量は増加するため、上記実施例に係る内燃機関制御装置１では、エタノールタンク４５内のエタノール残量９５は、図８の気筒間未調整時エタノール残量９７で示すように点火故障発生９８の前後で消費速度が変化している。即ち、気筒５間でエタノールの噴射量を調整しない場合には、点火プラグ１５が故障した気筒５でエタノールの噴射量を増加させる分、エタノール全体の消費量は増加するため、この場合には、点火プラグ１５が故障した気筒５でエタノールの噴射量を増加させる分、エタノール全体の消費速度が速くなる。
【００６０】
これに対し、一部の気筒５で点火プラグ１５に故障が発生した場合には、図７に示すように故障が発生していない気筒５でエタノールの噴射量を低減させるため、このように気筒５間でエタノールの噴射量を調整することにより、全ての気筒５に噴射するエタノールの噴射量は、点火故障発生９８の前後で同程度になる。このため、気筒５間でエタノールの噴射量を調整した場合におけるエタノールの消費速度は、図８の気筒間調整時エタノール残量９６で示すように、点火故障発生９８の前後で、消費速度が同程度になる。
【００６１】
また、このようにエタノールの噴射量を気筒５間で調整する場合と調整しない場合とで変化させることに影響されて、ガソリン残量９０の消費速度も変化する。まず、エタノールの噴射量を気筒５間で調整しない場合には、点火プラグ１５が故障した気筒５でエタノールの噴射量を増加させる分、ガソリンの噴射量を低減させる。このため、エタノールの噴射量を気筒５間で調整しない場合におけるガソリンの残量である気筒間未調整時ガソリン残量９２は、点火故障発生９８前よりも、点火故障発生９８後の方が消費速度が緩やかになる。
【００６２】
これに対し、エタノールの噴射量を気筒５間で調整した場合には、全ての気筒５に噴射するエタノールの噴射量は、点火故障発生９８の前後で同程度になるため、ガソリンの噴射量も点火故障発生９８の前後で同程度になる。このため、エタノールの噴射量を気筒５間で調整した場合におけるガソリンの残量である気筒間調整時ガソリン残量９１は、点火故障発生９８の前後で、消費速度が同程度になる。
【００６３】
エタノールの噴射量を気筒５間で調整した場合には、ガソリン残量９０もエタノール残量９５も点火故障発生９８前後で消費速度が同程度になっている。このため、ガソリンとエタノールとが、ほぼ同時期に無くなるように予め調整されている場合には、エタノールの噴射量を気筒５間で調整した場合では、一部の気筒５で点火プラグ１５に故障が発生した場合でも、ガソリンとエタノールとは、ほぼ同時期に無くなる。
【００６４】
図９は、変形例に係る内燃機関制御装置の処理手順を示すフロー図である。次に、上記変形例に係る内燃機関制御装置１の制御方法、即ち、当該内燃機関制御装置１の処理手順について説明する。変形例に係る内燃機関制御装置１の処理手順では、まず、ＥＣＵ５０の処理部５１が有するリーンバーン判定部５４でリーンバーンであるか否かを判定する（ステップＳＴ２０１）。この判定により、リーンバーン運転中ではないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。
【００６５】
リーンバーン判定部５４での判定（ステップＳＴ２０１）により、リーバーン運転中であると判定された場合には、次に、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する点火状態判定部５５で、２点点火異常であるか否かを判定する（ステップＳＴ２０２）。この判定により、２点点火異常ではないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。
【００６６】
点火状態判定部での判定（ステップＳＴ２０２）により、２点点火異常であると判定された場合には、次に、２点点火異常が認められた気筒である故障気筒の点火時期や燃料の噴射量を調整する（ステップＳＴ２０３）。この制御は、点火状態判定部５５での判定により、２点点火異常であると判定された故障気筒のみ、ＥＣＵ５０の処理部５１が有する点火制御部５２で１点点火にし、燃料噴射制御部５３でエタノールの噴射量を増量する。さらに、２点点火異常であると判定された気筒５以外の気筒５である正常気筒は、２点点火維持し、ガソリンの割合を増加させる。
【００６７】
つまり、実施例に係る内燃機関制御装置１と同様に、故障気筒では燃料噴射量算出部５７で燃料の噴射量を算出し、点火時期算出部５６で点火時期を導出する。また、正常気筒でも故障気筒と同様に、燃料の噴射量は、エアフロメータで検出する吸入空気量と、ガソリン噴射割合及びエタノール噴射割合とより、燃料噴射量算出部５７で上記の式（１）により算出する。なお、ガソリン噴射割合とエタノール噴射割合は、一部の気筒５の点火が１点点火になった場合における正常気筒での所定の割合として、予めＥＣＵ５０の記憶部６０に記憶されている。また、点火時期は、実施例に係る内燃機関制御装置１と同様に、ＥＣＵ５０の記憶部６０に予め記憶されている燃料の性状ごとの点火時期とトルクとの関係を示すマップ（図５参照）より、点火時期算出部５６で導出する。
【００６８】
故障気筒は、１点点火にしつつエタノールの噴射量を増量すると共に、燃料噴射量算出部５７で算出した燃料の噴射量及び点火時期算出部５６で導出した点火時期で制御する。また、正常気筒は、２点点火を維持しつつガソリンの割合を増加すると共に、燃料噴射量算出部５７で算出した燃料の噴射量及び点火時期算出部５６で導出した点火時期で制御する。
【００６９】
これらのように、複数の気筒５のうちエタノールの噴射量を増加させた気筒５以外の気筒５に供給するエタノールの噴射量を減少させることにより、全ての気筒５に供給するエタノールの噴射量を点火プラグ１５の故障前と故障後とで同量になるように設定した場合、一部の点火プラグ１５が故障することによりエタノールの噴射量を増加させた際に、その気筒５以外の気筒５に供給するエタノールの噴射量は減少する。これにより、エンジン３の運転を続けた際に、エタノールがガソリンよりも早く消費されることを抑制できる。この結果、リーン空燃比での運転を長時間継続することができ、より確実に燃費の悪化を抑制できる。
【００７０】
図１０は、ノック発生時における点火時期の遅角量を示す説明図である。また、エンジン３の運転中にノックが発生した場合には、一般的に点火時期を遅角することによりノックの低減を図るが、上述した内燃機関制御装置１のように、点火プラグ１５が故障することにより１点点火になり、エタノールの噴射量を増加させた気筒５では、点火時期を遅角させる際の遅角量を低減する。即ち、エタノールはオクタン価が高いため、ノックが発生し難くなっている。このため、１点点火になることによりエタノールの噴射量を増加させた気筒５では、点火プラグ１５に故障が発生していない気筒５である正常気筒よりも点火時期を遅らせる度合いを小さくしても、ノックを低減できる。
【００７１】
従って、点火プラグ１５が故障した気筒５の点火時期である点火故障気筒点火時期１０２は、正常気筒の点火時期である正常気筒点火時期１０１よりも、ノック検出時１０５以降に点火時期を遅角する遅角量を低減させても、ノックを低減することができる。また、点火プラグ１５が故障した気筒５では、ノックを低減する際における点火時期の遅角量を低減できるので、点火時期の遅角量を低減させることによりノックを低減させる場合における燃焼効率の低下を抑制することができる。
【００７２】
また、上述した内燃機関制御装置１を備えるエンジン３は、点火手段としても設けられる点火プラグ１５を１つの気筒５につき２つずつ有しているが、点火プラグ１５は１つの気筒５に３つ以上設けられていてもよい。気筒５は点火プラグ１５が複数設けられ、このうち一部の点火プラグ１５が故障した場合に、その気筒５の供給するエタノールを増加することにより燃費の悪化を抑制できるため、点火プラグ１５は、１つの気筒５につき２つずつ以外の複数が設けられていてもよい。
【００７３】
また、上述した内燃機関制御装置１を備えるエンジン３は、ガソリンとエタノールとにより運転可能なバイフューエルエンジンとなっているが、エンジン３はこれら以外の燃料で運転可能になっていてもよい。エンジン３は、性状の異なる複数の種類の燃料で運転可能になっており、且つ、複数の種類の燃料のうち一部の燃料は他の燃料よりもよりリーン空燃比でエンジン３を運転可能になっていればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本発明に係る内燃機関制御装置は、２点点火を行う内燃機関を制御する内燃機関制御装置に有用であり、特に、複数の種類の燃料で運転する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例に係る内燃機関制御装置の概略図である。
【図２】図１に示す内燃機関制御装置の要部構成図である。
【図３】空気過剰率に対するトルク変動及び排出ＮＯｘの関係を示す説明図である。
【図４】１番気筒が１点点火になった場合における各気筒のエタノールの噴射率を示す説明図である。
【図５】ガソリンとエタノールとのそれぞれの燃料における点火時期とトルクとの関係を示す説明図である。
【図６】実施例に係る内燃機関制御装置の処理手順を示すフロー図である。
【図７】変形例に係る内燃機関制御装置の制御の方法を示す説明図であり、１番気筒が１点点火になった場合における各気筒のエタノールの噴射率を示す説明図である。
【図８】ガソリン残量とエタノール残量との消費速度の説明図である。
【図９】変形例に係る内燃機関制御装置の処理手順を示すフロー図である。
【図１０】ノック発生時における点火時期の遅角量を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  内燃機関制御装置
３  エンジン
５  気筒
６  １番気筒
７  ２番気筒
８  ３番気筒
９  ４番気筒
１５  点火プラグ
２０  吸気通路
２１  ガソリンインジェクタ
２２  エタノールインジェクタ
２５  スロットルバルブ
３０  排気通路
３１  触媒
４０  ガソリンタンク
４１  ガソリンフィードポンプ
４５  エタノールタンク
４６  エタノールフィードポンプ
５０  ＥＣＵ
５１  処理部
５２  点火制御部
５３  燃料噴射制御部
５４  リーンバーン判定部
５５  点火状態判定部
５６  点火時期算出部
５７  燃料噴射量算出部
６０  記憶部
６１  入出力部
【図１】
2009121388.tif 000003
【図２】
2009121388.tif 000004
【図３】
2009121388.tif 000005
【図４】
2009121388.tif 000006
【図５】
2009121388.tif 000007
【図６】
2009121388.tif 000008
【図７】
2009121388.tif 000009
【図８】
2009121388.tif 000010
【図９】
2009121388.tif 000011
【図１０】
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