JP2005054610A - 内燃機関 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数燃料を供給してなる内燃機関において実混合割合をもとめると共に、その混合割合に合うように他の制御パラメータを制御すること。
【解決手段】第１、第２燃料流量計（１６ａ、１６ｂ）が検出した低オクタン価燃料、高オクタン価燃料の流量、流量ＦＬ１、ＦＬ２から実混合割合ＡＦＭＩＸを算出する。実混合割合ＡＦＭＩＸと要求混合割合ＴＦＭＩＸの混合割合偏差ＤＦＭＩＸをもとめる。混合割合偏差ＤＦＭＩＸに対応する補正進角量修正値ｄＳＡをマップから読み込み、補正進角量ＫＳＡを補正進角量修正値ｄＳＡを加算した値にする。補正進角量修正値ｄＳＡを加算した補正進角量ＫＳＡを基本点火時期ＢＳＡに加算して実行点火時期ＳＡを算出して終了する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高オクタン価燃料と低オクタン価燃料を混合して燃焼室に供給してなる内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低オクタン価燃料は着火性がよいが耐ノック性は悪く、高オクタン価燃料は着火性は悪いが耐ノック性がよいという性質を有している。そこで、低オクタン価燃料タンクに低オクタン価燃料を貯留し、高オクタン価燃料タンクに高オクタン価燃料を貯留し、低オクタン価燃料と高オクタン価燃料を、運転条件に合う混合割合で燃焼室に供給するようにした内燃機関が公知であり、例えば、特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
上記特許文献１に記載の内燃機関においては運転条件と各燃料タンク内の燃料残量から燃料の目標混合割合を決定している。そして、決定された目標混合割合になるように、燃料噴射弁から複数の燃料が噴射される。しかしながら、燃料噴射弁から噴射された燃料は吸気ポート内に付着するので、実際に燃焼室に供給される燃料の混合割合が目標の混合割合から乖離してしまう。一方、点火時期等は目標混合割合で複数の燃料が供給されることを前提に設定されている。したがって、このように実際に燃焼室に供給される燃料の混合割合が目標の混合割合から乖離すると所定の性能が発揮できなくなる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−０５００７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題に鑑み、複数燃料を供給してなる内燃機関において、実際に燃焼室に供給される燃料の混合割合をもとめると共に、その混合割合に合うように他の制御パラメータを制御することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、複数の燃料噴射手段から複数の燃料を運転状態に応じた目標混合割合で気筒内に供給してなる内燃機関であって、
各燃料噴射手段に供給される各燃料の流量を燃料流量検出手段で検出し、検出された各燃料の流量に基づいて気筒内に供給される燃料の実混合割合を算出する実混合割合算出手段を備える、内燃機関が提供される。
このように構成される内燃機関では、燃料流量検出手段で検出された各燃料噴射手段に供給される燃料の流量に基づき気筒内に供給される燃料の実混合割合が正確に算出される。
【０００７】
請求項２の発明によれば、複数の燃料噴射手段から複数の燃料を運転状態に応じた目標混合割合で気筒内に供給してなる内燃機関であって、
目標の混合割合となるように各燃料噴射手段から噴射される燃料の量から、予めもとめておいた壁面付着量を加減算して、各燃料噴射手段の実噴射量を算出し、算出された実噴射量に基づいて気筒内に供給される燃料の実混合割合を算出する実混合割合算出手段を有する、内燃機関が提供される。
このように構成される内燃機関では、目標の混合割合となるように各燃料噴射手段から噴射される燃料から壁面付着量を減算して気筒内に供給される燃料の実混合割合が正確に算出される。
【０００８】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明において、内燃機関が火花点火式内燃機関であって、点火時期を設定する点火時期設定手段を有し、点火時期設定手段が実混合割合算出手段が算出した実混合割合に対応した実行点火時期をもとめる、ようにした内燃機関が提供される。
このように構成される内燃機関では、実混合割合に対応した実行点火時期が設定され性能を充分に発揮することができる。
【０００９】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明において、点火時期設定手段は、運転状態に応じた基準点火時期をもとめる基準点火時期設定手段と、基準点火時期設定手段がもとめた基準点火時期を補正して実行点火時期をもとめる点火時期補正手段を具備し、点火時期補正手段が実行点火時期を実混合割合算出手段が算出した実混合割合に対応せしめる混合割合対応手段を含む、ようにした内燃機関が提供される。
【００１０】
請求項５の発明によれば、請求項１または２の発明において、点火直前の運転状態に基づいて点火時期を設定する点火時期設定手段と、
運転状態が過渡である場合に、前記実混合割合を算出した運転状態に応じて前記点火時期設定手段により設定された点火時期を補正する点火時期補正手段を備える、内燃機関が提供される。
このように構成される内燃機関では点火時期は点火直前の運転状態に基づいて設定されるが、運転状態が過渡である場合には、前記実混合割合を算出した運転状態に応じてこの設定された点火時期が補正される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、この実施形態のハード構成を模式的に示す図であって、図１において車両１００は、低オクタン価燃料が給油されるべき低オクタン価燃料タンク５と、高オクタン価燃料が給油されるべき高オクタン価燃料タンク７が設けられている。
【００１２】
低オクタン価燃料タンク５内の燃料は低オクタン価燃料ポンプ５ａにより、高オクタン価燃料タンク７内の燃料は高オクタン価燃料ポンプ７ａにより、点火栓１１を有する火花点火式の内燃機関（以下、単に機関という）１０の吸気ポート１２に取り付けられている第１燃料噴射弁１３ａ、第２燃料噴射弁１３ｂにそれぞれ、第１燃料供給管１５ａと第２燃料供給管１５ｂを介して供給される。
【００１３】
第１燃料供給管１５ａと第２燃料供給管１５ｂには、それぞれ、第１燃料噴射弁１３ａ、第２燃料噴射弁１３ｂに供給される低オクタン価燃料、高オクタン価燃料の流量を計測する第１燃料流量計１６ａ、第２燃料流量計１６ｂが介装されている。第１燃料流量計１６ａ、第２燃料流量計１６ｂの検出値は電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０に送られる。
【００１４】
第１燃料噴射弁１３ａ、第２燃料噴射弁１３ｂはＥＣＵ２０からの指令により低オクタン価燃料と高オクタン価燃料を運転条件に適した所定の割合で吸気ポート１２内に噴射し、噴射された燃料は吸気ポート１２、および、燃焼室内で混合される。
【００１５】
なお、この実施の形態では２つの燃料噴射弁１３ａ、１３ｂを吸気ポート１２に備えているが、一方を筒内に直接噴射するものにしてもよいし、あるいは、吸気ポート１２に２つの燃料を噴射できる一体型の燃料噴射弁を１個設けるようにしてもよい。
【００１６】
機関１０には機関回転数を検出するためのクランク角センサ１０ａ、ノッキングの発生状態を測定するノックセンサ１０ｂが取り付けられている。また、吸気管１４には負荷としての吸入吸気量を検出するエアフローメータ１４ａが取り付けられている。これらのセンサ、メータの検出値はＥＣＵ２０に送られる。
ＥＣＵ２０にはその他にも多くのセンサ類の信号が送られ、また、ＥＣＵ２０から多くの制御機器に信号が送られるが本発明に直接の関係のないものは省略してある。
【００１７】
以下、上記のようにハード構成される第１の実施の形態における制御を説明する。
初めに、その制御の概要を述べる。この第１の実施の形態では実混合割合ＡＦＭＩＸと目標混合割合ＴＦＭＩＸの差、すなわち混合割合偏差ＤＦＭＩＸをもとめ、この混合割合偏差ＤＦＭＩＸに基づく補正量を加味した実行点火時期をもとめるものである。そして、実混合割合ＡＦＭＩＸは第１燃料流量計１６ａが検出した低オクタン価燃料の流量ＦＬ１と第２燃料流量計１６ｂが検出した高オクタン価燃料の流量ＦＬ２からもとめる。また、目標混合割合ＴＦＭＩＸは回転数ＮＥと負荷としての吸入空気量ＧＡにもとづきマップからもとめる。
【００１８】
そして、点火時期は、基本的には、基本点火時期ＢＳＡにノックセンサ１０ｂがノッキングを検出するノックング限界まで進角させる補正進角量ＫＳＡを加えて実行点火時期ＳＡをもとめるようにされており、この補正進角量ＫＳＡを上述のように混合割合偏差ＤＦＭＩＸにもとづいて修正する。
【００１９】
図３が上記のような制御をおこなう第１の実施の形態のフローチャートである。
先ず、ステップ３０１では機関回転数ＮＥおよび負荷としての吸入空気量ＧＡを読み込む。ステップ３０２ではステップ３０１で読み込んだ機関回転数ＮＥおよび吸入空気量ＧＡに対応する基本点火時期ＢＳＡを予め記憶されている図６に示すマップから読み込む。ステップ３０３では要求混合割合ＴＦＭＩＸを予め記憶されている図７に示すマップから読み込む。要求混合割合ＴＦＭＩＸは、例えば、低オクタン価燃料の量と高オクタン価燃料の量の和に対する、低オクタン価燃料の量、あるいは、高オクタン価燃料の量の割合として記憶されている。
【００２０】
ステップ３０４では、第１燃料流量計１６ａが検出した低オクタン価燃料の流量ＦＬ１を読み込み、ステップ３０５では、第２燃料流量計１６ｂが検出した高オクタン価燃料の流量ＦＬ２を読み込む。ステップ３０６では、ステップ３０４、３０５で読み込んだ低オクタン価燃料の流量ＦＬ１、高オクタン価燃料の流量ＦＬ２から実混合割合ＡＦＭＩＸを算出する。この実混合割合ＡＦＭＩＸは要求混合割合ＴＦＭＩＸと同じ求め方で算出される。
【００２１】
ステップ３０７では、実混合割合ＡＦＭＩＸと要求混合割合ＴＦＭＩＸの混合割合偏差ＤＦＭＩＸをもとめるが、ＤＦＭＩＸは、ＤＦＭＩＸ ＝ （ＡＦＭＩＸ −ＴＦＭＩＸ）／ＴＦＭＩＸ で定義し、要求混合割合ＴＦＭＩＸに対する比として無次元化した形でもとめる。
ステップ３０８では、混合割合偏差ＤＦＭＩＸに対応する補正進角量修正値ｄＳＡを予め記憶してある図８に示すようなマップから読み込み、ステップ３０９では補正進角量ＫＳＡを補正進角量修正値ｄＳＡを加算した値にする。そして、ステップ３１０で、ステップ３０９でもとめた補正進角量修正値ｄＳＡを加算した補正進角量ＫＳＡを基本点火時期ＢＳＡに加算して実行点火時期ＳＡを算出して終了する。このルーチンは所定の時間間隔で繰り返される。
【００２２】
第１の実施の形態は上記のように構成され作用する。したがって、実混合割合ＡＦＭＩＸが第１燃料流量計１６ａが検出した低オクタン価燃料の流量ＦＬ１、第２燃料流量計１６ｂが検出した高オクタン価燃料の流量ＦＬ２にもとづき、正確に求められ、それに応じて実行点火時期ＳＡが設定されるので機関の性能を充分に発揮することができる。
【００２３】
次に、第２の実施の形態について説明する。図２がこの第２の実施の形態のハード構成を示す図であって、図１に示した第１の実施の形態に対して、第１燃料流量計１６ａ、第２燃料流量計１６ｂが除去されている点が異なるが、その他は同じである。
そして、この第２の実施の形態では、実混合割合ＡＦＭＩＸを、第１燃料噴射弁１３ａの噴射量ＴＡＵ１、第２燃料噴射弁１３ｂの噴射量ＴＡＵ２ を、吸気管１２へのそれぞれの壁面付着量ＬＷ１、ＬＷ２（マップから求める）を減算して更新した値からもとめるようにされている。なお、減速時等において負圧が大きい場合には、壁面に付着した燃料が筒内に吸引されるため、壁面付着量ＬＷ１、ＬＷ２は−（マイナス）の値を有し、実質的には加算される。
【００２４】
図４が上記のような制御をおこなう第２の実施の形態のフローチャートである。ステップ４０１〜４０３は、第１の実施の形態のフローチャートにおけるステップ３０１〜３０３と同じである。ステップ４０４、４０５では第１燃料噴射弁１３ａの噴射量ＴＡＵ１、第２燃料噴射弁１３ｂの噴射量ＴＡＵ２を読み込む。これはＥＣＵ２０から各噴射弁への開弁時間の指令値を読み込む。
【００２５】
ステップ４０６、４０７では、予め記憶されている図９、１０のマップから低オクタン価燃料の壁面付着量ＬＷ１、高オクタン価燃料の壁面付着量ＬＷ２を読み込む。
ステップ４０８では、それぞれ、第１燃料噴射弁１３ａの噴射量ＴＡＵ１を低オクタン価燃料の壁面付着量ＬＷ１を減算することによって実噴射量に更新する。同様に、ステップ４０９では、第２燃料噴射弁１３ｂの噴射量ＴＡＵ２を高オクタン価燃料の壁面付着量ＬＷ２を減算することによって実噴射量に更新する。
【００２６】
ステップ４１０では、第１の実施の形態のステップ３０６と同様にして実混合割合ＡＦＭＩＸをもとめる。以下、ステップ４１１〜４１４は第１の実施の形態のステップ３０７〜３１０と同じである。
【００２７】
第２の実施の形態は上記のように構成され作用する。したがって、実混合割合ＡＦＭＩＸが、て実噴射量に更新された燃料噴射量ＴＡＵ１、ＴＡＵ２にもとづき、正確に求められ、それに応じて実行点火時期ＳＡが設定されるので機関の性能を充分に発揮することができる。
【００２８】
次に第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態は運転状態が過渡である時に、実際に燃焼室内に供給された燃料の混合割合と点火時期を設定した時の混合割合に乖離が生じ、それに起因してノッキングが発生するのを防止するものである。
【００２９】
図５がこの第３の実施の形態の制御のフローチャートであって、ステップ５０１，５０２は第２の実施の形態のステップ４０１，４０２と同じであるが、ステップ５０３で運転状態が過渡であるか否かの判定をおこなう。
ステップ５０３で否定判定された場合、すなわち、過渡でない場合は、第２の実施の形態のステップ４０３〜４０５と同じステップ５０５〜５０７を実行してから、第２の実施の形態のステップ４０６〜４１４と同じステップ５５１０〜５１８を実行する。
【００３０】
一方、ステップ５０３で肯定判定された場合、すなわち、過渡である場合は、ステップ５０８、５０９で、それぞれ、前回のＴＡＵ１，ＴＡＵ２を詠み込んでから、第２の実施の形態のステップ４０６〜４１４と同じステップ５５１０〜５１８を実行する。したがって、運転状態が過渡の場合には、実際に燃焼室内に供給された燃料の混合割合を算出した運転状態にもとづいて点火時期が補正され、ノッキングが発生しない。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１、２に記載の発明によれば、気筒内に供給される燃料の実混合割合を正確に算出することができる。
請求項３、４の発明によれば、実混合割合に対応した実行点火時期が設定され性能を充分に発揮することができる。
特に、請求項５のようにすれば、実際に燃焼室内に供給された燃料の混合割合にもとづいて補正された点火時期で点火がおこなわれ、ノッキングが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のハードの構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のハードの構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の制御のフローチャートを示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の制御のフローチャートを示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の制御のフローチャートを示す図である。
【図６】基本点火時期ＢＳＡのマップである。
【図７】目標混合割合ＴＦＭＩＸのマップである。
【図８】補正進角量修正値ｄＳＡのマップである。
【図９】低オクタン価燃料の壁面付着量ＬＷ１のマップである。
【図１０】高オクタン価燃料の壁面付着量ＬＷ２のマップである。
【符号の説明】
３…原料燃料タンク
５…低オクタン価燃料タンク
７…高オクタン価燃料タンク
１０…機関
１０ａ…クランク角センサ
１０ｂ…ノックセンサ
１１…点火栓
１２…吸気ポート
１３ａ…（低オクタン価燃料用）第１燃料噴射弁
１３ｂ…（高オクタン価燃料用）第２燃料噴射弁
１６ａ…第１燃料流量計
１６ｂ…第２燃料流量計
２０…ＥＣＵ

Claims (5)

  1. 複数の燃料噴射手段から複数の燃料を運転状態に応じた混合割合で気筒内に供給してなる内燃機関であって、
    各燃料噴射手段に供給される各燃料の流量を燃料流量検出手段で検出し、検出された各燃料の流量に基づいて気筒内に供給される燃料の実混合割合を算出する実混合割合算出手段を備える、ことを特徴とする内燃機関。
  2. 複数の燃料噴射手段から複数の燃料を運転状態に応じた混合割合で気筒内に供給してなる内燃機関であって、
    目標の混合割合となるように各燃料噴射手段から噴射される燃料の量から、予めもとめておいた壁面付着量を加減算して、各燃料噴射手段の実噴射量を算出し、算出された実噴射量に基づいて気筒内に供給される燃料の実混合割合を算出する実混合割合算出手段を備える、ことを特徴とする内燃機関。
  3. 内燃機関が火花点火式内燃機関であって、
    点火時期を設定する点火時期設定手段を有し、点火時期設定手段が実混合割合算出手段が算出した実混合割合に対応した実行点火時期をもとめる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
  4. 点火時期設定手段は、運転状態に応じた基準点火時期をもとめる基準点火時期設定手段と、基準点火時期設定手段がもとめた基準点火時期を補正して実行点火時期をもとめる点火時期補正手段を具備し、点火時期補正手段が実行点火時期を実混合割合算出手段が算出した実混合割合に対応せしめる混合割合対応手段を含む、ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
  5. 内燃機関が火花点火式内燃機関であって、
    点火直前の運転状態に基づいて点火時期を設定する点火時期設定手段と、
    運転状態が過渡である場合に、前記実混合割合を算出した運転状態に応じて前記点火時期設定手段により設定された点火時期を補正する点火時期補正手段を備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
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