JP2008309002A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、ＦＦＶ用のデュアル噴射型内燃機関において、運転状態に応じてポート噴射弁の作動領域を広く設定し、運転性能を向上させることを目的とする。
【解決手段】内燃機関１０は、各気筒１２の吸気ポート１２ａに向けて燃料を噴射するポート噴射弁１６と、気筒１２内に燃料を噴射する筒内噴射弁１８とを備える。ＥＣＵ４０は、予め記憶したポート噴射領域Ｐ、筒内噴射領域Ｄ及び噴き分け領域ＰＤのマップデータを用いて、現在の運転状態が何れの領域に属するかを判別し、判別結果に応じて噴射弁１６，１８を制御する。この場合、ＥＣＵ４０は、燃料中のアルコール濃度Ｍaが高いほど、噴き分け領域ＰＤを拡大させる。これにより、内燃機関１０の出力要求を満たしつつ、燃費やトルク変動を改善することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関の運転状態を制御する制御装置に係り、特に、ガソリンとアルコールとを混合した燃料で作動することが可能な内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１（特開２００６−２１４４１５号公報）に開示されているように、ガソリンとアルコールとを混合した燃料で作動することが可能な内燃機関が知られている。ここで、従来の内燃機関は、燃焼室の吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射弁と、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁とを備えている。

また、この内燃機関を制御する制御装置は、例えば内燃機関の機関回転数と負荷状態とに応じて定められる運転領域のうち特定の領域を、ポート噴射弁と筒内噴射弁の両方で燃料を噴射する噴き分け領域として設定している。そして、噴き分け領域では、燃料中のアルコール濃度が高くなるほど、筒内噴射弁から噴射される燃料の噴射比率を大きくする構成としている。即ち、従来技術では、アルコール濃度が高い燃料であれば、噴射から燃焼までの時間が短い筒内噴射を行う場合でも、燃料が速やかに気化して良好な混合気を得られると想定している。

また、他の従来技術として、例えば特許文献２（特開平３−６１６４２号公報）に開示されているように、内燃機関の運転状態等に応じて、ポート噴射弁と筒内噴射弁のうち何れか一方の噴射弁を作動させる構成とした内燃機関も知られている。

特開２００６−２１４４１５号公報 特開平３−６１６４２号公報

上述した特許文献１の従来技術では、燃料中のアルコール濃度が高くなるほど、筒内噴射弁の噴射比率を高く設定するようにしている。しかし、筒内に噴射された燃料は、燃焼までの時間が短いために不均質な混合気を形成し易い。このため、燃料噴射制御の方法としては、内燃機関の全運転領域のうち、ポート噴射弁が作動する領域を出来るだけ広く設定し、運転性能を安定させたいという考え方もある。

しかしながら、単にポート噴射弁の作動領域を広く設定すると、例えば燃焼温度の高い領域等では筒内噴射弁の先端温度が上昇し、デポジット等の堆積を誘発する。また、筒内噴射弁は、主として内燃機関の出力を増大させたい領域で用いられる。このような領域において、ポート噴射弁を作動させると、十分な出力が得られない場合もある。このため、特許文献１の従来技術では、ポート噴射弁の作動領域を広く設定するのが難しいという問題がある。

一方、特許文献２の従来技術では、内燃機関の運転状態に応じて、ポート噴射弁と筒内噴射弁のうち何れか一方の噴射弁を作動させる構成としている。しかし、内燃機関の運転領域によっては、片方の噴射弁を作動させても、運転性能や出力の要求を十分に満たせないという問題がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の出力等に対する要求を満たしつつ、ポート噴射弁の作動領域を広げることができ、燃費、トルク変動等の運転性能を向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関の吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射弁と、
内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
内燃機関の機関回転数と負荷状態とに応じて定められる運転領域のうち、前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁の両方が燃料を噴射する噴き分け領域の範囲を、前記アルコール濃度に応じて可変に設定する噴き分け領域可変手段と、
を備えることを特徴とする。

第２の発明によると、前記噴き分け領域可変手段は、前記アルコール濃度が高くなるほど、前記噴き分け領域を拡大させる構成としている。

第３の発明によると、前記噴き分け領域可変手段は、前記アルコール濃度が判定濃度よりも高いときに、前記噴き分け領域を前記運転領域のうちの全開領域に沿って設ける構成としている。

第４の発明は、内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出した温度が低くなるほど、前記運転領域のうち前記ポート噴射弁だけが燃料を噴射するポート噴射領域を拡大させるポート噴射領域可変手段とを備えている。

第５の発明は、内燃機関の吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射弁と、
内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、
内燃機関の機関回転数と負荷状態とに応じて定められる運転領域のうち、前記ポート噴射弁だけが燃料を噴射するポート噴射領域を、前記内燃機関の温度が低くなるほど拡大させるポート噴射領域可変手段と、
を備えることを特徴とする。

第６の発明によると、前記ポート噴射領域可変手段は、前記燃料中に含まれるアルコールの濃度が高くなるほど、前記ポート噴射領域を拡大させる構成としている。

第１の発明によれば、噴き分け領域可変手段は、内燃機関の全運転領域のうち、ポート噴射弁と筒内噴射弁とから燃料を噴射する噴き分け領域を、燃料中のアルコール濃度に応じて可変に設定することができる。ここで、アルコール濃度が高い場合には、ガソリン中に含まれるデポジットの原因成分が希釈されるから、筒内噴射弁においては、デポジットが堆積し難くなる。

このため、筒内噴射弁の先端部を冷却するための燃料噴射を適度に減らすことができる。そして、この減量分をポート噴射弁から噴射させることができる。また、アルコール濃度が高い燃料は、ガソリンと比べて発熱量が少ないので、これを補うために全体の燃料噴射量が増大する。このため、筒内噴射弁の燃料噴射量の一部をポート噴射弁に分担させることが可能となる。特に、筒内噴射弁だけでは燃料噴射量が足りなくなる領域では、ポート噴射弁を一緒に作動させることができる。

このように、アルコール濃度が高い場合には、例えば従来は筒内噴射弁だけが作動していた領域において、ポート噴射弁を一緒に作動させることができる。即ち、ポート噴射弁の作動領域を必要に応じて広げることができるから、両方の噴射弁が作動する噴き分け領域の範囲をアルコール濃度に応じて適切に設定することができる。これにより、運転領域の広い範囲において、例えば内燃機関の出力等に対する要求を筒内噴射弁によって満たしつつ、ポート噴射弁によって均質な混合気を形成することができ、燃費、トルク変動等の運転性能を向上させることができる。

第２の発明によれば、燃料中のアルコール濃度が高い場合には、デポジットが堆積し難くなる分だけ筒内噴射弁の燃料噴射量を減量し、この減量分でポート噴射弁を一緒に作動させることができる。また、全体の燃料噴射量が増えるから、運転領域によっては、筒内噴射弁の燃料噴射量を減量しなくても、ポート噴射弁を一緒に作動させることが可能となる。従って、噴き分け領域可変手段は、アルコール濃度が高くなるほど、噴き分け領域の範囲を拡大することができる。これにより、筒内噴射弁をデポジットから保護しつつ、燃費やトルク変動を改善することができる。

第３の発明によれば、燃料中のアルコール濃度が高い場合には、燃料噴射量が増大する。このため、噴き分け領域可変手段は、多量の燃料噴射を必要とする全開領域において、例えば筒内噴射弁だけでは不足する燃料噴射量をポート噴射弁によって補うことができ、２つの噴射弁によって十分な量の燃料噴射を行うことができる。従って、高アルコール濃度の燃料を用いる場合でも、全開領域での運転を安定的に行うことができる。

また、内燃機関の設計時には、例えばアルコール濃度が高いときに全開領域で必要となる燃料の量を基準として、個々の噴射弁の最大噴射量等を無理に大きく設定する必要がなくなる。このため、ポート噴射弁と筒内噴射弁の設計をそれぞれ適切に行うことができ、コストアップを抑えることができる。

第４の発明によれば、内燃機関が低温であるときには、噴射した燃料が気化し難いから、混合気が不均質となって燃焼状態が変動し易くなる。この場合、ポート噴射領域可変手段は、ポート噴射領域を、例えば低回転・低負荷の運転領域から中域回転・中域負荷の運転領域に向けて拡大することができる。従って、内燃機関が低温状態で運転される場合でも、運転領域の広い範囲で燃費、トルク変動等の運転性能を向上させることができる。また、ポート噴射領域を拡大することにより、高圧で燃料噴射を行う筒内噴射弁の開，閉頻度を減らすことができる。この結果、筒内噴射弁が作動するときの比較的大きな作動音（騒音）を低減させることができる。

第５の発明によれば、第４の発明の場合と同様の作用効果を得ることができる。従って、内燃機関が低温状態で運転される場合でも、運転領域の広い範囲において燃費、トルク変動等の運転性能を向上させることができる。また、運転時の騒音を低減させることができる。

第６の発明によれば、アルコール濃度が高い燃料中には、デポジットの原因成分が少ない。このため、ポート噴射領域可変手段は、アルコール濃度が高いときに、比較的広い運転領域において、筒内噴射弁を休止させ、ポート噴射弁だけを作動させることができる。これにより、筒内噴射弁をデポジットから保護しつつ、燃費やトルク変動を改善することができる。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１ないし図６を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示す内燃機関１０は、ガソリンとアルコールとを任意の比率で混合した燃料によって作動するＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）用のデュアル噴射型内燃機関として構成されている。

ここで、内燃機関１０は、１個または複数個（本実施の形態では、４気筒を例示）の気筒１２を備えている。これらの気筒１２の吸気ポート１２ａには、インテークマニホールドを含む吸気通路１４がそれぞれ接続されている。この吸気通路１４は、個々の気筒１２内に空気（吸入空気）を吸込むものである。また、各気筒１２の排気ポート（図示せず）には、排気通路がそれぞれ接続されている。

また、各気筒１２の吸気通路１４には、吸気ポート１２ａに向けて燃料を噴射するポート噴射弁１６が設けられている。さらに、各気筒１２には、それぞれの燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁１８が設けられている。この場合、筒内噴射弁１８は、内燃機関１０が高回転または高負荷状態で運転されているときに、比較的多量の燃料を噴射することが多い。このため、筒内噴射弁１８は大流量型の噴射弁を用いて構成され、燃料の最大噴射量がポート噴射弁１６よりも大きく設定されている。

次に、各噴射弁１６，１８への燃料供給系統について説明する。まず、内燃機関１０には、ガソリンとアルコールとが任意の混合比率で給油される燃料タンク２０が付設されている。この燃料タンク２０と各ポート噴射弁１６との間には、低圧燃料配管２２が接続されている。また、低圧燃料配管２２の途中には低圧ポンプ２４が設けられている。これにより、低圧ポンプ２４は、燃料タンク２０内に貯留された燃料を吸引して低圧燃料配管２２に流通させ、ポート噴射弁１６に加圧した燃料を供給することができる。

一方、低圧燃料配管２２には、低圧ポンプ２４よりも下流側で当該配管２２から分岐する高圧燃料配管２６が設けられている。この高圧燃料配管２６は、高圧ポンプ２８と他の燃料配管３０とを経由して各筒内噴射弁１８にそれぞれ接続されている。これにより、高圧ポンプ２８は、低圧ポンプ２４と共に燃料を２段階で加圧して高圧燃料配管２６に流通させ、筒内噴射弁１８に高圧な燃料を供給することができる。これらのポンプ２４，２８の作動状態は、後述のＥＣＵ４０によって制御される。

次に、内燃機関１０の制御系統について説明する。まず、内燃機関１０は、回転センサ３２、エアフロメータ３４、温度センサ３６及びアルコール濃度センサ３８を含む各種のセンサを備えている。この場合、回転センサ３２は、内燃機関１０の出力軸の回転数（機関回転数Ｎe）に対応する検出信号を出力する。また、エアフロメータ３４は、吸気通路１４を流れる空気の流量を吸入空気量Ｇaとして検出する。また、温度センサ３６は、本実施の形態の温度検出手段を構成しており、内燃機関１０の冷却水の温度Ｔwを検出する。さらに、アルコール濃度センサ３８は、本実施の形態のアルコール濃度検出手段を構成しており、燃料タンク２０内に貯留された燃料中のアルコール濃度Ｍaを検出するものである。

また、本実施の形態のシステム構成は、内燃機関１０の運転状態を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０を備えている。このＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータ等によって構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる記憶回路４０ａを有している。この記憶回路４０ａには、後述の図２ないし図５に示すマップデータと、図６に示すプログラムとが予め記憶されている。

また、ＥＣＵ４０の入力側には、回転センサ３２、エアフロメータ３４及び温度センサ３６を含む各種のセンサが接続されている。ＥＣＵ４０の出力側には、ポート噴射弁１６、ポンプ２４，２８等を含む各種のアクチュエータが接続されると共に、筒内噴射弁１８を駆動する駆動回路４２が接続されている。

そして、ＥＣＵ４０は、前記各センサによって内燃機関１０の運転状態やオペレータの運転操作等を検出し、その検出結果に応じて燃料噴射制御、点火時期制御等を含む各種の制御を行う。この場合、燃料噴射制御では、内燃機関１０の運転状態に応じて燃料噴射量を算出しつつ、後述の噴き分け領域可変制御、ポート噴射領域可変制御等を実行する。

［実施の形態１の特徴部分］
図２ないし図５は、ＥＣＵ４０の記憶回路４０ａに予め記憶された燃料噴射制御用のマップデータを示している。図２のマップデータは、内燃機関１０の運転領域中に設定された領域の区分を示すものである。即ち、内燃機関１０の全運転領域は、図２中に実線で示すように、例えば機関回転数Ｎeと負荷率KLとに応じて３種類の領域に区分されている。この場合、負荷率KLとは、内燃機関１０の負荷状態（吸入空気の充填効率）に対応する数値であり、機関回転数Ｎe、吸入空気量Ｇa、シリンダ容積等を用いて算出されるものである。

そして、これら３種類の領域は、ポート噴射弁１６だけが燃料噴射（ポート噴射）を行うポート噴射領域Ｐと、筒内噴射弁１８だけが燃料噴射（筒内噴射）を行う筒内噴射領域Ｄと、両方の噴射弁１６，１８が燃料噴射を行う噴き分け領域ＰＤとによって構成されている。

ここで、ポート噴射領域Ｐは、内燃機関１０の全運転領域のうち、主として低回転・低負荷な運転領域に設定されている。この運転領域では、吸入空気量が比較的少なく、その流動性も低いので、筒内噴射では均質な混合気を形成し難い。これに対し、ポート噴射弁１６によって吸気通路１４に噴射された燃料は、燃焼室に達するまでの間に吸入空気と混合され、比較的均質な混合気を形成することができる。このため、ポート噴射領域Ｐでは、ポート噴射弁１６によって安定した燃焼状態を実現することができ、低回転で運転される内燃機関１０のトルク変動等を抑えることができる。

また、噴き分け領域ＰＤは、主として低回転・高負荷な運転領域に設定されている。この運転領域では、ポート噴射だけを行うと、燃料を噴射しない筒内噴射弁１８の先端部が高温となり、この部位にデポジット等が堆積し易くなる。また、ポート噴射だけでは、内燃機関１０の出力が不足する場合もある。一方、筒内噴射だけを行うと、前述した理由によって不均質な混合気が形成され易い。このため、噴き分け領域ＰＤでは、噴射弁１６，１８から適切な比率で燃料を噴射する。

さらに、筒内噴射領域Ｄは、主として高回転・高負荷な運転領域に設定されている。この運転領域では、内燃機関１０を比較的大きな出力で運転することが要求される。このため、吸気行程では、ノッキング等が生じない範囲で、出来るだけ充填効率を高めることが好ましい。この場合、筒内噴射弁１８から気筒１２内に直接噴射された燃料は、気化するときに周囲から気化熱を奪うので、実質的な吸気温度を下げることができ、高い充填効率を実現することができる。従って、筒内噴射領域Ｄでは、筒内噴射弁１８によって十分な出力を得ることができる。

（噴き分け領域可変制御）
本実施の形態では、上述した噴き分け領域ＰＤに対して、噴き分け領域可変制御を行う構成としている。この噴き分け領域可変制御は、図２中に点線で示すように、燃料中のアルコール濃度Ｍaが高くなるほど、噴き分け領域ＰＤを機関回転数Ｎeの高回転側（筒内噴射領域Ｄ側）に向けて順次拡大するものである。

ここで、アルコール濃度Ｍaが高い場合には、ガソリン中に含まれるデポジットの原因成分（オレフィン、硫黄等）が希釈され、燃料中におけるこれらの成分の濃度が低くなる。このため、筒内噴射弁１８の先端温度がある程度上昇したとしても、デポジットが堆積し難くなる。また、高アルコール濃度の燃料を燃焼させるときには、ガソリンだけの場合と比べて燃料の発熱量が低下するから、これを補うために全体の燃料噴射量が増大する。

この結果、例えば従来は筒内噴射弁１８だけが作動していた領域でも、ポート噴射弁１６を一緒に作動させることができる。即ち、従来の筒内噴射領域において、デポジットが堆積し難くなる分だけ筒内噴射弁１８の燃料噴射量を減量し、この減量分でポート噴射弁１６を一緒に作動させることができる。また、運転領域によっては、筒内噴射弁１８の燃料噴射量を減量しなくても、全体の燃料噴射量が増えた分でポート噴射弁１６を一緒に作動させることもできる。

このように、本実施の形態によれば、アルコール濃度Ｍaに応じて噴き分け領域ＰＤの範囲を適切に設定することができる。即ち、筒内噴射弁１８をデポジットから保護しつつ、ポート噴射弁１６の作動領域を必要に応じて広げることができる。この結果、運転領域の広い範囲において、例えば内燃機関１０の出力等に対する要求を筒内噴射弁１８によって満たしつつ、ポート噴射弁１６によって均質な混合気を形成することができる。従って、燃費、トルク変動等の運転性能を向上させることができる。

次に、図３は、上述した噴き分け領域可変制御に用いられる１次元の噴き分け領域用マップデータを例示している。このマップデータは、アルコール濃度Ｍaと、噴き分け領域ＰＤとの対応関係を設定するものである。この図３中において、アルコール濃度Ｍaの具体的な濃度値Ma0〜Ma4は、Ma0＜Ma1＜Ma2＜Ma3＜Ma4となる大小関係を有している。

また、領域PD0〜PD4は、図２中に示した噴き分け領域ＰＤの具体例であり、その大きさは、PD0＜PD1＜PD2＜PD3＜PD4として設定されている。なお、本実施の形態では、説明を簡略化するために、濃度値Ma0〜Ma4と領域PD0〜PD4がそれぞれ５つの要素によって構成されたマップデータを例示した。しかし、本発明はこれに限らず、マップデータの要素数は任意の数に設定してよいものである。

また、個々の領域PD0〜PD4のデータは、例えば機関回転数Ｎeと負荷率KLとによってそれぞれ設定されている。一例を挙げると、領域PD0とは、機関回転数Ｎeが境界値Ne0以下で、負荷率KLが境界値KL0以上となる領域である。従って、例えば内燃機関１０の運転状態が領域PD0に属しているか否かを判別するときには、この運転状態における機関回転数Ｎe及び負荷率KLを、境界値Ne0，KL0と比較すればよい。また、他の領域についての判別処理も、これと同様の比較演算によって行うことができる。

ＥＣＵ４０は、例えばアルコール濃度Ｍaが濃度値Ma1であるときに、噴き分け領域用マップデータを参照することにより、噴き分け領域ＰＤを領域PD1に設定する。これと同様に、アルコール濃度Ｍaが濃度値Ma2となったときには、噴き分け領域ＰＤを領域PD2に設置する。このように、アルコール濃度Ｍaが高くなるほど、噴き分け領域ＰＤを順次拡大することができる。一方、アルコール濃度Ｍaが低い燃料を用いる場合には、噴き分け領域ＰＤを適切な範囲まで縮小することができる。

（ポート噴射領域可変制御）
本実施の形態では、上述した噴き分け領域可変制御に加えて、ポート噴射領域可変制御を行う構成としている。図４は、このポート噴射領域可変制御の動作を示すマップデータである。ポート噴射領域可変制御は、図４中に点線で示すように、内燃機関１０の冷却水の温度Ｔwが低くなるほど、ポート噴射領域Ｐを筒内噴射領域Ｄ側（機関回転数Ｎeの高回転側及び負荷率KLの高負荷側）に向けて順次拡大する。

また、ポート噴射領域可変制御は、後述の図５に示すように、アルコール濃度Ｍaが高い場合にも、ポート噴射領域Ｐを筒内噴射領域Ｄ側に向けて拡大させる構成としている。これらの処理では、例えばポート噴射領域Ｐを低回転・低負荷の運転領域から中域回転・中域負荷の運転領域まで拡大するものである。

ここで、内燃機関１０が低温状態（暖機前の状態）であるときには、噴射した燃料が気化し難いから、特に高回転・高負荷以外の運転領域では、混合気が不均質となって燃焼状態が変動し易くなる。従って、この場合には、例えばポート噴射領域Ｐを中域回転・中域負荷の運転領域に拡大することにより、運転領域の広い範囲で燃費、トルク変動等の運転性能を向上させることができる。また、ポート噴射領域Ｐを拡大すれば、高圧で燃料噴射を行う筒内噴射弁１８の開，閉頻度を減らすことができる。この結果、筒内噴射弁１８が作動するときの比較的大きな作動音（騒音）を低減させることができる。

一方、アルコール濃度Ｍaが高い場合には、前述したように、ガソリン中に含まれるデポジットの原因成分が希釈されるから、筒内噴射弁１８の先端側にデポジットが堆積し難くなる。このため、比較的広い運転領域において、筒内噴射弁１８を休止させ、ポート噴射弁１６だけを作動させることが可能となる。これにより、筒内噴射弁１８をデポジットから保護しつつ、燃費やトルク変動を改善することができる。

図５は、上述したポート噴射領域可変制御に用いられる２次元のマップデータを例示している。このマップデータは、それぞれ異なるアルコール濃度Ｍaに対応して予め設定された複数種類の領域設定データＥn（n＝0〜100）を備えている。この場合、Ｅnに付されている添字ｎはアルコール濃度（％）である。従って、図５は、燃料中のアルコール濃度が０％，２５％，５０％，７５％，１００％である場合に、それぞれ用いられる領域設定データＥ₀,Ｅ₂₅,Ｅ₅₀,Ｅ₇₅,Ｅ₁₀₀を例示している。

また、個々の領域設定データＥnは、温度Ｔwに応じて最適なポート噴射領域Ｐを設定するための１次元マップデータとして構成されている。また、温度Ｔwの具体的な温度値Ｔw0〜Ｔw8は、ポート噴射領域Ｐを拡大するか否かを判定するための判定温度であり、図示のようにＴw0＜Ｔw1＜...＜Ｔw8となる大小関係を有している。さらに、領域Ｐ0〜Ｐ4は、図４中に示したポート噴射領域Ｐの具体例であり、その大きさは、Ｐ0＜Ｐ1＜Ｐ2＜Ｐ3＜Ｐ4として設定されている。

従って、ＥＣＵ４０は、例えば燃料中のアルコール濃度Ｍaが２５％である場合に、このマップデータ中の領域設定データＥ₂₅を選択する。そして、例えば温度Ｔwが温度値Ｔw3よりも低下したときには、領域設定データＥ₂₅を参照することより、ポート噴射領域Ｐを領域Ｐ1から領域Ｐ2へと拡大させることができる。

また、例えばアルコール濃度Ｍaが５０％である場合において、同じく温度Ｔwが温度値Ｔw3よりも低下したときには、図５中の領域設定データＥ₅₀が選択、参照されることにより、ポート噴射領域Ｐが領域Ｐ2から領域Ｐ3へと拡大される。即ち、温度条件を一定として考えたときには、アルコール濃度Ｍaが高くなるほど、ポート噴射領域Ｐが拡大される。換言すれば、ポート噴射領域Ｐに対して一定の領域拡大動作を行う温度は、アルコール濃度Ｍaが高いほど、高温側にシフトされる。一方、アルコール濃度Ｍaや温度Ｔwが低い場合には、ポート噴射領域Ｐを適切な範囲まで縮小することができる。

［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図６は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ＥＣＵ４０が燃料噴射制御中に実行するルーチンのフローチャートである。なお、図６に示すルーチンは、内燃機関１０の始動時に開始され、一定の時間毎に繰返し実行されるものである。

この燃料噴射制御では、まずステップ１００において、各センサ３２，３６，３８及びエアフロメータ３４から検出信号を読込むことにより、機関回転数Ｎe、吸入空気量Ｇa、温度Ｔw、アルコール濃度Ｍaを検出する。そして、ステップ１０２では、機関回転数Ｎe、吸入空気量Ｇa、シリンダ容積等を用いて負荷率KLを算出する。

次に、ステップ１０４では、アルコール濃度Ｍaを用いて図３の噴き分け領域用マップデータを参照することにより、噴き分け領域ＰＤの具体的な範囲を設定する。また、ステップ１０６では、アルコール濃度Ｍaと温度Ｔwとを用いて図５のポート噴射領域用マップデータを参照することにより、ポート噴射領域Ｐの具体的な範囲を設定する。そして、ステップ１０８では、ステップ１０４，１０６の設定内容を合成することにより、最終的な領域区分のマップデータを作成する。

次に、ステップ１１０では、機関回転数Ｎeと負荷率KLとを用いて前記最終的なマップデータを参照することにより、現在の運転状態がポート噴射領域Ｐ、筒内噴射領域Ｄ、噴き分け領域ＰＤのうち何れの領域に属しているかを判別する。そして、ステップ１１２では、前記判別結果に応じて噴射弁１６，１８の何れか一方または両方から燃料を噴射させる。

実施の形態２．
次に、図７ないし図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。ここで、本実施の形態のシステムは、前記実施の形態１と同様に、図１に示すシステム構成を採用している。また、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態２の特徴部分］
図７ないし図９は、本実施の形態において、ＥＣＵ４０の記憶回路４０ａに予め記憶された燃料噴射制御用のマップデータを示している。この場合、図７は、アルコール濃度Ｍaが所定の判定濃度Ｍx以下の場合に用いられる低濃度用のマップデータである。このマップデータでは、内燃機関１０の運転領域をポート噴射領域Ｐと筒内噴射領域Ｄとによって構成した場合を例示している。

また、図８は、アルコール濃度Ｍaが判定濃度Ｍxよりも高い場合に用いられる高濃度用のマップデータである。これらの図から判るように、本実施の形態では、アルコール濃度Ｍaが判定濃度Ｍxよりも高いときに、運転領域のうちの全開領域Ｆに沿って噴き分け領域ＰＤを設ける構成としている。この場合、全開領域Ｆとは、内燃機関１０のスロットル弁を全開にしたときの機関回転数Ｎeと負荷率KLとの関係を示す特性線に沿った運転領域である。

燃料中のアルコール濃度Ｍaが高い場合には、ガソリンだけの場合と比べて燃料の発熱量が低下するから、これを補うために燃料噴射量が増大する。このため、多量の燃料噴射を必要とする全開領域Ｆ及びその近傍領域では、筒内噴射弁１８によって噴射可能な最大量の燃料を噴射したとしても、燃料噴射が不足する場合がある。

このような場合において、本実施の形態では、全開領域Ｆに沿って噴き分け領域ＰＤを配置することができる。これにより、全開領域Ｆの近傍では、筒内噴射弁１８だけでは不足する燃料噴射量をポート噴射弁１６によって補うことができ、２つの噴射弁１６，１８によって十分な量の燃料を噴射することができる。なお、アルコール濃度Ｍaの大小を判定する判定濃度Ｍxは、例えば全開領域Ｆでの燃料噴射量が筒内噴射弁１８の最大噴射量以下となるようなアルコール濃度値として予め設定されている。

一方、本実施の形態では、図９に示すように、前記実施の形態１とほぼ同様のポート噴射領域可変制御を行う構成としている。このため、ＥＣＵ４０の記憶回路４０ａには、前述した図５に示すマップデータが予め記憶されている。従って、本実施の形態でも、ポート噴射領域可変制御によって前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図１０は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ＥＣＵ４０が燃料噴射制御中に実行するルーチンのフローチャートである。なお、図１０に示すルーチンは、内燃機関１０の始動時に開始され、一定の時間毎に繰返し実行されるものである。

この燃料噴射制御では、まずステップ１２０において、機関回転数Ｎe、吸入空気量Ｇa、温度Ｔw、アルコール濃度Ｍaを検出する。そして、ステップ１２２では、実施の形態１と同様の方法で負荷率KLを算出する。

次に、ステップ１２４では、図９に示すマップデータを用いて、実施の形態１と同様のポート噴射領域可変制御を行う。そして、この制御の実行結果を図７及び図８のマップデータに反映する。

次に、ステップ１２６では、アルコール濃度Ｍaが判定濃度Ｍxよりも高いか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１２８に移る。また、ステップ１２６で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１３０に移る。

ステップ１２８では、機関回転数Ｎeと負荷率KLとを用いて、図８に示す高濃度用のマップデータを参照することにより、現在の運転状態がポート噴射領域Ｐ、筒内噴射領域Ｄ、噴き分け領域ＰＤのうち何れの領域に属しているかを判別する。一方、ステップ１３０では、図７に示す低濃度用のマップデータを参照することにより、現在の運転状態がポート噴射領域Ｐと筒内噴射領域Ｄの何れに属しているかを判別する。そして、ステップ１３２では、ステップ１２８，１３０の何れかの判別結果に応じて燃料噴射を実行する。

このように、本実施の形態によれば、多量の燃料噴射を必要とする内燃機関１０の全開領域Ｆでも、２つの噴射弁１６，１８によって十分な量の燃料を噴射することができ、全開領域Ｆでの運転を安定的に行うことができる。また、内燃機関１０の設計時には、アルコール濃度Ｍaが高いときに全開領域Ｆで必要となる燃料の量を基準として、個々の噴射弁１６，１８の最大噴射量等を無理に大きく設定する必要がない。このため、ポート噴射弁１６と筒内噴射弁１８の設計をそれぞれ適切に行うことができ、コストアップを抑えることができる。

なお、前記実施の形態１では、図２及び図３に示すマップデータと、図６中に示すステップ１０４とが噴き分け領域可変手段の具体例を示している。また、図４及び図５に示すマップデータと、図６中に示すステップ１０６とがポート噴射領域可変手段の具体例を示している。また、前記実施の形態２では、図７及び図８に示すマップデータと、図１０中に示すステップ１２６とが噴き分け領域可変手段の具体例を示し、図９に示すマップデータと、図１０中に示すステップ１２４とがポート噴射領域可変手段の具体例を示している。

また、実施の形態１では、アルコール濃度Ｍaに応じて噴き分け領域ＰＤを拡大する構成とした。一方、実施の形態２では、アルコール濃度Ｍaが高いときに、全開領域Ｆに沿って噴き分け領域ＰＤを設ける構成とした。しかし、本発明は、これらの構成を個別に実施することに限定されるものではない。即ち、本発明では、実施の形態１，２を組合わせることにより、アルコール濃度Ｍaが高いときには、噴き分け領域ＰＤを拡大しつつ、他の噴き分け領域ＰＤを全開領域Ｆに沿って設ける構成としてもよい。

また、実施の形態１，２では、噴き分け領域可変制御とポート噴射領域可変制御とを実行する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば噴き分け領域可変制御だけを単独で実行する構成としてもよい。また、噴き分け領域可変制御を実行せず、ポート噴射領域可変制御だけを単独で実行する構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、内燃機関１０の実質的な温度として、冷却水の温度Ｔwを検出する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば内燃機関１０のシリンダブロック、シリンダヘッド、排気ガス等の温度を検出し、その検出結果に応じて噴き分け領域可変制御とポート噴射領域可変制御とを行う構成としてもよい。

さらに、前記各実施の形態では、内燃機関１０の負荷状態を表すパラメータとして負荷率KLを用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、負荷状態を表すパラメータとしては、例えば内燃機関１０のスロットル開度、吸入空気量等のパラメータや、これらのパラメータによって算出されるトルク等のパラメータを用いる構成としてもよい。

本発明の実施の形態１及び実施の形態２による内燃機関の制御装置を示す全体構成図である。 内燃機関の運転領域中で噴き分け領域を拡大するためのマップデータを示す説明図である。 燃料中のアルコール濃度に応じて噴き分け領域を設定するためのマップデータを示す説明図である。 内燃機関の運転領域中でポート噴射領域を拡大するためのマップデータを示す説明図である。 燃料中のアルコール濃度と内燃機関の冷却水温度とに応じてポート噴射領域を設定するためのマップデータを示す説明図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、アルコール濃度が低い燃料を使用した場合の運転領域のマップデータを示す説明図である。 図７に対して、アルコール濃度が高い燃料を使用した場合の運転領域のマップデータを示す説明図である。 内燃機関の運転領域中でポート噴射領域を拡大するためのマップデータを示す説明図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 内燃機関
１２ 気筒
１２ａ 吸気ポート
１４ 吸気通路
１６ ポート噴射弁
１８ 筒内噴射弁
２０ 燃料タンク
２２ 低圧燃料配管
２４ 低圧ポンプ
２６ 高圧燃料配管
２８ 高圧ポンプ
３０ 燃料配管
３２ 回転センサ
３４ エアフロメータ
３６ 温度センサ（温度検出手段）
３８ アルコール濃度センサ（アルコール濃度検出手段）
４０ ＥＣＵ
Ｐ ポート噴射領域
Ｄ 筒内噴射領域
ＰＤ 噴き分け領域
Ｎe 機関回転数
Ｇa 吸入空気量
Ｔw 温度
Ｍa アルコール濃度
KL 負荷率
Ｍx 判定濃度

Claims (6)

1. 内燃機関の吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射弁と、
   内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
   前記燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
   内燃機関の機関回転数と負荷状態とに応じて定められる運転領域のうち、前記ポート噴射弁と前記筒内噴射弁の両方が燃料を噴射する噴き分け領域の範囲を、前記アルコール濃度に応じて可変に設定する噴き分け領域可変手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記噴き分け領域可変手段は、前記アルコール濃度が高くなるほど、前記噴き分け領域を拡大させる構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記噴き分け領域可変手段は、前記アルコール濃度が判定濃度よりも高いときに、前記噴き分け領域を前記運転領域のうちの全開領域に沿って設ける構成としてなる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出した温度が低くなるほど、前記運転領域のうち前記ポート噴射弁だけが燃料を噴射するポート噴射領域を拡大させるポート噴射領域可変手段とを備えてなる請求項１，２または３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 内燃機関の吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射弁と、
   内燃機関の筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁と、
   内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、
   内燃機関の機関回転数と負荷状態とに応じて定められる運転領域のうち、前記ポート噴射弁だけが燃料を噴射するポート噴射領域を、前記内燃機関の温度が低くなるほど拡大させるポート噴射領域可変手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 前記ポート噴射領域可変手段は、前記燃料中に含まれるアルコールの濃度が高くなるほど、前記ポート噴射領域を拡大させる構成としてなる請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置。

Images