JP2009074514A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 可変圧縮比内燃機関の制御装置において、機関運転中に燃料性状が変化した場合でも、燃焼状態の制御、特にノッキングの抑制が、適切に行われ得るものを提供する。
【解決手段】 本発明の制御装置は、圧縮比学習部と、燃料性状取得部と、学習状態初期化部と、を備えている。前記圧縮比学習部は、圧縮比を学習制御する。前記燃料性状取得部は、燃料の性状に関する情報を取得する。前記学習状態初期化部は、前記燃料性状取得部による前記情報の取得結果に基づいて、前記圧縮比学習部による学習状態を初期化する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、圧縮比を変更可能に構成された内燃機関に適用される、内燃機関の制御装置に関する。

この種の内燃機関として、特開２００３−２０６７７１号公報、特開２００４−１６９９６０号公報、特開２００５−１２７２１２号公報、等に開示されたものが知られている。

例えば、特開２００３−２０６７７１号公報に開示された内燃機関は、クランクケース（ロアケースとも称される）とシリンダブロックとを相対移動させるスライド機構を備えている。この内燃機関は、前記シリンダブロックと前記クランクケースとを、シリンダの中心軸に沿って相対的にスライドさせることで、機械的圧縮比を変更し得るように構成されている。

特開２００４−１６９９６０号公報には、上述のような、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが相対移動可能な内燃機関とともに、ピストンとクランクシャフトとを連結するコンロッドが屈曲可能な内燃機関が開示されている。後者の内燃機関は、前記コンロッドの屈曲状態の変更によって機械的圧縮比を変更し得るように構成されている。

特開２００５−１２７２１２号公報に開示された内燃機関は、上述のような機械的圧縮比の変更のための可変圧縮比機構の他に、可変動弁機構を備えている。この内燃機関は、前記可変圧縮比機構によって機械的圧縮比を変更し得るとともに、前記可変動弁機構で吸気バルブの位相やリフト特性を変化させることで実圧縮比を変更し得るように構成されている。

ここで、「機械的圧縮比」は、隙間容積（ピストン上死点における燃焼室容積）とピストン行程容積との和を隙間容積で割った値であって、公称圧縮比あるいは幾何学的圧縮比とも称される。一方、「実圧縮比」は、吸入空気に対する実効的な圧縮比であって、典型的には、吸入空気の圧縮開始時の燃焼室容積を圧縮終了時の燃焼室容積で割った値となる。

これらの内燃機関においては、運転状態に応じて、圧縮比が変更される。例えば、ノッキングの抑制のために圧縮比が低く設定されたり、燃費向上のために圧縮比が高く設定されたりする。
特開２００３−３２８７９４号公報 特開２００４−１６９９６０号公報 特開２００５−１２７２１２号公報

この種の内燃機関に対しても、通常のものと同様に、複数の種別の燃料が適用され得る。機関運転中に燃料性状（燃料種別）が変化すると、燃焼特性、特に、ノッキングの発生条件が変化する。この点、特開２００５−１２７２１２号公報に記載の構成においては、燃料性状に応じたマップを用いて目標圧縮比が算出される。

一方、上述のような内燃機関における機械的圧縮比あるいは実圧縮比の制御には、様々な誤差要因（例えば、前記可変圧縮比機構の機械的誤差、燃焼室壁面（ピストン表面を含む）へのカーボン等の付着及び堆積による経時変化、等）がある。

本発明の目的は、可変圧縮比内燃機関の制御装置において、機関運転中に燃料性状が変化した場合でも、燃焼状態の制御、特にノッキングの抑制が、適切に行われ得るものを提供することにある。

かかる目的を達成するため、本発明の内燃機関の制御装置（以下、単に「制御装置」と称する。）は、圧縮比学習部（圧縮比学習手段）と、燃料性状取得部（燃料性状取得手段）と、学習状態初期化部（学習状態初期化手段）と、を備えている。

前記圧縮比学習部は、圧縮比を学習制御するように構成されている。前記燃料性状取得部は、燃料の性状に関する情報を取得するように構成されている。前記学習状態初期化部は、前記燃料性状取得部による前記情報の取得結果に基づいて、前記圧縮比学習部による学習状態を初期化するように構成されている。具体的には、前記学習状態初期化部は、前記性状が変化した場合に、前記学習状態を初期化するように構成されている。

ここで、「燃料の性状に関する情報」とは、前記燃料の性状（種別及び／又は特性）から導き出される情報（種別情報及び／又は特性情報：特性情報には電気抵抗等の物性の他にオクタン価等も含まれる）をいうものとする。かかる情報又はその変化は、例えば、スイッチ類を介して人為的に入力され得る。あるいは、かかる情報又はその変化は、センサ類からの出力信号に基づいて取得され得る。

かかる構成においては、前記圧縮比学習部により、圧縮比の学習制御が行われる。これにより、上述のような圧縮比制御の誤差（特に目標圧縮比に対する定常的な誤差として発現するもの）が良好に補正される。

ところで、前回の給油時の燃料とは異なる種別の前記燃料を用いた給油により、前記燃料の前記性状が、前記内燃機関の運転中に変化することがある。このとき、前記性状の変化後でも変化前の学習結果が用いられると、燃焼状態の制御が適切に行われない（例えばノッキングが発生する）おそれがある。

そこで、前記燃料性状取得部による、前記性状に関する前記情報の取得結果に基づいて（具体的には前記性状が変化した場合に）、前記学習状態初期化部は、前記学習状態を初期化する。これにより、燃焼状態の制御、特にノッキングの抑制が、適切に行われ得る。

前記学習状態初期化部は、前記性状が変化してから前記学習状態の初期化を行うまでの間に、当該初期化を一時保留するように構成されていてもよい。

かかる構成においては、前記性状の変化が取得された時点で残留している前記燃料（以下、「旧燃料」という。）が使用されている間は、それまでの圧縮比の学習結果が用いられる。そして、前記旧燃料が消費された後、前記学習状態が初期化される。これにより、燃焼状態の制御がより精度よく行われ得る。

以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において出願人が最良と考えている実施形態）について、図面を参照しつつ説明する。

なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。実施形態に対する変形例（modification）は、当該実施形態の説明中に挿入されると、首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。

＜システムの構成＞
図１は、本発明の適用対象である直列複数気筒のエンジン１、及び本発明の一実施形態である制御装置２、を含む、システムの全体構成を示す概略構成図である。なお、図１には、気筒配列方向と直交する面によるエンジン１の側断面図が示されているものとする。

本実施形態においては、エンジン１は、後述するように、機械的圧縮比と吸排気バルブタイミングとを変更可能に構成されている。そして、本実施形態の制御装置２は、かかるエンジン１の動作（特に圧縮比の設定状態）を制御するように構成されている。

＜＜エンジンの構成＞＞
エンジン１は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、クランクケース１３と、可変圧縮比機構１４と、を備えている。シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２、及びクランクケース１３は、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って、この順に配列されている。

シリンダブロック１１には、略円柱形状の貫通孔であるシリンダボア１１１が形成されている。シリンダボア１１１の内側には、ピストン１１２が、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って往復移動可能に収容されている。

シリンダブロック１１の上端部（ピストン１１２の上死点側の、シリンダブロック１１の端部）には、シリンダヘッド１２が接合されている。シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１に対して相対移動しないように、シリンダブロック１１の前記上端部に対して、図示しないボルト等によって固定されている。

シリンダヘッド１２の下端部には、複数の凹部が、各シリンダボア１１１の上端部と対向する位置に設けられている。そして、シリンダヘッド１２がシリンダブロック１１に接合及び固定された状態における、ピストン１１２の頂面よりも上側（シリンダヘッド１２側）のシリンダボア１１１の内側の空間と、上述の凹部と、によって、燃焼室ＣＣが形成されている。

シリンダヘッド１２には、燃焼室ＣＣに連通するガス通路である吸気ポート１２１及び排気ポート１２２が形成されている。これらの吸気ポート１２１及び排気ポート１２２を燃焼室ＣＣに対して開閉するための、吸気バルブ１２３及び排気バルブ１２４が、シリンダヘッド１２に備えられている。また、シリンダヘッド１２には、可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６が設けられている。

可変吸気バルブタイミング装置１２５は、吸気バルブ１２３の開閉タイミングを変更し得るように構成されている。可変排気バルブタイミング装置１２６は、排気バルブ１２４の開閉タイミングを変更し得るように構成されている。可変吸気バルブタイミング装置１２５及び可変排気バルブタイミング装置１２６の具体的な構成については周知なので、その説明を省略する。

さらに、シリンダヘッド１２には、インジェクタ１２７が備えられている。インジェクタ１２７は、燃焼室ＣＣ内に供給するための燃料Ｆを吸気ポート１２１内に噴射し得るように構成されている。

クランクケース１３内には、クランクシャフト１３１が回転可能に支持されている。クランクシャフト１３１は、気筒配列方向と平行に配置されている。このクランクシャフト１３１は、ピストン１１２のシリンダ中心軸ＣＣＡに沿った往復移動に基づいて回転駆動されるように、コンロッド１３２を介して、ピストン１１２と連結されている。

本実施形態の可変圧縮比機構１４は、本出願人による先願である特開２００３−２０６７７１号公報や特開２００７−０５６８３７号公報等に記載されているものと同様の構成を備えている。したがって、本明細書においては、この機構の細部の説明を省略し、概要についてのみ説明する。

本実施形態においては、可変圧縮比機構１４は、隙間容積を変更することで、機械的圧縮比を変更し得るように構成されている。この可変圧縮比機構１４は、連結機構１４１と、駆動機構１４２と、を備えている。

連結機構１４１は、シリンダブロック１１とクランクケース１３とを、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って互いに相対移動可能に連結するように構成されている。駆動機構１４２は、モータやギヤ機構等を備えている。この駆動機構１４２は、クランクケース１３と、シリンダブロック１１に固定されたシリンダヘッド１２と、を相対移動させることで、隙間容積を変更し得るように構成されている。

＜＜燃料供給部＞＞
本システムには、エンジン１に燃料Ｆを供給するための燃料供給部１５０が備えられている。この燃料供給部１５０は、燃料タンク１５１と、燃料供給経路１５２と、を備えている。

燃料タンク１５１は、燃料供給経路１５２を介して、インジェクタ１２７と接続されている。燃料供給経路１５２は、燃料Ｆをインジェクタ１２７に向けて送出するためのポンプや、当該ポンプと燃料タンク１５１やインジェクタ１２７とを接続する燃料供給管等を備えている。

＜＜制御装置＞＞
本発明の一実施形態としての制御装置２は、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、バックアップＲＡＭ２０４と、インターフェース２０５と、バス２０６と、を備えている。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、バックアップＲＡＭ２０４、及びインターフェース２０５は、バス２０６によって互いに接続されている。

本発明の圧縮比学習部及び学習状態初期化部に相当するとともに、本発明の燃料性状取得部の一部を構成するＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２から各種のルーチン（プログラム）を読み出して実行するように構成されている。

ＲＯＭ２０２には、上述のルーチンの他に、当該ルーチンの実行の際に用いられるマップ、テーブル（ルックアップテーブル）、パラメータ、等が予め格納されている。

ＲＡＭ２０３及びバックアップＲＡＭ２０４は、ＣＰＵ２０１がルーチンを実行する際に、必要に応じてデータを一時的に格納し得るように構成されている。バックアップＲＡＭ２０４は、電源が投入された状態でデータが格納されるとともに、この格納されたデータが電源遮断後も保持され得るように構成されている。すなわち、このバックアップＲＡＭ２０４は、エンジン１の停止中においても保持されることが必要な各種のデータ（フラグ等）が格納されるように構成されている。

インターフェース２０５は、後述する冷却水温センサ２１１、クランクポジションセンサ２１２、吸気カムポジションセンサ２１３、排気カムポジションセンサ２１４、等の各種のセンサと電気回路的に接続されていて、これらのセンサからの信号をＣＰＵ２０１に伝達し得るように構成されている。

また、インターフェース２０５は、可変吸気バルブタイミング装置１２５、可変排気バルブタイミング装置１２６、インジェクタ１２７、及び駆動機構１４２等の動作部と電気回路的に接続されていて、これらの動作部を動作させるための動作信号をＣＰＵ２０１からこれらの動作部に伝達し得るように構成されている。

＜＜＜各種センサ＞＞＞
制御装置２は、また、冷却水温センサ２１１、クランクポジションセンサ２１２、吸気カムポジションセンサ２１３、排気カムポジションセンサ２１４、ノックセンサ２１５、燃料液面センサ２１６、燃料種別センサ２１７、アクセル開度センサ２１８、等の各種のセンサ類を備えている。

冷却水温センサ２１１は、シリンダブロック１１に装着されていて、冷却水温Ｔｗに対応する信号を出力するように構成されている。クランクポジションセンサ２１２は、クランクケース１３に装着されていて、クランクシャフト１３１の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号（エンジン回転数Ｎｅの取得の基礎となる信号）を出力するように構成されている。

吸気カムポジションセンサ２１３は、シリンダヘッド１２に装着されている。この吸気カムポジションセンサ２１３は、吸気バルブ１２３を往復移動させるための図示しない吸気カムシャフト（可変吸気バルブタイミング装置１２５に含まれている）の回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。排気カムポジションセンサ２１４も、同様に、シリンダヘッド１２に装着されていて、図示しない排気カムシャフトの回転角度に応じたパルスを有する波形の信号を出力するように構成されている。

ノックセンサ２１５は、シリンダブロック１１に装着されている。このノックセンサ２１５は、振動検出素子からなり、シリンダブロック１１に発生する振動の大きさに対応する波形の信号を出力するように構成されている。

燃料液面センサ２１６は、燃料タンク１５１に装着されている。本実施形態における燃料液面センサ２１６は、いわゆるフロート式の液面センサであって、燃料タンク１５１内の燃料Ｆの液面の高さに応じた信号を出力するように構成されている。

本発明の燃料性状取得部の一部を構成する燃料種別センサ２１７は、燃料タンク１５１に装着されている。この燃料種別センサ２１７は、燃料タンク１５１内の燃料Ｆの特性（電気抵抗等）に基づく信号を出力するように構成されている。

本実施形態においては、燃料タンク１５１内に或る種別の燃料Ｆが残留している状態において、異なる種別の新規な燃料Ｆが追加されたときに、当該新規な燃料Ｆの種別が良好に判定され得るように、複数の燃料種別センサ２１７が、燃料タンク１５１の高さ方向に沿って複数配置されている（図示の簡略化のため、図１においては１個のみ示されているものとする。）。

アクセル開度センサ２１８は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡＰの操作量Ａccpに対応する信号（エンジン負荷ＫＬの取得の基礎となる信号）を出力するように構成されている。

このように、制御装置２は、インターフェース２０５を介して上述の各種のセンサからの信号を受け取るとともに、当該信号に応じたＣＰＵ２０１の演算結果に基づいて、各動作部に向けて上述の動作信号を送出するように構成されている。

＜動作の概要＞
本実施形態においては、燃料種別及び運転状態に応じて、駆動機構１４２、可変吸気バルブタイミング装置１２５、及び可変排気バルブタイミング装置１２６の動作が制御装置２によって制御されることで、圧縮比が設定される。

具体的には、例えば、燃料種別に応じたマップを用いて、機械的圧縮比の目標値が設定される。よって、燃料種別が変化すると、機械的圧縮比の目標値も変更され得る。

また、エンジン１の冷機始動直後にて、機械的圧縮比の目標値が高く設定される。この結果、冷機時における燃焼の安定化が図られる。

また、制御装置２によって可変吸気バルブタイミング装置１２５の動作が制御されることで、触媒暖機中における吸気バルブ１２３の閉弁タイミングが、暖機後よりも進角して吸気下死点に近づくように設定される。この結果、燃焼時の実圧縮比がより高められ、触媒暖機中におけるさらなる燃焼性の向上が図られる。

一方、本実施形態においては、制御装置２によって可変排気バルブタイミング装置１２６の動作が制御されることで、触媒暖機中における排気バルブ１２４の開弁タイミングが、暖機後よりも進角して排気下死点から遠ざかるように設定される。この結果、膨張比が低下して熱エネルギーの機械的仕事への変換効率が若干低下し、排気温度が上昇する。よって、燃焼性の悪化が抑制されつつ、触媒の早期暖機が図られる。

ところで、連結機構１４１や駆動機構１４２の機械的誤差や、燃焼室ＣＣの壁面へのカーボン等の付着により、機械的圧縮比の目標値と実際値との間に定常的な誤差が生じ得る。そこで、かかる誤差を補正するため、駆動機構１４２による機械的圧縮比の設定の際に、学習制御が行われる。

また、燃料タンク１５１に対して常に同種の燃料Ｆが投入され続ける保証はない。すなわち、燃料タンク１５１や燃料供給経路１５２内に或る種別の燃料Ｆが残留した状態で、他の種別の燃料Ｆが燃料タンク１５１内に追加される可能性がある。すると、エンジン１の運転中に、燃焼室ＣＣ内に供給される燃料Ｆの種別が変化する場合が生じ得る。このような場合にも、機械的圧縮比の学習結果が継続的に使用され続けると、燃焼状態の制御が良好に行われないおそれがある。

具体的には、例えば、通常はハイオクガソリンが用いられているエンジン１において、燃料タンク１５１内の燃料量がエンプティになりそうな不測の事態が生じ、やむを得ず燃料タンク１５１内にレギュラーガソリンが追加される場合があり得る。この場合、燃焼室ＣＣに供給される燃料種別がレギュラーガソリンに切り替わった後でも、ハイオクガソリンに基づく機械的圧縮比の学習結果が用いられてしまうと、ノッキングが発生するおそれがある。

そこで、本実施形態においては、以下のような制御が行われる。まず、燃料種別センサ２１７の出力に基づいて、ＣＰＵ２０１によって燃料種別の変化が検知される。かかる燃料種別の変化が検知された場合に、燃料供給経路１５２内に残留した旧燃料の消費を待って、機械的圧縮比の学習結果が初期化される。

＜動作の詳細＞
次に、図１に示されている本実施形態の制御装置２の動作の具体例について、図２ないし図４のフローチャートを用いて説明する。

なお、以下の説明において、「ステップ」は“Ｓ”と略称されている（図２ないし図４のフローチャートでも「ステップ」は“Ｓ”と略記されている）。また、以下の説明において、図１に示されている各部材の符号が適宜引用されている。

＜＜圧縮比学習制御＞＞
ＣＰＵ２０１は、図２に示されている圧縮比学習制御ルーチン２００を、所定タイミング毎（例えば各気筒におけるクランク角が排気下死点に到達する毎：直列４気筒のエンジン１の場合はクランクシャフト１３１が１８０°回転する毎）に実行する。

まず、Ｓ２１０にて、燃料種別ftype、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷ＫＬ、及び冷却水温Ｔｗが取得される。エンジン回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ２１２の出力に基づいて取得される。エンジン負荷ＫＬは、アクセルペダルＡＰの操作量Ａccpに基づいて取得される。冷却水温Ｔｗは、冷却水温センサ２１１の出力に基づいて取得される。

燃料種別ftypeについては、後述する図３及び図４のフローチャートの実行を介して設定されたものが、バックアップＲＡＭ２０４より読み出される。この燃料種別ftypeは、本実施形態においては、ガソリンについてはオクタン価９０〜１００までの１刻み、エタノール混合燃料についてはエタノール含有率３〜８５％までの１％刻みの設定を有しているものとする。

次に、Ｓ２２０にて、機械的圧縮比の目標値ε１が取得される。この目標値ε１の取得は、燃料種別ftypeによって異なるマップと、エンジンパラメータ（エンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷ＫＬ、及び冷却水温Ｔｗ）と、を用いて行われる。なお、本実施形態においては、目標値ε１は、０．１刻みの離散値とする。

続いて、Ｓ２３０にて、ノッキングレベルＮＬが所定値ＮＬ０より小さいか否かが判定される。このノッキングレベルＮＬは、ノックセンサ２１５の出力に基づいて得られた、シリンダブロック１１の振動の程度である。このノッキングレベルＮＬが所定値ＮＬ０以上になると、ノッキングの発生が検知される。

ノッキングが発生していない場合（Ｓ２３０＝Ｙｅｓ）、処理がＳ２４０に進行し、学習完了フラグＦｔがセットされているか否かが判定される。この学習完了フラグＦｔは、目標値ε１毎に設けられている。

学習完了前は学習完了フラグＦｔがセットされていないので（Ｓ２４０＝Ｎｏ）、処理がＳ２５０に進行し、今回の目標値ε１における学習値ΔεtにΔε_＋が加算される。すなわち、機械的圧縮比がΔε_＋高くなるように、学習値Δεtが変更される。

その後、処理がＳ２６０に進行し、圧縮比補正量Δεが学習値Δεtに設定される。続いて、Ｓ２７０にて、目標値ε１が補正量Δεで補正されることで機械的圧縮比の制御量εが得られた後、本ルーチンが一旦終了する（Ｓ２９５）。

ノッキングが発生するまでは、上述のように、学習値ΔεtにΔε_＋が加算され続ける。すなわち、圧縮比が徐々に高くされつつ、圧縮比学習制御が進行する。

ノッキングが発生した場合（Ｓ２３０＝Ｎｏ）、処理がＳ２８０に進行し、学習値ΔεtからΔε₋が減算される。すなわち、機械的圧縮比がΔε₋低くなるように学習値Δεtが変更され、ここで学習値Δεtが確定する。Δε₋は、今回の目標値ε１にてノッキングが発生しない範囲で実際の機械的圧縮比が可及的に高くなるように、ノッキングレベルＮＬに応じてマップにより取得される。

続いて、処理がＳ２９０に進行して学習完了フラグＦｔがセットされた後、Ｓ２６０及びＳ２７０の実行によって、学習値Δεtに基づいて目標値ε１の補正が行われることで、機械的圧縮比の制御量εが得られる。その後、本ルーチンが一旦終了する（Ｓ２９５）。

学習完了後は（Ｓ２４０＝Ｙｅｓ）、Ｓ２５０、Ｓ２８０、及びＳ２９０の処理はスキップされ、確定した学習値Δεtに基づいて目標値ε１の補正が行われることで機械的圧縮比の制御量εが得られ（Ｓ２６０及びＳ２７０）、本ルーチンが一旦終了する（Ｓ２９５）。

このように、本実施形態においては、ＣＰＵ２０１がルーチン２００を実行することにより、「圧縮比学習手段」が実現されている。

＜＜給油時処理＞＞
ＣＰＵ２０１は、図３に示されている給油時処理ルーチン３００を、給油口の開放が検知されたときに実行する。

まず、Ｓ３１０にて、給油開始直前の燃料液面センサ２１６の出力に基づいて、タンク残量（給油開始直前における燃料タンク１５１内の燃料Ｆの残量）Ｑ０が取得される。次に、Ｓ３２０にて、給油終了直後の燃料液面センサ２１６の出力に基づいて、燃料追加量Ｑ１が取得される。続いて、Ｓ３２５にて、燃料追加量Ｑ１がゼロを超えるか否か、すなわち、実際に給油が行われたか否かが判定される。

燃料追加量Ｑ１がゼロである場合（Ｓ３２５＝Ｎｏ）、すなわち、給油口が単に開放されただけでその後給油されずに給油口が閉塞された場合は、本ルーチンにおける以降のすべての処理はスキップされて、本ルーチンが終了する（Ｓ３９５）。実際に給油が行われた場合（Ｓ３２５＝Ｙｅｓ）、処理がＳ３３０以降に進行する。

Ｓ３３０においては、燃料種別センサ２１７の出力に基づいて、今回給油された燃料種別ftype1が取得される。次に、Ｓ３４０にて、バックアップＲＡＭ２０４より、給油前の燃料種別ftype0が読み出される。

続いて、Ｓ３５０にて、今回給油された燃料種別ftype1が、給油前の燃料種別ftype0と同じであるか否かが判定される。燃料種別が同じである場合（Ｓ３５０＝Ｙｅｓ）、以降の特段の処理は必要ないので、Ｓ３６０ないしＳ３９０の処理がスキップされ、本ルーチンが終了する（Ｓ３９５）。燃料種別が異なる場合（Ｓ３５０＝Ｎｏ）、Ｓ３６０ないしＳ３９０の処理が実行され、本ルーチンが終了する（Ｓ３９５）。

Ｓ３６０においては、燃料種別変更フラグＦfcがセットされる。すなわち、今回の給油によって、給油後のエンジン１の運転中に燃料種別が変化することが認識される。この燃料種別変更フラグＦfcは、後述する図４のフローチャートに示されている学習初期化処理ルーチン４００に用いられる。

燃料タンク１５１内に複数の種別の燃料Ｆが投入された場合、これらは燃料タンク１５１内にて良好に混合される。そこで、Ｓ３７０にて、Ｑ０、Ｑ１、ftype0、及びftype1に基づいて、燃料タンク１５１内の燃料種別ftype_tが設定される。具体的には、例えば、燃料タンク１５１内に、その容量の半分の、オクタン価１００のプレミアムガソリンが残留していて、給油時にオクタン価９０のレギュラーガソリンが同量給油された場合、ftype_tはオクタン価９５のガソリンとなる。

続いて、Ｓ３８０にて、次回の給油時に備えて、バックアップＲＡＭ２０４におけるftype0が、ftype_tに書き換えられる。

一方、上述のような燃料タンク１５１内とは異なり、燃料タンク１５１から燃料供給経路１５２側にすでに流出した燃料Ｆ（旧燃料）は、給油によって燃料タンク１５１内に新規に投入された新規な燃料Ｆとはほとんど混合しない。そこで、この燃料供給経路１５２内の旧燃料が使い尽くされるまで学習状態の初期化を保留するため、Ｓ３９０にて、燃料ライン残量Ｑｒが、燃料供給経路１５２の既知の容量Ｑｒ１に設定される。

このように、本実施形態においては、ＣＰＵ２０１がルーチン３００の処理を実行することにより、「燃料性状取得手段」が実現されている。

＜＜学習初期化処理＞＞
ＣＰＵ２０１は、図４に示されている学習初期化処理ルーチン４００を、所定タイミング毎（例えば吸気行程におけるインジェクタ１２７による燃料噴射直後）に起動する。

まず、Ｓ４１０にて、燃料種別変更フラグＦfcがセットされているか否かが判定される。燃料種別変更フラグＦfcがセットされていない場合（Ｓ４１０＝Ｎｏ）、学習状態の初期化の必要がないため、以降の処理はスキップされ、本ルーチンが一旦終了する（Ｓ４９５）。燃料種別変更フラグＦfcがセットされている場合（Ｓ４１０＝Ｙｅｓ）、エンジン１の運転中に燃料種別が変化する可能性があるので、処理がＳ４２０以降に進行する。

Ｓ４２０においては、今回噴射された燃料噴射量Ｑｉが取得される。次に、Ｓ４３０にて、燃料ライン残量Ｑｒが、燃料噴射量Ｑｉによってデクリメントされる。続いて、Ｓ４４０にて、燃料ライン残量Ｑｒが０以上であるか否かが判定される。すなわち、燃料供給経路１５２内に旧燃料が残留しているか否かが判定される。

燃料供給経路１５２内に旧燃料が残留している場合（Ｓ４４０＝Ｙｅｓ）、Ｓ４５０ないしＳ４７０の処理はスキップされ、本ルーチンが一旦終了する（Ｓ４９５）。燃料供給経路１５２内に旧燃料が残留していない場合（Ｓ４４０＝Ｎｏ）、Ｓ４５０ないしＳ４７０の処理が実行された後、本ルーチンが一旦終了する（Ｓ４９５）。

Ｓ４５０においては、学習完了フラグＦｔがオールリセットされる。すなわち、すべての目標値ε１における学習完了フラグＦｔがリセットされる。これにより、圧縮比学習結果がリセットされる。

次に、Ｓ４６０にて、燃料種別変更フラグＦfcがリセットされる。続いて、Ｓ４７０にて、燃料種別ftypeが、燃料タンク１５１内の燃料種別ftype_tに設定される。この設定状態は、バックアップＲＡＭ２０４に格納される。

このように、本実施形態においては、ＣＰＵ２０１がルーチン４００の処理を実行することにより、「学習状態初期化手段」が実現されている。

＜実施形態の構成による作用・効果＞
本実施形態においては、燃料タンク１５１内に貯留されている燃料Ｆとは異なる種別の燃料が、給油によって燃料タンク１５１内に追加されたことが検知された場合、旧燃料及び今回追加された燃料の、種別及び量から、給油後の燃料タンク１５１内の燃料種別が取得される。

また、本実施形態においては、この場合、燃料供給経路１５２内に旧燃料が残存する間は、機械的圧縮比の目標値取得のためのマップの変更、及び機械的圧縮比の学習結果のリセットが保留される。そして、給油後の燃料タンク１５１内の燃料Ｆが燃料供給経路１５２内の全体に行き渡って、燃焼室ＣＣに供給される燃料Ｆの性状が変化してから、燃料種別に応じた機械的圧縮比の目標値取得のためのマップの変更、及び機械的圧縮比の学習結果のリセットが実行される。

したがって、本実施形態の構成によれば、燃焼状態の制御が適切且つ精度よく行われる。特に、ノッキングの抑制が良好に行われる。

＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が本願の出願時点において最良であると考えた本発明の具体的構成例を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の実施形態によって何ら限定されるべきものではない。よって、上述の実施形態に示された具体的構成に対して、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、種々の変形が施され得ることは、当然である。

以下、変形例について幾つか例示する。ここで、以下の変形例の説明において、上述の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、当該変形例においても同一の名称及び同一の符号が付されているものとする。そして、当該構成要素の説明については、上述の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。

もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことは、いうまでもない。本発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、（特に先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。

また、上述の実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成は、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。

（１）上述の実施形態のエンジン１は、可変圧縮比機構１４によって、シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２を、クランクケース１３に対してシリンダ中心軸ＣＣＡに沿って相対的に移動（スライド）させることで、機械的圧縮比を変更可能に構成されている。また、上述の実施形態のエンジン１は、可変吸気バルブタイミング装置１２５や可変排気バルブタイミング装置１２６によって、実圧縮比を変更可能に構成されている。

しかしながら、エンジン１の構成は、かかる構成のものに限定されない。

例えば、コンロッド１３２が屈曲可能なマルチリンク構造を有していて、このコンロッド１３２の屈曲状態が変更されることで機械的圧縮比が変更されるように、エンジン１が構成されていても、本発明は良好に適用される。

また、可変吸気バルブタイミング装置１２５及び／又は可変排気バルブタイミング装置１２６は、省略され得る。あるいは、可変吸気バルブタイミング装置１２５及び／又は可変排気バルブタイミング装置１２６に代えて、可変圧縮比機構１４が省略され得る。すなわち、本発明は、バルブタイミング変更による実圧縮比制御における、学習制御にも、適用され得る。

（２）燃料噴射方式や燃料供給方式に関しても、特段の限定はない。例えば、本発明は、筒内直接噴射方式にも良好に適用され得る。また、本発明は、キャブレター方式やコモンレール方式にも良好に適用され得る。

（３）燃料液面センサ２１６や燃料種別センサ２１７の構成や配置についても、特段の限定はない。

例えば、燃料液面センサ２１６として、静電容量式液面センサも用いられ得る。

複数の燃料液面センサ２１６が、燃料タンク１５１の平面視における異なる位置に配置され得る。これにより、エンジン１を搭載する機器（車両等）の傾きや振動が良好に補正され得る。

燃料種別センサ２１７も、電気抵抗以外の特性（粘性、蒸気圧、光学特性、振動特性、等）に基づいて燃料種別を取得するように構成されたものが用いられ得る。

（４）図２ないし図４に示されているフローチャートにおける各処理は、適宜変形され得る。

例えば、マップに代えて、関数等が用いられ得る。

圧縮比学習制御は、図２のフローチャートに示されている具体例に限定されない。

例えば、図２のフローチャートにおいて、エンジン負荷ＫＬは、アクセルペダル操作量Ａccpに代えて、スロットルポジションセンサの出力あるいは吸入空気流量Ｇａに基づいても取得され得る。

目標値ε１の取得の際に用いられるパラメータ（Ｓ２１０参照）も、上述のものに限定されない。例えば、燃料種別ftypeに代えて、オクタン価等の特性値（物性値）又はこれを代表する数値が用いられ得る。また、冷却水温Ｔｗは省略され得る。

目標値ε１の取得の際に用いられるマップ（Ｓ２２０参照）に対応する燃料種別ftypeは、上述の実施形態における具体例のようにオクタン価１刻みあるいはエタノール含有量１％刻みである必要はない。例えば、オクタン価９０、オクタン価１００、Ｅ３、Ｅ１０、Ｅ８５等の代表的な燃料種別についてのみマップが作成され得る。このとき、実際の燃料種別ftypeがそれらの中間的なもの（それらの混合物を含む）である場合には、目標値ε１は内挿等により取得され得る。

図３のルーチン３００は、給油口の開放が検知された時点以外にも起動され得る。例えば、ルーチン３００は、車両のフューエルリッドの開放、あるいはフューエルリッドオープンスイッチの操作が検知されたときに起動され得る。

図３のフローチャートにおいて、タンク残量Ｑ０は、燃料噴射量の積算値に基づいて計算によって取得され得る。

給油時の燃料種別ftype1及び／又は燃料追加量Ｑ１は、給油装置から通信回線を介して取得され得る。この通信回線は、無線、あるいは有線回線であり得る。有線回線の場合、制御装置２は、給油ホース及び給油ノズルを介して、給油装置と接続され得る。あるいは、給油時の燃料種別ftype1は、車両のダッシュボード等に設けられた操作スイッチ類を介してのユーザーの手入力によっても取得され得る。

燃料種別ftype0、ftype1、及びftype_tに代えて、オクタン価等の特性値（物性値）又はこれを代表する数値が用いられ得る。

図４のフローチャートに対応する学習初期化処理についても、様々な変形が施され得る。

例えば、学習状態の初期化は、上述の実施形態に示された具体例のようなフラグ上の処理に代えて、メモリ上の処理が行われ得る。

給油口やフューエルリッドの開放、あるいはフューエルリッドオープンスイッチの操作が検知された後、燃料タンク１５１内の燃料Ｆの液面変化が検知された時点で、圧縮比学習結果が強制的にリセットされ得る。

この場合、燃料タンク１５１の容量と比較すると微量である燃料供給経路１５２内の旧燃料を燃料タンク１５１内に戻す手段が設けられていてもよい（この程度の異種燃料の混合は燃焼状態にほとんど影響を与えないため無視され得る）。

あるいは、給油時にユーザーあるいは給油操作者が操作可能なリセット操作手段（リセットスイッチ等）が設けられていてもよい。このリセット操作手段は、このために車両のダッシュボード等に設けられた特別な操作スイッチ（例えばフューエルリッドが開放された場合に露出するように給油口の近辺に設けられたリセットスイッチ）に限定されず、既存のスイッチやペダルその他の操作手段が流用され得る。

具体例としては、エンジン１の停止中かつ給油中に車両運転者がアクセルペダルＡＰを所定時間（例えば２秒間）フル操作することで、圧縮比学習結果が強制的にリセットされ得る。あるいは、給油口やフューエルリッドの開放、あるいはフューエルリッドオープンスイッチの操作が検知された場合に、圧縮比学習結果が強制的にリセットされ得る。

（５）その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。

また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。

本発明の適用対象である直列複数気筒のエンジン、及び本発明の一実施形態である制御装置、を含む、システムの全体構成を示す概略構成図である。 図１に示されている本実施形態の制御装置の動作の具体例を示すフローチャートである。 図１に示されている本実施形態の制御装置の動作の具体例を示すフローチャートである。 図１に示されている本実施形態の制御装置の動作の具体例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…エンジン １１…シリンダブロック １１２…ピストン
１２…シリンダヘッド １２７…インジェクタ
１３…クランクケース １３１…クランクシャフト １３２…コンロッド
１４…可変圧縮比機構 １４１…連結機構 １４２…駆動機構
１５０…燃料供給部 １５１…燃料タンク １５２…燃料供給経路
２…制御装置 ２０１…ＣＰＵ ２１５…ノックセンサ
２１６…燃料液面センサ ２１７…燃料種別センサ ＡＰ…アクセルペダル
ＣＣ…燃焼室 ＣＣＡ…シリンダ中心軸 Ｆ…燃料

Claims (3)

1. 圧縮比を変更可能に構成された内燃機関に適用される、内燃機関の制御装置であって、
   圧縮比を学習制御する、圧縮比学習部と、
   燃料の性状に関する情報を取得する、燃料性状取得部と、
   前記燃料性状取得部による前記情報の取得結果に基づいて、前記圧縮比学習部による学習状態を初期化する、学習状態初期化部と、
   を備えたことを特徴とする、内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の、内燃機関の制御装置であって、
   前記学習状態初期化部は、前記性状が変化した場合に、前記学習状態を初期化することを特徴とする、内燃機関の制御装置。
3. 請求項２に記載の、内燃機関の制御装置であって、
   前記学習状態初期化部は、前記性状が変化してから前記学習状態の初期化を行うまでの間に、当該初期化を一時保留することを特徴とする、内燃機関の制御装置。

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