JP2009103113A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 アルコールを含む燃料を使用する内燃機関の冷間始動直後において、運転性の悪化を抑制しつつ、良好な燃焼状態を維持することができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】 エンジン回転数ＮＥ及びアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳに応じて基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＸを算出し（Ｓ１４）、機関始動開始時の冷却水温である初期冷却水温ＴＷＩＮＩ及び始動後の点火回数ＣＴＡＣＲに応じて補正係数ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１を算出する（Ｓ１７）。基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＸ及び補正係数ＫＴＨＭＸＣＬＤ１を用いて、冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲを算出し（Ｓ２５）、スロットル弁目標開度ＴＨＯを冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲ以下に制限する。
【選択図】 図２

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関し、特にアルコールを含む燃料を使用する内燃機関の制御装置に関する。
特許文献１には、アルコール、ガソリンまたはアルコールとガソリンの混合燃料を使用する内燃機関におけるスロットル弁開度の制御手法が示されている。この制御手法によれば、燃料中のアルコール濃度、アクセルペダルの踏み込み量、及び機関回転数に応じて、燃料中のアルコール濃度に拘わらず、同一の運転性（機関出力）が得られるように目標スロットル弁開度が設定され、実際のスロットル弁開度が目標スロットル弁開度と一致するように制御される。
また特許文献２には、ガソリンを燃料とする内燃機関のスロットル弁開度調整装置が示されている。この装置によれば、機関回転数及び機関冷却水温に応じて最大スロットル弁開度が設定され、アクセルペダルの踏み込み量に応じて設定される目標スロットル弁開度が、最大スロットル弁開度以下に制限される。これにより、特に機関温度が低いときに機関の燃焼状態が悪化することが防止される。
特開平３−２５３７３３号公報 実開平２−２０７４２号公報
アルコールを含む燃料を使用する内燃機関では特に冷間始動直後において、アクセルペダルが大きく踏み込まれたような場合には、その踏み込みに応じてスロットル弁を開弁すると、燃焼状態が悪化する可能性が高い。上記特許文献１の制御手法では運転性の悪化を抑制する点は考慮されているが、燃焼状態の悪化という課題は考慮されていない。また特許文献２の装置では、機関冷却水温が考慮されているが、これだけでは十分ではない。
本発明はこの点に着目してなされたものであり、アルコールを含む燃料を使用する内燃機関の冷間始動直後において、運転性の悪化を抑制しつつ、良好な燃焼状態を維持することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、アルコールを含む燃料を使用する内燃機関の制御装置において、前記機関のスロットル弁の上限開度（ＴＨＯＭＡＸ）を設定する上限開度設定手段と、前記スロットル弁の目標開度（ＴＨＯ）を前記上限開度（ＴＨＯＭＡＸ）以下に設定する目標開度設定手段と、前記スロットル弁の開度（ＴＨ）を前記目標開度（ＴＨＯ）と一致するように制御するスロットル弁開度制御手段とを備え、前記上限開度設定手段は、前記アルコールの濃度を示す濃度パラメータ（ＫＲＥＦＢＳ）、前記機関の温度を示す温度パラメータ（ＴＷＩＮＩ）、及び前記機関の始動後の点火回数（ＣＴＡＣＲ）に応じて前記上限開度（ＴＨＯＭＡＸ）を設定することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記上限開度設定手段は、前記機関の燃焼状態の悪化を検出する燃焼状態検出手段を備え、前記燃焼状態の悪化が検出されたときに前記上限開度（ＴＨＯＭＡＸ）を低開度側に修正することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、アルコールを含む主燃料を前記機関に供給する主燃料供給手段と、ガソリン濃度が比較的高い副燃料を前記機関に供給する副燃料供給手段と、前記機関の運転状態に応じて前記副燃料供給手段を作動させる燃料供給制御手段とを備え、前記燃焼状態検出手段は、前記副燃料供給手段を作動させる機関運転状態において前記燃焼状態の検出を行うことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、アルコールを含む主燃料を前記機関に供給する主燃料供給手段と、ガソリン濃度が比較的高い副燃料を前記機関に供給する副燃料供給手段と、該副燃料供給手段の異常を判定する異常判定手段とを備え、前記上限開度設定手段は、前記副燃料供給手段は異常であると判定されたときに、前記上限開度を低開度側に修正することを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、燃料中のアルコールの濃度を示す濃度パラメータ、機関の温度を示す温度パラメータ、及び機関の始動後の点火回数に応じて、スロットル弁の上限開度が設定され、スロットル弁開度が上限開度以下に制限される。機関始動時の機関温度と始動後の点火回数は、機関の燃焼室内の温度と強い相関があるので、濃度パラメータのみならず、機関温度パラメータ及び始動開始時点からの点火回数に応じて上限開度を設定することにより、燃焼室内温度に適した上限開度の設定を行うことができる。その結果、必要以上にスロットル弁開度を制限することを回避し、運転性の悪化を抑制しつつ、良好な燃焼状態を維持することができる。
請求項２に記載の発明によれば、燃焼状態の悪化が検出されたときは、上限開度が低開度側に修正されるので、機関が停止するような事態を確実に回避することができる。
請求項３に記載の発明によれば、副燃料供給手段を作動させる機関運転状態において燃焼状態の悪化が検出されたときに、上限開度の低開度側への修正が行われる。したがって、例えば副燃料が無くなって燃焼状態が悪化した場合に、機関が停止するような事態を確実に回避することができる。
請求項４に記載の発明によれば、副燃料供給手段は異常であると判定されたときは、上限開度が低開度側に修正されるので、そのような異常時において機関が停止するような事態を確実に回避することができる。
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下「エンジン」という）１は、アルコール、ガソリン、及びそれらの混合物を燃料として運転可能な４気筒のエンジンである。エンジン１の吸気管２には、スロットル弁３が設けられている。スロットル弁３にはスロットル弁３を駆動するアクチュエータ４が接続されており、アクチュエータ４は電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に接続されている。ＥＣＵ５は、アクチュエータ４を介してスロットル弁３の開度ＴＨを制御する。スロットル弁３には、スロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ２２が連結されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。
エンジン１に燃料を供給する燃料供給系は、主燃料噴射弁６、主燃料通路８、及び主燃料タンク９を備える主燃料供給装置と、副燃料噴射弁７、副燃料通路１０、及び副燃料タンク１１を備える副燃料供給装置とからなる。主燃料供給装置は、アルコールを含む主燃料をエンジン１に供給し、副燃料供給装置は、ガソリン濃度が比較的高い副燃料をエンジン１に供給する。主燃料のアルコール濃度が比較的高い場合に、エンジン１の冷間始動時及び始動後所定時間（例えば６０秒）内に主燃料とともに副燃料が供給され、それ以外の運転状態では主燃料のみが供給される。副燃料としては、冷間始動時において着火可能な燃料、例えばアルコール濃度が２０％程度以下に設定されたものが使用される。
主燃料噴射弁６は、吸気管２の途中であってエンジン１とスロットル弁３との間の図示しない吸気弁の少し上流側に気筒毎に設けられている。主燃料噴射弁６は主燃料通路８を介して主燃料タンク９に接続されている。また副燃料噴射弁７が、主燃料噴射弁６の近傍に気筒毎に設けらている、副燃料噴射弁７は副燃料通路１０を介して副燃料タンク１１に接続されている。
主燃料噴射弁６及び副燃料噴射弁７はＥＣＵ５に電気的に接続され、該ＥＣＵ５からの信号により開弁時間及び開弁時期が制御される。吸気管２のスロットル弁３の下流側には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ２３、及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ２４が装着されている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。
エンジン１には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ２５が設けられており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ２５は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば６度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、エンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。
エンジン１の本体にはエンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン冷却水温センサ２６が装着されており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。エンジン１の排気管１２には排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（以下「ＬＡＦセンサ」という）２７が設けられており、ＬＡＦセンサ２７の検出信号はＥＣＵ５に供給される。
ＥＣＵ５には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ２８及び大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ２９が接続されており、これらのセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給される。
ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁６，７、アクチュエータ４、及び各気筒の点火プラグ（図示せず）に駆動信号を供給する出力回路から構成される。
ＥＣＵ５は、アクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥなどのエンジン運転状態に応じてスロットル弁３の目標開度ＴＨＯを算出し、検出されるスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＯと一致するように、アクチュエータ４を制御する。
図２及び図３は目標開度ＴＨＯを算出する処理のフローチャートであり、この処理は所定時間（例えば１０ミリ秒）毎にＥＣＵ５のＣＰＵで実行される。
ステップＳ１２では、フィードバック制御系故障フラグＦＡＦＦＢＦが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。フィードバック制御系故障フラグＦＡＦＦＢＦは例えばＬＡＦセンサ２７の故障が検出されたとき「１」に設定される。ステップＳ１２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳを所定値ＫＲＥＦＢＳＦ（例えばアルコール濃度１００％の燃料に相当する値に設定される）に設定し（ステップＳ１３）、ステップＳ１４に進む。本実施形態では、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳは、アルコール濃度が１００％のとき「１．２」をとり、アルコール濃度が０％（ガソリン１００％）のとき「０．７」をとるように設定される。フィードバック制御系故障フラグＦＡＦＦＢＦが「１」であるときは、正確なアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが得られないため、所定値ＫＲＥＦＢＳＦに設定することにより最も失火が発生し難い目標開度設定を行うことができる。
ステップＳ１２でＦＡＦＦＢＦ＝０であるときは、直ちにステップＳ１４に進む。この場合には、後述する手法により算出されたアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳがステップＳ１４の処理に適用される。ステップＳ１４では、図４に示すＴＨＯＭＸＣＤＲＸ算出処理を実行し、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳ及びエンジン回転数ＮＥに応じて基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＸを算出する。
ステップＳ１５では、冷却水温センサ故障フラグＦＴＷＳＦが「１」であるか否かを判別する。冷却水温センサ故障フラグＦＴＷＳＦは、エンジン冷却水温センサ２６の故障が検出されたとき「１」に設定される。ステップＳ１５の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、初期冷却水温ＴＷＩＮＩを所定水温ＴＷＩＮＩＦ（例えば−１０℃）に設定し（ステップＳ１６）、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１５でＦＴＷＳＦ＝０であるときは、直ちにステップＳ１７に進む。この場合には、メモリに記憶されている初期冷却水温ＴＷＩＮＩがステップＳ１７の演算に適用される。初期冷却水温ＴＷＩＮＩは、エンジン１の始動開始時点で検出され、記憶された冷却水温ＴＷである。
ステップＳ１７では、初期冷却水温ＴＷＩＮＩ及び点火回数ＣＴＡＣＲに応じて図５（ａ）に示すＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１マップを検索し、冷却水温補正係数ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１を算出する。点火回数ＣＴＡＣＲは、エンジン１の始動後（クランキングが終了し自立運転を開始した時点から）の点火回数である。図５（ａ）のラインＬ１が初期冷却水温ＴＷＩＮＩが「−１０℃」である場合に対応し、ラインＬ２が初期冷却水温ＴＷＩＮＩが「２０℃」である場合に対応する。すなわちＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１マップは、初期冷却水温ＴＷＩＮＩが高くなるほど冷却水温補正係数ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１が減少し、かつ点火回数ＣＴＡＣＲが増加するほど冷却水温補正係数ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１が減少するように設定されている。図５（ａ）に示すＣＴ１〜ＣＴ３は、それぞれ例えば「２０００」、「３０００」及び「５０００」に設定される。なお、初期冷却水温ＴＷＩＮＩが「−１０℃」及び「２０℃」以外の温度であるときは、補間演算または外挿演算により、冷却水温補正係数ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１が算出される。
ステップＳ１８では、大気圧センサ故障フラグＦＰＡＳＦが「１」であるか否かを判別する。大気圧センサ故障フラグＦＰＡＳＦは、大気圧センサ２９の故障が検出されたとき「１」に設定される。ステップＳ１８の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、大気圧ＰＡを所定圧ＰＡ０（例えば１０１．３ｋＰａ）に設定し（ステップＳ１９）、ステップＳ２０に進む。またステップＳ１８でＦＰＡＳＦ＝０であるときは直ちにステップＳ２０に進む。この場合には、検出された大気圧ＰＡがステップＳ２０の演算に適用される。
ステップＳ２０では、大気圧ＰＡに応じて図５（ｂ）に示すＫＴＨＯＭＸＣＬＤ２テーブルを検索し、大気圧補正係数ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ２を算出する。ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ２テーブルは、大気圧ＰＡが低下するほど大気圧補正係数ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ２が減少するように設定されている。
ステップＳ２１では、エンジン回転数ＮＥに応じて図５（ｃ）に示すＴＨＯＭＸＷＫテーブルを検索し、上側リミット値ＴＨＯＭＸＷＫを算出する。ステップＳ２２では、ステップＳ１７で算出される冷却水温補正係数ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１が「０」より大きいか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であってＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１＝０であるときは、冷間始動直後のスロットル弁開度制限は行う必要がないので、ステップＳ２３に進む。
ステップＳ２３では、下記式（１）により、冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲを算出する（ステップＳ２３）。式（１）のｍｉｎ（ ， ）は、最小値を選択する演算を示す。またＴＨＯＭＡＸＭは、スロットル弁開度の上限値であり、ＤＴＨＯＭＸは例えば０．０５［ｄｅｇ］に設定される所定加算値である。エンジンの冷間始動直後においては、冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲは、上限値ＴＨＯＭＡＸＭより小さな値に設定されている。したがって、上限値ＴＨＯＭＡＸＭまで冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲを徐々に増加させるために、式（１）が適用される。ステップＳ２３実行後は、ステップＳ２６（図３）に進む。
ＴＨＯＭＸＣＤＲ＝
ｍｉｎ（ＴＨＯＭＡＸＭ，ＴＨＯＭＸＣＤＲ＋ＤＴＨＯＭＸ） （１）
ステップＳ２２でＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１＞０であるときは、下記式（２）に上側リミット値ＴＨＯＭＸＷＫ、冷却水温補正係数ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１、大気圧補正係数ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ２、及び基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＸを適用し、冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲを算出する（ステップＳ２４）。
ＴＨＯＭＸＣＤＲ＝ＴＨＯＭＸＷＫ
−ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１×ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ２
×（ＴＨＯＭＸＷＫ−ＴＨＯＭＸＣＤＲＸ） （２）
ステップＳ２５では、下記式（３）により冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲが上側リミット値ＴＨＯＭＸＷＫ以下となるようにリミット処理を行う。通常は、式（２）で算出される冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲは、上側リミット値ＴＨＭＸＷＫ以下であり、式（２）で算出されたものがそのまま採用される。
ＴＨＯＭＸＣＤＲ＝ｍｉｎ（ＴＨＯＭＸＷＫ，ＴＨＯＭＸＣＤＲ） （３）
ステップＳ２６では、下記式（４）により、ノッキングを回避するために設定される最大開度など、他の処理で設定される最大開度の最小値である最大開度ＴＨＯＭＡＸＫＮと、冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲの小さい方が、最大目標開度ＴＨＯＭＡＸとして算出される。
ＴＨＯＭＡＸ＝ｍｉｎ（ＴＨＯＭＡＸＫＮ，ＴＨＯＭＸＣＤＲ） （４）
ステップＳ２７では、アクセルペダル操作量ＡＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて目標開度ＴＨＯを算出し、次いで目標開度ＴＨＯが最大目標開度ＴＨＯＭＡＸより大きいか否かを判別する（ステップＳ２８）。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、目標開度ＴＨＯを最大目標開度ＴＨＯＭＡＸに設定し（ステップＳ２９）、本処理を終了する。ステップＳ２８の答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちに本処理を終了する。したがって、ステップＳ２７で算出された目標開度ＴＨＯがそのまま採用される。
図４は図２のステップＳ１４で実行されるＴＨＯＭＸＣＤＲＸ算出処理のフローチャートである。
ステップＳ４０では、副燃料噴射実行フラグＦＳＵＢＩＮＪが「１」であるか否かを判別する。副燃料噴射実行フラグＦＳＵＢＩＮＪは、主燃料のアルコール濃度が比較的高い場合に、エンジン１の冷間始動時及び始動後所定時間（例えば６０秒）内において副燃料噴射弁７による燃料噴射（以下「副燃料噴射」という）を実行するとき「１」に設定される。
ステップＳ４０の答が否定（ＮＯ）であるときは直ちにステップＳ４３に進む。一方、肯定（ＹＥＳ）であるとき、すなわち副燃料噴射を実行するときは、ステップＳ４１に進み、副燃料供給装置故障フラグＦＳＵＢＦＦが「１」であるか否かを判別する。副燃料供給装置故障フラグＦＳＵＢＦＦは、副燃料供給装置の故障（例えば副燃料噴射弁７や図示しない副燃料ポンプの故障）が検出されたとき「１」に設定される。ステップＳ４１の答が否定（ＮＯ）であるときは、さらに燃焼状態フラグＦＣＳＵＳが「１」であるか否かを判別する。燃焼状態フラグＦＣＳＵＳは、クランク角度位置センサ２５から出力されるＣＲＫパルスの発生時間間隔に基づいてエンジン１の燃焼が不安定化したこと（例えば失火）が検出されたとき「１」に設定される。ＣＲＫパルスの発生時間間隔に基づく失火判定は、例えば特開２００７−１９８３６８号公報に示されている。
ステップＳ４２の答が否定（ＮＯ）であって、燃焼状態が安定であるときは、ステップＳ４３に進む。
ステップＳ４３では、エンジン回転数ＮＥ及びアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳに応じて図６（ａ）に示すＴＨＯＭＸＣＤＲＡマップを検索し、通常基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＡを算出する。図６（ａ）のラインＬ１１，Ｌ１２，及びＬ１３は、それぞれアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが「１．０」，「１．１」，及び「１．２」に対応する。すなわち、ＴＨＯＭＸＣＤＲＡマップは、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥ０（例えば３０００ｒｐｍ）より低い範囲では、エンジン回転数ＮＥが低下するほど通常基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＡが減少し、かつアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが増加するほど通常基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＡが減少するように設定され、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥ０以上の範囲では通常基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＡが一定値となるように設定されている。アルコール濃度が高くなるほど低温時に失火が発生し易くなるため、最大開度をより低開度側に制限することにより、燃焼を安定化することができる。
ステップＳ４４では、下記式（５）により、基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＸを算出する。式（５）を用いるのは、燃焼状態フラグＦＣＳＵＳが「１」から「０」に変化したときに、後述する故障基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＢから通常基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＡに徐々に移行させるためである。
ＴＨＯＭＸＣＤＲＸ＝ｍｉｎ（ＴＨＯＭＸＣＤＲＡ，
ＴＨＯＭＸＣＤＲＸ＋ＤＴＨＯＭＸ） （５）
ステップＳ４１またはＳ４２の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわち副燃料供給装置の故障が検出されているとき、または燃焼状態が不安定となっているときは、ステップＳ４５に進み、エンジン回転数ＮＥ及びアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳに応じて図６（ｂ）に示すＴＨＯＭＸＣＤＲＢマップを検索し、故障基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＢを算出する。図６（ｂ）のラインＬ２１，Ｌ２２，及びＬ２３は、それぞれアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが「１．０」，「１．１」，及び「１．２」に対応する。すなわち、ＴＨＯＭＸＣＤＲＢマップは、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが「１．０」より大きい領域で、故障基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＢが通常基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＡより小さくなるように（低開度側に）設定されている。これにより、副燃料供給装置の故障が検出され、主燃料のみ供給可能な状態であるとき、または副燃料を供給している状態にも拘わらず燃焼状態が不安定となっているときは、最大開度がより低開度側に制限されるので、機関が停止するような事態を確実に回避することができる。
次に図７及び図８を参照してアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳの算出手法を説明する。アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳの算出は、副燃料の供給を行っておらず、かつ蒸発燃料のパージを行っておらず、かつ燃料供給を遮断していないときに実行される。算出されたアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳは、エンジン停止中も記憶内容が保持されるメモリに格納され、次のエンジン始動時には当該メモリから読み出したアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが使用される。
ステップＳ５１では、ＬＡＦセンサ２７の出力から燃焼室内の混合気の空燃比Ａ／Ｆを算出する。ステップＳ５２では、空燃比Ａ／Ｆに応じて図８に示すＫＡＦテーブルを検索し、フィードバック係数ＫＡＦを算出する。ＫＡＦテーブルは、空燃比Ａ／Ｆが増加するほどフィードバック係数ＫＡＦが増加するように設定されている。
ステップＳ５３では、下記式（６）にフィードバック係数ＫＡＦを適用し、なましフィードバック係数ＫＲＥＦＸを算出する。式（６）のＣＲＥＦは「０」から「１」の間の値に設定されるなまし係数であり、右辺のＫＲＥＦＸは前回算出値である。
ＫＲＥＦＸ＝ＣＲＥＦ×ＫＡＦ＋（１−ＣＲＥＦ）×ＫＲＥＦＸ （６）
ステップＳ５４では、下記式（７）になましフィードバック係数ＫＲＥＦＸを適用し、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳを更新する。右辺のＫＲＥＦＢＳは前回算出値である。
ＫＲＥＦＢＳ＝ＫＲＥＦＢＳ×ＫＲＥＦＸ （７）
算出されたフィードバック係数ＫＡＦ及びアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳは、下記式（８）に適用され、主燃料噴射量ＴＯＵＴＭが算出される。式（８）のＴＩＭはエンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じて算出される基本燃料量であり、Ｋ１はエンジン運転状態に応じて設定される他の補正係数である。
ＴＯＵＴＭ＝ＴＩＭ×ＫＡＦ×ＫＲＥＦＢＳ×Ｋ１ （８）
燃料のアルコール濃度が高くなるほど、検出空燃比Ａ／Ｆが増加し、フィードバック係数ＫＡＦが増加するので、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが増加する。燃料が一定でアルコール濃度が変化しなければ、フィードバック係数ＫＡＦは、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳの増加に伴って減少し、なましフィードバック係数ＫＲＥＦＸは「１．０」に収束する。その結果、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳもアルコール濃度に対応する値に収束する。
図７の処理により算出されるアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳは、主燃料のアルコール濃度を示すパラメータであるが、副燃料を付加的に供給する場合でも、副燃料のアルコール濃度は既知であり、かつ主燃料噴射量に対する副燃料噴射量の比率は所定比率に設定されるため、図６（ａ）に示すＴＨＯＭＸＣＤＲＡマップは副燃料噴射の影響を考慮して設定されている。したがって、上述したように通常基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＡの算出に使用することができる。
以上のように本実施形態では、燃料中のアルコールの濃度を示すアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳ、エンジン温度を示す初期冷却水温ＴＷＩＮＩ、及びエンジンの始動後の点火回数ＣＴＡＣＲに応じて、冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲが設定され、スロットル弁開度ＴＨが冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲ以下に制限される。エンジン始動時の初期冷却水温ＴＷＩＮＩと始動後の点火回数ＣＴＡＣＲは、エンジン１の燃焼室内の温度と強い相関があるので、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳのみならず、初期冷却水温ＴＷＩＮＩ及び点火回数ＣＴＡＣＲに応じて冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲ以下を設定することにより、燃焼室内温度に適した冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲの設定を行うことができる。その結果、必要以上にスロットル弁開度ＴＨを制限することを回避し、運転性の悪化を抑制しつつ、良好な燃焼状態を維持することができる。
また燃焼状態フラグＦＣＳＵＳが「１」に設定されたとき、すなわち副燃料を供給している場合においてエンジンの燃焼状態の悪化が検出されたとき、あるいは副燃料供給装置の故障が検出されたときは、冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲが低開度側に修正される（図２，ステップＳ１１，図４，ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４５）ので、エンジンが停止するような事態を確実に回避することができる。
本実施形態では、主燃料噴射弁６、主燃料通路８，及び主燃料タンク９が主燃料供給手段に相当し、副燃料噴射弁７、副燃料通路１０，及び副燃料タンク１１が副燃料供給手段に相当し、ＥＣＵ５が、燃料供給制御手段、異常判定手段、上限開度設定手段、目標開度設定手段、スロットル弁開度制御手段、及び燃焼状態検出手段を構成する。具体的には、図２及び図３のステップＳ１１〜Ｓ２６が上限開度設定手段に相当し、図３のステップＳ２７〜Ｓ２９が目標開度設定手段に相当する。
［第２の実施形態］
図９は本発明の第２の実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。図９に示す構成は、図１に示した副燃料供給装置、すなわち副燃料噴射弁７、副燃料通路１０、及び副燃料タンク１１を削除したもので、それ以外の構成は同一である。すなわち、本実施形態では、副燃料を使用せず、主燃料のみでエンジン１の運転を行う。なお、以下に説明する点以外は第１の実施形態と同一である。
図１０は本実施形態における目標開度算出処理のフローチャートである。この処理は、図２のステップＳ１４，Ｓ２４をそれぞれステップＳ１４ａ及びＳ２４ａに変更したものである。
ステップＳ１４ａでは、図１１のＴＨＯＭＸＣＤＲＳ算出処理を実行し、基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＳを算出する。ＴＨＯＭＸＣＤＲＳ算出処理は、図４に示すＴＨＯＭＸＣＤＲＸ算出処理のステップＳ４０及びＳ４１を削除し、ステップＳ４３，Ｓ４４及びＳ４６をそれぞれステップＳ４３ａ，Ｓ４４ａ及びＳ４６ａに変更したものである。
ステップＳ４３ａでは、エンジン回転数ＮＥ及びアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳに応じて図１２に示すＴＨＯＭＸＣＤＲＡ’マップを検索し、通常基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＡ’を算出する。図１２に示すラインＬ３１，Ｌ３２，及びＬ３３は、それぞれアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳが「１．０」，「１．１」，及び「１．２」に対応する。すなわち、ＴＨＯＭＸＣＤＲＡ’マップは、図６（ａ）に示すＴＨＯＭＸＣＤＲＡマップと比較すると、アルコール濃度が高い領域で、通常基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＡ’が通常基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＡより若干小さくなるように設定されている。副燃料噴射が行われないためである。
ステップＳ４４ａでは、下記式（５ａ）により、基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＳを算出する。
ＴＨＯＭＸＣＤＲＳ＝ｍｉｎ（ＴＨＯＭＸＣＤＲＡ’，
ＴＨＯＭＸＣＤＲＳ＋ＤＴＨＯＭＸ） （５ａ）
ステップＳ４６ａでは、基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＳを、ステップＳ４５で算出した故障基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＢに設定する。
図１０に戻り、ステップＳ２４ａでは、下記式（２ａ）により冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲを算出する。式（２ａ）は、式（２）の基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＸを、ステップＳ１４ａで算出される基本最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲＳに変更したものである。
ＴＨＯＭＸＣＤＲ＝ＴＨＯＭＸＷＫ
−ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ１×ＫＴＨＯＭＸＣＬＤ２
×（ＴＨＯＭＸＷＫ−ＴＨＯＭＸＣＤＲＳ） （２ａ）
なお、ステップＳ２３またはＳ２５以降の処理は図３の処理と同一である。
本実施形態においても、燃料中のアルコールの濃度を示すアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳ、エンジン温度を示す初期冷却水温ＴＷＩＮＩ、及びエンジンの始動後の点火回数ＣＴＡＣＲに応じて、冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲが設定され、スロットル弁開度ＴＨが冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲ以下に制限されるので、必要以上にスロットル弁開度ＴＨを制限することを回避し、良好な燃焼状態を維持しつつ運転性の悪化を抑制することができる。
またエンジンの燃焼状態の悪化が検出されたとき（ＦＣＳＵＳ＝１）は、冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲが低開度側に修正される（図１１，ステップＳ４２，Ｓ４５）ので、エンジンが停止するような事態を確実に回避することができる。
本実施形態では、ＥＣＵ５が、燃料供給制御手段、上限開度設定手段、目標開度設定手段、スロットル弁開度制御手段、及び燃焼状態検出手段を構成する。具体的には、図１０のステップＳ１２〜Ｓ２５が上限開度設定手段の一部に相当する。
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、主燃料のアルコール濃度を示すアルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳに応じて冷間時最大開度ＴＨＯＭＸＣＤＲの設定を行ったが、アルコール濃度パラメータＫＲＥＦＢＳに代えて、アルコール濃度センサにより検出されたアルコール濃度を用いるようにしてもよい。
また図４の処理のステップＳ４１またはＳ４２の何れか一方を削除してもよい。すなわち、副燃料供給装置の故障検出を行わない場合にはステップＳ４１を削除し、燃焼状態悪化の判定を行わない場合にはステップＳ４２を削除する。
また上述した実施形態では、エンジン温度を示すパラメータとして初期冷却水温ＴＷＩＮＩを使用したが、初期潤滑油温度、あるいはエンジン１の所定箇所の初期温度を使用してもよい。
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。
本発明の第１の実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 スロットル弁の目標開度（ＴＨＯ）を算出する処理のフローチャートである。 スロットル弁の目標開度（ＴＨＯ）を算出する処理のフローチャートである。 図２の処理で実行される基本最大開度（ＴＨＯＭＸＣＤＲＸ）算出処理のフローチャートである。 図２の処理で参照されるマップ及びテーブルを示す図である。 図４の処理で参照されるマップを示す図である。 アルコール濃度パラメータ（ＫＲＥＦＢＳ）の算出手法を説明するためのフローチャートである。 図７の処理で参照されるテーブルを示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 スロットル弁の目標開度（ＴＨＯ）を算出する処理のフローチャートである。 図１０の処理で実行される基本最大開度（ＴＨＯＭＸＣＤＲＳ）算出処理のフローチャートである。 図１１の処理で参照されるマップを示す図である。
符号の説明
１ 内燃機関
３ スロットル弁
４ アクチュエータ
５ 電子制御ユニット（燃料供給制御手段、異常判定手段、上限開度設定手段、目標開度設定手段、スロットル弁開度制御手段、燃焼状態検出手段）
６ 主燃料噴射弁（主燃料供給手段）
７ 副燃料噴射弁（副燃料供給手段）
８ 主燃料通路（主燃料供給手段）
９ 主燃料タンク（主燃料供給手段）
１０ 副燃料通路（副燃料供給手段）
１１ 副燃料タンク（副燃料供給手段）

Claims (4)

  1. アルコールを含む燃料を使用する内燃機関の制御装置において、
    前記機関のスロットル弁の上限開度を設定する上限開度設定手段と、
    前記スロットル弁の目標開度を前記上限開度以下に設定する目標開度設定手段と、
    前記スロットル弁の開度を前記目標開度と一致するように制御するスロットル弁開度制御手段とを備え、
    前記上限開度設定手段は、前記アルコールの濃度を示す濃度パラメータ、前記機関の温度を示す温度パラメータ、及び前記機関の始動後の点火回数に応じて前記上限開度を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記上限開度設定手段は、前記機関の燃焼状態の悪化を検出する燃焼状態検出手段を備え、前記燃焼状態の悪化が検出されたときに前記上限開度を低開度側に修正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. アルコールを含む主燃料を前記機関に供給する主燃料供給手段と、
    ガソリン濃度が比較的高い副燃料を前記機関に供給する副燃料供給手段と、
    前記機関の運転状態に応じて前記副燃料供給手段を作動させる燃料供給制御手段とを備え、
    前記燃焼状態検出手段は、前記副燃料供給手段を作動させる機関運転状態において前記燃焼状態の検出を行うことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. アルコールを含む主燃料を前記機関に供給する主燃料供給手段と、
    ガソリン濃度が比較的高い副燃料を前記機関に供給する副燃料供給手段と、
    該副燃料供給手段の異常を判定する異常判定手段とを備え、
    前記上限開度設定手段は、前記副燃料供給手段は異常であると判定されたときに、前記上限開度を低開度側に修正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
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