JP2009216005A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】ガソリン燃料及びエタノール燃料からなる混合燃料をポート噴射インジェクタ及び筒内噴射インジェクタの少なくとも一方により噴射するものにおいて、潤滑油の燃料希釈の進行を抑制することのできる内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関１０はポート噴射インジェクタ１５と筒内噴射インジェクタ１６とを備え、混合燃料をこれらインジェクタ１５，１６の少なくとも一方により噴射する。電子制御装置３０は、これらインジェクタ１５，１６の双方により燃料噴射を行うときの総噴射量ＱＳＵＭについて、これを混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥに基づいて変更するものであって、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて、総噴射量ＱＳＵＭに占める筒内噴射インジェクタ１６の燃料噴射量の割合βを低下させつつ総噴射量ＱＳＵＭを増大させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸気通路内に燃料を噴射する通路内燃料噴射弁と気筒内に燃料を噴射する気筒内燃料噴射弁とを有し、これら通路内燃料噴射弁及び気筒内燃料噴射弁の少なくとも一方により燃料噴射を行う燃料噴射制御手段を備える内燃機関に関にする。

この種の燃料噴射制御手段を備える内燃機関として、例えば特許文献１に記載されるように、ポート噴射インジェクタ及び筒内噴射インジェクタの少なくとも一方によりガソリン燃料の噴射を行うものが知られている。

一方、近年では、例えばガソリン燃料及びエタノール燃料からなる混合燃料といったように、単位質量当たりの燃焼を通じて得られる出力が互いに異なる第１の燃料及び第２の燃料からなる混合燃料を用いる内燃機関も実用化されている。
特開２００５−１１３７４５号公報

ところで、ポート噴射インジェクタ及び筒内噴射インジェクタを備える内燃機関において、これら各インジェクタにより噴射する燃料として上記混合燃料を適用することが考えられる。またこの場合、第１の燃料及び第２の燃料の割合がいずれの値であっても混合燃料の燃焼により得られる出力を一定に維持すべく、第２の燃料の割合が高くなるにつれて燃料噴射量の総量を増大することが考えられる。しかしこの場合には、燃料噴射量の総量の増大にともない気筒内に直接的に噴射される燃料量が過度に多くなる。その結果、気筒内周面への燃料の付着量が増大することで潤滑油の燃料希釈が進行するといった問題が生じるおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、単位質量当たりの燃焼を通じて得られる出力が互いに異なる第１の燃料及び第２の燃料からなる混合燃料を通路内燃料噴射弁及び気筒内燃料噴射弁の少なくとも一方により噴射するものにおいて、潤滑油の燃料希釈の進行を抑制することのできる内燃機関を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、吸気通路内に燃料を噴射する通路内燃料噴射弁と気筒内に燃料を噴射する気筒内燃料噴射弁とを有し、第１の燃料と同燃料よりも燃焼を通じて得られる単位質量当たりの出力が小さい第２の燃料とからなる混合燃料を前記通路内燃料噴射弁及び前記気筒内燃料噴射弁の少なくとも一方により燃料噴射を行う燃料噴射制御手段を備える内燃機関において、前記燃料噴射制御手段は、前記通路内燃料噴射弁及び前記気筒内燃料噴射弁の双方により燃料噴射を行うときのこれら燃料噴射弁による燃料噴射量の総量を、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が高くなるにつれて増大させるとともに、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が高くなるにつれて前記燃料噴射量の総量に占める前記気筒内燃料噴射弁の燃料噴射量の割合を低下させる噴射制御を行うことをその要旨としている。

上記発明によれば、混合燃料における第２の燃料の割合がいずれの値であっても混合燃料の燃焼により得られる出力を一定に維持すべく、第２の燃料の割合が高くなるにつれて燃料噴射量の総量が多くされる。その一方で、同燃料噴射量の総量に占める気筒内燃料噴射弁の燃料噴射量の割合は第２の燃料の割合が高くなるにつれて低減されるため、気筒内に直接的に噴射される燃料量が過度に多くなることは抑制されるようになる。従って、潤滑油の燃料希釈の進行を抑制することができるようになる。

（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関において、前記燃料噴射制御手段は、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が基準値を超えているときに限り、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が高くなるにつれて前記燃料噴射量の総量に占める前記気筒内燃料噴射弁の燃料噴射量の割合を低下させることをその要旨としている。

上記発明によれば、混合燃料における第２の燃料の割合が高くなるにつれて燃料噴射量の総量に占める気筒内燃料噴射弁の燃料噴射量の割合を低減させる噴射制御を、気筒内に直接的に噴射される燃料量が過度に多くなるときに限って行うようにしている。これにより、潤滑油の燃料希釈の進行を的確に抑制することができるようになる。

（３）請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の内燃機関において、前記燃料噴射制御手段は、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合がいずれの値であっても前記気筒内燃料噴射弁の燃料噴射量を一定の値に固定することをその要旨としている。

（４）請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関において、機関運転状態に基づいて算出される目標開度に応じてＰＣＶバルブを制御することによりクランクケースから吸気通路に還元されるブローバイガスの流量を制御するブローバイガス還元装置と、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が所定割合以上であるときには、前記ＰＣＶバルブの開度を前記目標開度よりも開き側に補正する開度補正手段とを備えることをその要旨としている。

上記請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、潤滑油の燃料希釈の進行を抑制することができるようにはなるものの、混合燃料における第２の燃料の割合が高いときには潤滑油の燃料希釈がある程度は進行することがある。そしてその結果、クランクケース内のブローバイガスが増大するといった問題が生じる。

この点、上記発明によれば、混合燃料における第２の燃料の割合の増大にともない潤滑油の燃料希釈が進行した場合であっても、クランクケースから吸気通路に還元されるブローバイガスの流量が増大されるようになる。従って、クランクケース内の換気を的確に行うことができるようになる。

（５）請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関において、前記開度補正手段は、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が高いときには低いときに比べて前記ＰＣＶバルブの開度の補正量を大きな値に設定することをその要旨としている。

上記発明によれば、混合燃料における第２の燃料の割合の増大にともない潤滑油の燃料希釈が進行した場合であっても、その程度に応じて、クランクケースから吸気通路に還元されるブローバイガスの流量が増大されるようになる。従って、クランクケース内の換気を一層的確に行うことができるようになる。

（６）請求項６に記載の発明は、吸気通路内に燃料を噴射する通路内燃料噴射弁と気筒内に燃料を噴射する気筒内燃料噴射弁とを有し、第１の燃料と同燃料よりも燃焼を通じて得られる単位質量当たりの出力が小さい第２の燃料とからなる混合燃料を前記通路内燃料噴射弁及び前記気筒内燃料噴射弁の少なくとも一方により燃料噴射を行う燃料噴射制御手段を備える内燃機関において、前記燃料噴射制御手段は、前記通路内燃料噴射弁及び前記気筒内燃料噴射弁の双方により燃料噴射を行うときのこれら燃料噴射弁による燃料噴射量の総量を、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が高くなるにつれて増大させるとともに、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が基準値を超えているときには、この旨判定される前よりも前記燃料噴射量の総量に占める前記気筒内燃料噴射弁の燃料噴射量の割合を小さくする噴射制御を行うことをその要旨としている。

上記発明によれば、混合燃料における第２の燃料の割合がいずれの値であっても混合燃料の燃焼により得られる出力を一定に維持すべく、第２の燃料の割合が高くなるにつれて燃料噴射量の総量が多くされる。その一方で、同燃料噴射量の総量のうち第２の燃料の割合が基準値を超えているときには、この旨判定される前よりも燃料噴射量の総量に占める気筒内燃料噴射弁の燃料噴射量の割合が小さくされるため、気筒内に直接的に噴射される燃料量が過度に多くなることは抑制されるようになる。従って、潤滑油の燃料希釈の進行を的確に抑制することができるようになる。

（７）請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の内燃機関において、機関運転状態に基づいて算出される目標開度に応じてＰＣＶバルブを制御することによりクランクケースから吸気通路に還元されるブローバイガスの流量を制御するブローバイガス還元装置と、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が所定割合以上であるときには、前記ＰＣＶバルブの開度を前記目標開度よりも開き側に補正する開度補正手段とを備えることをその要旨としている。

上記請求項６に記載の発明によれば、潤滑油の燃料希釈の進行を抑制することができるようにはなるものの、混合燃料における第２の燃料の割合が高いときには潤滑油の燃料希釈がある程度は進行することがある。そしてその結果、クランクケース内のブローバイガスが増大するといった問題が生じる。

この点、上記発明によれば、混合燃料における第２の燃料の割合の増大にともない潤滑油の燃料希釈が進行した場合であっても、クランクケースから吸気通路に還元されるブローバイガスの流量が増大されるようになる。従って、クランクケース内の換気を的確に行うことができるようになる。

（８）請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の内燃機関において、前記開度補正手段は、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が高いときには低いときに比べて前記ＰＣＶバルブの開度の補正量を大きな値に設定することをその要旨としている。

上記発明によれば、混合燃料における第２の燃料の割合の増大にともない潤滑油の燃料希釈が進行した場合であっても、その程度に応じて、クランクケースから吸気通路に還元されるブローバイガスの流量が増大されるようになる。従って、クランクケース内の換気を一層的確に行うことができるようになる。

＜第１実施形態＞
図１〜図４を参照して、本発明にかかる内燃機関を具体化した第１実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態では、内燃機関の燃料として、ガソリン燃料と同ガソリン燃料よりも燃焼を通じて得られる単位質量当たりの出力が小さいエタノール燃料とからなる混合燃料を採用している。

図１に、内燃機関１０の概略構成を示す。
内燃機関１０の気筒１１内にはクランクシャフト１２に連結されるピストン１３が往復動可能に設けられている。また、内燃機関１０の吸気ポート１４には同吸気ポート１４に燃料を噴射するポート噴射インジェクタ１５が設けられている。また、気筒１１内には同気筒１１内に燃料を噴射する筒内噴射インジェクタ１６が設けられている。また、内燃機関１０の燃焼室１７内の頂面には、上記インジェクタ１５，１６により噴射された燃料と空気との混合気に点火する点火プラグ１８が設けられている。また、燃焼室１７に接続される吸気通路１９には、スロットルモータ２０によって開閉駆動されるスロットルバルブ２１が設けられている。吸気通路１９を通じて燃焼室１７に供給される吸入空気はこのスロットルバルブ２１の開度に基づいて調量される。

こうした内燃機関１０の制御は、電子制御装置３０により行われる。電子制御装置３０は、機関制御についての各種演算処理を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、機関制御用のプログラム及び演算用マップ、並びに各種データの記憶されたリード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果を一時記憶するランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、外部との信号の入出力を行うための入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を備えている。

こうした電子制御装置３０の入力ポートには、機関運転状態を検出するための各種のセンサが接続されている。こうしたセンサとしては、例えばクランクシャフト１２の回転速度（以下、「機関回転速度ＮＥ」）を検出する回転速度センサ４１、機関冷却水の温度（以下、「機関冷却水温ＴＨＷ」）を検出するための水温センサ４２、吸入空気の質量流量（以下、「吸入空気量ＧＡ」）を検出するエアフローメータ４３、アクセルペダルの操作量（以下、「アクセル操作量ＡＣＣＰ」）を検出するアクセルセンサ４４、及び排気の酸素濃度を検出する空燃比センサ４５などがある。電子制御装置３０は、例えば上記空燃比センサ４５の検出する排気の酸素濃度などに基づいて混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥを推定する。

また電子制御装置３０の出力ポートには、ポート噴射インジェクタ１５、筒内噴射インジェクタ１６、点火プラグ１８、スロットルモータ２０などが接続されている。そして電子制御装置３０は、上記各センサの検出結果に基づいて、これらに指令信号を出力することで、燃料噴射制御、点火制御、スロットル制御などの機関制御を実施する。

こうした機関制御のうち燃料噴射制御は、以下の態様で行われる。すなわち、電子制御装置３０は、所定の機関運転状態のときに、ポート噴射インジェクタ１５及び筒内噴射インジェクタ１６の双方により燃料噴射を行う。ここで、所定の運転状態としては、例えば低負荷運転時あるいは中負荷運転時などが挙げられる。これらインジェクタ１５，１６の双方による燃料噴射に際して、上記エアフローメータ４３の検出する吸入空気量ＧＡに基づいて、燃焼室１７に導入される混合気の空燃比が目標空燃比となるように両インジェクタ１５，１６により噴射する燃料噴射量の総量（以下、「総噴射量ＱＳＵＭ」）を算出する。総噴射量ＱＳＵＭは、以下の式（１）に示すように、ポート噴射インジェクタ１５により噴射する燃料量（以下、「ポート噴射量ＱＰ」）と、筒内噴射インジェクタ１６により噴射する燃料量（以下、「筒内噴射量ＱＤ」）とを足し合わせたものとなる。

ＱＳＵＭ ＝ ＱＰ ＋ ＱＤ … （１）

また、総噴射量ＱＳＵＭに占めるポート噴射量ＱＰの割合（以下、「ポート噴射割合α」）、及び総噴射量ＱＳＵＭに占める筒内噴射量ＱＤの割合（以下、「筒内噴射割合β」）は、以下の演算式（２），（３）に示すように、総噴射量ＱＳＵＭに対してポート噴射割合α及び筒内噴射割合βをそれぞれ乗じたものとなる。

ＱＰ ＝ ＱＳＵＭ ・ α … （２）

ＱＤ ＝ ＱＳＵＭ ・ β … （３）

また、以下の式（４）に示すように、ポート噴射割合αと筒内噴射割合βとを足し合わせると、「１」となる。

α ＋ β ＝ １ … （４）

そして、これら噴射量ＱＰ，ＱＤに応じて各インジェクタ１５，１６の開弁期間の指令値を算出し、これにより各インジェクタ１５，１６の操作を行う。なお、本実施形態では、混合燃料にエタノール燃料が含まれていないときのこれら噴射割合αＥ０，βＥ０を共に「０．５」に設定しているが、上記式（４）の関係を満たすものであれば、これら噴射割合αＥ０，βＥ０を任意の値に変更してもよい。

ところで、エタノール燃料はガソリン燃料よりも燃焼を通じて得られる単位質量当たりの出力が小さいことから、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて混合燃料の燃焼により得られる出力が小さなものとなる。そこで、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥがいずれの値であっても混合燃料の燃焼により得られる出力を一定に維持すべく、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて、総噴射量ＱＳＵＭを増大することが考えられる。しかしこの場合、上記噴射割合α，βが一定値に維持されれば、総噴射量ＱＳＵＭの増大にともない筒内噴射量ＱＤが過度に多くなり、燃焼室１７内に直接的に噴射される燃料量が過度に多くなる。その結果、気筒１１の内周面への燃料の付着量が増大することで潤滑油の燃料希釈が進行するといった問題が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態の燃料噴射制御では、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて、筒内噴射割合βを低下させつつ総噴射量ＱＳＵＭを増大させるようにしている。具体的には、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥがいずれの値であっても筒内噴射量ＱＤを、混合燃料にエタノール燃料が含まれていないときの筒内噴射量ＱＤＥ０に固定するようにしている。すなわち、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて、ポート噴射量ＱＰのみを増大させることにより総噴射量ＱＳＵＭを増大させるようにしている。こうして混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥがいずれの値であっても混合燃料の燃焼により得られる出力を一定に維持すべく、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて総噴射量ＱＳＵＭを多くする一方で、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて筒内噴射割合βを小さくすれば、気筒１１内に直接的に噴射される燃料量が過度に多くなることを抑制することができ、ひいては潤滑油の燃料希釈が進行することを抑制することができるようになる。

図２を参照して、上記燃料噴射制御の具体的な処理手順について説明する。なお、同図は、この燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置３０により、ポート噴射インジェクタ１５及び筒内噴射インジェクタ１６の双方により燃料噴射が行われる所定の機関運転状態のときに繰り返し実行される。

この一連の処理では、まず、そのときの機関回転速度ＮＥ、吸入空気量ＧＡ、及び空燃比Ａ／Ｆなどの各種パラメータを読み込む（ステップＳ１０１）。そして、次に、混合燃料にエタノール燃料が含まれていないとき、すなわちエタノール燃料の割合ＲＥ０における総噴射量ＱＳＵＭＥ０を、上記各種パラメータに基づいて算出する（ステップＳ１０２）。そして、次に、この総噴射量ＱＳＵＭＥ０と筒内噴射割合βＥ０とを上記演算式（３）に代入することにより、エタノール燃料の割合ＲＥ０における筒内噴射量ＱＤＥ０を算出する（ステップＳ１０３）。

こうして総噴射量ＱＳＵＭＥ０及び筒内噴射量ＱＤＥ０を算出すると、次に、そのときの混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥＸを読み込む（Ｓ１０４）。そして、次に、エタノール燃料の割合ＲＥＸに基づいて、上記エタノール燃料の割合ＲＥＸに対応する総噴射量ＱＳＵＭＥＸを算出する（ステップＳ１０５）。ここで、総噴射量ＱＳＵＭは、上記エタノール燃料の割合ＲＥと総噴射量ＱＳＵＭとの関係を規定したマップにより算出される。ちなみに、このマップでは、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥがいずれの値であっても、燃料の燃焼により得られる出力が一定に維持されるように、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて総噴射量ＱＳＵＭが増大するように設定されている。

こうして総噴射量ＱＳＵＭＥＸを算出すると、次に、以下の演算式（５）に基づいて、ポート噴射量ＱＰＥＸを設定する（ステップＳ１０６）。

ＱＰＥＸ ＝ ＱＳＵＭＥＸ ― ＱＤＥ０ … （５）

そして次に、以下の演算式（６）に基づいて筒内噴射量ＱＤＥＸを設定する（ステップＳ１０７）。

ＱＤＥＸ ＝ ＱＤＥ０ … （６）

こうしてポート噴射量ＱＰＥＸ及び筒内噴射量ＱＤＥＸを算出すると、次に、これら噴射量ＱＰＥＸ，ＱＤＥＸに応じて各インジェクタ１５，１６の開弁期間の指令値を算出し、これにより各インジェクタ１５，１６の操作を行い（ステップＳ１０８）、この一連の処理を終了する。

次に図３のグラフ及び図４のグラフを併せ参照して、本実施形態の燃料噴射制御の一例について、他の燃料噴射制御と比較して詳細に説明する。なおここで、他の燃料噴射制御は、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥがいずれの値であってもポート噴射割合α及び筒内噴射割合βを混合燃料にエタノール燃料が含まれていないときの各噴射割合αＥ０、βＥ０に維持するものである。また、図３（ａ）及び図４（ａ）は、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥと噴射量Ｑとの関係を、図３（ｂ）及び図４（ｂ）は、エタノール燃料の割合ＲＥと潤滑油の燃料希釈の進行度合Ｄとの関係をそれぞれ示している。

まず、上記他の燃料噴射制御では、図３（ａ）に破線にて示すように、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなると、これにともない総噴射量ＱＳＵＭは増大される。また、ポート噴射量ＱＰ及び筒内噴射量ＱＤは、総噴射量ＱＳＵＭに対してそれぞれポート噴射割合αＥ０及び筒内噴射割合βＥ０、ここでは共に「０．５」を乗じたものとなるため、図３（ａ）にそれぞれ一点鎖線及び実線にて示すように、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなると、これにともなってポート噴射量ＱＰ及び筒内噴射量ＱＤはそれぞれ増大される。このため、筒内噴射量ＱＤが増加することにより、すなわち気筒１１内に直接的に噴射される燃料量が増大することにより、潤滑油の燃料希釈が進行するようになる。このことから、図３（ｂ）に示すように、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなると、これにともなって潤滑油の燃料希釈の進行度合Ｄは大きくなる。

これに対して、本実施形態の燃料噴射制御では、図４（ａ）に破線にて示すように、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなると、これにともない総噴射量ＱＳＵＭは増大される。ただし、図４（ａ）に実線にて示すように、筒内噴射量ＱＤは、エタノール燃料の割合ＲＥがいずれの値であっても一定の値ＱＤＥ０に維持されることから、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなっても筒内噴射量ＱＤが増大することはない。このことから、図４（ｂ）に示すように、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなっても、潤滑油の燃料希釈の進行度合Ｄが大きくなることはない。

以上説明した本実施形態にかかる内燃機関によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて、燃料噴射量の総量ＱＳＵＭに占める筒内噴射インジェクタ１６の燃料噴射量の割合βを低下させつつ燃料噴射量の総量ＱＳＵＭを増大させることとした。従って、潤滑油の燃料希釈の進行を抑制することができるようになる。

＜第２実施形態＞
図５及び図６を参照して、本発明にかかる内燃機関を具体化した第２実施形態について説明する。

本実施形態の燃料噴射制御では、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて、筒内噴射割合βを低下させつつ総噴射量ＱＳＵＭを増大させる点については上記第１実施形態と共通しているが、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれてポート噴射量ＱＰと筒内噴射量ＱＤとを共に増大させるようにしている点が上記第１実施形態と相違している。

図５を参照して、上記燃料噴射制御の具体的な処理手順について説明する。なお、同図は、この燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、電子制御装置３０により、ポート噴射インジェクタ１５及び筒内噴射インジェクタ１６の双方により燃料噴射が行われる所定の機関運転状態のときに繰り返し実行される。

この一連の処理においても、まず、そのときの機関回転速度ＮＥ、吸入空気量ＧＡ、及び空燃比Ａ／Ｆなどの各種パラメータを読み込む（ステップＳ２０１）。そして、次に、そのときの混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥＸを読み込む（Ｓ２０２）。そして、次に、エタノール燃料の割合ＲＥに基づいて、上記エタノール燃料の割合ＲＥＸに対応する総噴射量ＱＳＵＭＥＸを算出する（ステップＳ２０３）。なお、これらステップＳ２０１〜Ｓ２０３の各処理は、上記第１実施形態のステップＳ１０１、ステップＳ１０４、及びステップＳ１０５の各処理と同一のものである。

こうして総噴射量ＱＳＵＭＥＸを算出すると、次に、上記エタノール燃料の割合ＲＥＸに基づいて、ポート噴射割合αＥＸをマップから導出し、以下の演算式（７）に基づいてポート噴射量ＱＰＥＸを算出する（ステップＳ２０４）。

ＱＰＥＸ ＝ ＱＳＵＭＥＸ ・ αＥＸ … （７）

そして、次に、上記エタノール燃料の割合ＲＥＸに基づいて、筒内噴射割合βＥＸをマップから導出し、以下の演算式（８）に基づいて筒内噴射量ＱＤＥＸを算出する（ステップＳ２０５）。

ＱＤＥＸ ＝ ＱＳＵＭＥＸ ・ βＥＸ … （８）

こうしてポート噴射量ＱＰＥＸ及び筒内噴射量ＱＤＥＸを算出すると、次に、これら噴射量ＱＰＥＸ，ＱＤＥＸに応じて各インジェクタ１５，１６の開弁期間の指令値を算出し、これにより各インジェクタ１５，１６の操作を行い（ステップＳ２０７）、この一連の処理を終了する。

次に図６のグラフを参照して、本実施形態の燃料噴射制御の一例について、本発明の燃料噴射制御とは異なる他の燃料噴射制御と比較して詳細に説明する。なお、ここで、上記他の燃料噴射制御（比較例）は、上記第１実施形態において例示した他の燃料噴射制御と同一のものである。また、図６（ａ）は、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥと各噴射割合α，βとの関係を、図６（ｂ）は、エタノール燃料の割合ＲＥと各噴射量ＱＰ，ＱＤとの関係を、図６（ｃ）は、エタノール燃料の割合ＲＥと潤滑油の燃料希釈の進行度合Ｄとの関係をそれぞれ示している。また、同図中、上記他の燃料噴射制御による筒内噴射割合、筒内噴射量、燃料希釈の進行度合をそれぞれ二点鎖線にて示している。

本実施形態の燃料噴射制御では、図６（ａ）に示すように、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなると、これにともないポート噴射割合αは増大され（一点鎖線）、筒内噴射割合βは低減される（実線）。また、図６（ｂ）に破線にて示すように、エタノール燃料の割合ＲＥＸが高くなると、これにともない総噴射量ＱＳＵＭは増大される。これらのことから、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなると、これにともないポート噴射量ＱＰと筒内噴射量ＱＤとは共に増大するようになる。ただし、エタノール燃料の割合ＲＥの増大に対する噴射量Ｑの増大率は、筒内噴射量ＱＤＥＸの方がポート噴射量ＱＰＥＸよりも小さなものとなる。このため、図６（ｃ）に実線にて示すように、本実施形態の燃料噴射制御によれば、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなると、これにともなって潤滑油の燃料希釈の進行度合Ｄが大きくはなる。しかし、エタノール燃料の割合ＲＥの増大に対する進行度合Ｄの増大率は、本実施形態によるものの方が図中に二点鎖線にて示す上記他の燃料噴射制御（参考例）によるものよりも小さなものとなる。

以上説明した本実施形態にかかる内燃機関によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて、燃料噴射量の総量ＱＳＵＭに占める筒内噴射インジェクタ１６の燃料噴射量の割合βを低下させつつ燃料噴射量の総量ＱＳＵＭを増大させることとした。従って、潤滑油の燃料希釈の進行を抑制することができるようになる。

＜第３実施形態＞
図７〜図９を参照して、本発明にかかる内燃機関を具体化した第３実施形態について説明する。

本実施形態の内燃機関では、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて、筒内噴射割合βを低下させつつ総噴射量ＱＳＵＭを増大させる点については上記各実施形態と共通している。しかし、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが所定割合ＲＥＺ以上であるときに、機関運転状態に基づいて算出される目標開度ＰＴよりもＰＣＶバルブ５６の開度ＰＡを開き側に補正する点が上記各実施形態と相違している。

図７に、内燃機関１０の概略構成を示す。
内燃機関１０には、クランクケース６０内のブローバイガスを吸気通路１９に還元するためのブローバイガス還元装置５０が設けられている。このブローバイガス還元装置５０は、吸気通路１９においてスロットルバルブ２１の吸気上流側からクランクケース６０内に空気を導入する導入通路５２と、クランクケース６０内から吸気通路１９においてスロットルバルブ２１の吸気下流側にブローバイガスを還元する還元通路５４と、同還元通路５４においてのブローバイガスの流量を制御する電子制御式のＰＣＶバルブ５６とにより構成されている。このＰＣＶバルブ５６はバルブを駆動するアクチュエータとしてステップモータを備えており、ステップモータによりバルブの開度が変更されると、これにともないクランクケース６０から吸気通路１９へ還元されるブローバイガスの流量が変更されるようになる。

電子制御装置３０は、クランクケース６０から吸気通路１９に還元されるブローバイガスの流量を制御するためのＰＣＶバルブ５６の開度制御を実行する。
このＰＣＶバルブ５６の開度制御では、基本的には、機関運転状態に基づいて設定される目標開度ＰＴに応じてＰＣＶバルブ５６を制御する。具体的には、図８に示すマップを参照して、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに基づいて目標開度ＰＴを設定し、ＰＣＶバルブ５６の実際の開度ＰＡが目標開度ＰＴとなるようにＰＣＶバルブ５６の作動指令値を生成する。なお本実施形態では、機関負荷ＫＬとして、そのときの吸入空気量ＧＡと、そのときの機関回転速度ＮＥにおいて得られる吸入空気量の最大値である最大吸入空気量ＧＡｍａｘとの比「ＧＡ／ＧＡｍａｘ」を用いている。

ところで、上記各実施形態によれば、潤滑油の燃料希釈の進行を抑制することができるようにはなるものの、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて潤滑油の燃料希釈がある程度は進行することがある。そしてこの場合、クランクケース６０内のブローバイガスが増大するといった問題が生じる。

そこで、本実施形態では、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが所定割合ＲＥＺ以上であるときには、機関運転状態に基づいて算出される目標開度ＰＴよりもＰＣＶバルブ５６の開度ＰＡを開き側に補正するようにしている。これにより、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥの増大にともない潤滑油の燃料希釈が進行した場合であっても、クランクケース６０から吸気通路１９に還元されるブローバイガスの流量の増大を図るようにしている。

図９は、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥとＰＣＶバルブ５６の開度を開き側に補正する補正量ΔＰＡとの関係を規定したマップである。
このマップでは、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが所定割合ＲＥＺよりも小さいときには補正量ΔＰＡが「０」とされ、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが所定割合ＲＥＺ以上のときには同割合ＲＥが大きくなるほど補正量ΔＰＡが大きくなるように設定されている。ここで、所定割合ＲＥＺとしては、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが同所定割合ＲＥＺよりも小さいときには潤滑油の燃料希釈による問題を無視することができる値であり、実験等により予め設定されている。

以上説明した本実施形態にかかる内燃機関によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが所定割合ＲＥＺ以上であるときには、機関運転状態に基づいて算出される目標開度ＰＴよりもＰＣＶバルブ５６の開度ＰＡを開き側に補正することとした。これにより、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥの増大にともない潤滑油の燃料希釈が進行した場合であっても、クランクケース６０から吸気通路１９に還元されるブローバイガスの流量が増大されるようになる。従って、クランクケース６０内の換気を的確に行うことができるようになる。

（２）混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高いときには低いときに比べてＰＣＶバルブ５６の開度ＰＡの補正量ΔＰＡを大きな値に設定することとした。これにより、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥの増大にともない潤滑油の燃料希釈が進行した場合であっても、その程度に応じて、クランクケース６０から吸気通路１９に還元されるブローバイガスの流量が増大されるようになる。従って、クランクケース６０内の換気を一層的確に行うことができるようになる。

なお、本発明にかかる内燃機関は、上記実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記第３実施形態では、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが所定割合ＲＥＺ以上のときには、同割合ＲＥが大きくなるほど補正量ΔＰＡを大きな値に設定するようにしているが、これに代えて、同割合ＲＥの大きさに拘わらず補正量ΔＰＡを一定値に設定するようにしてもよい。この場合であっても、クランクケース６０から吸気通路１９に還元されるブローバイガスの流量を増大してクランクケース６０内の換気を的確に行うことができるようにはなる。

・上記第１実施形態及び第２実施形態では、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥがいずれの値であっても、エタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて、総噴射量ＱＳＵＭに占める筒内噴射割合βを低下させるようにしているが、これに代えて、例えば図１０に示すように、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが基準値ＲＥＹを超えているときに限り、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて総噴射量ＱＳＵＭに占める筒内噴射割合βを低下させるようにしてもよい。この場合、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが基準値ＲＥＹとなるまでは、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなっても、総噴射量ＱＳＵＭに占める筒内噴射割合βを一定に維持するようにしてもよい。

・上記第１実施形態及び第２実施形態では、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて筒内噴射割合βを低下させるようにしているが、本発明に燃料噴射制御はこれに限られるものではない。他に例えば、図１１に示すように、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが基準値ＲＥＹを超えているときには、この旨判定される前の筒内噴射割合β０よりも小さな筒内噴射割合β１（一定値）に維持するようにしてもよい。すなわち、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが基準値ＲＥＹを超えているときに、この旨判定される前よりも総噴射量ＱＳＵＭに占める筒内噴射割合βを小さくするものであれば、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥが高くなるにつれて筒内噴射割合βを低下させないものであってもよい。

・上記各実施形態では、内燃機関の燃料として、ガソリン燃料と同ガソリン燃料よりも燃焼を通じて得られる単位質量当たりの出力が小さいエタノール燃料とからなる混合燃料を採用しているが、本発明にかかる混合燃料はこれらに限られるものではない。要するに、燃焼を通じて得られる単位質量当たりの出力が互いに異なる燃料であればよい。

本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の概略構成を示す概略構成図。 同実施形態の燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。 他の燃料噴射制御による作用を説明するためのグラフであって、（ａ）混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥと噴射量Ｑとの関係を示すグラフ、（ｂ）混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥＸと潤滑油の燃料希釈の進行度合ＤＥＸとの関係を示すグラフ。 同実施形態の燃料噴射制御による作用を説明するためのグラフであって、（ａ）混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥと噴射量Ｑとの関係を示すグラフ、（ｂ）混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥと潤滑油の燃料希釈の進行度合ＤＥＸとの関係を示すグラフ。 本発明の第２実施形態にかかる内燃機関について、その燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の燃料噴射制御による作用を説明するためのグラフであって、（ａ）混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥと噴射割合α，βとの関係を示すグラフ、（ｂ）混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥと噴射量Ｑとの関係を示すグラフ、（ｃ）混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥと潤滑油の燃料希釈の進行度合Ｄとの関係を示すグラフ。 本発明の第３実施形態にかかる内燃機関の概略構成を示す概略構成図。 同実施形態のＰＣＶバルブの開度制御に用いられるマップであって、機関回転速度及び機関負荷と目標開度との関係を規定するマップ。 同実施形態のＰＣＶバルブの開度制御に用いられるマップであって、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥとＰＣＶバルブの開度を開き側に補正する補正量との関係を規定するマップ。 本発明の内燃機関における燃料噴射制御の変形例による作用を説明するためのグラフであって、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥと噴射量Ｑとの関係を示すグラフ。 本発明の内燃機関における燃料噴射制御の他の変形例による作用を説明するためのグラフであって、混合燃料におけるエタノール燃料の割合ＲＥと噴射割合α，βとの関係を示すグラフ。

符号の説明

１０…内燃機関、１１…気筒、１２…クランクシャフト、１３…ピストン、１４…吸気ポート、１５…ポート噴射インジェクタ（通路内燃料噴射弁）、１６…筒内噴射インジェクタ（気筒内燃料噴射弁）、１７…燃焼室、１８…点火プラグ、１９…吸気通路、２０…スロットルモータ、２１…スロットルバルブ、３０…電子制御装置（燃料噴射制御手段、開度補正手段）、４１…回転速度センサ、４２…水温センサ、４３…エアフローメータ、４４…アクセルセンサ、４５…空燃比センサ、５０…ブローバイガス還元装置、５２…導入通路、５４…還元通路、５６…ＰＣＶバルブ、６０…クランクケース。

Claims (8)

1. 吸気通路内に燃料を噴射する通路内燃料噴射弁と気筒内に燃料を噴射する気筒内燃料噴射弁とを有し、第１の燃料と同燃料よりも燃焼を通じて得られる単位質量当たりの出力が小さい第２の燃料とからなる混合燃料を前記通路内燃料噴射弁及び前記気筒内燃料噴射弁の少なくとも一方により燃料噴射を行う燃料噴射制御手段を備える内燃機関において、
   前記燃料噴射制御手段は、前記通路内燃料噴射弁及び前記気筒内燃料噴射弁の双方により燃料噴射を行うときのこれら燃料噴射弁による燃料噴射量の総量を、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が高くなるにつれて増大させるとともに、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が高くなるにつれて前記燃料噴射量の総量に占める前記気筒内燃料噴射弁の燃料噴射量の割合を低下させる噴射制御を行う
   ことを特徴とする内燃機関。
2. 請求項１に記載の内燃機関において、
   前記燃料噴射制御手段は、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が基準値を超えているときに限り、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が高くなるにつれて前記燃料噴射量の総量に占める前記気筒内燃料噴射弁の燃料噴射量の割合を低下させる
   ことを特徴とする内燃機関。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関において、
   前記燃料噴射制御手段は、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合がいずれの値であっても前記気筒内燃料噴射弁の燃料噴射量を一定の値に固定する
   ことを特徴とする内燃機関。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関において、
   機関運転状態に基づいて算出される目標開度に応じてＰＣＶバルブを制御することによりクランクケースから吸気通路に還元されるブローバイガスの流量を制御するブローバイガス還元装置と、
   前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が所定割合以上であるときには、前記ＰＣＶバルブの開度を前記目標開度よりも開き側に補正する開度補正手段とを備える
   ことを特徴とする内燃機関。
5. 請求項４に記載の内燃機関において、
   前記開度補正手段は、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が高いときには低いときに比べて前記ＰＣＶバルブの開度の補正量を大きな値に設定する
   ことを特徴とする内燃機関。
6. 吸気通路内に燃料を噴射する通路内燃料噴射弁と気筒内に燃料を噴射する気筒内燃料噴射弁とを有し、第１の燃料と同燃料よりも燃焼を通じて得られる単位質量当たりの出力が小さい第２の燃料とからなる混合燃料を前記通路内燃料噴射弁及び前記気筒内燃料噴射弁の少なくとも一方により燃料噴射を行う燃料噴射制御手段を備える内燃機関において、
   前記燃料噴射制御手段は、前記通路内燃料噴射弁及び前記気筒内燃料噴射弁の双方により燃料噴射を行うときのこれら燃料噴射弁による燃料噴射量の総量を、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が高くなるにつれて増大させるとともに、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が基準値を超えているときには、この旨判定される前よりも前記燃料噴射量の総量に占める前記気筒内燃料噴射弁の燃料噴射量の割合を小さくする噴射制御を行う
   ことを特徴とする内燃機関。
7. 請求項６に記載の内燃機関において、
   機関運転状態に基づいて算出される目標開度に応じてＰＣＶバルブを制御することによりクランクケースから吸気通路に還元されるブローバイガスの流量を制御するブローバイガス還元装置と、
   前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が所定割合以上であるときには、前記ＰＣＶバルブの開度を前記目標開度よりも開き側に補正する開度補正手段とを備える
   ことを特徴とする内燃機関。
8. 請求項７に記載の内燃機関において、
   前記開度補正手段は、前記混合燃料における前記第２の燃料の割合が高いときには低いときに比べて前記ＰＣＶバルブの開度の補正量を大きな値に設定する
   ことを特徴とする内燃機関。

Images