JP2010065539A - 火花点火式直噴エンジンの制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エタノールの含有割合にかかわらず、エンジンの低速領域での燃焼安定性を十分に確保できるようにする。
【解決手段】ガソリンとエタノールとその混合燃料とが使用可能とされた火花点火式直噴エンジンとされる。エンジンの低速領域、特に低速高負荷領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％以上となる第１燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程において吸気弁および排気弁がそれぞれ閉弁された所定期間を設定して、該所定期間の少なくとも一部とオーバラップする期間に燃料噴射が行われる。エンジンの低速領域、特に低速高負荷領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％未満となる第２燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射が行われる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、火花点火式直噴エンジンの制御方法およびその装置に関するものである。

エンジン、特に自動車用の火花点火式のエンジンでは、燃料噴射時期選択の自由度の高さや効率の向上等の観点から、燃焼室内に直接燃料噴射を行う直噴式とする傾向が強くなっている。また、火花点火式直噴エンジンの燃料としては、ガソリンが一般的であるが、最近では、エタノールをガソリンに混合した混合燃料や、エタノール１００％とした燃料が使用されることも多くなっている。エタノールをガソリンに混合した混合燃料は、エタノールの燃料中に占める含有割合に応じて、例えばＥ１０（エタノール１０％含有でガソリンが残りの９０％ということ）、Ｅ２５（エタノール２５％含有）、Ｅ８５（エタノール８５％含有）等がある。

特許文献１には、オクタン価の異なる複数種の燃料、例えばガソリンと、エタノールと、エタノールとガソリンとの混合燃料とを選択的に使用する際に、低負荷時には低オクタン価の燃料を使用しつつミラーサイクルとし、高負荷時には高オクタン価の燃料を使用しつつ高圧縮比で燃焼を行わせるものが開示されている。

特許文献２には、エンジンの高負荷領域でのノッキング防止のために、吸気上死点付近で排気弁を閉弁した後に、吸気弁が閉弁された状態の所定期間を設定して、この所定期間経過後の吸気行程途中で吸気弁を開弁させるネガティブオーバラップが開示されている。
特開２００８−０３１９４８号公報 特開２００２−２１３２５９号公報

ところで、ガソリンとエタノールとの混合燃料を使用する場合に、燃料中に占めるエタノールの含有割合が、大幅に変化されることがある。すなわち、エタノールの含有割合が０％（つまりガソリン１００％）から１００％（つまりエタノール１００％）の広い範囲に渡って変化する可能性がある。

一方、ガソリンとエタノールとでは、燃料の気化特性に大きな相違があり、エタノールやエタノールの含有割合が多い燃料（特にエタノールの含有割合が１０％以上）では、気化しやすい燃料成分が減少して燃料の気化特性がガソリンに比してかなり悪いものとなり、このためエンジンの冷間時や低速領域、特に低速・低負荷領域での燃焼安定性が悪いものとなる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、エタノールの含有割合にかかわらず、エンジンの低速領域での燃焼安定性を十分に確保できるようにした火花点火式直噴エンジンの制御方法およびその装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明における制御方法にあっては次のような第１の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載のように、
燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料噴射を行うと共に該燃焼室内の混合気に対して点火プラグによって点火を行ない、しかも燃料中に占めるエタノールの含有割合を判別する燃料判別手段を備えたガソリンとエタノールとその混合燃料とが使用可能とされた火花点火式直噴エンジンの制御方法であって、
エンジンの低速領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％以上となる第１燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程において吸気弁および排気弁がそれぞれ閉弁された所定期間を設定して、該所定期間の少なくとも一部とオーバラップする期間に燃料噴射が行われ、
エンジンの低速領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％未満となる第２燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射が行われる、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、吸気弁と排気弁とが共に閉弁された所定期間中は、吸気行程の進行に伴って筒内が極めて大きな負圧とされる。したがって、燃料の気化特性の悪い第１燃料をこの所定期間の一部の期間とオーバラップするように噴射することにより、極めて大きな負圧とされている筒内で第１燃料が十分に蒸発されて（気化、霧化の十分な促進）、燃焼安定性が十分に確保されることになる。また、燃料の気化特性の良好な第２燃料を使用するときは、大きな負圧となる上記所定期間を避けて、通常の吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射することにより、筒内圧が低くて噴射燃料が飛びすぎ、ピストン頂面や燃焼室内壁面に多量に付着して気化しにくい燃料成分がスモーク発生の原因になってしまう事態が防止あるいは抑制され、また吸気弁を開弁させたときの吸気流動を利用して混合気の均質性を高めて燃焼安定性を十分に確保することができる。

上記第１の解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２〜請求項４に記載のとおりである。すなわち、
エンジンの低速領域において、前記第２燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程において吸気弁および排気弁がそれぞれ開弁された期間を設定すると共に、吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射が行われる、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、排気弁の閉弁時期および吸気弁の開弁時期を通常一般的なものとして、適切な吸気タイミングとする上で好ましいものとなる。

エタノールの含有割合に応じた前記所定期間での燃料噴射と吸気行程における吸気弁の開弁期間での燃料噴射との使い分けが、エンジンの低速・低負荷領域において行われる、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、特に燃焼安定性が悪くなり易い低速・低負荷領域において、燃焼安定性を確保することができる。

エンジンの低速領域において、前記第２燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程において吸気弁および排気弁がそれぞれ閉弁された所定期間を設定すると共に、吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射が行われる、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、吸気行程において吸気弁が閉弁されているときに筒内に大きな負圧が生成されるので、吸気弁が開弁されたときには大きな筒内負圧を利用して大きな吸気流動が得られて、燃焼安定性をより一層向上することができる。また、エタノールの含有割合にかかわらず、エンジンの低速領域では一律に所定期間を設定するバルブタイミングとすることができ、バルブタイミングを頻繁に変更しないようにする上でも好ましいものとなる。

前記目的を達成するため、本発明における制御方法にあっては次のような第２の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項５に記載のように、
燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料噴射を行うと共に該燃焼室内の混合気に対して点火プラグによって点火を行ない、しかも燃料中に占めるエタノールの含有割合を判別する燃料判別手段を備えたガソリンとエタノールとその混合燃料とが使用可能とされた火花点火式直噴エンジンの制御方法であって、
エンジンの低速・高負荷領域において、吸気上死点後に排気弁を閉弁すると共に、排気弁の閉弁後所定期間遅れた吸気行程途中で吸気弁を開弁させ、
エンジンの低速・高負荷領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％以上となる第１燃料を使用していると判別されたときは前記所定期間の少なくとも一部とオーバラップする期間に燃料噴射が行なわれる一方、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％未満となる第２燃料を使用していると判別されたときは吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射が行われる、
ようにしてある。上記第２の解決手法によれば、エタノールの含有割合にかかわらず、吸気行程において吸気弁および排気弁が共に閉弁された所定期間が設定されることにより、吸気弁が遅く閉じるので有効圧縮比が下がって筒内温度が低下することと、吸気弁が開弁された後の大きな吸気流動を利用して燃焼時間の短縮化によってノッキングを抑制できることになる。したがって、ノッキングが問題となり易い第２燃料を使用しているときは、吸気行程における吸気弁の開弁期間に燃料噴射することによって、吸気流動を加速する効果が得られるので燃焼時間の短縮化による燃焼安定性が確保されて、ノッキングを確実に防止することができる。また、燃料の気化特性の悪い、第１燃料を使用しているときは、少なくとも所定期間の一部とオーバラップする期間での燃料噴射によって、筒内の大きな負圧を利用して気化、霧化が促進されて、燃焼安定を確保することができる。

上記第２の解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項６に記載のとおりである。すなわち、
前記第１燃料の前記所定期間の少なくとも一部とオーバラップする期間での燃料噴射は一括噴射とされ、
前記第２燃料の吸気行程における吸気弁の開弁期間での燃料噴射は、吸気行程中での分割噴射、または吸気行程と圧縮行程とでの分割噴射とされる、
ようにしてある（請求項６対応）。この場合、燃料の気化特性の悪い第１燃料は、一括噴射とすることによって、一気にその気化、霧化を促進させて、燃焼安定性確保の上で好ましいものとなり、また短い所定期間に対応させて比較的多量となる燃料を噴射することが可能となる。また、燃料の気化特性の良好な第２燃料は、比較的多量となる燃料を分割噴射とすることによって、混合気の均質化と、燃料の一部がピストン頂面や燃焼室内壁面に多量に付着することの防止とを共に満足させて、ノッキング防止や燃焼安定性確保の上で好ましいものとなる。

前記目的を達成するため、本発明における制御装置にあっては次のような第１の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項７に記載のように、
燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料噴射を行うと共に該燃焼室内の混合気に対して点火プラグによって点火を行ない、しかも燃料中に占めるエタノールの含有割合を判別する燃料判別手段を備えたガソリンとエタノールとその混合燃料とが使用可能とされた火花点火式直噴エンジンの制御装置であって、
吸気行程において吸気弁および排気弁がそれぞれ閉弁された所定期間を設定するバルブタイミング調整手段と、
エンジンの低速領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％以上となる第１燃料を使用していると判別されたときは、前記バルブタイミング調整手段を制御して前記所定期間を設定させて、該所定期間の少なくとも一部とオーバラップする期間に燃料噴射を行わせる第１燃料噴射制御手段と、
エンジンの低速領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％未満となる第２燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射を行わせる第２燃料噴射制御手段と、
を備えているようにしてある。ようにしてある。上記解決手法によれば、請求項１に記載の制御方法を実行するための制御装置が提供される。

前記目的を達成するため、本発明における制御装置にあっては次のような第２の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項８に記載のように、
燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料噴射を行うと共に該燃焼室内の混合気に対して点火プラグによって点火を行ない、しかも燃料中に占めるエタノールの含有割合を判別する燃料判別手段を備えたガソリンとエタノールとその混合燃料とが使用可能とされた火花点火式直噴エンジンの制御装置であって、
吸気上死点後に行われる排気弁の閉弁後所定期間遅れた吸気行程途中で吸気弁を開弁させるバルブタイミング調整手段と、
エンジンの低速・高負荷領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％以上となる第１燃料を使用していると判別されたときは、前記バルブタイミング調整手段を制御して前記所定期間を設定して、該所定期間の少なくとも一部とオーバラップする期間に燃料噴射を行なわせる第１燃料噴射制御手段と、
エンジンの低速・高負荷領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％未満となる第２燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射を行わせる第２燃料噴射制御手段と、
を備えているようにしてある。上記解決手法によれば、請求項５に記載の制御方法を実行するための制御装置が提供される。

本発明によれば、エタノールの含有割合にかかわらず、エンジン低速領域での燃焼安定性を確保することができる。

図１において、Ｅはエンジン、特に自動車用エンジンで、実施形態では、直列４気筒エンジンとされている。図１では１つの気筒が代表的に示され、シリンダ１と、シリンダヘッド２，シリンダ１内に摺動自在に嵌合されたピストン３とによって燃焼室４が画成されている。燃焼室４に臨ませて、燃料噴射弁５が配設されると共に、点火プラグ６が配設されている。

燃焼室４には、それぞれシリンダヘッド２に形成された２つの吸気ポート１０と２つの排気ポート１１とが開口されている。図１では、２つの吸気ポート１０および２つの排気ポート１１のうちの一方は、紙面直角方向に配設されて、図１では描かれていない。吸気ポート１０は、吸気弁１２によって開閉され、排気ポート１１は、排気弁１３によって開閉される。吸気弁１２を開閉駆動するためのカムシャフトが符合１４で示され、排気弁１３を開閉駆動するためのカムシャフトが符合１５で示される。各カムシャフト１４，１５は、それぞれ図示を略すクランク軸（つまりピストン３）と連動されている。クランク軸と吸気弁１２用のカムシャフト１４との連動機構中には、位相調整機構１６が組み込まれている。位相調整機構１６は、クランク軸の回転位置に対するカムシャフト１４の回転位置を変更するもので、後述するように、吸気弁１２の開閉時期を全体的にオフセットさせる機能を有する。なお、このような位相調整機構１６は、油圧式や電磁式とされて、従来から種々のものが提案されてよく知られているので、その詳細な説明は省略する。

各気筒における吸気ポート１０は、分岐吸気通路２０を介してサージタンク２１に連なっている。サージタンク２１には、共通吸気通路２２が連なっている。共通吸気通路２２には、その上流端においてエアクリーナ２３が配設され、エアクリーナ２３の下流側においてスロットル弁２４が配設されている。一方、排気ポート１１からの排気ガスは、排気通路３０を介して大気に排出される。排気通路３０には、例えば三元触媒等の排気ガス浄化装置３１が配設されている。そして、排気通路３０には、排気ガス浄化装置３１の上流側において、空燃比センサＳ３が配設されている。なお、空燃比センサＳ３は、理論空燃比を境にしてＯＮ、ＯＦＦするものであってもよく、また空燃比を連続式に検出できるものであってもよい。

図２において、Ｕは、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）である。このコントローラＵは、前述した燃料噴射弁５，点火プラグ６，位相調整機構１６を制御する。このコントローラＵには、各種センサＳ１〜Ｓ５からの信号が入力される。センサＳ１は、エンジン負荷を検出するもので、実施形態では、吸入空気量を検出するものとなっている。センサＳ２は、エンジン回転数を検出するものである。センサＳ３は、前述した空燃比センサである。センサＳ４は、クランク軸の回転位置つまりクランク角を検出するものである。

上記コントローラＵの制御の概要について、図３〜図６を参照しつつ説明する。まず、図３は、位相調整機構１６を制御するためのマップを示す。この図３において、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとして、２つの領域Ｘ１とＸ２とに分けられている。なお、図３中、ＷＯＴは、全負荷を示す。領域Ｘ１は、低回転領域の全域と、中・高回転領域のうち高負荷域領域以外の領域として設定されている。領域Ｘ２は、領域Ｘ１以外の領域として設定されている（領域Ｘ２は、高負荷領域のうち、低回転領域を除外した領域である）。なお、領域Ｘ２の低回転側境界線がα線で示され、負荷境界線がβ線で示されて、α線よりも高回転でかつβ線よりも高負荷となる領域が領域Ｘ２とされている。実施形態では、α線は、回転数Ｎ１に設定され（線形）、β線は、Ｎ１までの低回転域では一定負荷Ｒ１とされるが、回転数Ｎ１以上の範囲では、回転数の増大と共に負荷が徐々に大きくされるように非線形に設定されている。

上記領域Ｘ２では、吸気弁１２と排気弁１３とが通常の開閉時期とされる。すなわち、図４に示すように、排気弁１３の閉弁時期が吸気上死点以後とされ、吸気弁１２の開弁時期が吸気上死点以前とされて、吸気弁１２と排気弁１３とが共に開弁されたオーバラップを有するようにされる。そして、燃料噴射は、吸気弁１２が開弁している期間中とされる。

一方、領域Ｘ１では、図５あるいは図６に示すように、吸気弁１２の開弁時期が、吸気上死点からかなり遅い時期、つまり排気弁１３の閉弁時期よりも遅い時期に開弁されるように設定されて、吸気弁１２と排気弁１３とが共に閉弁された時期となる所定期間Ｔが設定される。このように、吸気弁１２と排気弁１３とが共に閉弁された所定期間Ｔを有するような開閉状態を、ネガティブオーバラップと称することとする。そして、吸気弁１２の閉弁時期は、吸気下死点よりもかなり遅い時期となる圧縮行程の途中となるように設定されている。つまり、吸気弁１２は、位相調整機構１６によって、全体的に開弁期間が遅角される方向にオフセットされて、吸気遅閉じとなり、ポンピングロス低減のバルブタイミングともなる。

ネガティブオーバラップが設定される領域Ｘ１での燃料噴射時期は、次のように設定される。まず、低負荷領域（図３のβ線よりも低負荷で、低速から高速の範囲に渡っての領域）においては、燃料中に占めるエタノールの混合割合が１０％以上となる第１燃料（エタノール１００％の場合を含む）を使用しているときは、図５に示すように、所定期間Ｔの少なくとも一部の期間とオーバラップするタイミングで燃料噴射が行われる。所定期間Ｔでは、吸気弁１２が閉じている間にピストン３が吸気下死点に向けて移動することに伴って、筒内に極めて大きな負圧が発生する。したがって、この大きな負圧が発生している雰囲気中に着火性や燃料の気化特性の悪くなる第１燃料を噴射することによって、その蒸発が促進されて（気化、霧化の促進）、安定した燃焼を得ることができる。

一方、上記低負荷領域において、燃料中に占めるエタノールの混合割合が１０％未満（ガソリン１００％の場合を含む）となる第２燃料を使用しているときは、燃料噴射が、吸気行程のうち所定期間Ｔの後となる吸気弁１２が開弁されている時期とされる。すなわち、所定期間Ｔ中で筒内に発生された大きな負圧によって、吸気弁１２が開弁されたときには筒内に大きな吸気流動が発生するので、着火性や燃料の気化特性の良好な第２燃料がこの大きな吸気流動によって均質化されて、燃焼安定性が確保される。なお、所定期間Ｔに第２燃料を噴射すると、燃料が飛びすぎて、まだ上死点に近い位置にあるピストン３頂面や、燃焼室４内壁面に多量に付着してしまって、混合気の均質化という点で好ましくないものとなる。

ネガティブオーバラップとされる領域Ｘ１のうち、低速・高負荷領域（図３のＮ１よりも低回転で、かつＲ１よりも高負荷となる領域）では、燃料噴射が次のように行われる。まず、着火性や燃料の気化特性の悪い第１燃料を使用しているときは、図６に示すように、所定期間Ｔの少なくとも一部の期間とオーバラップするように燃料噴射が実行される（一括噴射）。低速・高負荷領域では、一般的にはノッキングが問題となり易いが、着火性や燃料の気化特性の悪い第１燃料を使用しているときはノッキングが問題とならないので、所定期間Ｔでの一括燃料噴射によって、筒内の大きな負圧を利用した燃料の蒸発を促進させて、燃焼安定性が確保される。

上記低速・高負荷領域において、着火性、燃料の気化特性が良好でノッキングが問題となり易い第２燃料を使用しているときは、図６に示すように、燃料噴射が前段噴射と後段噴射との分割噴射とされる。すなわち、実施形態では、前段噴射は吸気行程において吸気弁１２が開弁している期間に実行され、後段噴射は圧縮行程（の後期）に実行される。このような分割噴射とすることにより、前段噴射では、吸気弁１２が開弁されたときの大きな吸気流動（所定期間Ｔで筒内に大きな負圧があらかじめ発生されている）によって混合気の均質化が図られて、筒内で局部的にリッチな部分が形成されてしまう事態が防止され、しかも所定期間Ｔでは筒内温度も低下するので、ノッキングを防止することができる。また、後段噴射を行うことにより、前段噴射の噴射量を低減させつつ全体として必要な燃料量が確保されることになる。なお、点火は、圧縮上死点以後に行うようにしてあるが、ノッキング防止できる範囲で、圧縮上死点前に行うこともできる。また、分割噴射は、３回以上の分割噴射としてよもく、吸気行程において吸気弁１２が開弁されている期間においてのみ分割噴射を行うようにしてもよい。

コントローラＵは、燃料中に占めるエタノールの混合割合を判別するようになっている。すなわち、同じ運転状態（エンジン回転数やエンジン負荷が同一の運転状態）であれば、空燃比センサＳ３で検出された空燃比に対して、現在の燃料噴射量が多いほどエタノールの含有割合が多いと判断することができる。すなわち、ガソリンの理論空燃比が１４．７であるのに対して、エタノールの理論空燃比は９であるので、この理論空燃比の差を利用して、燃料中に占めるエタノールの混合割合を判別することができる。なお、空燃比センサＳ３として、理論空燃比を境としてＯＮ、ＯＦＦされるタイプのものを用いるときは、空燃比センサＳ３が理論空燃比を検出した時点で燃料中に占めるエタノールの混合割合を判別すればよい。

図７は、コントローラＵによる前述した制御例を示すフローチャートであり、以下このフローチャートについて説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。まず、Ｑ１において、各種センサＳ１〜Ｓ４からの信号が読み込まれる。この後、Ｑ２において、現在のエンジンＥの運転状態が、図３に示す領域Ｘ１であるか否かが判別される。このＱ２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３において、ネガティブオーバラップとなるように、位相調整機構１６が制御される。また、Ｑ２の判別でＮＯのときは、Ｑ４において、オーバラップ有りとなるように位相調整機構１６が制御される。

上記Ｑ３，Ｑ４の後は、それぞれ、Ｑ５において、空燃比センサＳ３で検出されている空燃比と燃料噴射量とに基づいて、現在使用している燃料について、燃料中に占めるエタノールの混合割合が判別される。この後Ｑ６において、低速領域（図３のＮ１以下の回転領域）であるか否かが判別される。このＱ６の判別でＹＥＳのときは、Ｑ７において、高負荷領域（図３のβ線よりも高負荷の領域）であるか否かが判別される。このＱ７の判別でＹＥＳのときは、現在使用している燃料が、燃料中に占めるエタノールの混合割合が１０％以上となる第１燃料であるか否かが判別される。このＱ８の判別でＹＥＳのときは、Ｑ９において、図６に示すように、所定期間Ｔの少なくとも一部の期間とオーバラップするタイミングで燃料噴射が行われる。Ｑ８の判別でＮＯのときは、Ｑ１０において、図６に示すように、吸気行程での前段噴射と圧縮行程での後段噴射との分割噴射が行われる。

前記Ｑ７の判別でＮＯのときは、Ｑ１１において、現在使用している燃料が、燃料中に占めるエタノールの混合割合が１０％以上となる第１燃料であるか否かが判別される。このＱ１１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１２において、図５に示すように、所定期間Ｔの少なくとも一部の期間とオーバラップするタイミングで燃料噴射が行われる。また、Ｑ１１の判別でＮＯのときは、Ｑ１３において、吸気行程において吸気弁１２が開弁している期間に燃料噴射が行われる（図５に示す第２燃料の燃料噴射態様）。

前記Ｑ６の判別でＮＯのときは、Ｑ１３において、吸気行程における吸気弁１２が開弁している期間に燃料噴射が行われる（負荷に応じて、図４に示すオーバラップ有りの場合と、図５に示すネガティブオーバラップの場合とがある）。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。エタノールの含有割合が多い（例えば１０％以上）ときにのみ、ネガティブオーバラップの設定すると共に、所定期間Ｔに燃料噴射を行うようにしてもよい。燃料中に占めるエタノールの混合割合を検出するには、混合割合を検出する専用のセンサを別途用いることによって行うようにしてもよい。

エンジンＥとしては、過給式、３気筒や６気筒以上のもの等、適宜の形式であってもよい。また、ネガティブオーバラップの設定は、さらに、排気弁の開閉時期を変更して、吸気弁と排気弁の双方の開閉時期を変更することで行ってもよい。このようにすれば、ネガティブオーバラップの期間や大きさの自由度が拡大して、エンジン運転状態により適したネガティブオーバラップが設定できる。

さらに、減速検出時点でネガティブオーバラップとなる設定では、燃料復帰の少なくとも直前まではネガティブオーバラップを維持し続けるのが好ましい（スロットル弁全閉での燃料復帰にあらかじめ対処しておく）。ネガティブオーバラップは、スロットル弁全閉からの燃料復帰時にのみ設定するようにしてもよい。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明が適用されたエンジンの一例を示す簡略系統図。 本発明の制御系統例を示すブロック図。 吸気弁と排気弁とのオーバラップ状態の変更例を示すマップ。 高速・高負荷領域でのオーバラップの設定と燃料噴射態様とを示す図。 低負荷領域でのネガティブオーバラップの設定と燃料噴射態様とを示す図。 低速・高負荷領域でのネガティブオーバラップの設定と燃料噴射態様とを示す図。 本発明の制御例を示すフローチャート。

符号の説明

Ｕ：コントローラ
Ｅ：エンジン
４：燃焼室
５：燃料噴射弁
６：点火プラグ
１２：吸気弁
１３：排気弁
１６：位相調整機構
Ｓ１：センサ（エンジン負荷）
Ｓ２：センサ（エンジン回転数）
Ｓ３：センサ（空燃比センサ）
Ｓ４：センサ（クランク角）

Claims (8)

1. 燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料噴射を行うと共に該燃焼室内の混合気に対して点火プラグによって点火を行ない、しかも燃料中に占めるエタノールの含有割合を判別する燃料判別手段を備えたガソリンとエタノールとその混合燃料とが使用可能とされた火花点火式直噴エンジンの制御方法であって、
   エンジンの低速領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％以上となる第１燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程において吸気弁および排気弁がそれぞれ閉弁された所定期間を設定して、該所定期間の少なくとも一部とオーバラップする期間に燃料噴射が行われ、
   エンジンの低速領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％未満となる第２燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射が行われる、
   ことを特徴とする火花点火式直噴エンジンの制御方法。
2. 請求項１において、
   エンジンの低速領域において、前記第２燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程において吸気弁および排気弁がそれぞれ開弁された期間を設定すると共に、吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射が行われる、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジンの制御方法。
3. 請求項２において、
   エタノールの含有割合に応じた前記所定期間での燃料噴射と吸気行程における吸気弁の開弁期間での燃料噴射との使い分けが、エンジンの低速・低負荷領域において行われる、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジンの制御方法。
4. 請求項１において、
   エンジンの低速領域において、前記第２燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程において吸気弁および排気弁がそれぞれ閉弁された所定期間を設定すると共に、吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射が行われる、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジンの制御方法。
5. 燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料噴射を行うと共に該燃焼室内の混合気に対して点火プラグによって点火を行ない、しかも燃料中に占めるエタノールの含有割合を判別する燃料判別手段を備えたガソリンとエタノールとその混合燃料とが使用可能とされた火花点火式直噴エンジンの制御方法であって、
   エンジンの低速・高負荷領域において、吸気上死点後に排気弁を閉弁すると共に、排気弁の閉弁後所定期間遅れた吸気行程途中で吸気弁を開弁させ、
   エンジンの低速・高負荷領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％以上となる第１燃料を使用していると判別されたときは前記所定期間の少なくとも一部とオーバラップする期間に燃料噴射が行なわれる一方、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％未満となる第２燃料を使用していると判別されたときは吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射が行われる、
   ことを特徴とする火花点火式直噴エンジンの制御方法。
6. 請求項５において、
   前記第１燃料の前記所定期間の少なくとも一部とオーバラップする期間での燃料噴射は一括噴射とされ、
   前記第２燃料の吸気行程における吸気弁の開弁期間での燃料噴射は、吸気行程中での分割噴射、または吸気行程と圧縮行程とでの分割噴射とされる、
   ことを特徴とする火花点火式直噴エンジンの制御方法。
7. 燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料噴射を行うと共に該燃焼室内の混合気に対して点火プラグによって点火を行ない、しかも燃料中に占めるエタノールの含有割合を判別する燃料判別手段を備えたガソリンとエタノールとその混合燃料とが使用可能とされた火花点火式直噴エンジンの制御装置であって、
   吸気行程において吸気弁および排気弁がそれぞれ閉弁された所定期間を設定するバルブタイミング調整手段と、
   エンジンの低速領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％以上となる第１燃料を使用していると判別されたときは、前記バルブタイミング調整手段を制御して前記所定期間を設定させて、該所定期間の少なくとも一部とオーバラップする期間に燃料噴射を行わせる第１燃料噴射制御手段と、
   エンジンの低速領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％未満となる第２燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射を行わせる第２燃料噴射制御手段と、
   を備えていることを特徴とする火花点火式直噴エンジンの制御装置。
8. 燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料噴射を行うと共に該燃焼室内の混合気に対して点火プラグによって点火を行ない、しかも燃料中に占めるエタノールの含有割合を判別する燃料判別手段を備えたガソリンとエタノールとその混合燃料とが使用可能とされた火花点火式直噴エンジンの制御装置であって、
   吸気上死点後に行われる排気弁の閉弁後所定期間遅れた吸気行程途中で吸気弁を開弁させるバルブタイミング調整手段と、
   エンジンの低速・高負荷領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％以上となる第１燃料を使用していると判別されたときは、前記バルブタイミング調整手段を制御して前記所定期間を設定して、該所定期間の少なくとも一部とオーバラップする期間に燃料噴射を行なわせる第１燃料噴射制御手段と、
   エンジンの低速・高負荷領域において、燃料中に占めるエタノールの含有割合が１０％未満となる第２燃料を使用していると判別されたときは、吸気行程における吸気弁の開弁期間中に燃料噴射を行わせる第２燃料噴射制御手段と、
   を備えていることを特徴とする火花点火式直噴エンジンの制御装置。

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