JP4265496B2 - 複数燃料供給内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、複数種類の燃料を運転条件に応じて定まる供給割合で供給して運転を行う複数燃料供給機関に関する。

性状の異なる複数種類の燃料を所定の供給割合で機関に供給し、運転を行う複数燃料供給内燃機関が知られている。

例えば、この種の機関としては、高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンのようなオクタン価の異なる複数種類の燃料を任意の供給割合で機関に供給する燃料供給装置を備え、機関運転中に機関の運転条件、或いは他の適宜な条件に応じて燃料供給割合を変更することにより機関に供給するもの等がある。

このように、運転条件に応じて高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの供給割合を変えて機関を運転することにより、運転条件に応じて機関に供給される燃料の全体としてのオクタン価を変更することが可能となるため、それぞれの運転条件に応じた最適な燃料オクタン価を選択することが可能となる。

例えば、機関低温始動後の運転時等では、着火性の良好な低オクタン価ガソリンの供給割合を増大して機関の燃焼を安定させたり、或いは機関の高負荷運転時に高オクタン価ガソリンの供給割合を増大して燃料のオクタン価を上げ、点火時期を進角させて機関出力を増大させる、等のそれぞれの運転条件に適したオクタン価を有する燃料を機関に供給することが可能となるのである。

このように、性状（オクタン価）の異なる複数の燃料の供給割合を機関運転条件に応じて変更する場合には、それぞれの燃料の性状が規定値になっている必要がある。例えば、高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンそれぞれのオクタン価が場合によって大きく変動するのでは、機関運転状態に対応したオクタン価を得るためのそれぞれの燃料の供給割合が変動してしまうことになり、適切な供給割合を設定することが困難になるためである。

このため、性状が異なる複数の燃料を所定の供給割合で機関に供給し、燃料全体として所望の性状を得ようとする場合には、それぞれの燃料の性状が規定の範囲内に入っているか否かを予め判別する必要が生じる。

燃料の性状を判別する方法としては、例えば特許文献１に記載したように空燃比制御における学習補正係数を用いる方法がある。

特許文献１では、含酸素化合物混合燃料（例えばＭＴＢＥ等の含酸素化合物をガソリンに混合した燃料）と通常のガソリンとの性状の異なる２つの燃料を切換て機関を運転する。
ところが、含酸素化合物混合燃料を場合と、通常のガソリンを使用して機関を運転する場合とでは加減速運転時などの過渡運転時などに異なる空燃比制御を行う必要があるため、現在使用している燃料が含酸素化合物混合燃料であるか通常ガソリンであるかを判定する必要がある。

特許文献１の装置では、機関排気通路に配置した空燃比センサ出力に基づいて機関空燃比が所定の値になるように燃料噴射量をフィードバック制御している。この場合、例えば燃料噴射弁の燃料噴射特性の公差によるばらつき等を補正するために算出される学習補正係数の値が含酸素化合物混合燃料を用いた場合と通常のガソリンを用いた場合とでは異なってくる。
すなわち、含酸素化合物は酸素を含む化合物であるため、通常のガソリンと同一の量の含酸素化合物混合燃料を燃焼させた場合には通常のガソリンを燃焼させた場合に較べて空燃比はリーンになるが、この場合には学習補正係数は空燃比を目標値にするために空燃比をリッチ側にシフトさせようとして大きな値をとるようになる。

特許文献１の装置では、この点に着目して、前回運転時に記憶した学習補正係数の値が今回の運転時に所定値以上増大している場合には、前回の運転から今回の運転までの間に使用燃料が通常ガソリンから含酸素化合物混合燃料に切り換えられた（すなわち、現在の使用燃料は含酸素化合物混合燃料である）と判定し、逆に前回から学習補正係数の値が所定値以上減少している場合には、使用燃料が含酸素化合物混合燃料から通常ガソリンに切り換えられた（すなわち、現在の使用燃料は通常ガソリンである）と判断している。

特開平８−１４４８１０号公報

上記したように、特許文献１では空燃比制御時の学習補正係数の値が前回運転時より増大しているか減少しているかに基づいて、使用燃料が切り換えられているか否か、及び現在の燃料が含酸素化合物混合燃料か通常ガソリンかを判別している。

ところが、特許文献１の方法では現在使用している燃料の全体としての性状は判別できるものの、複数燃料が供給されている場合に、それぞれの燃料の性状が規定範囲になっているか否かを判定することができない問題がある。
例えば、含酸素化合物混合燃料と通常ガソリンとを同時に所定の割合で機関に供給しているような場合には、両方の燃料の混合後の性状が前回運転時から変化しているか否かは判別できるものの、この変化が含酸素化合物混合燃料の性状が変化したことによるものなのか、通常ガソリンの性状が変化したことによるものなのかを判別することはできない。

本発明は上記問題に鑑み、複数燃料を運転条件に応じて定まる供給割合で機関に供給する場合に、複数燃料のそれぞれの性状が規定の範囲に入っているか否かを判定することを可能とする手段を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明によれば、性状の異なる複数種類の燃料を機関に供給する手段を備え、前記複数種類の燃料を機関運転条件に応じた供給割合で燃焼室に供給し運転を行う複数燃料供給内燃機関であって、前記運転条件は、前記複数燃料のうち１つの燃料のみを用いて運転を行う単一燃料運転条件を含むように設定され、更に、機関が前記単一燃料運転条件で運転されているときの機関運転状態に基づいて、前記単一燃料運転条件で使用されている燃料の性状を判別する燃料判別手段を備えたことを特徴とする、複数燃料供給内燃機関が提供される。

すなわち、請求項１の発明では機関の運転条件に応じて複数種類燃料の供給割合を変更する際に、機関が複数種類の燃料のうち１種類の燃料のみを用いて運転される運転条件（すなわち単一燃料運転条件）が必ず存在するように機関運転条件が設定されている。

この、単一燃料運転条件では複数種類のうち特定の１種類の燃料のみが運転に使用されるため、単一燃料運転条件における機関の運転状態（例えば、特許文献１における学習補正係数等）は上記特定の単一燃料の性状に応じたものとなる。
従って、単一燃料運転条件での機関運転状態に基づいて、使用中の燃料性状が規定の範囲内に入っているか否かを判別することができる。

なお、複数種類の燃料それぞれが単一燃料として機関に供給されるように単一燃料運転条件を燃料の種類毎に設定するようにすれば、複数種類燃料の全部について性状の判定を行うことが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、前記機関は、燃料タンク内の燃料を分離して性状の異なる複数種類の燃料を生成する燃料分離装置と、前記燃料判別手段の判別結果に応じて前記燃料分離装置を制御して分離生成される燃料の性状を変更する制御手段を備えた、請求項１に記載の複数燃料供給内燃機関が提供される。

すなわち、請求項２の発明では、複数種類燃料は燃料毎に外部から供給されるのではなく、燃料分離装置を用いて燃料タンク内の燃料（原料燃料）を分離することにより複数種類の異なる性状の燃料が生成され、機関に供給される。

この場合、燃料分離装置の作動条件などによっては生成される分離燃料が規定の性状範囲から外れる場合がある。

本発明では、請求項１で説明したように分離燃料それぞれの性状が規格範囲内か否かを判定することが可能となるため、判定結果に応じて燃料分離装置の作動条件を変更してそれぞれの分離燃料の性状が規定値範囲内に入るように調整することが可能となる。

各請求項に記載の発明によれば、複数種類の性状の異なる燃料を機関の運転条件に応じた供給割合で機関に供給して機関の運転を行う場合に、それぞれの燃料の性状が規定の範囲内にあるか否かを簡易に判定することが可能となる。

また、請求項２の発明によれば、更に上記複数種類の燃料を燃料分離装置を用いて生成する場合において、それぞれの燃料の性状の判定結果に応じて燃料分離装置の作動条件を調整することにより、それぞれの燃料の性状が規定の範囲に入るように制御することが可能となる。

以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。

図１において、１００は車両用内燃機関であり、本実施形態では４気筒ガソリンエンジンとされている。また図１、１１０Ｈ、１１０Ｌは内燃機関１の各気筒にそれぞれ設けられた燃料噴射弁を示す。本実施形態では、燃料噴射弁１１０Ｈは各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁、燃料噴射弁１１０Ｌは各気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁とされている。

後述するように、本実施形態の内燃機関１は燃料噴射弁１１０Ｈと１１０Ｌとから性状の異なる燃料を機関運転条件に応じた供給割合で噴射する複数燃料供給内燃機関とされている。具体的には、本実施形態では燃料噴射弁１１０Ｈから高オクタン価ガソリンを吸気ポートに、燃料噴射弁１１０Ｌからは低オクタン価ガソリンを気筒内に直接、それぞれ噴射するとともに、燃料噴射弁１１０Ｈと１１０Ｌからの燃料噴射量の比率（供給割合）を機関運転条件（例えば機関負荷）に応じて変更する。

高オクタン価ガソリン用噴射弁１１０Ｈと低オクタン価ガソリン用噴射弁１１０Ｌは、それぞれ高オクタン価ガソリン用デリバリパイプ２０Ｈと低オクタン価ガソリン用デリバリパイプ２０Ｌに接続されており、デリバリパイプ２０Ｈ、２０Ｌ内の燃料を各気筒にそれぞれ噴射する。

なお、図１の実施形態では高オクタン価ガソリンをポート噴射弁１１０Ｈから、低オクタン価ガソリンを筒内噴射弁１１０Ｌから、それぞれ個別に各気筒に噴射しているが、燃料噴射弁１１０Ｈと１１０Ｌとの両方ともにポート噴射弁または筒内噴射弁とすることも可能である。また、この両方をポート噴射弁または筒内噴射弁とする場合に高オクタン価ガソリン用燃料噴射弁１１０Ｈと低オクタン価ガソリン用燃料噴射弁１１０Ｌとを個別に設けずに、デリバリパイプ２０Ｈと２０Ｌとを単一の筒内燃料噴射弁に接続し、燃料噴射弁供給前に、或いは燃料噴射弁供給後に燃料噴射弁内で、高オクタン価ガソリンと低オクタン価燃料とを所定の割合で混合するようにしても良い。

図１において、１１Ｈ、１１Ｌで示すのは機関１の燃料タンクである。本実施形態では、オクタン価の異なる２つの燃料油を燃料噴射弁１１０Ｈと１１０Ｌとから機関に噴射するために、それぞれの燃料タンクを別個に設けている。図１の例では高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとを使用する場合を示しているが、本実施形態では、オクタン価の異なる２種類のガソリンの他、ガソリンと他の種類の液体燃料等を使用することが可能である。

図１において、燃料タンク１１Ｈには高オクタンガソリンが、１１Ｌには低オクタンガソリンがそれぞれ貯留されている。高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとは、それぞれ外部からタンク１１Ｈと１１Ｌとに別々に補給するようにしても良いが、本実施形態では車両上に配置した燃料分離装置２５０を用いて燃料タンク１１Ｇ内の市販の通常ガソリンを分離することにより、高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとを生成し、タンク１１Ｈと１１Ｌとに貯留するようにしている。

本実施形態の分離装置２５０としては、市販のガソリンを高オクタン価成分を多く含むガソリンと低オクタン価成分を多く含むガソリンとに分離することが可能なものであればいかなる型式のものも使用可能であり、例えばパーベーパレーション膜を用いた分離膜方式のもの、或いは分留式のもの等のうち適宜な型式のものとすることができる。

燃料タンク１１Ｈと１１Ｌとに貯留された燃料は、吐出容量制御機構を備えた燃料噴射ポンプ２１Ｈ、２１Ｌにより昇圧されて燃料噴射弁１１０Ｈ、１１０Ｌに供給され、それぞれの燃料噴射弁から機関１００の各気筒に噴射される。

すなわち、本実施形態では、高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとは、互いに独立した供給経路を通って機関１００の各気筒に供給され、それぞれの燃料噴射弁の燃料噴射量を個別に制御することにより、機関に供給する高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの供給割合を任意に設定することができる。

図１に３０で示すのは機関１００の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。本実施形態では、ＥＣＵ３０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、演算ユニット（ＣＰＵ）及び入出力ポートを双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成され、例えば機関の空燃比制御、各気筒の点火時期、燃料噴射量の制御、などの基本制御を行っている他、本実施形態では、後述するように機関運転条件に応じて供給する高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの比率（供給割合）を設定するとともに、高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンの性状に（オクタン価）が規定範囲に入っているか否かを判別する操作を行う。

これらの制御のため、ＥＣＵ３０の出力ポートは、図示しない駆動回路を介して各気筒の燃料噴射弁１１０Ｈ、１１０Ｌに接続されそれぞれの燃料噴射弁の燃料噴射量を制御している他、図示しない点火回路を介して各気筒の点火プラグ（図示せず）に接続され、機関の点火時期を制御している。また、ＥＣＵ３０の入力ポートには、回転数センサ３３から機関１の回転数が、機関吸気通路３に設けられたエアフローメータ３５から機関の吸入空気量が、また、機関排気通路５に配置した空燃比センサ３１から機関排気の空燃比が、それぞれ入力されている。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、エアフローメータ３５で検出した機関吸入空気量と回転数センサ３３で求めた機関回転数とに基づいて機関１回転当たりの吸入空気量を算出し、この吸入空気量に対して機関燃焼空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）にするために必要とされる燃料噴射量Ｇ₀（重量）を算出する。

燃料噴射弁１１０Ｈと１１０Ｌとの実際の燃料噴射量はそれぞれ１回に噴射する燃料の体積ＱＨ、ＱＬ（ｍｌ）として制御され、それぞれ以下の式で与えられる。

ＱＨ＝Ｇ₀×ＫＨ×Ｒ×ＦＡＦ×（１＋ＦＧＨ）
ＱＬ＝Ｇ₀×ＫＬ×（１−Ｒ）×ＦＡＦ×（１＋ＦＧＬ）
ここで、ＫＨ、ＫＬは燃料の重量（Ｇ₀）を燃料体積（ＱＨ、ＱＬ）に換算するための係数であり、高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンそれぞれの規定の比重を用いて予め算出された一定値が用いられる。

また、ＦＡＦは前述した空燃比センサ３１に基づく空燃比補正係数、ＦＧＨ、ＦＧＬは後述する学習補正係数である。

また、Ｒは全体の燃料噴射量に閉める燃料噴射弁１１０Ｈの噴射量割合、すなわち高オクタン価ガソリンの供給割合であり、ＥＣＵ３０により機関運転状態（機関負荷）に応じて予め定めた関係に基づいて設定される。

例えば機関が高負荷で運転されるような場合には、ＥＣＵ３０は負荷が低い場合に較べて高オクタン価ガソリンの供給割合を増大させる。これにより、機関に供給される燃料の全体としてのオクタン価が上昇するため、点火時期を最大出力点火時期近くまで十分に進角させた運転を行い機関出力を増大させることが可能となる。

また、機関温度が低い場合などにはＥＣＵ３０は機関への低オクタン価ガソリンの供給割合を増大させる。低オクタン価ガソリンは一般に着火性が良好であるためこれにより、機関低温時にも燃焼状態が良好になり排気性状を良好に維持しつつ安定した運転を行うことができる。

上記のように、本実施形態では機関運転状態に応じて高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの供給割合を設定することにより、機関の性能と排気性状とのを良好に維持することが可能となる。しかし、このためには供給する高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの両方のオクタン価が規定の範囲にある必要がある。

例えば、高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの一方もしくは両方のオクタン価が規定値より低いような場合には、予め定めた供給割合でそれぞれの燃料を供給しても燃料全体として運転条件に応じたオクタン価より低いオクタン価しか得ることができず、機関運転条件に応じて予め定めた供給割合で燃料を供給したのでは機関運転中にノックが発生する可能性がある。
従って、このような場合には燃料供給割合を変更するか、或いは点火時期を変更する等の制御が必要となる。

一方、高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの一方もしくは両方のオクタン価が規定値より高い場合にはあまり問題が生じることはないものの、この場合には、本来ノックを発生させずにもっと点火時期を進角して運転することができるのであるから、規定通りの点火時期のままで運転していたのでは、機関性能や燃費をもっと向上させる機会を逃すことになる。

ところが、上記のように高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンのいずれか一方もしくは両方のオクタン価が規定の範囲から外れている場合に、どちらの燃料のオクタン価がどのように規定範囲から外れたのかを判別しなければ、適切な処置をとることができない。

本実施形態では、以下に説明する方法で高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの性状（オクタン価）がそれぞれ規定の範囲内にあるか否か、及び規定範囲にない場合には高オクタン価側と低オクタン価側とのどちらに外れているのかを正確に判別することを可能としている。

本実施形態では、空燃比制御における学習補正係数を用いて各燃料のオクタン価を判別する。そこで、本実施形態のオクタン価判別操作について説明する前に、まず空燃比制御における学習補正係数について説明する。

説明を簡単にするために、まず、単一燃料で機関を運転している場合を例にとって説明すると、機関の燃料噴射量Ｑ（ｍｌ）は、Ｑ＝Ｇ₀×Ｋ×ＦＡＦ×（１＋ＦＧ）で表される。
ここで、前述したように、Ｇ₀は機関吸入空気量に対して燃焼空燃比を目標空燃比とするために必要な燃料量（基準燃料量）、Ｋは重量（Ｇ₀）から体積（Ｑ）への換算定数、ＦＡＦは空燃比補正係数、ＦＧは学習補正係数である。

ＦＡＦは、運転条件の変動などによりＧ₀と吸入空気量との対応が一時的にずれた場合などにも空燃比を正確に目標空燃比に一致させるためのフィードバック補正係数であり、排気空燃比センサで計測した排気空燃比が上記目標空燃比になるように設定される。

また、学習補正係数は例えば燃料噴射弁の噴射特性のばらつきなどによる偏差を補正するためのものである。上述したように、空燃比制御においては空燃比センサ３１出力に基づいて排気空燃比（燃焼空燃比）が目標空燃比になるように燃料噴射量が補正されるのであるから、本来燃料噴射弁の噴射特性のばらつきがあったとしてもＦＡＦの値がそれに応じて変化するためばらつきの影響は生じないはずである。

しかし、本来ＦＡＦの値はセンサーや燃料噴射弁特性のばらつき等の誤差がなければ変動の中心は１．０となる。また、ＦＡＦの値には制御の発散を防止する目的で、ＦＡＦの値は１．０を中心とする所定の上限値と下限値とが設けられている。このため、燃料噴射弁の噴射特性のばらつきなどがあると、ＦＡＦの値は１．０よりも大きい値（または小さい値）を中心にして変化するようになり、ＦＡＦの上限値までの変化範囲（あるいは下限値までの変化範囲）が狭くなり、制御範囲が制約される問題がある。

そこで、通常の空燃比制御では、例えば燃料噴射弁の噴射特性のばらつきなどのように、恒常的な変化については学習補正係数を用いて補正し、ＦＡＦは常に上限値と下限値との中央（１．０）付近で変動するようにして運転状態の変化などによる一時的な空燃比変化を補正するようにしている。

すなわち、学習補正係数ＦＧの値は、空燃比補正係数ＦＡＦの変動の中心値が１．０に一致する値に設定される。例えばＦＡＦの値が１．００５を中心に変動するようになった場合には、ＦＧの値を０．００５に設定する（１＋ＦＧ＝１．００５）。これにより、ＦＡＦの値は常に１．０を中心に変動するようになる。
すなわち、ＥＣＵ３０は別途実行される学習補正係数算出操作で、空燃比補正係数ＦＡＦの時間平均値を算出し、この平均値を１．０にする値を学習補正係数ＦＧとして設定する。これにより、運転状態の変化により一時的に空燃比がずれた場合にも応答良く空燃比を目標値に一致するように補正することができる。

この学習補正係数ＦＧの値は、機関負荷などの運転条件によっても変化するため、通常機関の運転負荷領域をいくつかの領域に区分して、各領域毎に学習補正係数ＦＧの値を設定している。
また、本実施形態のように複数燃料を個別の燃料噴射弁から噴射するような場合には、各燃料噴射弁毎に学習補正係数を設定する。

このため、本実施形態では高オクタン価ガソリン用燃料噴射弁１１０Ｈと低オクタン価ガソリン用燃料噴射弁１１０Ｌとの両方について学習補正係数が個別に設定されている。

学習補正係数ＦＧは燃料噴射弁の噴射特性のばらつきや摩耗などによるずれなどの恒常的な変化を補償するものであり、噴射特性などが標準状態に一致していれば０になる。また、標準状態からのずれが大きくなるほどＦＧの絶対値は大きくなり、（１＋ＦＧ）の値と１との偏差は大きくなる。
上述のように、学習補正係数ＦＧの値は燃料噴射弁の噴射特性等のばらつきやずれに応じて変化するが、燃料の組成が変化したような場合にも学習補正係数ＦＧの値は変化する。

例えば、燃料噴射弁からの燃料噴射量（体積）の制御は燃料噴射弁の噴射（開弁）時間により制御される。すなわち、燃料噴射時間が同一であれば燃料噴射量（体積）は同一となる。ところが、例えば燃料の比重が変化すると噴射される燃料の体積は同一であっても重量が変化する。

ＥＣＵ３０は、前述したように
Ｑ＝Ｇ₀×Ｋ×ＦＡＦ×（１＋ＦＧ）
の計算式で算出された量Ｑ（体積）の燃料を噴射するのに必要とされる燃料噴射時間を算出し、燃料噴射を行うのであるが、前述したように重量から体積への換算係数Ｋは燃料比重の基準値に基づいて設定されている。このため、例えば燃料の比重が基準値より小さくなった場合には上記の式で算出した体積Ｑだけの燃料を噴射しても、実際に噴射される燃料の重量は低下する。

実際の燃焼における空燃比は空気と燃料との重量比で定まるため、実際に燃焼室に供給される燃料の比重が低下し、供給燃料量（重量）が低下すると、空燃比はリーン側にシフトするようになり、それを補うため空燃比補正係数ＦＡＦは定常的に１．０より大きな値をとるようになる。このため、燃料の比重が低下すると、上記を補うため学習補正係数ＦＧは増大し正の値をとるようになる。また、この場合ＦＧの絶対値は比重の低下とともに増大するようになる。
また、逆に燃料の比重が増大すると学習補正係数ＦＧの値は負になり比重の増大とともにその絶対値は大きくなる。

一方、一般的に高オクタン価ガソリンは低オクタン価ガソリンに較べて比重が大きい。特に、本実施形態のように原料ガソリンを高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとに分離するような場合には、高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの比重差が大きくなる。

前述したように、本実施形態では高オクタン価ガソリン用燃料噴射弁１１０Ｈと低オクタン価ガソリン燃料噴射弁１１０Ｌとが個別に設けられており、それぞれの燃料噴射弁からの燃料噴射量ＱＨとＱＬ（体積）は以下のように算出される。

ＱＨ＝Ｇ₀×ＫＨ×Ｒ×ＦＡＦ×（１＋ＦＧＨ）
ＱＬ＝Ｇ₀×ＫＬ×（１−Ｒ）×ＦＡＦ×（１＋ＦＧＬ）
従って、学習補正係数ＦＧＨとＦＧＬそれぞれの変化の有無を監視すれば高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとのオクタン価が基準値から変化したか否かを判定することができる。

ところが、実際には高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとを同時に噴射している場合には、全体としてのオクタン価変化は判別できるものの、それぞれの燃料のオクタン価変化を個別に判別することは困難である。

そこで、本実施形態では機関運転条件（負荷条件）に応じて高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの供給割合を変更する場合に、低オクタン価ガソリンのみを供給する負荷領域と高オクタン価ガソリンのみを供給する負荷領域とが生じるように予め設定しておき、この負荷領域で算出した学習補正係数を用いて、それぞれの燃料のオクタン価を判別するようにしている。

図２は、本実施形態における機関運転条件（負荷）と高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンの供給割合との関係を示す図である。

図２において横軸は機関の負荷率を示し、図中の点線は低オクタン価ガソリン用燃料噴射弁１１０Ｌの燃料噴射量、実線は高オクタン価ガソリン用燃料噴射弁１１０Ｈの燃料噴射量、一点鎖線は供給割合Ｒ（燃料全体に占める高オクタン価ガソリンの供給量）の変化を、それぞれ示している。

図２に示すように、本実施形態では機関の負荷領域はＩ〜ＩＩＩの３つの領域に区分されており、低負荷領域（図２、領域Ｉ）では低オクタン価ガソリン（点線）のみが、高負荷領域（図２、領域ＩＩＩ）では高オクタン価ガソリン（実線）のみが、それぞれ機関に供給され、中間の負荷領域（図２、領域ＩＩ）では両方のガソリンが供給される。また、高オクタン価ガソリンの供給割合Ｒ（一点鎖線）は、領域Ｉではゼロであり、領域ＩＩでは負荷率の増大とともにほぼ直線的に増大し、領域ＩＩＩでは一定値（１．０）になる。

本実施形態では、領域Ｉで算出した低オクタン価ガソリン（燃料噴射弁１１０Ｌ）の学習補正係数ＦＧＬ１の変化に基づいて低オクタン価ガソリンのオクタン価を、また領域ＩＩＩで算出した高オクタン価ガソリン（燃料噴射弁１１０Ｈ）の学習補正係数ＦＧＨ３の変化に基づいて高オクタン価ガソリンのオクタン価を、それぞれ判別するようにしている。

領域Ｉでは低オクタン価ガソリンのみが、領域ＩＩＩでは高オクタン価ガソリンのみが、それぞれ機関に供給されるため、これらの領域で算出した学習補正係数ＦＧＬ１とＦＧＨ３とは、それぞれ低オクタン価ガソリンと高オクタン価ガソリンとの性状（オクタン価）のみにより影響を受ける。従って、学習補正係数ＦＧＬ１とＦＧＨ３との値の変化を監視することにより、低オクタン価ガソリンと高オクタン価ガソリンとの性状（オクタン価）の変化を個別に判別することが可能となる。

図３は、本実施形態の上記した燃料性状判別操作を具体的に説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０により所定時間毎に繰り返し実行されるルーチンにより行われる。

図３の操作では、まずステップ３０１で、負荷領域Ｉ（図２）における低オクタン価ガソリン（燃料噴射弁１１０Ｌ）の学習補正係数ＦＧＬ１と負荷領域ＩＩＩ（図２）における高オクタン価ガソリン（燃料噴射弁１１０Ｈ）の学習補正係数ＦＧＨ３とが読み込まれる。学習補正係数ＦＧＬ１及びＦＧＨ３は機関がそれぞれ負荷領域Ｉと負荷領域ＩＩＩで運転されているときに、ＥＣＵ３０により別途実行される学習補正係数算出操作により算出されている。

次いで、ステップ３０３では今回読み込んだ学習補正係数の値ＦＧＬ１、ＦＧＨ３と前回本操作を実行した時の学習補正係数の値ＦＧＬ１（−１）、ＦＧＨ３（−１）との差、ＤＦＧＬ、ＤＦＧＨを、ＤＦＧＬ＝ＦＧＬ１−ＦＧＬ１（−１）、ＤＦＧＨ＝ＦＧＨ３−ＦＧＨ３（−１）としてそれぞれ算出する。すなわち、ＤＦＧＬ、ＤＦＧＨは前回本操作実行時からのＦＧＬ１とＦＧＨ３との変化量を表している。

ステップ３０３でＤＦＧＬとＤＦＧＨとを算出後、ステップ３０５では次回の操作実行に備えてＦＧＬ１（−１）とＦＧＨ３（−１）の値を更新してからステップ３０７以下の判別操作を行う。

ステップ３０７から３１５では、ＦＧＬ１の値が前回から所定値α（α＞０の定数）以上増大しているか（ＤＦＧＬ＞α）、或いは−α以上減少しているか（ＤＦＧＬ＜−α）が判定され、（ステップ３０７、ステップ３１１）、α以上増大しいてた場合にはフラグＬＩＮＣの値が１に、ＬＤＥＣの値が０にそれぞれセットされる（ステップ３０９）。ここで、ＬＩＮＣは学習補正係数ＦＧＬ１の値が所定値α以上増大したことを示すフラグ、ＬＤＥＣはＦＧＬ１の値が所定値α以上減少したことを示すフラグである。
また、ＤＦＧＬの値がα以上減少していた場合には、フラグＬＩＮＣの値が０に、ＬＤＥＣの値が１にそれぞれセットされる（ステップ３１５）。

更に、ＦＧＬ１の変化が許容範囲内の場合（−α≦ＤＦＧＬ≦α）にフラグＬＩＮＣ及びＬＤＥＣの値はいずれもゼロにセットされる。
一方、ステップ３１７から３２５では学習補正係数ＦＧＨ３について同様な判定が行われ、ＦＧＨ３が前回から所定値β（β＞０）以上増大している場合には、フラグＨＩＮＣの値が１に、β以上減少している場合にはフラグＨＤＥＣの値が１に、それぞれセットされ、それ以外の場合にはフラグＨＩＮＣとＨＤＥＣの値は両方とも０にセットされ、今回の操作が終了する。

次に、上記フラグＬＩＮＣ、ＬＤＥＣ、ＨＩＮＣ、ＨＤＥＣの判定結果とそれに応じた処置とについて場合に分けて説明する。

（１）ＨＩＮＣ＝１、かつＬＩＮＣ＝ＬＤＥＣ＝０の場合。
この場合には高オクタン価ガソリンの学習補正係数ＦＧＨ３の値が増大しているが、低オクタン価ガソリンの学習補正係数ＦＧＬ１の値は変化していないため、低オクタン価ガソリンが高オクタン価ガソリン用タンクに混入したなど、何らかの原因で高オクタン価ガソリンのオクタン価のみが低下したと考えられる。

従って、このままでは高オクタン価ガソリンを使用する運転領域ではノックが発生する可能性があるため、ＥＣＵ３０はこれを防止するため点火時期を基準値より遅角させる、あるいは高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとが同時に供給される領域では高オクタン価ガソリンの供給割合を増大する等の操作を行う。

この遅角量、或いは高オクタン価ガソリンの供給割合の増大は、学習補正係数ＦＧＨ３の増大量が大きいほど大きくするようにすれば、高オクタン価ガソリンのオクタン価変化に応じた点火時期制御が可能となる。

（２）ＬＩＮＣ＝１、かつＨＩＮＣ＝ＨＤＥＣ＝０の場合。
この場合は、上記（１）とは逆に低オクタン価ガソリン用タンクに高オクタン価ガソリンが混入した等の原因により低オクタン価ガソリンのオクタン価のみが増大したと考えられる。
この場合には、放置しても機関運転上の大きな問題は生じないが、基準値より点火時期を進角させることにより、機関出力の増大と燃費の向上を得ることができる。

（３）ＨＩＮＣ＝１、かつＬＤＥＣ＝１の場合。
この場合には高オクタン価ガソリンのオクタン価が低下し、しかも低オクタン価ガソリンのオクタン価が増大していると考えられる。
このため、この場合には高オクタン価ガソリンの供給割合が多い領域では点火時期を基準値より遅角し、低オクタン価ガソリンの供給割合が多い領域では点火時期を基準値より進角する等の処置をする。

また、この場合には高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとのオクタン価の差が縮小しており、燃料分離装置が十分な性能を発揮していないことが考えられるため、分離後の燃料のオクタン価差が増大するように燃料分離装置の運転条件を変更する操作を行う。

（４）ＨＤＥＣ＝１、かつＬＩＮＣ＝１の場合。
この場合には高オクタン価ガソリンのオクタン価が増大し、しかも低オクタン価ガソリンのオクタン価が低下していると考えられる。

この場合には低オクタン価ガソリンの供給割合が多い領域ではノックが発生する可能性があるため、点火時期を基準値より遅角するとともに、高オクタン価ガソリンの供給割合が多い領域では点火時期を基準値より進角して機関出力の増大と燃費の向上を図る。

また、この場合には分離装置の分離性能が過大になっており低オクタン価ガソリンのオクタン価が過度に低下してしまっていると考えられるため、分離後の燃料のオクタン価差が縮小するように燃料分離装置の運転条件を変更する操作を行う。

上記のように、本実施形態では複数燃料を供給する内燃機関の運転中にそれぞれの燃料の性状を判定することができるため、燃料の性状変化に応じた処置を行うことが可能となる。

本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明する図である。 図１の機関の高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの供給割合と機関運転条件との関係を説明する図である。 燃料の性状判定操作の一例を説明するフローチャートである。

符号の説明

３０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
３１ 空燃比センサ
１００ 内燃機関
１１０Ｈ 高オクタン価ガソリン用燃料噴射弁
１１０Ｌ 低オクタン価ガソリン用燃料噴射弁
２５０ 燃料分離装置

Claims (2)

1. 性状の異なる複数種類の燃料を機関に供給する手段を備え、前記複数種類の燃料を機関運転条件に応じた供給割合で燃焼室に供給し運転を行う複数燃料供給内燃機関であって、
   前記運転条件は、前記複数燃料のうち１つの燃料のみを用いて運転を行う単一燃料運転条件を含むように設定され、
   更に、機関が前記単一燃料運転条件で運転されているときの機関運転状態に基づいて、前記単一燃料運転条件で使用されている燃料の性状を判別する燃料判別手段を備えたことを特徴とする、複数燃料供給内燃機関。
2. 前記機関は、燃料タンク内の燃料を分離して性状の異なる複数種類の燃料を生成する燃料分離装置と、前記燃料判別手段の判別結果に応じて前記燃料分離装置を制御して分離生成される燃料の性状を変更する制御手段を備えた、請求項１に記載の複数燃料供給内燃機関。

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