JPH04347356A - Ｆｆｖ用エンジンのｅｇｒ制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルコールとガソリン
の混合燃料を使用するＦＦＶ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　　Ｆ
ｕｅｌ　　Ｖｅｈｉｃｌｅ）のエンジンにおいて、熱効
率や燃料消費率を重視したＥＧＲ制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両用エンジンではガソリン燃料
の資源事情等を考慮して、ガソリンとアルコールの混合
燃料を使用して運転することが可能なＦＦＶエンジンが
開発されている。このＦＦＶエンジンでは、１つの燃料
タンクにアルコールとガソリンの燃料をユーザの選択で
適宜混合して貯え、燃料のアルコール濃度がいかなる場
合にも運転可能にすることを目指している。そこで、燃
料系には燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール
濃度センサが設置され、このセンサ信号を制御ユニット
に入力して、アルコール濃度に対し最適な燃料噴射量、
点火時期、目標過給圧等を決定し、常に最適に運転制御
するように構成される傾向にある。

【０００３】ここで、ＦＦＶエンジンの熱効率や燃料消
費率に注目すると、図４のように燃料消費率がアルコー
ル濃度とＥＧＲ率との関係で示される。即ち、アルコー
ル濃度が高くなると燃焼速度が速くなるので、ＥＧＲ量
を増大しても良好な燃焼状態に維持できる。このことか
ら、アルコール濃度が高くなるのに応じてＥＧＲ量を増
大することが可能になり、このＥＧＲ量によりポンピン
グロスが低減して熱効率が向上すると共に燃料消費率が
低減し、すなわち燃費が向上することになる。そこで、
ＦＦＶエンジンにおいて熱効率や燃料消費率を重視する
場合は、上述の点を考慮してＥＧＲ率を設定することが
望まれる。

【０００４】従来、上記ＦＦＶエンジンのＥＧＲ制御に
関しては、例えば特開昭５６−１６２２５６号公報の先
行技術がある。ここで、アルコール濃度が設定値以上で
燃焼状態が悪化する条件では、ＥＧＲ制御を停止または
ＥＧＲ量を減量して、運転性の低下を防止することが示
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、ＥＧＲ制御によるＮＯｘ排出量の
低減を重視し、アルコール濃度の高い場合にはＥＧＲ量
を減少制御する構成であるから、燃費を重視した場合は
逆に悪化することになる。

【０００６】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
、ＦＦＶエンジンにおいてアルコール濃度に対して適正
にＥＧＲ制御して、熱効率、燃費を向上することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、燃料系に、燃料のアルコール濃度を検出す
るアルコール濃度センサを設け、排気ポートと吸気系と
の間にＥＧＲ信号によりＥＧＲ量を可変制御することが
可能なＥＧＲ装置を装着するＦＦＶ用エンジンにおいて
、エンジン中負荷運転域のＥＧＲ率をアルコール濃度に
対し増大関数で設定し、このＥＧＲ率に対応したＥＧＲ
信号を出力するものである。

【０００８】

【作用】上記方法に基づき、アルコール濃度が高くなる
と、ＥＧＲ率が高く設定されてＥＧＲ装置によりＥＧＲ
量を増大するように制御されることで、燃焼を悪化する
ことなくポンピングロスが低減されて、熱効率や燃費を
向上することが可能になる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図３において、ＦＦＶエンジンの全体の構成と制
御系について説明すると、符号１は水平対向式エンジン
のエンジン本体であり、各気筒の燃焼室２に吸気ポート
３と排気ポート４が連通して形成され、且つ点火プラグ
５が取付けられ、両ポート３，４には動弁機構６が装着
される。吸気系では、エアクリーナ７が吸気管８を介し
てスロットル弁９を有するスロットルボデー１０に連通
し、このスロットルボデー１０が吸気マニホールド１１
を介して各気筒の吸気ポート３に連通する。スロットル
弁９にはアイドル制御弁１２を有するバイパス通路１３
が迂回して連通し、アイドル時のアイドル回転数を制御
するようになっている。排気系では、各気筒の排気ポー
ト４が排気マニホールド１４を介して排気管１５に連通
し、排気管１５に三元触媒の触媒コンバータ１６が装着
される。

【００１０】燃料系では、吸気ポート３の直上流に燃料
噴射用のインジェクタ２０が取付けられる。また、ガソ
リンとアルコールの燃料が補給されこれらの混合燃料を
貯える燃料タンク２１を有し、この燃料タンク２１の内
部に燃料ポンプ２２が収容設置され、燃料ポンプ２２か
らの燃料通路２３がフィルタ２４を有してインジェクタ
２０と燃圧レギュレータ２５に連通し、燃圧レギュレー
タ２５からの戻り通路２６が燃料タンク２１に連通する
。燃圧レギュレータ２５の制御側は通路２７により吸気
マニホールド１１に連通し、吸気負圧に応じて燃料の戻
り量を調整することで、吸気負圧に対し常に一定の高い
燃圧に制御している。

【００１１】一方、上記吸気系には排気エネルギを利用
した過給圧制御装置３０が装着され、吸気系と排気系と
の間にＥＧＲ装置４０が装着される。過給圧制御装置３
０は、排気エネルギにより駆動するタービン３１ａと一
体的なコンプレッサ３１ｂを備えたターボチャージャ３
１を有し、このターボチャージャ３１のコンプレッサ３
１ｂが吸気系のレゾネータ室３２の下流側に配置され、
コンプレッサ３１ｂの下流側には更に加圧空気を冷却す
るインタークーラ３３が配置される。また、タービン３
１ａに対してはウエイストゲート弁３４がバイパスして
設けられ、このウエイストゲート弁３４のアクチュエー
タ３５が過給圧制御用ソレノイド弁３６を有する通路３
７を介してコンプレッサ３１ｂの下流側の吸気マニホー
ルド１１に連通し、更にソレノイド弁３６から通路３８
を介してレゾネータ室３２にも連通する。ソレノイド弁
３６はソレノイド３６ａに入力する電気信号のデューテ
ィ比により吸気マニホールド１１からの制御用正圧をリ
ークしてアクチュエータ３５の正圧を可変し、混合燃料
のアルコール濃度等に応じて最大過給圧を可変制御し且
つその最大過給圧に一定制御するようになっている。

【００１２】ＥＧＲ装置４０は、排気ポート４とスロッ
トルボデー１０の下流側との間にＥＧＲ弁４１を有する
ＥＧＲパイプ４２が連通し、このＥＧＲ弁４１の制御側
がＥＧＲ制御用ソレノイド弁４３，ワンウエイバルブ４
５を有する通路４４を介してレゾネータ室３２に連通す
る。負荷運転条件でＥＧＲ制御用ソレノイド弁４３によ
り、ワンウエイバルブ４５を介してレゾネータ室３２か
らＥＧＲ弁４１に負圧を作用して開弁することが可能に
なっている。ソレノイド弁４３は、ソレノイドコイル４
３ａに入力する電気信号のデューティ比Ｄに応じてＥＧ
Ｒ弁４１の負圧を制御するようになっている。

【００１３】電子制御系について説明すると、エンジン
本体１にクランク角センサ５０、水温センサ５１が設け
られ、エアクリーナ７の直下流にエアフローメータ５２
が設けられ、スロットル弁９にスロットル開度センサ５
３、アイドルスイッチ５４が設けられる。また、排気管
１５にＯ２　センサ５５が設けられ、燃料系の燃料通路
２３にアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサ
５６が設けられ、これらのセンサ信号が制御ユニット６
０のインターフェイス６１の入力ポートに入力する。

【００１４】制御ユニット６０はマイクロコンピュータ
等からなり、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６３、ＲＡＭ６４及び
インターフェイス６１がバスライン６５を介して互いに
接続され、定電圧回路６６から所定の安定電圧が供給さ
れる。定電圧回路６６は、バッテリ７０にリレー７２を
介して接続され、イグニッションスイッチ７１をＯＮす
るとリレー７２がＯＮして電源投入される。そしてＲＯ
Ｍ６３に格納された制御プログラムにより、ＣＰＵ６２
で、ＲＯＭ６３の種々のマップ等のデータとＲＡＭ６４
の各種センサデータを演算処理して制御信号を生じ、イ
ンターフェイス６１の出力ポートから駆動回路６７を介
して噴射信号をインジェクタ２０に出力し、点火信号を
点火プラグ５のイグナイタ１７に出力し、アイドル制御
信号をアイドル制御弁１２に出力し、所定のデューティ
比ＤのＥＧＲ信号、過給圧制御信号を各ソレノイド弁４
３，３６に出力する。一方、バッテリ７０がリレー７３
を介して燃料ポンプ２２に接続され、駆動信号によりリ
レー７３をＯＮして燃料ポンプ２２を駆動するようにな
っている。

【００１５】次に、この実施例の作用について説明する
。先ず、エンジン運転時に燃料系のアルコール濃度セン
サ５６によりアルコールとガソリンの混合燃料のアルコ
ール濃度Ｍが検出され、このセンサ信号が制御ユニット
６０に入力する。また、クランク角センサ５０によるエ
ンジン回転数Ｎ、水温センサ５１による冷却水温Ｔｗ、
スロットル開度センサ５３によるスロットル開度α、エ
アフローメータ５２による吸入空気量Ｑ等の信号が制御
ユニット６０に入力する。制御ユニット６０はエンジン
状態、運転条件、更にアルコール濃度Ｍにより最適な燃
料噴射量Ｔｉ、点火時期θｉｇ等を設定し、この燃料噴
射量Ｔｉの噴射信号がインジェクタ２０に出力し、点火
時期θｉｇのタイミングで点火信号がイグナイタ１７に
出力する。そこで、インジェクタ２０により燃料タンク
２１の混合燃料が最適に噴射され、燃焼室２で混合燃料
と空気の混合気が点火プラグ５により最適のタイミング
で着火燃焼されることになり、こうして混合燃料を使用
して良好にエンジン運転される。

【００１６】上記エンジン運転時にエンジン回転数や負
荷が徐々に増大すると、排気エネルギによりターボチャ
ージャ３１がポンプ駆動して過給圧を上昇し、吸気の充
填効率を増すように過給作用する。この場合に、制御ユ
ニット６０からの過給圧制御信号がソレノイド弁３６に
入力してリーク量を増すと、吸気マニホールド１１の正
圧が減圧してアクチュエータ３５に供給され、この減圧
分だけアクチュエータ３５によりウエイストゲート弁３
４を開弁する正圧の増大を図るのであり、こうして最大
過給圧が増大制御される。そして、最大過給圧が設定値
を越えると、ウエイストゲート弁３４が開いて排気をタ
ービン３１ａに対しバイパスして逃がすことで、最大過
給圧はその設定値に保持される。ここで、アルコールの
オクタン価はガソリンのものより高く、混合燃料のオク
タン価はアルコール濃度Ｍに応じて高くなる。このため
、燃料のアルコール濃度Ｍに対して最大過給圧を上昇す
ることが可能になる。また、エンジン回転数Ｎの上昇に
対して一般的にノック発生頻度が低下するので、アルコ
ール濃度Ｍが低い場合には、最大過給圧を低い状態から
エンジン回転数Ｎの上昇に伴い増大関数的に増大するこ
とができる。一方、エンジン回転数Ｎの上昇に応じて燃
焼室温度が高くなるので、アルコール濃度Ｍが高い場合
には、プレイグニッションを防止するため最大過給圧を
減少する必要がある。そこで、このようなアルコール濃
度Ｍとエンジン回転数Ｎの関係によるマップを用いて最
大過給圧が最適に設定され、この過給圧制御信号により
少なくともアルコール濃度Ｍの高い燃料の場合は、アル
コール濃度Ｍが低い燃料を用いた場合に比べて最大過給
圧が増大制御され、空気利用率が高くなってエンジン出
力が向上される。

【００１７】また、上記エンジン運転時の負荷運転域で
は、ターボチャージャ３１の動作により、その上流側の
レゾネータ室３２に負圧を生じ、この負圧によってＥＧ
Ｒ装置４０を動作させることでＥＧＲ制御することが可
能になり、このＥＧＲ制御手順を図１のフローチャート
に基づいて説明する。図１のフローチャートに示すプロ
グラムは、制御ユニット６０に電源投入されると所定時
間毎に割り込み実行される。先ず、ステップＳ１でアル
コール濃度Ｍを読込み、ステップＳ２でエンジン回転数
Ｎを算出し、ステップＳ３で吸入空気量Ｑを計測し、ス
テップＳ４でこれらのアルコール濃度Ｍ、エンジン回転
数Ｎ及び吸入空気量Ｑをパラメータとしてマップにより
ＥＧＲ率ａを設定する。

【００１８】このマップは図２のようにＥＧＲ率ａが、
アルコール濃度Ｍ、エンジン回転数Ｎと吸入空気量Ｑに
よるエンジン負荷の３次元マップで設定されている。即
ち、ＥＧＲ率ａがアルコール濃度Ｍに対し増大関数で設
定され、更に中負荷領域でＥＧＲ率ａが山形に高くなる
ように設定される。

【００１９】そして、ステップＳ５で上記ＥＧＲ率ａに
対応したデューティ比ＤのＥＧＲ信号をソレノイド弁４
３に出力する。そこで、アルコール濃度Ｍが低い場合は
、過給圧制御装置３０により燃料のオクタン価が低いこ
とで最大過給圧が低く制御されて、ノック等が防止され
る。また、この場合の燃料の燃焼速度が遅い条件では、
ＥＧＲ信号でＥＧＲ装置４０のＥＧＲ弁４１に作用する
負圧がソレノイド弁４３により小さく制御されて、開度
と共にＥＧＲ量が制限されることになり、こうして燃焼
が良好に確保される。一方、アルコール濃度Ｍが高くな
ると、オクタン価も高くなることで過給圧制御装置３０
により最大過給圧が増大制御され、吸気の充填効率が増
して燃焼が良好に確保される。また、この場合の燃焼速
度の速い条件では、ＥＧＲ信号によりソレノイド弁４３
が制御されてＥＧＲ弁４１に作用する負圧が大きくなり
、これによってＥＧＲ弁４１の開度が大きくなり、特に
中負荷領域でＥＧＲ量が増大制御される。このため、こ
のＥＧＲ量により、速い燃焼速度が制限されて効果的に
ＮＯｘ排出量が低減され、さらに、燃焼を悪化すること
なくポンピングロスが低減されることになり、こうして
熱効率、燃費が向上する。

【００２０】以上、本発明の実施例について説明したが
、ＥＧＲ率ａを設定するマップは、アルコール濃度Ｍ、
エンジン回転数Ｎ、吸入空気量Ｑの外に、冷却水温等を
加味して構成することもでき、これにより制御の精度も
向上する。なお、本実施例では、ＥＧＲ制御用ソレノイ
ド弁４３をデューティソレノイドとしてデューティ制御
するようにしているが、リニアソレノイドからなるＥＧ
Ｒ制御用ソレノイド弁を用いて電流制御するようにして
も良い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＦＦＶ用エンジンのＥＧＲ制御において、ＥＧＲ率がア
ルコール濃度に対し増大関数で設定されるので、アルコ
ール濃度の低い場合の燃焼性、アルコール濃度の高い場
合の熱効率や燃費を向上することができる。ＥＧＲ率は
中負荷領域で大きく設定されているので、低負荷時の燃
焼悪化、高負荷時の出力低下等の不具合が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるＥＧＲ制御手順を示す
フローチャートである。

【図２】アルコール濃度とエンジン負荷によるＥＧＲ率
のマップを示す図である。

【図３】ＦＦＶ用エンジンの全体の構成と制御系を示す
構成図である。

【図４】アルコール濃度、ＥＧＲ率と燃費の関係を示す
図である。

【符号の説明】

１　　エンジン本体 ４　　排気ポート １１　　吸気マニホールド ３０　　過給圧制御装置 ３１　　ターボチャージャ ４０　　ＥＧＲ装置 ４１　　ＥＧＲ弁 ４３　　ソレノイド弁 ５６　　アルコール濃度センサ ６０　　制御ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　燃料系に、燃料のアルコール濃度を検
   出するアルコール濃度センサを設け、排気ポートと吸気
   系との間にＥＧＲ信号によりＥＧＲ量を可変制御するこ
   とが可能なＥＧＲ装置を装着するＦＦＶ用エンジンにお
   いて、エンジン中負荷運転域のＥＧＲ率をアルコール濃
   度に対し増大関数で設定し、このＥＧＲ率に対応したＥ
   ＧＲ信号を出力することを特徴とするＦＦＶ用エンジン
   のＥＧＲ制御方法。