JPWO2011117960A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

内燃機関の制御装置は、エンジンと、制御手段とを備える。エンジンは、複数の燃料を切り替えて運転可能である。制御手段は、燃料切り替えの要求があった場合、フューエルカットの前後まで燃料切り替えのタイミングを遅延させる。

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）を備える車両の制御に関する。
従来から、低エミッション化を実現するため、ＣＮＧ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）などの気体燃料と液体燃料との２つの燃料系統を切り替えて使用するバイフューエル車両が知られている。例えば、特許文献１には、ガソリンから気体燃料への燃料切り替えを行うための所定の切り替え条件の成立に応じて、エンジン内へのガソリン供給を停止し、所定期間経過した後、当該エンジン内に気体燃料を供給するように、フューエルカットを伴うガソリンから気体燃料への燃料切り替えを行う技術が開示されている。その他、本発明に関連する技術が、特許文献２に記載されている。
特開２００６−１６１８０４号公報 特開昭６２−０９６７４２号公報
一方、特許文献１の技術によれば、燃料切り替え時に必ずフューエルカットを行う必要があり、ドライバビリティの悪化及びエミッション悪化の虞がある。一方、燃料切り替え時にフューエルカットを行うことよるドライバビリティの悪化及びエミッションの悪化を抑制するためには、特別な装置や制御が必要となる。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、燃料切り替え時のドライバビリティ悪化等を抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
本発明の１つの観点では、内燃機関の制御装置は、複数の燃料を切り替えて運転可能なエンジンと、燃料切り替えの要求があった場合、フューエルカットの前後まで前記燃料切り替えのタイミングを遅延させる制御手段と、を備える。
上記の内燃機関の制御装置は、エンジンと、制御手段とを備える。エンジンは、複数の燃料を切り替えて運転可能である。制御手段は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、燃料切り替えの要求があった場合、フューエルカットの前後まで燃料切り替えのタイミングを遅延させる。即ち、内燃機関の制御装置は、燃料切り替えの要求があった場合、直ちに燃料切り替えを行わず、フューエルカットの前後で燃料切り替えを行う。ここで、「フューエルカットの前後で燃料切り替えを行う」とは、フューエルカットの前と後とで使用する燃料を切り替えることを指す。このように、内燃機関の制御装置は、フューエルカット前後で燃料切り替えを行うことで、燃料切り替えに起因したドライバビリティの悪化及びエミッションの悪化を抑制することができる。また、内燃機関の制御装置は、燃料の切り替え要求後直ちに燃料切り替えを行う場合と比較して、フューエルカット期間の増大によるドライバビリティの悪化等を抑制することができる。
上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記燃料切り替えの要求後、所定時間幅以内に前記フューエルカットの状態がない場合、前記燃料切り替えを強制的に行う。このようにすることで、内燃機関の制御装置は、フューエルカットの状態がないことに起因して燃料切り替えが過度に遅延するのを防ぎ、燃料切り替えの未実施によるエミッション悪化及び燃料悪化を抑制することができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記所定時間幅は、前記エンジンの運転状態により推定される、エミッション、燃費、又は／及び、消費される燃料の残量に基づき決定される。ここで、「消費される燃料の残量」とは、具体的には燃料切り替えの遅延中にエンジンに供給している燃料の残量を指す。一般に、エンジンの運転状態によって燃料切り替えの遅延に伴うエミッション、燃費、及び消費される燃料の残量が異なる。従って、内燃機関の制御装置は、エンジンの運転状態に基づき上述の所定時間幅を決定することで、エミッション、燃費、又は／及び消費される燃料の残量が許容範囲内となるように、燃料切り替えの遅延時間幅を制限することができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記フューエルカットの継続時間幅が所定継続時間幅に満たない場合、前記燃料切り替えを実行しない。フューエルカットの継続時間幅が短い場合、エンジン内に残留した前に使用した燃料が掃気されず、燃焼の悪化等が生じる虞がある。従って、この態様では、内燃機関の制御装置は、フューエルカットの継続時間幅が所定継続時間幅に満たない場合、燃料切り替えを実行しないことで、燃料切り替え前に使用した燃料の残留に起因した影響を排除することができる。
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記所定継続時間幅は、前記エンジンの運転状態に基づき決定される。ここで、「エンジンの運転状態」とは、例えば、吸入空気量、エンジンの温度などが該当する。一般に、吸入空気量やエンジンの温度などのエンジンの運転状態によって残留燃料の影響が異なる。従って、内燃機関の制御装置は、エンジンの運転状態に基づき上述の所定継続時間幅を決定することで、燃料切り替えを円滑に実行することができる。
内燃機関の概略構成の一例を示す図である。 ＣＮＧと液体燃料の各々におけるエミッション浄化率と空気過剰率との関係を示すマップの一例である。 第１実施形態に係る処理手順を示すフローチャートの一例である。 第２実施形態に係る処理手順を示すフローチャートの一例である。 第３実施形態に係る処理手順を示すフローチャートの一例である。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
［内燃機関の概略構成］
図１は、本発明に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関（エンジン）１００の概略構成図を示す。図中の実線矢印はガスの流れの一例を示している。
内燃機関１００は、主に、第１燃料噴射弁１ｘと、第２燃料噴射弁１ｙと、吸気弁２と、点火プラグ３と、排気弁４と、シリンダーヘッド５と、カム角センサ６と、気筒７と、燃焼室８と、ピストン９と、コンロッド１０と、吸気通路１１と、電子スロットル弁１２と、サージタンク１３と、水温センサ１４と、Ａ／Ｆセンサ１５と、排気通路１６と、ノックセンサ１７と、フューエルデリバリーパイプ１８と、ガス温センサ１９と、オイルセパレータ２０と、レギュレータ２１と、遮断弁２２と、ガス圧センサ２３と、燃料通路２４と、第１燃料タンク２５と、スロットル開度センサ２６と、エンジン回転数センサ２７と、触媒２８と、ＥＣＵ５０と、を有する。なお、図１においては、説明の便宜上、１つの気筒７のみを示しているが、実際には内燃機関１００は複数の気筒７を有するものとする。
吸気通路１１には外部から導入された吸気（空気）が通過し、電子スロットル弁１２は吸気通路１１を通過する吸気の流量を調整する。電子スロットル弁１２は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号によって開度（以後、「スロットル開度」と呼ぶ。）が制御される。サージタンク１３は、吸気通路１１上に設けられ、空気（吸気）を貯蔵するとともに、吸気ポートを介して各気筒の燃焼室８に吸気を分配する。また、燃焼室８には、第１燃料噴射弁（インジェクタ）１ｘ及び第２燃料噴射弁１ｙによって噴射された燃料が供給される。
第１燃料噴射弁１ｘは、ＥＣＵ５０の制御に基づき、第１燃料タンク２５に貯蔵された気体燃料であるＣＮＧ（圧縮天然ガス）を噴射する。また、第２燃料噴射弁１ｙは、ＥＣＵ５０の制御に基づき、図示しない第２燃料タンクに貯蔵された液体燃料を噴射する。ここで、液体燃料とは、例えば、ガソリン、軽油、メタノールやエタノールなどのアルコール、又はこれらの混合燃料である。
更に、燃焼室８には、吸気弁２と排気弁４とが設けられている。吸気弁２は、開閉することによって、吸気通路１１と燃焼室８との連通／遮断を制御する。排気弁４は、開閉することによって、排気通路１６と燃焼室８との連通／遮断を制御する。吸気弁２及び排気弁４は、それぞれ図示しないカムシャフトにより開弁時期や閉弁時期やリフト量などが制御される。カム角センサ６は、カムシャフトの角度（位相）を検出し、検出信号Ｓ６をＥＣＵ５０へ供給する。
燃焼室８では、吸気行程において上記のように供給された吸気と燃料との混合気が、圧縮行程を経た後、点火プラグ３によって点火されることにより燃焼される。この場合、燃焼によってピストン９が往復運動し、当該往復運動がコンロッド１０を介してクランク軸（不図示）に伝達され、クランク軸が回転する。燃焼室８での燃焼により発生した排気ガスは、排気行程において排気通路１６へ排出される。
また、排気通路１６上には、Ａ／Ｆセンサ１５と、触媒２８とが設けられている。Ａ／Ｆセンサ１５は、燃焼された混合気の空燃比（以後、「空燃比ＡＦ」と呼ぶ。）に比例した出力電圧を発生する。Ａ／Ｆセンサ１５の出力電圧は、検出信号Ｓ１５によりＥＣＵ５０に供給される。さらに、エンジンブロックには、水温センサ１４及びノックセンサ１７が設けられている。水温センサ１４は、ウォータージャケット内の冷却液の水温（以後、「エンジン冷却水温Ｔｈｗ」と呼ぶ。）を検出する。水温センサ１４は、エンジン冷却水温Ｔｈｗに相当する検出信号Ｓ１４を、ＥＣＵ５０へ供給する。ノックセンサ１７は、シリンダブロックの振動に基づきノッキングを検出する。ノックセンサ１７は、検出信号Ｓ１７を、ＥＣＵ５０へ供給する。
一方、第１燃料タンク２５に連通する燃料通路２４上には、ガス圧センサ２３と、遮断弁２２と、レギュレータ２１と、オイルセパレータ２０とが設けられている。ガス圧センサ２３は、燃料通路２４内の燃料圧力に相当するガス圧を検出し、その検出信号Ｓ２３をＥＣＵ５０へ供給する。遮断弁２２は、ＥＣＵ５０の制御に基づき、燃料通路２４の導通／遮断を調整する。レギュレータ２１は、燃料圧力を一定に保つ機構である。オイルセパレータ２０は、燃料通路２４を通過する燃料から不純物を分別し、不純物を取り除いた燃料をフューエルデリバリーパイプ１８に供給する。フューエルデリバリーパイプ１８は、燃料通路２４から供給された燃料を、気筒７の各々に対応する第１燃料噴射弁１ｘに分配する。また、フューエルデリバリーパイプ１８には、フューエルデリバリーパイプ１８内のガス圧（燃料圧力）を検出するガス圧センサ１９が設けられている。ガス圧センサ１９は、当該ガス圧に相当する検出信号Ｓ１９をＥＣＵ５０へ供給する。
エンジン回転数センサ２７は、エンジン回転数（以後、「エンジン回転数Ｎｅ」と呼ぶ。）を示す出力パルスを発生する。エンジン回転数センサ２７は、出力パルスを検出信号Ｓ２７によりＥＣＵ５０へ供給する。
ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備え、内燃機関１００の各構成要素に対して種々の制御を行う。例えば、ＥＣＵ５０は、上記のようにして供給された検出信号に基づいて、第１及び第２燃料噴射弁１ｘ、１ｙ等に対する制御を行う。特に、ＥＣＵ５０は、液体燃料からＣＮＧ又はＣＮＧから液体燃料への燃料の切り替え（以後、単に「燃料切り替え」と呼ぶ。）のタイミングを調整する。このように、ＥＣＵ５０は、本発明における制御手段として機能する。
なお、以後では、「ＣＮＧ運転」とは、第１燃料噴射弁１ｘによる燃料噴射を実行している運転、即ち、ＣＮＧを動力源とした運転を指し、「液体燃料運転」とは、第２燃料噴射弁１ｙによる燃料噴射を実行している運転、即ち、液体燃料を動力源とした運転を指す。また、「フューエルカット」とは、気筒７への燃料供給を停止することを指す。さらに「フューエルカットからの復帰」とは、気筒７への燃料供給を再開することを指す。
以下、ＥＣＵ５０が実行する制御について、第１実施形態乃至第３実施形態で具体的に説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態では、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えを行う場合、燃料切り替えの要求に基づいて実施されないフューエルカットの前後まで燃料切り替えのタイミングを遅延させる。これにより、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えに起因したエミッション悪化及びドライバビリティの悪化を抑制する。
これについて具体的に説明する。ＥＣＵ５０は、まず、液体燃料運転又はＣＮＧ運転を実行中の場合、燃料切り替えを実行すべき旨の要求があるか否か判定する。例えば、ＥＣＵ５０は、内燃機関１００の始動時から触媒２８が暖機されるまでの期間、及び、その他液体燃料でエミッションの悪化が予想される運転領域では、ＣＮＧ運転を行う。そして、ＥＣＵ５０は、上述した期間又は運転領域以外の場合では、液体燃料運転を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、触媒２８の温度、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量などの内燃機関１００の運転状態に基づき、所定のマップ等を参照して、液体燃料運転又はＣＮＧ運転のいずれを実行すべきか判断する。そして、ＥＣＵ５０は、上述の判断に基づき、必要に応じて燃料切り替えを行う。
そして、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えを実行すべきと判断した場合、フューエルカット前後で燃料切り替えを実行する。即ち、ＥＣＵ５０は、フューエルカットの前後で使用する燃料が切り替わるように第１及び第２燃料噴射弁１ｘ、１ｙを制御する。より具体的には、ＥＣＵ５０は、フューエルカット前に液体燃料による各気筒７への燃料供給を実行していた場合、フューエルカットからの復帰時にＣＮＧによる各気筒７への燃料供給を実行する。同様に、ＥＣＵ５０は、フューエルカット前にＣＮＧによる各気筒７への燃料供給を実行していた場合、フューエルカットからの復帰時に液体燃料による各気筒７への燃料供給を行う。ここで、ＥＣＵ５０は、フューエルカットを、燃料切り替えの要求に基づいて実施しない。即ち、ＥＣＵ５０は、フューエルカットを、燃料切り替えの要求のタイミングとは独立したタイミングで実行する。このようにすることで、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えに起因したエミッション悪化及びドライバビリティの悪化を抑制することができる。
次に、第１実施形態の効果について、図２、図３を参照して補足説明する。図２は、ＣＮＧ運転時と液体燃料運転時とにそれぞれ対応する空気過剰率と排気ガス中の化合物の浄化率を示す「エミッション浄化率」との関係を示す。図２において、グラフ「Ｇｃｎｇ」は、ＣＮＧ運転時に対応する空気過剰率とエミッション浄化率との関係を示し、グラフ「Ｇｌｉｑ」は、液体燃料運転時に対応する空気過剰率とエミッション浄化率との関係を示す。また、空気過剰率における所定の範囲「Ｗｃｎｇ」は、ＣＮＧ運転時の目標となる空気過剰率の範囲を示す。同様に、空気過剰率における所定の範囲「Ｗｌｉｑ」は、液体燃料運転時に目標となる空気過剰率の範囲を示す。即ち、範囲Ｗｃｎｇ及び範囲Ｗｌｉｑは、グラフＧｃｎｇ及びグラフＧｌｉｑ中で、エミッション浄化率が最大値付近に属する空気過剰率の範囲を示す。
図２に示すように、ＣＮＧ運転時と液体燃料運転時とでは、それぞれ目標となる空気過剰率の範囲が異なる。従って、ＥＣＵ５０は、燃料供給中に燃料切り替えを実行する場合（以後、「比較例」と呼ぶ。）では、燃料切り替え時に、範囲Ｗｃｎｇと範囲Ｗｌｉｑとの間に相当するエミッション浄化率が低い空気過剰率を使用する必要がある。従って、比較例の場合、ＥＣＵ５０は、燃料切り替え時にエミッションを悪化させる虞がある。
一方、第１実施形態の場合、ＥＣＵ５０は、フューエルカットの前後で燃料切り替えを実行する。従って、この場合、ＥＣＵ５０は、範囲Ｗｃｎｇと範囲Ｗｌｉｑとの間に相当するエミッション浄化率が低い空気過剰率を使用するのを回避することができる。即ち、第１実施形態では、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えに起因したエミッションの悪化を抑制することができる。また、ＥＣＵ５０は、フューエルカットの前後まで燃料切り替えのタイミングを遅延させることで、燃料切り替えの要求と共に強制的にフューエルカットを行う場合と比較して、フューエルカットに伴うドライバビリティの悪化及びエミッション悪化を抑制することができる。
また、比較例では、ＥＣＵ５０は、燃料供給時に燃料切り替えを実行するため、燃料切り替えの前後でエンジントルクのトルク段差が生じる可能性がある。一方、第１実施形態では、ＥＣＵ５０は、フューエルカットの前後で燃料切り替えを行うため、燃料切り替えに起因したトルク段差が発生しない。即ち、この場合、ＥＣＵ５０は、エンジントルクが発生しないフューエルカットの前後で燃料切り替えを行うことで、トルク段差による影響を防ぐことができる。
（処理フロー）
図３は、第１実施形態に係る処理手順を示すフローチャートの一例である。図３に示すフローチャートは、ＥＣＵ５０により所定の周期に従い繰り返し実行される。
まず、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの要求があるか否か判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、ＥＣＵ５０は、触媒２８の温度、エンジン冷却水温Ｔｈｗ、エンジン回転数Ｎｅ、及び吸入空気量等の車両の状態に基づき燃料切り替えが必要か否か判定する。そして、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの要求があると判断した場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２へ処理を進める。一方、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの要求がないと判断した場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、引き続き燃料切り替えの要求があるか否か監視する。
次に、ＥＣＵ５０は、フューエルカット中であるか否か判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、ＥＣＵ５０は、第１燃料噴射弁１ｘ及び第２燃料噴射弁１ｙによる燃料噴射量又は／及び空燃比に基づきフューエルカット中か否か判定する。そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット中であると判断した場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３以降の処理を実行する。一方、ＥＣＵ５０は、フューエルカット中ではないと判断した場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、引き続きフューエルカット中か否か監視する。
そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット中であると判断した場合、フューエルカット前の使用燃料を特定する（ステップＳ１０３）。即ち、ＥＣＵ５０は、フューエルカット前に各気筒７へ供給していた燃料が液体燃料又はＣＮＧのいずれであるか特定する。
次に、ＥＣＵ５０は、フューエルカット復帰時の使用燃料の変更を指示する（ステップＳ１０４）。即ち、ＥＣＵ５０は、例えばフューエルカット前に液体燃料を使用していた場合には、フューエルカット復帰時の使用燃料をＣＮＧに指定する。一方、ＥＣＵ５０は、フューエルカット前にＣＮＧを使用していた場合には、フューエルカット復帰時の使用燃料を液体燃料に指定する。
そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカットからの復帰要求があるか否か判定する（ステップＳ１０５）。即ち、ＥＣＵ５０は、気筒７への燃料供給を再開すべきか否か判定する。そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカットからの復帰要求があると判断した場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、切り替え後の燃料にて燃料供給を行う（ステップＳ１０６）。即ち、ＥＣＵ５０は、この場合、ステップＳ１０４で指定された燃料を用いて各気筒７へ燃料供給を行う。これにより、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えに起因したエミッション悪化及びドライバビリティの悪化を抑制することができる。
一方、ＥＣＵ５０は、フューエルカットからの復帰要求がないと判断した場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、引き続きフューエルカットからの復帰要求があるか否か判定する。
［第２実施形態］
第２実施形態では、ＥＣＵ５０は、第１実施形態に加え、燃料切り替えの要求があった後の所定時間幅以内にフューエルカットがない場合、強制的に燃料切り替えを行う。これにより、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの未実施に起因した燃費悪化及びエミッション悪化を抑制する。
これについて具体的に説明する。ＥＣＵ５０は、車両の状態に基づき燃料切り替えの要求があると判断した場合、次にフューエルカットの有無を監視する。以後では、燃料切り替えの要求後、フューエルカットの有無の監視を継続する時間幅を、「遅延時間幅Ｔｄｗ」と呼ぶ。そして、ＥＣＵ５０は、遅延時間幅Ｔｄｗが所定の時間幅（以後、「閾値Ｔｄｗｔｈ」と呼ぶ。）より大きくなった場合、強制的に燃料切り替えを実行する。即ち、この場合、ＥＣＵ５０は、フューエルカットの有無によらず燃料切り替えを行う。
ここで、閾値Ｔｄｗｔｈについて説明する。閾値Ｔｄｗｔｈは、内燃機関１００の運転状態により推定されるエミッション、燃費、又は／及び、遅延時間幅Ｔｄｗ中に使用する燃料の残量（以後、単に「燃料残量」と呼ぶ。）等を勘案して定められる。具体的には、閾値Ｔｄｗｔｈは、エミッション、燃費、又は／及び燃料残量等が許容範囲内となる遅延時間幅Ｔｄｗの上限値に設定される。ここで、内燃機関１００の運転状態とは、例えば、触媒２８の温度、エンジンの負荷、エンジン回転数Ｎｅ、エンジン冷却水温Ｔｈｗ、吸入空気量、第１燃料タンク２５又は第２燃料タンク内の燃料残量などが該当する。
そして、ＥＣＵ５０は、内燃機関１００の運転状態に基づき、例えば所定のマップを参照して閾値Ｔｄｗｔｈを定める。上述のマップは、具体的には、内燃機関１００の各運転状態と、当該運転状態に適合した閾値Ｔｄｗｔｈとのマップである。上述のマップは、実験等に基づき予め作成され、ＥＣＵ５０のメモリに記憶される。このように、ＥＣＵ５０は、内燃機関１００の運転状態に基づき、閾値Ｔｄｗｔｈを定めることで、遅延時間幅Ｔｄｗが過度に大きくなるのを抑制し、燃費の悪化、エミッションの悪化、及び燃料残量が過度に少なくなるのを抑制することができる。
（処理フロー）
次に、第２実施形態でＥＣＵ５０が実行する処理手順について説明する。図４は、第２実施形態でＥＣＵ５０が実行する処理手順を示すフローチャートの一例である。ＥＣＵ５０は、図４に示すフローチャートの処理を所定の周期に従い繰り返し実行する。
まず、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの要求があるか否か判定する（ステップＳ２０１）。そして、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの要求があると判断した場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２へ処理を進める。一方、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの要求がないと判断した場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、引き続き燃料切り替えの要求があるか否か監視する。
次に、ＥＣＵ５０は、遅延時間幅Ｔｄｗが閾値Ｔｄｗｔｈ以下であるか否か判定する（ステップＳ２０２）。具体的には、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２０１で燃料切り替え要求があった時から起算して現在までの時間幅を遅延時間幅Ｔｄｗとして算出すると共に、内燃機関１００の運転状態に基づき閾値Ｔｄｗｔｈを算出する。
そして、ＥＣＵ５０は、遅延時間幅Ｔｄｗが閾値Ｔｄｗｔｈ以下の場合（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３へ処理を進める。即ち、ＥＣＵ５０は、この場合、エミッション悪化、燃費悪化、及び燃料残量の過度の低下等が発生する虞がない程度に遅延時間幅Ｔｄｗが短いと判断する。
一方、ＥＣＵ５０は、遅延時間幅Ｔｄｗが閾値Ｔｄｗｔｈ以下ではないと判断した場合（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、即ち、遅延時間幅Ｔｄｗが閾値Ｔｄｗｔｈより大きくなったと判断した場合、強制的に燃料切り替えを実行する（ステップＳ２０８）。即ち、この場合、ＥＣＵ５０は、これ以上燃料切り替えの実行を遅延させるとエミッション悪化、燃費悪化、又は／及び燃料残量の過度な低下等が発生する虞があると判断し、強制的に燃料切り替えを実行する。これにより、ＥＣＵ５０は、エミッション悪化、燃費悪化等を抑制することができる。
次に、ステップＳ２０３で、ＥＣＵ５０は、フューエルカット中か否か判定する（ステップＳ２０３）。そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット中であると判断した場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０４乃至ステップＳ２０７の処理を実行する。即ち、この場合、ＥＣＵ５０は、フューエルカットからの復帰のタイミングに応じて燃料切り替えを行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、フューエルカット前の使用燃料を特定する（ステップＳ２０４）。そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット復帰時の使用燃料の変更を指示する（ステップＳ２０５）。次に、ＥＣＵ５０は、フューエルカットからの復帰の指示があるか否か判定する（ステップＳ２０６）。そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカットからの復帰要求があると判断した場合（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）、切り替え後の燃料にて燃料供給を行う（ステップＳ２０７）。即ち、ＥＣＵ５０は、この場合、ステップＳ２０５で指定された燃料にて気筒７へ燃料供給を行う。これにより、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えに起因したエミッション悪化及びドライバビリティの悪化を抑制することができる。一方、ＥＣＵ５０は、フューエルカットからの復帰要求がないと判断した場合（ステップＳ２０６；Ｎｏ）、引き続きステップＳ２０６でフューエルカットからの復帰要求があるか否か判定する。
一方、ＥＣＵ５０は、フューエルカット中ではないと判断した場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ステップＳ２０２へ処理を戻し、遅延時間幅Ｔｄｗが閾値Ｔｄｗｔｈを超えないか否か引き続き監視する。
以上のように、ＥＣＵ５０は、遅延時間幅Ｔｄｗが閾値Ｔｄｗｔｈを超えない場合に限定してフューエルカットの前後で燃料切り替えを行う。これにより、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの過度な遅延に起因したエミッション悪化及び燃費悪化等を防ぐことができる。また、ＥＣＵ５０は、原則的にフューエルカットの前後で燃料切り替えを行うことで、燃料切り替えに起因したドライバビリティの悪化及びエミッション悪化等を抑制することができる。
［第３実施形態］
第３実施形態では、第１実施形態又は第２実施形態に代えて、又はこれに加え、ＥＣＵ５０は、フューエルカットの継続時間幅（以後、「フューエルカット時間幅Ｔｆｗ」と呼ぶ。）が所定時間幅（以後、「閾値Ｔｆｗｔｈ」と呼ぶ。）に満たない場合には、燃料切り替えを実施しない。これにより、ＥＣＵ５０は、吸気管や気筒７の筒内での残留燃料の影響を排除する。
これについて具体的に説明する。ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの要求後、フューエルカットが開始された場合、フューエルカット開始後の時間を計測する。そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット開始からフューエルカットからの復帰要求までの時間幅をフューエルカット時間幅Ｔｆｗとして算出する。そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット時間幅Ｔｆｗが閾値Ｔｆｗｔｈ未満の場合、フューエルカット前に供給された燃料のうち吸気管や気筒７の筒内に残留した燃料（以後、単に「残留燃料」と呼ぶ。）の影響を考慮し、燃料切り替えを行わない。即ち、この場合、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えを実行すると、残留燃料の影響に起因して燃焼等が悪化する虞があると判断する。従って、ＥＣＵ５０は、フューエルカット時間幅Ｔｆｗが閾値Ｔｆｗｔｈ以上の場合にのみ燃料切り替えを実行することで、残留燃料の影響を確実に排除して燃焼の悪化等を抑制することができる。
次に、閾値Ｔｆｗｔｈについて説明する。閾値Ｔｆｗｔｈは、残留燃料の影響を考慮し、内燃機関１００の運転状態に基づき決定される。ここで、内燃機関１００の運転状態とは、具体的には、吸入空気量、内燃機関１００内の温度等が該当する。
即ち、ＥＣＵ５０は、吸入空気量等の内燃機関１００の運転状態によって適した閾値Ｔｆｗｔｈは異なると判断し、内燃機関１００の運転状態に基づき、例えば所定のマップを参照して閾値Ｔｆｗｔｈを決定する。上述のマップは、内燃機関１００の各運転状態と、当該運転状態に適合した閾値Ｔｆｗｔｈとのマップであり、例えば実験等に基づき予め作成され、ＥＣＵ５０のメモリに記憶される。
このようにすることで、ＥＣＵ５０は、吸入空気量等の内燃機関１００の運転状態によって適した閾値Ｔｆｗｔｈを設定することができ、残留燃料の影響を排除して円滑な燃料切り替えを実行することができる。
（処理フロー）
次に、第３実施形態でＥＣＵ５０が実行する処理手順について図５を参照して説明する。図５は、第３実施形態に係るＥＣＵ５０が実行する処理手順を示すフローチャートの一例である。ＥＣＵ５０は、図５に示すフローチャートの処理を所定の周期に従い繰り返し実行する。
まず、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの要求があるか否か判定する（ステップＳ３０１）。そして、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの要求があると判断した場合（ステップＳ３０１；Ｙｅｓ）、ステップＳ３０２へ処理を進める。一方、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの要求がないと判断した場合（ステップＳ３０１；Ｎｏ）、引き続き燃料切り替えの要求があるか否か監視する。
次に、ＥＣＵ５０は、フューエルカット中であるか否か判定する（ステップＳ３０２）。具体的には、ＥＣＵ５０は、現在の燃料噴射量又は／及び空燃比に基づきフューエルカット中か否か判定する。そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット中であると判断した場合（ステップＳ３０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ３０３以降の処理を実行する。一方、ＥＣＵ５０は、フューエルカット中ではないと判断した場合（ステップＳ３０２；Ｎｏ）、引き続きフューエルカット中か否か監視する。
そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット中であると判断した場合、フューエルカット前の使用燃料を特定する（ステップＳ３０３）。次に、ＥＣＵ５０は、フューエルカット復帰時の使用燃料の変更を指示する（ステップＳ３０４）。
そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカットからの復帰要求があるか否か判定する（ステップＳ３０５）。そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカットからの復帰要求があると判断した場合（ステップＳ３０５；Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６へ処理を進める。一方、ＥＣＵ５０は、フューエルカットからの復帰要求がない場合（ステップＳ３０５；Ｎｏ）、引き続きフューエルカットからの復帰要求があるか否か監視する。
次に、ＥＣＵ５０は、フューエルカット時間幅Ｔｆｗが閾値Ｔｆｗｔｈ以上か否か判定する（ステップＳ３０６）。具体的には、ＥＣＵ５０は、ステップＳ３０２でフューエルカット中であると判断した時から、ステップＳ３０５でフューエルカットからの復帰要求があると判断した時までの時間幅をフューエルカット時間幅Ｔｆｗとして定める。また、ＥＣＵ５０は、吸入空気量等の内燃機関１００の運転状態に基づき例えば所定のマップを参照して閾値Ｔｆｗｔｈを算出する。
そして、ＥＣＵ５０は、フューエルカット時間幅Ｔｆｗが閾値Ｔｆｗｔｈ以上であると判断した場合（ステップＳ３０６；Ｙｅｓ）、切り替え後の燃料にて燃料供給を行う（ステップＳ３０７）。即ち、この場合、ＥＣＵ５０は、フューエルカット時間幅Ｔｆｗが十分にあり、前に使用した残留燃料の影響がないと判断し、燃料切り替えを行う。これにより、ＥＣＵ５０は、残留燃料の影響を受けるのを防ぐと共に、燃料切り替えに起因したエミッション悪化及びドライバビリティの悪化を抑制することができる。
一方、ＥＣＵ５０は、フューエルカット時間幅Ｔｆｗが閾値Ｔｆｗｔｈ未満である場合（ステップＳ３０６；Ｎｏ）、切り替え前の燃料にて燃料供給を行う（ステップＳ３０８）。即ち、ＥＣＵ５０は、この場合、ステップＳ３０４で実行したフューエルカット復帰時の使用燃料の変更を元に戻し、フューエルカット前の使用燃料にて各気筒７へ燃料供給を行う。これにより、ＥＣＵ５０は、フューエルカット時間幅Ｔｆｗが短いことに起因して残留燃料の影響が生じるのを防ぐことができる。
［変形例］
上述の第１実施形態乃至第３実施形態の説明では、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧと液体燃料との燃料切り替えを行った。しかし、本発明が適用可能な方法は、これに限定されない。
例えば、内燃機関１００は、ＣＮＧに代えて、他の気体燃料であるＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｇａｓ）、ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）を燃料供給用に貯蔵してもよい。他の例では、内燃機関１００は、３以上の種類の燃料を燃料供給用に貯蔵してもよい。いずれの場合であっても、ＥＣＵ５０は、上述の第１実施形態乃至第３実施形態に基づき、フューエルカットの前後で燃料切り替えを実行することで、エミッション悪化及びドライバビリティの悪化を抑制することができる。
１ｘ 第１燃料噴射弁
１ｙ 第２燃料噴射弁
２ 吸気弁
３ 点火プラグ
４ 排気弁
７ 気筒
９ ピストン
１０ コンロッド
１１ 吸気通路
１２ スロットル弁
１３ サージタンク
１５ Ａ／Ｆセンサ
２１ レギュレータ
５０ ＥＣＵ
１００ 内燃機関
本発明の１つの観点では、内燃機関の制御装置は、複数の燃料を切り替えて運転可能な
エンジンと、燃料切り替えの要求があった場合、フューエルカットの前後まで前記燃料切
り替えのタイミングを遅延させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記燃料切り替えの要求後、所定時間幅以内に前記フューエルカットの状態がない場合、前記燃料切り替えを強制的に行い、前記所定時間幅は、前記エンジンの運転状態により推定される、エミッション、燃費、又は／及び、消費される燃料の残量に基づき決定され、前記制御手段は、前記フューエルカットの継続時間幅が所定継続時間幅に満たない場合、前記燃料切り替えを実行しない。
上記処理に加え、前記制御手段は、前記燃料切り替えの要求後、所定時間幅以内に前記フューエルカットの状態がない場合、前記燃料切り替えを強制的に行う。このようにすることで、内燃機関の制御装置は、フューエルカットの状態がないことに起因して燃料切り替えが過度に遅延するのを防ぎ、燃料切り替えの未実施によるエミッション悪化及び燃料悪化を抑制することができる。
ここで、前記所定時間幅は、前記エンジンの運転状態により推定される、エミッション、燃費、又は／及び、消費される燃料の残量に基づき決定される。ここで、「消費される燃料の残量」とは、具体的には燃料切り替えの遅延中にエンジンに供給している燃料の残量を指す。一般に、エンジンの運転状態によって燃料切り替えの遅延に伴うエミッション、燃費、及び消費される燃料の残量が異なる。従って、内燃機関の制御装置は、エンジンの運転状態に基づき上述の所定時間幅を決定することで、エミッション、燃費、又は／及び消費される燃料の残量が許容範囲内となるように、燃料切り替えの遅延時間幅を制限することができる。
上記処理に加え、前記制御手段は、前記フューエルカットの継続時間幅が所定継続時間幅に満たない場合、前記燃料切り替えを実行しない。フューエルカットの継続時間幅が短い場合、エンジン内に残留した前に使用した燃料が掃気されず、燃焼の悪化等が生じる虞がある。従って、この態様では、内燃機関の制御装置は、フューエルカットの継続時間幅が所定継続時間幅に満たない場合、燃料切り替えを実行しないことで、燃料切り替え前に使用した燃料の残留に起因した影響を排除することができる。
以上

Claims (5)

  1. 複数の燃料を切り替えて運転可能なエンジンと、
    燃料切り替えの要求があった場合、フューエルカットの前後まで前記燃料切り替えのタイミングを遅延させる制御手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記燃料切り替えの要求後、所定時間幅以内に前記フューエルカットの状態がない場合、前記燃料切り替えを強制的に行う請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記所定時間幅は、前記エンジンの運転状態により推定される、エミッション、燃費、又は／及び、消費される燃料の残量に基づき決定される請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記制御手段は、前記フューエルカットの継続時間幅が所定継続時間幅に満たない場合、前記燃料切り替えを実行しない請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 前記所定継続時間幅は、前記エンジンの運転状態に基づき決定される請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
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