WO2014006761A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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injection
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internal combustion
combustion engine
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和弘 若尾
美江 加藤
崇博 塚越
和久 松田
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine capable of using a fuel mixed with different types of fuel, for example, a fuel mixed with alcohol and hydrocarbon fuel, and a port injection valve for injecting fuel into an intake port and a fuel directly into a cylinder.
  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine capable of injecting mixed fuel from both in-cylinder injection valves.
  • an internal combustion engine for FFV that can use fuel mixed with different types of fuel is known.
  • a fuel obtained by mixing an alcohol such as ethanol and a hydrocarbon fuel such as gasoline is one of the typical mixed fuels used in an internal combustion engine for FFV.
  • a dual injection type that includes a port injection valve that injects fuel into the intake port and an in-cylinder injection valve that directly injects fuel into the cylinder, and can change the injection ratio of both fuel injection valves according to the operating state Internal combustion engines are also known.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-214415 discloses a dual injection internal combustion engine for FFV that has the characteristics of both of these two types of internal combustion engines, that is, an in-cylinder injection valve and a port injection valve.
  • a technique relating to an internal combustion engine capable of injecting a mixed fuel is disclosed.
  • a conventional FFV internal combustion engine using an alcohol mixed fuel engine control is performed by a method according to the alcohol concentration of the fuel. Specifically, the higher the alcohol concentration of the fuel, the smaller the calorific value per unit volume. Therefore, the fuel injection amount is determined according to the alcohol concentration of the fuel. This is because if the fuel injection amount is excessive, the emission is increased, and if the fuel injection amount is insufficient, the drivability is deteriorated. Further, the higher the alcohol concentration of the fuel, the faster the combustion speed, and accordingly, the exhaust temperature tends to be lower. Therefore, the ignition timing is determined according to the alcohol concentration of the fuel. This is because the exhaust temperature is increased by retarding the ignition timing, thereby reducing emissions.
  • the alcohol concentration of fuel is learned from the feedback correction amount of air-fuel ratio feedback control, and engine control is performed based on the learned alcohol concentration. For this reason, when the alcohol concentration of the fuel injected from the fuel injection valve changes with refueling, it is based on the unstable alcohol concentration until the switching from the fuel before refueling to the fuel after refueling is completed. Thus, engine control is performed. Therefore, in the conventional internal combustion engine for FFV, there is a possibility that the emission increases and the drivability deteriorates while the fuel injected from the fuel injection valve is switched from the one before refueling to the one after refueling.
  • the dual-injection type internal combustion engine has an in-cylinder injection valve and a port injection valve for each cylinder, but the fuel supply lines for distributing fuel to the fuel injection valves of each cylinder are separately provided for the fuel injection valve and the port injection valve. It is piped in. Moreover, the fuel injection amounts of the two fuel injection valves are not the same, and the injection ratios of both are changed according to the operating state of the internal combustion engine.
  • the above-mentioned problem is not limited to a dual injection internal combustion engine that uses an alcohol-mixed fuel.
  • This is a problem that is common to all dual-injection internal combustion engines that use a mixed fuel that is a mixture of different types of fuel and that can change the mixing ratio of the different types of fuel by refueling.
  • the mixing ratio of different fuels is, for example, a mixing ratio of alcohol and gasoline mixed with each other, and can be expressed as an alcohol concentration in the fuel or a gasoline concentration in the fuel.
  • the present invention has been made in view of such problems, and in a dual injection internal combustion engine capable of using a fuel mixed with different fuels, an injection that may occur when the mixing ratio of the different fuels in the used fuel changes greatly.
  • the purpose is to make it possible to quickly resolve the difference in fuel concentration between valves.
  • the present invention provides a control device for an internal combustion engine configured to operate as follows.
  • the control device normally controls the fuel injection amount of the in-cylinder injection valve and the fuel injection amount of the port injection valve in accordance with the operating state of the internal combustion engine. More specifically, the injection ratio between the fuel injection amount of the in-cylinder injection valve and the fuel injection amount of the port injection valve is determined according to the operating state of the internal combustion engine. In this case, the injection ratio is in a range including 0: 1 or 1: 0, more preferably in a range from 0: 1 to 1: 0. When the injection ratio is 0: 1, fuel injection is performed only by the port injection valve, and when the injection ratio is 1: 0, fuel injection is performed only by the in-cylinder injection valve.
  • Each injection mode has advantages and disadvantages related to the operating state of the internal combustion engine. Therefore, the merit of each injection mode can be maximized by changing the injection ratio in accordance with the operating state of the internal combustion engine instead of fixing the injection ratio.
  • the control device Rather than controlling the fuel injection amount of each injection valve according to the operating state, the fuel injection amount of each injection valve is controlled so that fuel is injected from both the in-cylinder injection valve and the port injection valve.
  • the control device changes the mode relating to the determination of the injection ratio to a special mode different from the normal mode.
  • the control device according to the present invention determines the injection ratio in a range excluding 0: 1 and 1: 0. That is, the control device according to the present invention does not allow fuel injection by only the port injection valve or fuel injection by only the in-cylinder injection valve, and always injects fuel to both fuel injection valves. By determining the injection ratio in this manner, the remaining fuel before refueling can be consumed steadily in both the fuel supply line connected to the in-cylinder injection valve and the fuel supply line connected to the port injection valve.
  • the injection ratio in the special mode may be variable as long as it is in a range excluding 0: 1 and 1: 0, but 0: 1 and 1: 0 are set in order to promote consumption of residual fuel in both fuel supply lines. You may fix to the predetermined ratio except.
  • the above special mode is terminated when certain conditions are met. After the end of the special mode, the injection ratio is determined again in the normal mode.
  • An example of the special mode termination condition is that a certain time has elapsed since switching to the special mode.
  • the special mode end condition is that the integrated fuel injection amount from the port injection valve exceeds the threshold value and the integrated fuel injection amount from the in-cylinder injection valve exceeds the threshold value.
  • Each threshold value may be the same value, but it is more preferable if it is a value corresponding to the capacity of each fuel supply line.
  • the mixing ratio of the different fuel in the fuel injected from the in-cylinder injection valve and the mixing ratio of the different fuel in the fuel injected from the port injection valve are both changed so that they are substantially equal.
  • the special mode is terminated.
  • the injection ratio is changed by a predetermined ratio or more, and the change amount of the output value of the air-fuel ratio sensor at that time is examined. If there is no difference in the mixing ratio of the different types of fuel between the fuel injected from the port injection valve and the fuel injected from the in-cylinder injection valve, the output value of the air-fuel ratio sensor will be too much before and after changing the injection ratio. It does not change.
  • the fuel injected from the port injection valve and the in-cylinder injection valve It can be confirmed whether or not the mixing ratio of the different fuels to the injected fuel is substantially equal.
  • the change in the mixing ratio of different fuels in the used fuel can be detected directly by the sensor.
  • a concentration sensor corresponding to a specific fuel component is provided in the fuel supply system
  • a change in the mixing ratio of different fuels in the used fuel can be detected from a change in the output value of the concentration sensor.
  • the position where the concentration sensor is arranged is preferably just before the branch point where the fuel supply line extending from the discharge port of the fuel pump branches into a line connected to the in-cylinder injection valve and a line connected to the port injection valve.
  • a concentration sensor may be disposed inside the fuel tank.
  • the mixing ratio may change over time. Since the volatility differs for each fuel component, the fuel component having high volatility evaporates in the fuel tank, resulting in a change in the mixing ratio. However, such a change with time is a very slight change. For example, the degree of change differs greatly when the fuel in the fuel tank is replaced by refueling. Therefore, when a change in the mixing ratio of different fuels in the used fuel is detected by the concentration sensor, a threshold that can be distinguished from a change over time is determined in advance, and a change in output value exceeding the threshold may be detected. preferable.
  • the possibility of a change in the mixing ratio of different fuels in the used fuel can be detected indirectly by detecting at least one of fuel supply to the fuel tank or at least one of it being performed, for example. .
  • fuel having a different mixing ratio of different types of fuel from the remaining fuel in the fuel tank may enter the fuel tank.
  • the fact that refueling has been performed can be detected from a change in the output value of the fuel remaining amount sensor, and the fact that refueling will be performed from now on can be detected by opening and closing the refueling port.
  • a sensor may be arranged at the fuel filler port and detected from the output value of the sensor, or an operation of a switch or a lever for opening the fuel filler port may be detected.
  • the possibility of a change in the mixing ratio of different fuels in the fuel used may be detected by detecting at least one of starting or starting of the internal combustion engine. It is extremely unlikely that the mixing ratio of different fuels in the fuel used will change rapidly during operation of the internal combustion engine. There is such a possibility when refueling is performed while the internal combustion engine is stopped, and the effect appears when the internal combustion engine is started. Therefore, by detecting at least one of the start or the start of the internal combustion engine and determining that there is a possibility of a change in the mixing ratio of the different fuels in the used fuel, refueling of the mixed fuel is performed. The influence on the operation of the internal combustion engine can be further alleviated. Whether or not the internal combustion engine has been started can be detected by confirming a start request signal used for start control of the internal combustion engine or by confirming the determination result of the start determination.
  • ignition timing control and fuel injection amount control can be performed based on the mixing ratio of different fuels estimated from the output value of the concentration sensor.
  • the mixing ratio of the different fuel in the injected fuel can be calculated from the feedback correction amount related to the air-fuel ratio feedback control, the ignition timing and the ignition timing and the mixing ratio of the different fuel calculated from the feedback correction amount can be calculated. It is also possible to determine the fuel injection amount.
  • the injected fuel is changed from the remaining fuel before refueling. Until the fuel is completely switched to the fuel after refueling, an accurate mixing ratio of different fuels cannot be obtained from the feedback correction amount.
  • a concentration sensor is provided in the fuel supply system, if there is a change in the output value of the concentration sensor, ignition is performed based on the range of the mixing ratio of different fuels estimated from the output value of the concentration sensor. It is preferable to determine the timing and the fuel injection amount.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel supply system of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) to which a control device according to the present invention is applied in the present embodiment.
  • the engine 2 according to the present embodiment is a V-type 6-cylinder engine having three cylinders in each of the left and right banks 4L and 4R, and a mixture of alcohol (here, ethanol) and hydrocarbon fuel (here, gasoline).
  • This is an FFV engine that can use the obtained fuel, and is also a dual injection type engine that uses both port injection and in-cylinder direct injection.
  • Each cylinder of the engine 2 is provided with port injection valves 28L and 28R for injecting fuel into the intake port.
  • the port injection valves 28L of the three cylinders in the left bank 4L are connected to the low pressure delivery pipe 24L
  • the port injection valves 28R of the three cylinders in the right bank 4R are connected to the low pressure delivery pipe 24R.
  • the left and right low pressure delivery pipes 24L, 24R are both connected to the low pressure fuel pipe 22.
  • pulsation dampers 26L and 26R for suppressing fuel pressure pulsation are attached to the low-pressure delivery pipes 24L and 24R, respectively.
  • the low pressure fuel pipe 22 is connected to the discharge port of the feed pump (low pressure fuel pump) 12.
  • the feed pump 12 is disposed inside the fuel tank 10 in which ethanol mixed gasoline as fuel is stored.
  • An ethanol concentration sensor 20 for measuring the ethanol concentration of the fuel is attached to the low pressure fuel pipe 22.
  • the low-pressure fuel pipe 22 is provided with a filter 18 and a pressure regulator 16.
  • the pressure regulator 16 opens when the fuel pressure in the low-pressure fuel pipe 22 exceeds a predetermined pressure (for example, 400 kPa), and returns the fuel in the low-pressure fuel pipe 22 to the fuel tank 10, whereby the fuel pressure in the low-pressure fuel pipe 22 is returned. Is kept below a predetermined pressure.
  • each cylinder of the engine 2 is provided with in-cylinder injection valves 40L and 40R for directly injecting fuel into the cylinder.
  • the in-cylinder injection valves 40L of the three cylinders in the left bank 4L are connected to the high-pressure delivery pipe 36L
  • the in-cylinder injection valves 40R of the three cylinders in the right bank 4R are connected to the high-pressure delivery pipe 36R.
  • the two high-pressure delivery pipes 36L and 36R are connected by a connecting pipe 38, and one of the high-pressure delivery pipes 36R is connected to the high-pressure fuel pipe 34.
  • a fuel pressure sensor 74 is attached to one high-pressure delivery pipe 36R, and a relief valve 42 is attached to the other high-pressure delivery pipe 36L.
  • the relief valve 42 opens when the fuel pressure in the high pressure delivery pipes 36L, 36R exceeds a predetermined pressure (for example, 15.3 MPa), and the fuel in the high pressure delivery pipes 36L, 36R is transferred to the fuel tank 10 via the return pipe 44. By returning, the fuel pressure in the high-pressure delivery pipes 36L and 36R is suppressed to a predetermined pressure or less.
  • a predetermined pressure for example, 15.3 MPa
  • the high pressure fuel pipe 34 is connected to the discharge port of the high pressure fuel pump 50.
  • the low-pressure fuel pipe 22 branches downstream from the mounting position of the ethanol concentration sensor 20, and the high-pressure fuel pump 50 connects the branched low-pressure fuel pipe 30 and high-pressure fuel pipe 34.
  • the high-pressure fuel pump 50 is driven by a cam 58 to suck in fuel from the low-pressure fuel pipe 30, pressurize the fuel, and discharge fuel to the high-pressure fuel pipe 34.
  • An electromagnetic spill valve 54 that adjusts the amount of fuel to be discharged, and a check valve 56 that opens when the pressure of the fuel discharged from the plunger 52 exceeds a predetermined pressure (for example, 60 kPa).
  • a pulsation damper 32 for suppressing the pressure pulsation of the fuel is attached to the low pressure fuel pipe 30 connected to the high pressure fuel pump 50.
  • the port injection valves 28L and 28R are directly driven by the engine control computer 70.
  • the in-cylinder injection valves 40L and 40R and the electromagnetic spill valve 54 are driven by the engine control computer 70 via the driver circuit 72.
  • Various information regarding the operating state of the engine 2 is input to the engine control computer 70 from various sensors such as the fuel pressure sensor 74 and the ethanol concentration sensor 20. Based on the sensor information and set value information stored in advance in the memory, the engine control computer 70 follows the control program stored in the ROM according to the port injection valves 28L and 28R, the in-cylinder injection valves 40L and 40R, Various actuators including the electromagnetic spill valve 54 are operated.
  • the control of the engine 2 executed by the engine control computer 70 in the present embodiment includes fuel injection control performed by operating the port injection valves 28L and 28R and the in-cylinder injection valves 40L and 40R.
  • this fuel injection control the injection ratio between port injection and in-cylinder direct injection is controlled.
  • the engine control computer 70 usually determines the injection ratio according to the operating state of the engine 2, specifically, according to the values of various physical quantities indicating the operating state of the engine 2 such as the engine speed, load, and water temperature. To do.
  • the warm state only in-cylinder direct injection is performed in the idle state, in the partial load, the injection ratio is changed according to the load, and in WOT, only in-cylinder direct injection is performed.
  • the engine control computer 70 changes the injection ratio to a setting different from normal. That is, the injection ratio setting mode is changed from the normal mode to the special mode.
  • the engine control computer 70 normally performs air-fuel ratio feedback control based on the output value of the air-fuel ratio sensor disposed in the exhaust passage, and calculates the ethanol concentration of the fuel from the feedback correction amount. Then, the ignition timing is determined based on the ethanol concentration obtained from the feedback correction amount, and the fuel injection amount by each fuel injection valve 40L, 40R, 28L, 28R is determined based on the ethanol concentration.
  • the engine control computer 70 changes the method for determining the ignition timing and the fuel injection amount to a method different from usual. Details of the engine control executed by the engine control computer 70 in the present embodiment will be described below with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an engine control routine executed by the engine control computer 70 in the present embodiment.
  • the engine control computer 70 determines whether or not the ethanol concentration of the fuel in the fuel tank 10 has changed due to refueling. When refueling is not performed or when refueling is performed and fuel having the same ethanol concentration as the fuel in the fuel tank 10 is refueled, the determination result of step S2 is negative. In that case, the process by the engine control computer 70 proceeds to step S14.
  • step S ⁇ b> 14 the engine control computer 70 sets the injection ratio between port injection and in-cylinder direct injection to a normal injection ratio, that is, an injection ratio according to the operating state of the engine 2. Further, the ignition timing is set according to the ethanol concentration calculated from the feedback correction amount, and the fuel injection amount is determined based on the ethanol concentration.
  • Determination in step S2 is performed based on a change in the output value of the ethanol concentration sensor 20.
  • the engine control computer 70 detects the change from the change in the output value of the ethanol concentration sensor 20. That is, the engine control computer 70 detects a change in the output value of the ethanol concentration sensor 20 as a change in the ethanol concentration of the fuel used, that is, a change in the mixing ratio of different fuels in the fuel used.
  • the ethanol concentration of the fuel in the fuel tank 10 may change over time.
  • step S2 it is determined that the ethanol concentration of the fuel used has changed due to refueling only when the amount of change in the output value of the ethanol concentration sensor 20 exceeds the threshold value in order to distinguish it from such changes over time. It is supposed to be. In this case, the process by the engine control computer 70 proceeds to step S4.
  • step S4 the engine control computer 70 fixes the injection ratio of in-cylinder direct injection (DI) and port injection (PFI) to 0.5: 0.5.
  • the fixed injection ratio is not changed even when the engine speed or load changes. Therefore, normally, the injection ratio of port injection to in-cylinder direct injection is set to 0: 1 in the idling operation in the warm state.
  • the injection from the port injection valves 28L and 28R is also performed.
  • the fuel is always injected.
  • the injection ratio between port injection and in-cylinder direct injection is 1: 0 at an extremely low temperature.
  • fuel is always supplied from the in-cylinder injection valves 40L and 40R. Be injected.
  • the ethanol concentration calculated from the feedback correction amount is the total ethanol concentration of the fuel injected from both fuel injection valves, and the ethanol concentration in each of the fuel by direct in-cylinder injection and the fuel by port injection is individually determined. It cannot be calculated. For this reason, if the ignition timing and the fuel injection amount are determined using the ethanol concentration calculated from the feedback correction amount, the combustion may be deteriorated.
  • step S4 the engine control computer 70 estimates the ethanol concentration of the fuel from the output value of the ethanol concentration sensor 20. Then, using the ethanol concentration estimated from the output value of the ethanol concentration sensor 20 and the alcohol concentration of the remaining fuel before refueling, the range of the ethanol concentration of the fuel injected from both fuel injection valves is predicted. Then, the fuel injection amount is determined based on the highest ethanol concentration within the predicted ethanol concentration range, and the base ignition timing is determined based on the ethanol concentration in order to prevent knocking due to the excessive advance angle.
  • the ignition timing retardation amount is based on the lowest ethanol concentration within the expected ethanol concentration range to prevent deterioration of combustion due to over-retarding.
  • the engine control computer 70 uses the output value of the ethanol concentration sensor 20 instead of the ethanol concentration calculated from the feedback correction amount related to the air-fuel ratio feedback control.
  • the fuel injection amount and the ignition timing are determined based on the estimated ethanol concentration.
  • the engine control computer 70 determines whether the air-fuel ratio sensor (A / F sensor) is activated. The determination is made based on, for example, the engine water temperature, the integrated value of the intake air amount after startup, the number of times of fuel injection after startup, and the like. If it is confirmed that the air-fuel ratio sensor is activated, the engine control computer 70 determines that the air-fuel ratio correction amount (A / F correction amount) calculated based on the output value of the air-fuel ratio sensor is predetermined in step S8. Determine if it is within range. The predetermined range can be determined based on the ethanol concentration estimated from the output value of the ethanol concentration sensor 20, for example. If it is confirmed that the air-fuel ratio correction amount is within the predetermined range, the processing by the engine control computer 70 proceeds to step S10.
  • step S10 the engine control computer 70 changes the injection ratio between the port injection and the in-cylinder direct injection to 1: 0. That is, the fuel injection by the cylinder injection valves 40L and 40R is stopped, and only the fuel injection by the port injection valves 28L and 28R is executed.
  • the engine control computer 70 determines whether or not the amount of change in the air-fuel ratio correction amount accompanying the change in the injection ratio is smaller than a predetermined value.
  • the predetermined value used in this determination is set to a sufficiently small value so that the air-fuel ratio correction amount before the change of the injection ratio can be regarded as equivalent to the air-fuel ratio correction amount after the change.
  • the air-fuel ratio correction amount before the change of the injection ratio corresponds to the ethanol concentration as a whole of the injected fuel including the fuel by direct in-cylinder injection and the fuel by port injection.
  • the air-fuel ratio correction amount after the change of the injection ratio corresponds only to the ethanol concentration of the fuel by the port injection.
  • the difference in the air-fuel ratio correction amount before and after the change of the injection ratio means that there is a difference in the ethanol concentration between the fuel by direct in-cylinder injection and the fuel by port injection. Furthermore, this means that the fuel replacement is not completely completed in the fuel supply line on either the cylinder injection valve side or the port injection valve side.
  • step S12 if the change amount of the air-fuel ratio correction amount is not smaller than the predetermined value as a result of the determination in step S12, the process by the engine control computer 70 returns to step S4 again.
  • the injection ratio between port injection and in-cylinder direct injection is again changed to 0.5: 0.5 and fixed.
  • the fuel is again consumed in the fuel supply lines on both the in-cylinder injection port side and the port injection valve side, and the fuel replacement is promoted even in the fuel supply line that has not been replaced. .
  • the engine control computer 70 repeatedly executes the processing from step S4 to step S12 until the result of the determination at step S12 becomes affirmative.
  • step S12 If the result of the determination in step S12 is affirmative, it means that there is no difference in the alcohol concentration between the fuel by in-cylinder direct injection and the fuel by port injection. Furthermore, this means that the fuel replacement has been completed in the fuel supply lines on both the cylinder injection valve side and the port injection valve side. Therefore, in this case, the process by the engine control computer 70 proceeds to step S14.
  • the injection ratio between port injection and in-cylinder direct injection is changed to a normal injection ratio, that is, an injection ratio according to the operating state of the engine 2. Further, the settings of the ignition timing and the fuel injection amount are changed to settings corresponding to the ethanol concentration calculated from the feedback correction amount.
  • the engine control computer 70 executes the routine composed of the steps described above, when the ethanol concentration of the fuel in the fuel tank 10 is changed by refueling, the fuel injected from the port injection valves 28L and 28R is changed.
  • the situation where the ethanol concentration and the ethanol concentration of the fuel injected from the in-cylinder injection valves 40L and 40R are different can be solved at an early stage. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the emission performance and drivability accompanying the decrease in the control accuracy of the ignition timing and the fuel injection amount.
  • the injection ratio is 0.5: 0.5 regardless of the operating state of the engine 2. Therefore, the ethanol concentration of the injected fuel can be prevented from changing suddenly depending on the operating state while the fuel is being replaced in the fuel supply lines on both the in-cylinder injection port side and the port injection valve side.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • the ethanol concentration estimated from the output value of the ethanol concentration sensor is used as the ignition timing. And used to determine the fuel injection amount.
  • the ignition timing and the fuel injection amount are always set based on the ethanol concentration estimated from the output value of the ethanol concentration sensor without using the ethanol concentration calculated from the feedback correction amount. You may decide.
  • the change in the ethanol concentration of the fuel is detected from the change in the output value of the ethanol concentration sensor.
  • the refueling action itself may be detected as a sign indicating the possibility of a change in the ethanol concentration of the fuel. That is, if fuel supply is detected by a fuel remaining amount sensor or the like, the injection ratio between the port injection and the direct in-cylinder injection may be fixed at a constant ratio because the ethanol concentration of the fuel may have changed.
  • the act of starting the internal combustion engine may be detected as a sign indicating the possibility of a change in the ethanol concentration of the fuel.
  • the refueling is performed mainly when the internal combustion engine is stopped, and the effect of the refueling appears when the internal combustion engine is started.
  • the ethanol concentration sensor is arranged in front of the branch point of the low-pressure fuel pipe.
  • the ethanol concentration sensor only needs to be at a position where the change in the ethanol concentration of the fuel in the fuel tank due to refueling can be detected before injection from each fuel injection valve. Therefore, the ethanol concentration sensor may be integrated with the feed pump and provided in the fuel tank, or may be provided in the fuel filler port.
  • the injection ratio between the port injection and the direct injection in the cylinder fixed in step S4 of the above-mentioned routine is not necessarily 0.5: 0.5.
  • the injection ratio may be 0.4: 0.6 or 0.6: 0.4.
  • the injection ratio may be changed in a range excluding 0: 1 and 1: 0 instead of fixing the injection ratio to a constant ratio. That is, as long as fuel is always injected into both injection valves, the injection ratio may be changed according to the operating state of the engine 2. In order to avoid a sudden change in the ethanol concentration of the injected fuel depending on the operating state, it is preferable that the injection ratio is fixed at a constant ratio as in the above-described embodiment.
  • the residual fuel before refueling is consumed steadily in both the fuel supply line connected to the in-cylinder injection valve and the fuel supply line connected to the port injection valve.
  • the fuel can be replaced in the fuel supply line.
  • the injection ratio between the port injection and the in-cylinder direct injection that is changed in step S10 of the above-described routine is not necessarily 1: 0.
  • the injection ratio may be changed to 0: 1 so that only in-cylinder direct injection is performed.
  • the injection ratio can be changed by a predetermined ratio or more from the fixed injection ratio, it may be changed to an injection ratio other than 1: 0 or 0: 1.
  • Fuel tank 12 Fuel tank 12 Feed pump 20 Ethanol concentration sensor 22 Low pressure fuel pipe 24L, 24R Low pressure delivery pipe 28L, 28R Port injection valve 34 High pressure fuel pipe 36L, 36R High pressure delivery pipe 40L, 40R In-cylinder injection Valve 50 high pressure fuel pump 70 engine control computer

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Abstract

　本発明の目的は、筒内直接噴射とポート噴射とを併用する内燃機関において、使用燃料における異種燃料の混合割合が大きく変化した場合に生じうる噴射弁間の燃料濃度の相違を早期に解消できるようにすることである。この目的のため、本発明に係る制御装置は、通常は、内燃機関の運転状態に応じて各噴射弁の燃料噴射量を制御するが、使用燃料における異種燃料の混合割合に変化が生じた場合、或いは、そのような変化が生じる可能性がある場合は、一時的に筒内噴射弁とポート噴射弁の双方から燃料が噴射されるように各噴射弁の燃料噴射量を制御する。

Description

内燃機関の制御装置
　本発明は、異種燃料が混合した燃料、例えば、アルコールと炭化水素系燃料が混合した燃料を使用可能な内燃機関であって、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁の双方から混合燃料を噴射することのできる内燃機関のための制御装置に関する。
　自動車用の内燃機関として、異種燃料が混合した燃料を使用可能なＦＦＶ用内燃機関が知られている。エタノール等のアルコールとガソリン等の炭化水素系燃料が混合した燃料は、ＦＦＶ用内燃機関で用いられる代表的な混合燃料の１つである。また、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁とを備え、運転状態に応じて両燃料噴射弁による噴射比率を変更することのできるデュアル噴射型内燃機関も知られている。そして、特開２００６－２１４４１５号公報には、それら２種類の内燃機関の両方の特徴を兼ね備えたＦＦＶ用デュアル噴射型内燃機関、つまり、筒内噴射弁とポート噴射弁を備え、両燃料噴射弁から混合燃料（同公報の例ではアルコール混合燃料）を噴射することのできる内燃機関に関する技術が開示されている。
　アルコール混合燃料を使用する従来のＦＦＶ用内燃機関では、燃料のアルコール濃度に応じた方法でエンジン制御が行われている。具体的には、燃料のアルコール濃度が高いほど単位体積あたりの発熱量は小さくなることから、燃料のアルコール濃度に応じて燃料噴射量が決められている。燃料噴射量が過剰になればエミッションが増大し、燃料噴射量が不足すればドライバビリティが悪化するためである。また、燃料のアルコール濃度が高いほど燃焼速度は速くなり、その分、排気温度は低くなり易いことから、燃料のアルコール濃度に応じて点火時期が決められている。点火時期の遅角によって排気温度を高くし、それによりエミッションを低減するためである。ただし、点火時期を遅角しすぎるとドライバビリティが悪化してしまうという背反もある。このようなことから、従来のＦＦＶ用内燃機関では、エミッションの低減とドライバビリティの悪化の抑制とが両立するように、燃料のアルコール濃度に応じて燃料噴射量と点火時期とを最適に制御することが行われている。
　ところで、市販されているアルコール混合燃料にはアルコール濃度の異なるものが複数種類存在する。このため、車両に給油が行われた場合、現在使用されている燃料とは異なるアルコール濃度の燃料が燃料タンクに足されることも有り得る。その場合、燃料タンク内のアルコール濃度は給油量に応じて変化するが、給油前に既に燃料タンクから吸い上げられた燃料、つまり、燃料供給ライン内の残存燃料については給油前のアルコール濃度がそのまま維持される。その結果、給油後暫くは給油前と同じアルコール濃度の燃料が燃料噴射弁から噴射され、その後、給油によりアルコール濃度が変化した燃料が燃料噴射弁から噴射されることになる。
　従来のＦＦＶ用内燃機関では、空燃比フィードバック制御のフィードバック補正量から燃料のアルコール濃度が学習され、学習したアルコール濃度に基づいてエンジン制御が行われている。このため、給油に伴い燃料噴射弁から噴射される燃料のアルコール濃度が変化する場合は、給油前の燃料から給油後の燃料への切り替えが完了するまでの間は、不安定なアルコール濃度に基づいてエンジン制御が行われることになる。よって、従来のＦＦＶ用内燃機関では、燃料噴射弁から噴射される燃料が給油前のものから給油後のものに切り替わる途中においてエミッションの増加やドライバビリティの悪化が起きる可能性がある。
　そして、上述の問題は、上記特許文献に記載のようなデュアル噴射型内燃機関において特に顕著なものとなる。デュアル噴射型内燃機関は気筒毎に筒内噴射弁とポート噴射弁を備えているが、各気筒の燃料噴射弁に燃料を分配するための燃料供給ラインは燃料噴射弁とポート噴射弁とで別々に配管されている。しかも、２つの燃料噴射弁の燃料噴射量は同じではなく内燃機関の運転状態に応じて両者の噴射比率は変更される。このため、筒内噴射弁用の燃料供給ラインとポート噴射弁用の燃料供給ラインとでは、内部の燃料が給油前のものから給油後のものに完全に切り替わるまでの時間に違いが生じることになる。その結果、デュアル噴射型内燃機関では、ポート噴射弁から噴射される燃料のアルコール濃度と筒内噴射弁から噴射される燃料のアルコール濃度とが異なる状況が長く続き、その間は内燃機関全体としての噴射燃料のアルコール濃度が安定しないため、筒内噴射弁或いはポート噴射弁のみ備えるシングル噴射型内燃機関に比較してエミッションの増加やドライバビリティの悪化が起きやすくなってしまう。
特開２００６－２１４４１５号公報
　上述の課題はアルコール混合燃料を使用するデュアル噴射型内燃機関に限定される課題ではない。異種燃料が混合した燃料であって、給油によって異種燃料の混合割合が大きく変化しうる混合燃料を使用するデュアル噴射型内燃機関の全てに通じる課題である。なお、異種燃料の混合割合とは、例えば、アルコールとガソリンとが混合した燃料であればそれらの混合割合であり、燃料中のアルコール濃度、或いは、燃料中のガソリン濃度として表すこともできる。
　本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、異種燃料が混合した燃料を使用可能なデュアル噴射型内燃機関において、使用燃料における異種燃料の混合割合が大きく変化した場合に生じうる噴射弁間の燃料濃度の相違を早期に解消可能にすることを目的とする。そして、そのような目的のために、本発明は、次のように動作するように構成された内燃機関の制御装置を提供する。
　本発明に係る制御装置は、通常は、内燃機関の運転状態に応じて筒内噴射弁の燃料噴射量とポート噴射弁の燃料噴射量とを制御する。より詳しくは、筒内噴射弁の燃料噴射量とポート噴射弁の燃料噴射量との噴射比率を内燃機関の運転状態に応じて決定する。この場合の噴射比率は０：１或いは１：０を含む範囲、より好ましくは、０：１から１：０までの範囲とされる。噴射比率が０：１の場合にはポート噴射弁のみによって燃料噴射が行われ、噴射比率が１：０の場合には筒内噴射弁のみによって燃料噴射が行われる。各噴射形態には内燃機関の運転状態に関連してメリット及びデメリットがある。よって、噴射比率を固定するのではなく内燃機関の運転状態に応じて噴射比率を変化させることで、各噴射形態のメリットを最大限に生かすことができる。
　ただし、使用燃料における異種燃料の混合割合の変化が検知された場合、或いは、使用燃料における異種燃料の混合割合の変化の可能性が検知された場合、本発明に係る制御装置は、内燃機関の運転状態に応じて各噴射弁の燃料噴射量を制御するのではなく、筒内噴射弁とポート噴射弁の双方から燃料が噴射されるように各噴射弁の燃料噴射量を制御する。
　詳しくは、本発明に係る制御装置は、噴射比率の決定に係るモードを通常モードとは異なる特殊モードに変更する。特殊モードでは、本発明に係る制御装置は、０：１及び１：０を除く範囲で噴射比率を決定する。つまり、本発明に係る制御装置は、ポート噴射弁のみによる燃料噴射も筒内噴射弁のみによる燃料噴射も許容せず、必ず両方の燃料噴射弁に燃料を噴射させる。このように噴射比率を決定することにより、筒内噴射弁につながる燃料供給ラインとポート噴射弁につながる燃料供給ラインの両方において給油前の残存燃料を着実に消費させることができる。これにより、ポート噴射弁から噴射される燃料における異種燃料の混合割合と、筒内噴射弁から噴射される燃料における異種燃料の混合割合とが異なる状況を早期に解消することが可能となる。なお、特殊モードでの噴射比率は０：１及び１：０を除く範囲であれば可変でもよいが、両燃料供給ライン内の残留燃料の消費を促進するために０：１及び１：０を除く所定の比率に固定してもよい。
　上記の特殊モードは一定の条件が満たされた場合に終了される。特殊モードの終了後は再び通常モードにて噴射比率が決定される。特殊モードの終了条件の一例としては、特殊モードへの切り替えから一定の時間が経過したことを挙げることができる。好ましくは、ポート噴射弁からの積算燃料噴射量が閾値を超え、且つ、筒内噴射弁からの積算燃料噴射量が閾値を超えたことを特殊モードの終了条件とする。各閾値は同一値でもよいが、各燃料供給ラインの容量に応じた値になっていればより好ましい。
　また、より好ましくは、筒内噴射弁から噴射される燃料における異種燃料の混合割合と、ポート噴射弁から噴射される燃料における異種燃料の混合割合とがともに変化して両者がほぼ等しい混合割合になったことが確認されたら特殊モードを終了する。その確認の方法としては、噴射比率を所定割合以上変化させて、そのときの空燃比センサの出力値の変化量を調べればよい。ポート噴射弁から噴射された燃料と筒内噴射弁から噴射された燃料との間で異種燃料の混合割合に差がなくなっていれば、噴射比率を変更した前後において空燃比センサの出力値はあまり変化しない。よって、そのときの空燃比センサの出力値の変化量或いは同出力値に基づき計算されるパラメータの変化量が閾値よりも小さいかどうかによって、ポート噴射弁から噴射された燃料と筒内噴射弁から噴射された燃料との間で異種燃料の混合割合がほぼ等しくなったかどうか確認することができる。
　使用燃料における異種燃料の混合割合の変化は、センサによって直接的に検知することができる。例えば、特定の燃料成分に対応する濃度センサが燃料供給系に設けられている場合には、濃度センサの出力値の変化から使用燃料における異種燃料の混合割合の変化を検知することができる。濃度センサを配置する位置としては、燃料ポンプの吐出口から延びる燃料供給ラインが筒内噴射弁に接続されるラインとポート噴射弁に接続されるラインとに分岐する分岐点の手前が好ましい。勿論、燃料タンクの内部に濃度センサを配置してもよい。
　なお、異種燃料が混合した燃料が使用される場合、その混合割合には経時的な変化が生じる場合がある。燃料成分ごとに揮発性が異なるため、燃料タンク内で揮発性が高い燃料成分が蒸発し、結果として混合割合に変化が生じるのである。ただし、そのような経時的な変化は極僅かな変化であり、例えば給油によって燃料タンク内の燃料が入れ替わった場合とでは変化の程度は大きく異なる。よって、使用燃料における異種燃料の混合割合の変化を濃度センサによって検知する場合には、経時的な変化とは区別できる閾値が予め定められ、その閾値を超える出力値の変化が検知されることが好ましい。
　また、使用燃料における異種燃料の混合割合の変化の可能性は、例えば、燃料タンクへの給油が行われたこと又は行われることのうち少なくとも一方を検知することで間接的に検知することができる。給油が行われた場合、燃料タンク内の残存燃料とは異種燃料の混合割合の異なる燃料が燃料タンク内に入る可能性があるからである。給油が行われたことは、燃料残量センサの出力値の変化から検知することができるし、これから給油が行われることは、給油口の開閉から検知することができる。給油口の開閉を検知するには、給油口にセンサを配置してそのセンサの出力値から検知してもよいし、給油口を開くためのスイッチやレバーの操作を検知してもよい。
　また、内燃機関が始動されたこと又は始動されることのうち少なくとも一方を検知することによって、使用燃料における異種燃料の混合割合の変化の可能性を検知してもよい。使用燃料における異種燃料の混合割合が内燃機関の運転中に急激に変化する可能性は極めて低い。そのような可能性があるのは内燃機関の停止中に給油が行われた場合であり、その影響が現れるのは内燃機関の始動時である。よって、内燃機関が始動されたこと又は始動されることのうち少なくとも一方を検知し、それをもって使用燃料における異種燃料の混合割合の変化の可能性があると判断することにより、混合燃料の給油が内燃機関の運転に与える影響をより緩和することができる。内燃機関が始動されたこと又は始動されることは、内燃機関の始動制御に用いられる始動要求信号を確認することにより、或いは、始動判定の判定結果を確認することにより検知することができる。
　燃料供給系に濃度センサが設けられているのであれば、濃度センサの出力値から推定される異種燃料の混合割合に基づいて点火時期制御及び燃料噴射量制御を行うことができる。
　また、噴射された燃料における異種燃料の混合割合は空燃比フィードバック制御にかかるフィードバック補正量から算出することが可能であるから、フィードバック補正量から算出された異種燃料の混合割合に基づいて点火時期及び燃料噴射量の決定を行うことも可能である。しかし、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを併用するデュアル噴射型内燃機関においては、給油により使用燃料における異種燃料の混合割合に変化があった場合、噴射される燃料が給油前の残存燃料から給油後の燃料に完全に切り替わるまでは、フィードバック補正量からは正確な異種燃料の混合割合を得ることはできない。よって、燃料供給系に濃度センサが設けられているのであれば、濃度センサの出力値に変化があった場合は、濃度センサの出力値から推定される異種燃料の混合割合の範囲に基づいて点火時期及び燃料噴射量を決定することが好ましい。
本発明に係る制御装置が用いられる内燃機関の燃料供給系の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態において実行されるエンジン制御のルーチンを示すフローチャートである。
　本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
　図１は、本実施の形態において本発明に係る制御装置が適用される内燃機関（以下、エンジン）の燃料供給系の構成を示す図である。本実施の形態に係るエンジン２は、左右のバンク４Ｌ，４Ｒに３気筒ずつ備えるＶ型６気筒エンジンであり、また、アルコール（ここではエタノール）と炭化水素系燃料（ここではガソリン）とが混合した燃料を使用可能なＦＦＶ用エンジンであり、さらに、ポート噴射と筒内直接噴射を併用するデュアル噴射型エンジンでもある。
　エンジン２の各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁２８Ｌ，２８Ｒが備えられている。左バンク４Ｌの３つの気筒のポート噴射弁２８Ｌは低圧デリバリーパイプ２４Ｌに接続され、右バンク４Ｒの３つの気筒のポート噴射弁２８Ｒは低圧デリバリーパイプ２４Ｒに接続されている。左右の低圧デリバリーパイプ２４Ｌ，２４Ｒは共に低圧燃料パイプ２２に接続されている。また、各低圧デリバリーパイプ２４Ｌ，２４Ｒには、燃料の圧力脈動を抑えるためのパルセーションダンパ２６Ｌ，２６Ｒが取り付けられている。
　低圧燃料パイプ２２はフィードポンプ（低圧燃料ポンプ）１２の吐出口に接続されている。フィードポンプ１２は、燃料であるエタノール混合ガソリンが貯留された燃料タンク１０の内部に配置されている。低圧燃料パイプ２２には、燃料のエタノール濃度を計測するためのエタノール濃度センサ２０が取り付けられている。さらに、低圧燃料パイプ２２には、フィルタ１８とプレッシャレギュレータ１６が設けられている。プレッシャレギュレータ１６は低圧燃料パイプ２２内の燃料圧力が所定圧（例えば４００ｋＰａ）を超えたときに開き、低圧燃料パイプ２２内の燃料を燃料タンク１０に戻すことによって、低圧燃料パイプ２２内の燃料圧力を所定圧以下に抑えている。
　また、エンジン２の各気筒には、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射弁４０Ｌ，４０Ｒが備えられている。左バンク４Ｌの３つの気筒の筒内噴射弁４０Ｌは高圧デリバリーパイプ３６Ｌに接続され、右バンク４Ｒの３つの気筒の筒内噴射弁４０Ｒは高圧デリバリーパイプ３６Ｒに接続されている。２つの高圧デリバリーパイプ３６Ｌ，３６Ｒは連結パイプ３８によって連結され、その片方の高圧デリバリーパイプ３６Ｒが高圧燃料パイプ３４に接続されている。また、一方の高圧デリバリーパイプ３６Ｒには燃圧センサ７４が取り付けられ、他方の高圧デリバリーパイプ３６Ｌにはリリーフ弁４２が取り付けられている。リリーフ弁４２は高圧デリバリーパイプ３６Ｌ，３６Ｒ内の燃料圧力が所定圧（例えば１５．３ＭＰａ）を超えたときに開き、高圧デリバリーパイプ３６Ｌ，３６Ｒ内の燃料をリターンパイプ４４を介して燃料タンク１０に戻すことによって、高圧デリバリーパイプ３６Ｌ，３６Ｒ内の燃料圧力を所定圧以下に抑えている。
　高圧燃料パイプ３４は高圧燃料ポンプ５０の吐出口に接続されている。前記の低圧燃料パイプ２２はエタノール濃度センサ２０の搭載位置の下流で分岐し、その分岐した低圧燃料パイプ３０と高圧燃料パイプ３４とを高圧燃料ポンプ５０が接続している。高圧燃料ポンプ５０は、カム５８によって駆動されることにより低圧燃料パイプ３０からの燃料の吸入、燃料の加圧、及び、高圧燃料パイプ３４への燃料の吐出を行うプランジャ５２と、プランジャ５２に吸入される燃料の量を調整する電磁スピル弁５４と、プランジャ５２から吐出される燃料の圧力が所定圧（例えば６０ｋＰａ）を超えるときに開弁するチェック弁５６とを備えている。また、高圧燃料ポンプ５０に接続される低圧燃料パイプ３０には、燃料の圧力脈動を抑えるためのパルセーションダンパ３２が取り付けられている。
　以上のように構成されたエンジン２の燃料供給系において、ポート噴射弁２８Ｌ，２８Ｒはエンジンコントロールコンピュータ７０によって直接駆動される。一方、筒内噴射弁４０Ｌ，４０Ｒと電磁スピル弁５４はエンジンコントロールコンピュータ７０によりドライバ回路７２を介して駆動される。エンジンコントロールコンピュータ７０には、燃圧センサ７４やエタノール濃度センサ２０等の各種のセンサから、エンジン２の運転状態に関する様々な情報が入力される。エンジンコントロールコンピュータ７０は、それらセンサ情報や予めメモリに格納されている設定値情報等に基づいて、ＲＯＭ内に格納された制御プログラムに従い、ポート噴射弁２８Ｌ，２８Ｒ、筒内噴射弁４０Ｌ，４０Ｒ及び電磁スピル弁５４を含む各種のアクチュエータを操作する。
　本実施の形態においてエンジンコントロールコンピュータ７０により実行されるエンジン２の制御には、ポート噴射弁２８Ｌ，２８Ｒ及び筒内噴射弁４０Ｌ，４０Ｒを操作して行う燃料噴射制御が含まれる。この燃料噴射制御では、ポート噴射と筒内直接噴射との噴射比率が制御される。エンジンコントロールコンピュータ７０は、通常は、エンジン２の運転状態に応じて、具体的には、エンジン回転数、負荷、水温などエンジン２の運転状態を示す各種の物理量の値に応じて噴射比率を決定する。具体例を挙げると、温間時は、アイドル状態では筒内直接噴射のみが行われ、部分負荷では負荷に応じて噴射比率が変更され、ＷＯＴでは筒内直接噴射のみが行われる。冷間時は、アイドル状態ではポート噴射のみが行われ、部分負荷では負荷に応じて噴射比率が変更され、触媒の急速暖機が要求される場合は所定の噴射比率で噴き分けが行われる。一方、極低温では、負荷によらずポート噴射のみが行われる。前記各種物理量と噴射比率との関係はマップにおいて定義されており、エンジンコントロールコンピュータ７０はそのマップを参照して噴射比率を決定する。
　ただし、車両に対して給油が行われ、その結果、燃料タンク１０内の燃料のエタノール濃度が変化した場合には、エンジンコントロールコンピュータ７０は通常とは異なる設定に噴射比率を変更する。つまり、噴射比率の設定モードを通常モードから特殊モードに変更する。また、エンジンコントロールコンピュータ７０は、通常は、排気通路に配置された空燃比センサの出力値に基づいて空燃比フィードバック制御を行うとともに、フィードバック補正量から燃料のエタノール濃度を算出している。そして、フィードバック補正量から得られたエタノール濃度に基づいて点火時期を決定し、また、同エタノール濃度に基づいて各燃料噴射弁４０Ｌ，４０Ｒ，２８Ｌ，２８Ｒによる燃料噴射量を決定している。しかし、給油により燃料タンク１０内の燃料のエタノール濃度が変化した場合には、エンジンコントロールコンピュータ７０は点火時期や燃料噴射量の決定方法についても通常とは異なる方法に変更する。以下、本実施の形態においてエンジンコントロールコンピュータ７０が実行するエンジン制御の詳細について図２を用いて説明する。
　図２は、本実施の形態においてエンジンコントロールコンピュータ７０により実行されるエンジン制御のルーチンを示すフローチャートである。最初のステップＳ２では、エンジンコントロールコンピュータ７０は、給油により燃料タンク１０内の燃料のエタノール濃度が変化したかどうか判定する。給油が行われていない場合や、給油が行われた場合であって燃料タンク１０内の燃料と同エタノール濃度の燃料が給油された場合には、ステップＳ２の判定結果は否定となる。その場合、エンジンコントロールコンピュータ７０による処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、エンジンコントロールコンピュータ７０は、ポート噴射と筒内直接噴射との噴射比率を通常の噴射比率、すなわち、エンジン２の運転状態に応じた噴射比率に設定する。また、点火時期をフィードバック補正量から算出したエタノール濃度に応じて設定し、同エタノール濃度に基づいて燃料噴射量を決定する。
　ステップＳ２における判定は、エタノール濃度センサ２０の出力値の変化に基づいて行われる。燃料タンク１０内の燃料とはエタノール濃度の異なる燃料が給油されると、燃料タンク１０内の燃料のエタノール濃度は大きく変化する。エンジンコントロールコンピュータ７０はその変化をエタノール濃度センサ２０の出力値の変化から検知する。つまり、エンジンコントロールコンピュータ７０は、エタノール濃度センサ２０の出力値の変化を使用燃料のエタノール濃度の変化、つまり、使用燃料における異種燃料の混合割合の変化として検知する。ただし、燃料タンク１０内の燃料のエタノール濃度には経時的な変化が生じる場合がある。燃料タンク１０内では揮発性が高い燃料成分が蒸発するため、結果としてエタノールとガソリンとの混合割合に変化が生じるからである。ステップＳ２における判定では、このような経時的な変化とは区別するため、エタノール濃度センサ２０の出力値の変化量が閾値を超えた場合に限り、給油により使用燃料のエタノール濃度が変化したと判断するようになっている。この場合、エンジンコントロールコンピュータ７０による処理はステップＳ４に進む。
　ステップＳ４では、エンジンコントロールコンピュータ７０は、筒内直接噴射（ＤＩ）とポート噴射（ＰＦＩ）との噴射比率を０．５：０．５に固定する。固定された噴射比率はエンジン回転数や負荷が変化した場合でも変更されない。よって、通常であれば、温間時のアイドル運転ではポート噴射と筒内直接噴射との噴射比率は０：１とされるが、本ステップの処理によれば、ポート噴射弁２８Ｌ，２８Ｒからも必ず燃料が噴射される。また、通常であれば、極低温ではポート噴射と筒内直接噴射との噴射比率は１：０とされるが、本ステップの処理によれば、筒内噴射弁４０Ｌ，４０Ｒからも必ず燃料が噴射される。つまり、本ステップの処理が実行されることにより、エンジン２の運転状態によらず両燃料噴射弁４０Ｌ，４０Ｒ，２８Ｌ，２８Ｒから必ず燃料が噴射される。これにより、筒内噴射弁側とポート噴射弁側の両方の燃料供給ラインにおいて燃料が消費され、給油前の残存燃料から給油によりエタノール濃度が変化した燃料へと各燃料供給ライン内の燃料が入れ替えられていく。
　ところで、給油前の残存燃料から給油によりエタノール濃度が変化した燃料へと各燃料供給ライン内の燃料が入れ替わっている途中では、両燃料噴射弁から噴射される燃料のエタノール濃度も変化していく。このため、フィードバック補正量からは正確なエタノール濃度を得ることはできない。さらに、フィードバック補正量から算出されるエタノール濃度は両燃料噴射弁から噴射された燃料の全体としてのエタノール濃度であって、筒内直接噴射による燃料とポート噴射による燃料のそれぞれにおけるエタノール濃度を個別に算出することはできない。このため、フィードバック補正量から算出されたエタノール濃度を用いて点火時期や燃料噴射量を決定したのでは燃焼を悪化させてしまうおそれがある。
　このため、ステップＳ４では、エンジンコントロールコンピュータ７０は、エタノール濃度センサ２０の出力値から燃料のエタノール濃度を推定する。そして、エタノール濃度センサ２０の出力値から推定されるエタノール濃度と、給油前の残存燃料のアルコール濃度とを用いて、両燃料噴射弁から噴射される燃料のエタノール濃度の範囲を予想する。そして、予想したエタノール濃度範囲内で最も高いエタノール濃度を基準にして燃料噴射量を決定するとともに、過進角によるノックを防止すべく、同エタノール濃度を基準にしてベース点火時期を決定する。ただし、冷間時の触媒暖機が要求されている状況では、過遅角による燃焼の悪化を防止すべく、予想したエタノール濃度範囲内で最も低いエタノール濃度を基準にして点火時期の遅角量を決定する。つまり、エンジンコントロールコンピュータ７０は、給油により使用燃料のエタノール濃度に変化が生じた場合には、空燃比フィードバック制御に係るフィードバック補正量から算出されるエタノール濃度ではなく、エタノール濃度センサ２０の出力値から推定されるエタノール濃度に基づいて燃料噴射量及び点火時期を決定する。
　次のステップＳ６では、エンジンコントロールコンピュータ７０は、空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）が活性化しているかどうか判定する。その判定は、例えば、エンジン水温、始動後における吸入空気量の積算値、始動後における述べ燃料噴射回数等に基づいて行われる。エンジンコントロールコンピュータ７０は、空燃比センサが活性化したことが確認できた場合、次のステップＳ８において、空燃比センサの出力値に基づき算出される空燃比補正量（Ａ／Ｆ補正量）が所定範囲内に入っているかどうか判定する。所定範囲は、例えば、エタノール濃度センサ２０の出力値から推定されるエタノール濃度に基づいて決定することができる。そして、空燃比補正量が所定範囲内に入っていることが確認できた場合、エンジンコントロールコンピュータ７０による処理はステップＳ１０に進む。
　ステップＳ１０では、エンジンコントロールコンピュータ７０は、ポート噴射と筒内直接噴射との噴射比率を１：０に変更する。つまり、筒内噴射弁４０Ｌ，４０Ｒによる燃料噴射を停止して、ポート噴射弁２８Ｌ，２８Ｒによる燃料噴射のみを実行する。
　次のステップＳ１２では、エンジンコントロールコンピュータ７０は、噴射比率の変更に伴う空燃比補正量の変化量が所定値よりも小さいかどうか判定する。この判定で用いられる所定値は、噴射比率の変更前の空燃比補正量と変更後の空燃比補正量とが同等であるとみなせる程度に十分に小さい値とされる。噴射比率の変更前の空燃比補正量は、筒内直接噴射による燃料とポート噴射による燃料とを合わせた噴射燃料全体としてのエタノール濃度に対応している。一方、噴射比率の変更後の空燃比補正量は、ポート噴射による燃料のエタノール濃度のみに対応している。よって、噴射比率の変更の前後において空燃比補正量が異なることは、筒内直接噴射による燃料とポート噴射による燃料との間でエタノール濃度に差があることを意味する。さらにこれは、筒内噴射弁側とポート噴射弁側のどちらかの燃料供給ラインにおいて燃料の入れ替えが完全には完了していないことを意味する。
　よって、ステップＳ１２の判定の結果、空燃比補正量の変化量が所定値よりも小さくなっていない場合、エンジンコントロールコンピュータ７０による処理は再びステップＳ４に戻る。そして、ポート噴射と筒内直接噴射との噴射比率は再び０．５：０．５に変更されて固定される。これにより、再び筒内噴射弁側とポート噴射弁側の両方の燃料供給ラインにおいて燃料が消費されるようになり、燃料の入れ替えが完了していなかった燃料供給ラインでも燃料の入れ替えが促進される。エンジンコントロールコンピュータ７０は、ステップＳ１２の判定の結果が肯定になるまで、ステップＳ４からステップＳ１２までの処理を繰り返し実行する。
　ステップＳ１２の判定の結果が肯定になることは、筒内直接噴射による燃料とポート噴射による燃料との間でアルコール濃度に差がなくなったことを意味する。さらにこれは、筒内噴射弁側とポート噴射弁側の両方の燃料供給ラインにおいて、燃料の入れ替えが完了したことを意味する。よって、この場合、エンジンコントロールコンピュータ７０による処理はステップＳ１４に進む。そして、ポート噴射と筒内直接噴射との噴射比率は通常の噴射比率、すなわち、エンジン２の運転状態に応じた噴射比率に変更される。また、点火時期及び燃料噴射量の設定は、フィードバック補正量から算出したエタノール濃度に応じた設定に変更される。
　以上説明した各ステップで構成されるルーチンをエンジンコントロールコンピュータ７０が実行することにより、給油により燃料タンク１０内の燃料のエタノール濃度が変化した場合において、ポート噴射弁２８Ｌ，２８Ｒから噴射される燃料のエタノール濃度と筒内噴射弁４０Ｌ，４０Ｒから噴射される燃料のエタノール濃度とが異なる状況を早期に解消することができる。これにより、点火時期や燃料噴射量の制御精度の低下に伴うエミッション性能やドライバビリティの悪化を抑えることができる。
　ところで、ポート噴射による燃料のエタノール濃度と筒内直接噴射による燃料のエタノール濃度との相違による問題を解決する別の方法としては、最初にポート噴射のみを所定期間行い、次に、ポート噴射を停止して筒内直接噴射のみを所定期間行うことが考えられる。つまり、ポート噴射と筒内直接噴射との噴射比率を０：１と１：０との間で切り替えることが考えられる。しかし、この方法では噴射形態が切り替わる際にエタノール濃度の急変によってショックが発生する可能性があり、また、空燃比の変動によってエミッション性能が悪化する可能性もある。
　これに対し、本実施の形態に係るエンジン制御によれば、給油により燃料タンク１０内の燃料のエタノール濃度が変化した場合、噴射比率はエンジン２の運転状態によらず０.５：０．５に固定されるので、筒内噴射弁側とポート噴射弁側の両方の燃料供給ラインにおいて燃料の入れ替えを進めつつ、噴射燃料のエタノール濃度が運転状態によって急激に変化することを避けることができる。
　なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態では、空燃比フィードバック制御にかかるフィードバック補正量から算出したエタノール濃度を利用できない場合に限り、その代替手段として、エタノール濃度センサの出力値から推定されるエタノール濃度を点火時期及び燃料噴射量の決定に使用している。しかし、本発明が適用される制御装置においては、フィードバック補正量から算出したエタノール濃度を用いることなく、常に、エタノール濃度センサの出力値から推定されるエタノール濃度に基づいて点火時期及び燃料噴射量を決定しても良い。
　また、上述の実施の形態ではエタノール濃度センサの出力値の変化から燃料のエタノール濃度の変化を検知している。しかし、給油行為自体を燃料のエタノール濃度の変化の可能性を示すサインとして検知してもよい。つまり、燃料残量センサなどによって給油が検知されたら、燃料のエタノール濃度が変化した可能性があるとして、ポート噴射と筒内直接噴射との噴射比率を一定比率に固定するようにしてもよい。さらには、内燃機関の始動行為を燃料のエタノール濃度の変化の可能性を示すサインとして検知してもよい。給油が行われるのは主に内燃機関の停止時であり、給油の影響が現れるのは内燃機関の始動時だからである。
　また、上述の実施の形態では、噴射比率を一定比率に固定した後、筒内直接噴射による燃料とポート噴射による燃料との間でエタノール濃度に差がなくなったことを確認してから通常制御に戻している。しかし、噴射比率を一定比率に固定してから一定時間が経過した時点で通常制御に戻すようにしてもよい。或いは、各燃料噴射弁から噴射される燃料の積算値が一定値に達した時点で通常制御に戻すようにしてもよい。
　また、上述の実施の形態ではエタノール濃度センサを低圧燃料パイプの分岐点の手前に配置するとしている。しかし、エタノール濃度センサは給油による燃料タンク内の燃料のエタノール濃度の変化を各燃料噴射弁からの噴射前に検知できる位置にあればよい。よって、エタノール濃度センサはフィードポンプと一体化して燃料タンクの中に設けられていてもよいし、給油口に設けられていてもよい。
　また、上述のルーチンのステップＳ４において固定するポート噴射と筒内直接噴射との噴射比率は必ずしも０.５：０.５でなくてよい。例えば、噴射比率は０．４：０．６でもよいし０．６：０．４でもよい。さらには、噴射比率を一定比率に固定するのではなく、０：１と１：０とを除く範囲で噴射比率を変化させてもよい。つまり、必ず両方の噴射弁に燃料を噴射させるようになっていれば、噴射比率をエンジン２の運転状態に応じて変化させてもよい。噴射燃料のエタノール濃度が運転状態によって急激に変化することを避けるためには、上述の実施の形態のように噴射比率は一定比率に固定されていることが好ましい。しかし、少なくとも両方の噴射弁による燃料噴射が行われていれば、筒内噴射弁につながる燃料供給ラインとポート噴射弁につながる燃料供給ラインの両方において給油前の残留燃料を着実に消費させ、両燃料供給ラインにおいて燃料の入れ替えを進めることができる。
　さらに、上述のルーチンのステップＳ１０において変更するポート噴射と筒内直接噴射との噴射比率は必ずしも１：０でなくてよい。例えば、筒内直接噴射のみを行うように噴射比率を０：１に変更してもよい。さらには、固定時の噴射比率から所定割合以上変化させることができるならば、１：０や０：１以外の噴射比率に変更してもよい。
２　エンジン
４Ｌ　左バンク
４Ｒ　右バンク
１０　燃料タンク
１２　フィードポンプ
２０　エタノール濃度センサ
２２　低圧燃料パイプ
２４Ｌ，２４Ｒ　低圧デリバリーパイプ
２８Ｌ，２８Ｒ　ポート噴射弁
３４　高圧燃料パイプ
３６Ｌ，３６Ｒ　高圧デリバリーパイプ
４０Ｌ，４０Ｒ　筒内噴射弁
５０　高圧燃料ポンプ
７０　エンジンコントロールコンピュータ

Claims (11)

  1. 　燃料を筒内に直接噴射する筒内噴射弁と燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射弁とを備え、異種燃料が混合した燃料を使用可能な内燃機関の制御装置であって、
    　前記内燃機関の運転状態に応じて前記筒内噴射弁の燃料噴射量と前記ポート噴射弁の燃料噴射量とを制御する噴射制御手段と、
    　使用燃料における異種燃料の混合割合の変化又は変化の可能性のうち少なくとも一方を検知する検知手段と、を備え、
    　前記噴射制御手段は、前記検知手段によって使用燃料における異種燃料の混合割合の変化又は変化の可能性が検知された場合には、前記筒内噴射弁と前記ポート噴射弁の双方から燃料が噴射されるように、前記筒内噴射弁の燃料噴射量と前記ポート噴射弁の燃料噴射量とを制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　前記検知手段は、特定の燃料成分に対応する濃度センサの出力値の変化から使用燃料における異種燃料の混合割合の変化を検知することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
  3. 　前記検知手段は、燃料タンクへの給油が行われたこと又は行われることのうち少なくとも一方を使用燃料における燃料成分の濃度の変化の可能性として検知することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 　前記検知手段は、前記内燃機関が始動されたこと又は始動されることのうち少なくとも一方を使用燃料における異種燃料の混合割合の変化の可能性として検知することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
  5. 　前記濃度センサは、燃料ポンプの吐出口から延びる燃料供給ラインが前記筒内噴射弁に接続される第１の燃料供給ラインと前記ポート噴射弁に接続される第２の燃料供給ラインとに分岐する分岐点の手前に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
  6. 　前記濃度センサは、燃料タンクの内部において燃料ポンプと一体化されて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
  7. 　燃料供給系に設けられた濃度センサの出力値から推定される異種燃料の混合割合に基づいて点火時期及び燃料噴射量を決定する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
  8. 　前記検知手段によって使用燃料における異種燃料の混合割合の変化又は変化の可能性が検知されていない通常時は、空燃比フィードバック制御にかかるフィードバック補正量から算出した異種燃料の混合割合に基づいて点火時期及び燃料噴射量を決定し、前記検知手段によって使用燃料における異種燃料の混合割合の変化又は変化の可能性のうち少なくとも一方が検知された場合には、濃度センサの出力値から推定される異種燃料の混合割合の範囲に基づいて点火時期及び燃料噴射量を決定する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
  9. 　前記噴射制御手段は、前記検知手段によって使用燃料における異種燃料の混合割合の変化又は変化の可能性のうち少なくとも一方が検知された後、前記筒内噴射弁から噴射される燃料における異種燃料の混合割合と前記ポート噴射弁から噴射される燃料における異種燃料の混合割合とがともに変化してほぼ等しい混合割合になったことが確認されたら、前記筒内噴射弁の燃料噴射量と前記ポート噴射弁の燃料噴射量とを前記内燃機関の運転状態に応じた比率に制御することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
  10. 　前記噴射制御手段は、前記筒内噴射弁の燃料噴射量と前記ポート噴射弁の燃料噴射量との比率を所定割合以上変化させたときの空燃比センサの出力値の変化量或いは同出力値に基づき計算されるパラメータの変化量が閾値よりも小さいかどうかにより、前記筒内噴射弁から噴射される燃料における異種燃料の混合割合と前記ポート噴射弁から噴射される燃料における異種燃料の混合割合とがほほ等しくなったことを確認することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
  11. 　前記燃料はアルコールと炭化水素系燃料とが混合した燃料であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
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