JP2010037971A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。特に、燃料中のアルコール含有率を精度よく算出する技術に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to a technique for accurately calculating the alcohol content in fuel.
近年、大気汚染や原油事情の変動等に伴い、ガソリン燃料に加えて代替燃料としてのアルコールを同時に使用可能なシステムが実用化されている。このシステムを搭載した車両(Flexible Fuel Vehicle)では、ガソリン燃料のみならず、ガソリンとアルコールとを任意の割合で混合した燃料で走行することができる。 In recent years, a system that can simultaneously use alcohol as an alternative fuel in addition to gasoline fuel has been put into practical use due to air pollution and changes in crude oil conditions. A vehicle (Flexible Fuel Vehicle) equipped with this system can run not only with gasoline fuel but also with fuel in which gasoline and alcohol are mixed at an arbitrary ratio.
燃焼時の酸素に対する量論係数の違いから、アルコール燃料はガソリン燃料に比べて同一の吸入空気量に対してより多くの燃料を必要とする。そのため、ガソリンとアルコールとを混合した燃料は、燃料中のアルコール含有率によって理論空燃比が異なる。例えば、ガソリン100%燃料の理論空燃比は14.7であるが、アルコール(エタノール)含有率が40%(E40)の場合、理論空燃比は12.3であり、アルコール(エタノール)含有率が85%(E85)の場合は、理論空燃比は9.8である。よって、ガソリンとアルコールとを任意の割合で混合した燃料を用いるFFVの内燃機関は、燃料中のアルコール含有率をより正確に認識し、認識したアルコール含有率に基づいて最適な空燃比となるように燃料噴射制御を実行する必要がある。 Due to the difference in stoichiometric coefficient with respect to oxygen during combustion, alcohol fuel requires more fuel for the same intake air volume than gasoline fuel. Therefore, the fuel in which gasoline and alcohol are mixed has a different theoretical air-fuel ratio depending on the alcohol content in the fuel. For example, the theoretical air-fuel ratio of 100% gasoline fuel is 14.7, but when the alcohol (ethanol) content is 40% (E40), the theoretical air-fuel ratio is 12.3 and the alcohol (ethanol) content is In the case of 85% (E85), the theoretical air-fuel ratio is 9.8. Therefore, an FFV internal combustion engine that uses a fuel in which gasoline and alcohol are mixed at an arbitrary ratio recognizes the alcohol content in the fuel more accurately, and achieves an optimal air-fuel ratio based on the recognized alcohol content. It is necessary to execute fuel injection control.
このような燃料中のアルコール含有率を認識するために、目標空燃比と実空燃比との比率に基づいて、燃料中のアルコール含有率を推定する技術が特許文献1に開示されている。また、エンジン始動時の回転数の変化から、燃料の質量、軽質を判断する技術が特許文献2に開示されている。
In order to recognize such an alcohol content in the fuel, Patent Document 1 discloses a technique for estimating the alcohol content in the fuel based on the ratio between the target air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio.
一方、このようなFFVの内燃機関は、従来のガソリン内燃機関と同様にポート噴射型が採用されており、吸気ポートに噴射された燃料の一部は、吸気ポートの壁面などに付着し、その付着燃料の一部は内燃機関の熱によって蒸発して次のサイクルで燃焼室内へと吸入される。定常状態では、その燃料付着量、および蒸発燃料量が一定となり、燃焼室に吸入される燃料の量は、噴射された燃料の量と等しくなる。しかし、内燃機関の過渡運転時には、吸入空気量や燃料噴射量が変化することにより、その燃料付着量、蒸発燃料量も増減する。そして、この増減が生ずる間は、燃焼室に吸入される燃料の量と、噴射される燃料の量との間にずれが生じる。よって、過渡運転時に要求される燃料量を燃焼室内に吸入させるためには、吸気ポートの壁面などへの付着燃料量、および蒸発燃料量の変化に基づいて燃料噴射量を制御することが必要となる。 On the other hand, the FFV internal combustion engine employs a port injection type as in the case of a conventional gasoline internal combustion engine, and a part of the fuel injected into the intake port adheres to the wall surface of the intake port. A part of the adhering fuel is evaporated by the heat of the internal combustion engine and is sucked into the combustion chamber in the next cycle. In the steady state, the fuel adhesion amount and the evaporated fuel amount are constant, and the amount of fuel sucked into the combustion chamber is equal to the amount of injected fuel. However, during the transient operation of the internal combustion engine, the amount of adhering fuel and the amount of evaporated fuel increase and decrease due to changes in the intake air amount and the fuel injection amount. While this increase / decrease occurs, there is a difference between the amount of fuel sucked into the combustion chamber and the amount of fuel injected. Therefore, in order to suck the fuel amount required during transient operation into the combustion chamber, it is necessary to control the fuel injection amount based on the amount of fuel adhering to the wall surface of the intake port and the amount of evaporated fuel. Become.
このような内燃機関への燃料噴射量を制御するために、ポート噴射型のガソリンエンジンにおける吸気ポート内部への燃料の付着率と残留率とを用いた燃料挙動モデルにより、所望の燃料噴射量を算出する技術が、特許文献3、4に開示されている。
In order to control the fuel injection amount to such an internal combustion engine, a desired fuel injection amount is determined by a fuel behavior model using the fuel adhesion rate and the residual rate inside the intake port in a port injection type gasoline engine. Techniques for calculation are disclosed in
ここで、ガソリン燃料の蒸留挙動は、種々の成分が混在するために連続的な蒸留挙動を示すのに対し、単一成分のアルコールは、その沸点において一気に蒸発する不連続的な蒸留挙動を示す。そのため、ガソリンとアルコールとの混合燃料は、アルコールの沸点付近で燃料中のアルコールが一気に蒸発する蒸留挙動を示し(図2参照)、また、その際のアルコールの蒸発量は燃料中のアルコール含有率が高くなるほど増加する。よって、ポート噴射型のFFV内燃機関の場合、吸気ポート等に付着した燃料中のアルコールは、吸気ポート等の温度が燃料中のアルコールの沸点付近に到達すると一気に蒸発して燃焼室へと取り込まれる。そのため、特許文献1の技術では、内燃機関の過渡運転時に吸気ポート等の付着燃料が急激に蒸発することによって実空燃比が大きく変化することから、燃料中のアルコール含有率を精度よく求めることが困難である、といった問題がある。同様に、特許文献2の技術でも、内燃機関の過渡運転時に吸気ポート等の付着燃料が急激に蒸発して燃焼室へ吸入されるために、燃料の質量、軽質を精度よく判断することが困難である、といった問題がある。このように、従来の技術では、ガソリンとアルコールとの混合燃料において、燃料中のアルコール含有率を精度よく求めることが困難である、といった課題がある。
Here, the distillation behavior of gasoline fuel shows a continuous distillation behavior due to the presence of various components, whereas a single component alcohol shows a discontinuous distillation behavior that evaporates all at once at its boiling point. . Therefore, the fuel mixture of gasoline and alcohol shows a distillation behavior in which the alcohol in the fuel evaporates all at once near the boiling point of the alcohol (see FIG. 2), and the amount of alcohol evaporated at that time is the alcohol content in the fuel. The higher the value, the higher. Therefore, in the case of a port injection type FFV internal combustion engine, the alcohol in the fuel adhering to the intake port or the like evaporates all at once when the temperature of the intake port or the like reaches near the boiling point of the alcohol in the fuel and is taken into the combustion chamber. . Therefore, in the technique of Patent Document 1, since the actual air-fuel ratio changes greatly due to abrupt evaporation of the fuel adhering to the intake port or the like during transient operation of the internal combustion engine, it is possible to accurately determine the alcohol content in the fuel. There is a problem that it is difficult. Similarly, even in the technique of
一方、内燃機関の過渡運転時に、吸気ポート等の温度がアルコールの沸点付近に到達すると、吸気ポート等へ付着した燃料中のアルコールはその大半が蒸発する。そのため、吸気ポート等の温度がアルコールの沸点前と沸点後との付着燃料の蒸発量を特許文献3、4の燃料挙動モデルによって算出し、それら蒸発量の変化量を求めることによって、ガソリンとアルコールとを任意の割合で混合した燃料のアルコール含有率を求めることができる。
On the other hand, when the temperature of the intake port reaches the vicinity of the boiling point of alcohol during the transient operation of the internal combustion engine, most of the alcohol in the fuel adhering to the intake port evaporates. Therefore, by calculating the evaporation amount of the attached fuel before and after the boiling point of the alcohol at the temperature of the intake port or the like using the fuel behavior models of
本発明は、かかる点に鑑みてなされてものであり、吸気ポート内部の温度がアルコールの沸点より低いときと、沸点より高いときとの吸気ポートへの付着燃料の蒸発量を算出することで、燃料中のアルコール含有率を精度よく算出することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention is made in view of such points, and by calculating the evaporation amount of fuel adhering to the intake port when the temperature inside the intake port is lower than the boiling point of the alcohol and higher than the boiling point, An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can accurately calculate the alcohol content in fuel.
かかる課題を解決するために、本発明の内燃機関の制御装置は、アルコールとガソリンとを任意の割合で混合した燃料を吸気ポートに噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関の制御装置であって、前記燃料噴射手段によって噴射された燃料のうち前記吸気ポートに付着する付着燃料量を算出する付着燃料量算出手段と、前記付着燃料量算出手段によって算出した前記吸気ポートに付着した燃料のうち、次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料量を算出する蒸発燃料量算出手段と、前記吸気ポートの壁面温度を検出する吸気ポート壁面温度検出手段と、前記吸気ポート壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料中のアルコールの沸点よりも低いときの前記蒸発燃料量算出手段の算出結果と、前記吸気ポート壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料中のアルコールの沸点よりも高いときの前記蒸発燃料量算出手段の算出結果とに基づいて、前記燃料中のアルコール含有率を算出するアルコール含有率算出手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve this problem, the control device for an internal combustion engine of the present invention is a control device for an internal combustion engine provided with fuel injection means for injecting fuel, which is a mixture of alcohol and gasoline at an arbitrary ratio, into an intake port. , Out of the fuel injected by the fuel injection means, the attached fuel amount calculating means for calculating the attached fuel amount attached to the intake port, and the fuel attached to the intake port calculated by the attached fuel amount calculating means, Evaporated fuel amount calculating means for calculating the amount of evaporated fuel that evaporates until the next fuel injection, intake port wall surface temperature detecting means for detecting the wall surface temperature of the intake port, and detection results of the intake port wall surface temperature detecting means The calculation result of the evaporated fuel amount calculation means when the fuel is lower than the boiling point of the alcohol in the fuel and the detection result of the intake port wall surface temperature detection means are Based on the calculation result of the evaporative fuel amount calculating means is higher than the boiling point of the alcohol in the postal, characterized in that it comprises, an alcohol content rate calculating means for calculating the alcohol content of the fuel.
このような構成とすることにより、燃料中のアルコールの沸点前後における吸気ポート内部への付着燃料量および蒸発燃料量を算出し、それら蒸発燃料量の算出結果の変化量に基づいて燃料中のアルコール含有率を精度よく算出することができることから、ガソリンとアルコールとの混合燃料を使用する内燃機関の空燃比を最適に制御することができる。本発明の付着燃料量算出手段、および蒸発燃料量算出手段は、吸気ポート壁面への付着燃料量、および付着した燃料の蒸発燃料量を内燃機関の運転状態より算出する。そして、吸気ポート壁面温度検出手段の検出結果がアルコールの沸点前、沸点後のときの吸気ポート壁面からの蒸発燃料量を算出し、それら算出結果の変化量を求めることによって、燃料中のアルコールの蒸発特性を利用した精度の高いアルコール含有率の算出を実行することができる。 With this configuration, the amount of fuel adhering to the intake port and the amount of evaporated fuel before and after the boiling point of the alcohol in the fuel are calculated, and the alcohol in the fuel is calculated based on the amount of change in the calculation result of the evaporated fuel amount. Since the content rate can be calculated with high accuracy, the air-fuel ratio of an internal combustion engine that uses a mixed fuel of gasoline and alcohol can be optimally controlled. The adhering fuel amount calculating means and the evaporated fuel amount calculating means according to the present invention calculate the adhering fuel amount to the intake port wall surface and the adhering fuel evaporating fuel amount from the operating state of the internal combustion engine. Then, the amount of evaporated fuel from the intake port wall surface when the detection result of the intake port wall surface temperature detection means is before and after the boiling point of alcohol is calculated, and the amount of change in the calculation result is obtained, thereby calculating the amount of alcohol in the fuel. It is possible to calculate the alcohol content rate with high accuracy using the evaporation characteristics.
上記のように、燃料中のアルコール含有率を精度よく算出することで、内燃機関の空燃比を最適に制御することができることから、車両の燃費の向上および排気エミッションの改善を達成することができる。 As described above, it is possible to optimally control the air-fuel ratio of the internal combustion engine by accurately calculating the alcohol content in the fuel, so that it is possible to improve the fuel consumption of the vehicle and the exhaust emission. .
特に、本発明の内燃機関の制御装置は、前記燃料噴射手段によって噴射された燃料のうち、吸気弁に付着する付着燃料量を算出する吸気弁付着燃料量算出手段と、前記吸気弁付着燃料量算出手段によって算出した前記吸気弁に付着した燃料のうち、次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料量を算出する吸気弁蒸発燃料量算出手段と、前記内燃機関の吸気弁の壁面温度を検出する吸気弁壁面温度検出手段とを備え、前記アルコール含有率算出手段が、前記吸気ポート壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料中のアルコールの沸点よりも低いときの前記蒸発燃料量算出手段の算出結果と、前記吸気ポート壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料中のアルコールの沸点よりも高いときの前記蒸発燃料量算出手段の算出結果と、前記吸気弁壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料中のアルコールの沸点よりも低いときの前記吸気弁蒸発燃料量算出手段の算出結果と、前記吸気弁壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料中のアルコールの沸点よりも高いときの前記吸気弁蒸発燃料量算出手段の算出結果とに基づいて、前記燃料中のアルコール含有率を算出することを特徴とすることができる。 In particular, the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes an intake valve attached fuel amount calculating means for calculating an attached fuel amount attached to an intake valve among fuels injected by the fuel injection means, and the intake valve attached fuel amount. Of the fuel adhering to the intake valve calculated by the calculation means, an intake valve evaporated fuel amount calculating means for calculating an evaporated fuel amount that evaporates until the next fuel injection, and a wall surface temperature of the intake valve of the internal combustion engine. An intake valve wall surface temperature detecting means for detecting, wherein the alcohol content rate calculating means is a fuel vapor amount calculating means when the detection result of the intake port wall surface temperature detecting means is lower than the boiling point of the alcohol in the fuel. The calculation result, the calculation result of the evaporated fuel amount calculation means when the detection result of the intake port wall surface temperature detection means is higher than the boiling point of the alcohol in the fuel, and the intake valve wall surface temperature The calculation result of the intake valve evaporated fuel amount calculation means when the detection result of the detection means is lower than the boiling point of alcohol in the fuel, and the detection result of the intake valve wall surface temperature detection means is lower than the boiling point of alcohol in the fuel. The alcohol content rate in the fuel may be calculated based on the calculation result of the intake valve evaporated fuel amount calculation means when the value is higher.
このような構成とすることで、吸気ポート壁面への付着燃料の蒸発挙動のみならず、吸気弁壁面への付着燃料の蒸発挙動も考慮して、より正確に吸気ポート内の蒸発燃料量を算出することができる。よって、ガソリンとアルコールとの混合燃料を使用する際のアルコール含有率をより高精度に算出することができることから、算出結果に基づいて内燃機関の空燃比を最適に制御することができる。 With this configuration, the amount of evaporated fuel in the intake port can be calculated more accurately considering not only the evaporation behavior of the fuel adhering to the wall surface of the intake port but also the evaporation behavior of the fuel adhering to the wall surface of the intake valve. can do. Therefore, since the alcohol content when using a mixed fuel of gasoline and alcohol can be calculated with higher accuracy, the air-fuel ratio of the internal combustion engine can be optimally controlled based on the calculation result.
また、本発明の内燃機関の制御装置は、前記燃料噴射手段によって噴射された燃料のうち前記吸気ポートに付着する付着燃料率を算出する付着燃料率算出手段と、前記吸気ポートに付着した燃料のうち次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料率を算出する蒸発燃料率算出手段とを備え、前記付着燃料量算出手段が、前記燃料噴射手段が前回噴射した燃料噴射量と、前記付着燃料率算出手段の算出結果と、前記付着燃料量算出手段が前回算出した算出結果と、前記蒸発燃料率算出手段の算出結果から求めた残留燃料率とに基づいて、前記付着燃料量を算出することを特徴とすることができる。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes an attached fuel rate calculating means for calculating an attached fuel rate that adheres to the intake port among the fuel injected by the fuel injection means, and a fuel that adheres to the intake port. An evaporative fuel rate calculating means for calculating an evaporative fuel rate that evaporates until the next fuel injection, wherein the adhering fuel amount calculating means includes a fuel injection amount previously injected by the fuel injecting means, and the adhering fuel. Calculating the adhering fuel amount based on the calculation result of the rate calculating means, the calculation result previously calculated by the adhering fuel amount calculating means, and the residual fuel rate obtained from the calculation result of the evaporated fuel rate calculating means. Can be characterized.
吸気ポート壁面への付着燃料率、および蒸発燃料率は内燃機関の運転状態と対応する。よって、吸気ポートへ噴射された燃料噴射量に、内燃機関の運転状態より算出した付着燃料率を掛けあわせたものと、前回のサイクルで付着した燃料で蒸発しなかった残留付着燃料量とを求めることで、吸気ポート壁面への付着燃料量を算出することができる。このように、燃料挙動モデルを用いてより高精度に吸気ポート壁面への付着燃料量を算出することで、付着燃料量の算出結果に基づいて燃料中のアルコール含有率を精度よく算出することができる。 The rate of fuel adhering to the intake port wall surface and the rate of evaporated fuel correspond to the operating state of the internal combustion engine. Therefore, the fuel injection amount injected into the intake port is multiplied by the adhered fuel rate calculated from the operating state of the internal combustion engine, and the residual adhered fuel amount that has not evaporated with the fuel adhered in the previous cycle is obtained. Thus, the amount of fuel attached to the intake port wall surface can be calculated. Thus, by calculating the amount of fuel adhering to the intake port wall surface with higher accuracy using the fuel behavior model, it is possible to accurately calculate the alcohol content in the fuel based on the calculation result of the amount of adhering fuel. it can.
そして、本発明の内燃機関の制御装置は、前記吸気ポートに付着した燃料のうち次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料率を算出する蒸発燃料率算出手段を備え、前記蒸発燃料量算出手段が、前記付着燃料量算出手段の算出結果と、前記蒸発燃料率算出手段の算出結果とに基づき、前記蒸発燃料量を算出することを特徴とすることができる。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention further comprises an evaporative fuel rate calculating means for calculating an evaporative fuel rate that evaporates between fuels adhering to the intake port until the next fuel injection, and calculating the evaporative fuel amount The means may calculate the evaporated fuel amount based on the calculation result of the attached fuel amount calculation unit and the calculation result of the evaporated fuel rate calculation unit.
吸気ポート壁面に付着した燃料の蒸発燃料率は、内燃機関の運転状態と対応する。よって、付着燃料量に、内燃機関の運転状態より算出した蒸発燃料率を乗することで、吸気ポートからの蒸発燃料量を算出することができる。このように、燃料挙動モデルを用いてより高精度に吸気ポートからの蒸発燃料量を算出することで、蒸発燃料量の算出結果に基づいて燃料中のアルコール含有率を精度よく算出することができる。 The evaporated fuel rate of the fuel adhering to the intake port wall surface corresponds to the operating state of the internal combustion engine. Therefore, the evaporated fuel amount from the intake port can be calculated by multiplying the adhered fuel amount by the evaporated fuel rate calculated from the operating state of the internal combustion engine. Thus, by calculating the amount of evaporated fuel from the intake port with higher accuracy using the fuel behavior model, it is possible to accurately calculate the alcohol content in the fuel based on the calculation result of the evaporated fuel amount. .
更に、本発明の内燃機関の制御装置は、前記アルコール含有率算出手段が、前記吸気ポート壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料の蒸発開始温度から前記燃料中のアルコールの沸点までの間と、前記アルコールの沸点から前記燃料の沸点までの間とに検出した前記蒸発燃料量算出手段の検出結果に基づいて、前記燃料中のアルコール含有率を算出することを特徴とすることができる。 Furthermore, in the control device for an internal combustion engine of the present invention, the alcohol content rate calculating means is such that the detection result of the intake port wall surface temperature detecting means is between the evaporation start temperature of the fuel and the boiling point of alcohol in the fuel. The alcohol content in the fuel can be calculated based on the detection result of the evaporated fuel amount calculation means detected between the boiling point of the alcohol and the boiling point of the fuel.
吸気ポート壁面の温度が燃料中のアルコールの沸点未満の場合、吸気ポート壁面への付着燃料中のアルコールはほとんど蒸発しない。一方、吸気ポート壁面の温度がアルコールの沸点付近に到達すると、吸気ポート壁面への付着燃料中のアルコールは徐々に蒸発を開始し、吸気ポート壁面の温度がアルコールの沸点を超えると、付着燃料中のアルコールは一気に蒸発する。そして、吸気ポート壁面の温度が燃料の沸点を超えた場合、吸気ポート壁面への付着燃料はすべて蒸発する。この場合、吸気ポート壁面の温度がアルコールの沸点前後のときに蒸発する燃料は、ほぼ付着燃料中のアルコールの蒸発によるものである。よって、吸気ポート壁面の温度が燃料中のアルコールの蒸発開始温度から沸点までの間と、アルコールの沸点から燃料の沸点までの間とにおける蒸発燃料量を算出し、これらの変化量を求めることで、ガソリンとアルコールとの混合燃料のアルコール含有率を精度よく算出することができる。 When the temperature of the intake port wall surface is lower than the boiling point of alcohol in the fuel, the alcohol in the fuel adhering to the intake port wall surface hardly evaporates. On the other hand, when the temperature of the intake port wall surface reaches the vicinity of the boiling point of alcohol, the alcohol in the fuel adhering to the intake port wall gradually begins to evaporate, and when the temperature of the intake port wall surface exceeds the boiling point of alcohol, The alcohol evaporates at once. When the temperature of the intake port wall surface exceeds the boiling point of the fuel, all the fuel adhering to the intake port wall surface evaporates. In this case, the fuel that evaporates when the temperature of the wall surface of the intake port is around the boiling point of the alcohol is almost due to the evaporation of the alcohol in the attached fuel. Therefore, by calculating the amount of evaporated fuel between the temperature of the intake port wall between the evaporation start temperature and the boiling point of alcohol in the fuel and between the boiling point of alcohol and the boiling point of the fuel, The alcohol content of the mixed fuel of gasoline and alcohol can be calculated with high accuracy.
また、本発明の内燃機関の制御装置は、前記アルコール含有率算出手段が、前記吸気弁壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料の蒸発開始温度から前記燃料中のアルコールの沸点までの間と、前記アルコールの沸点から前記燃料の沸点までの間とに検出した前記吸気弁蒸発燃料量算出手段の検出結果に基づいて、前記燃料中のアルコール含有率を算出することを特徴とすることができる。 Further, in the control device for an internal combustion engine of the present invention, the alcohol content rate calculating means is configured such that the detection result of the intake valve wall surface temperature detecting means is between the evaporation start temperature of the fuel and the boiling point of alcohol in the fuel. The alcohol content in the fuel may be calculated based on the detection result of the intake valve evaporated fuel amount calculation means detected between the boiling point of the alcohol and the boiling point of the fuel.
吸気弁壁面の温度が燃料中のアルコールの沸点未満の場合、吸気弁壁面への付着燃料中のアルコールはほとんど蒸発しない。一方、吸気弁壁面の温度がアルコールの蒸発開始温度に到達すると、吸気弁壁面への付着燃料中のアルコールは徐々に蒸発を開始し、吸気弁壁面の温度がアルコールの沸点を超えた際に、付着燃料中のアルコールは一気に蒸発する。そして、吸気弁壁面の温度が燃料の沸点を超えた場合、吸気弁壁面への付着燃料はすべて蒸発する。この場合、吸気弁壁面の温度がアルコールの沸点前後のときに蒸発する燃料は、ほぼ付着燃料中のアルコールの蒸発によるものである。よって、吸気弁壁面の温度が燃料中のアルコールの蒸発開始温度から沸点までの間と、アルコールの沸点から燃料の沸点までの間とにおける蒸発燃料量を算出し、これらの変化量を求めることで、ガソリンとアルコールとの混合燃料中のアルコール含有率を精度よく算出することができる。 When the temperature of the intake valve wall surface is lower than the boiling point of alcohol in the fuel, the alcohol in the fuel adhering to the intake valve wall hardly evaporates. On the other hand, when the temperature of the intake valve wall reaches the alcohol evaporation start temperature, the alcohol in the fuel adhering to the intake valve wall gradually starts to evaporate, and when the temperature of the intake valve wall exceeds the boiling point of alcohol, The alcohol in the attached fuel evaporates all at once. When the temperature of the intake valve wall surface exceeds the boiling point of the fuel, all the fuel adhering to the intake valve wall surface evaporates. In this case, the fuel that evaporates when the temperature of the intake valve wall surface is around the boiling point of the alcohol is almost due to the evaporation of the alcohol in the attached fuel. Therefore, by calculating the amount of evaporated fuel between the temperature of the intake valve wall from the evaporation start temperature of the alcohol in the fuel to the boiling point and between the boiling point of the alcohol and the boiling point of the fuel, The alcohol content in the mixed fuel of gasoline and alcohol can be calculated with high accuracy.
そして、本発明の内燃機関の制御装置は、前記アルコール含有率算出手段が、前記アルコール含有率算出手段の前回の算出結果と前記アルコール含有率検出手段の今回の算出結果との差分が、第1しきい値より小さくなるまで前記燃料中のアルコール含有率を算出することを特徴とすることができる。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the difference between the previous calculation result of the alcohol content rate calculation unit and the current calculation result of the alcohol content rate detection unit is determined by the alcohol content rate calculation unit. The alcohol content in the fuel is calculated until it becomes smaller than the threshold value.
このように、燃料給油によって変化した燃料中のアルコール含有率を燃料挙動モデルによって算出するときに、前回算出したアルコール含有率と、今回算出したアルコール含有率との差分が任意の第1しきい値より小さい値に収束するまでアルコール含有率の算出を繰り返すことによって、より正確なアルコール含有率を算出することができる。よって、算出結果に基づいて内燃機関の空燃比を最適に制御することができることから、車両の燃費の向上および排気エミッションの改善を達成することができる。 Thus, when the alcohol content in the fuel that has changed due to fuel supply is calculated by the fuel behavior model, the difference between the alcohol content calculated previously and the alcohol content calculated this time is an arbitrary first threshold value. By repeating the calculation of the alcohol content rate until it converges to a smaller value, a more accurate alcohol content rate can be calculated. Therefore, since the air-fuel ratio of the internal combustion engine can be optimally controlled based on the calculation result, the fuel efficiency of the vehicle and the exhaust emission can be improved.
更に、本発明の内燃機関の制御装置は、前記吸気ポート壁面温度検出手段が、前記吸気ポート近傍の冷却水温を検出することを特徴とすることができる。 Furthermore, the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention may be characterized in that the intake port wall surface temperature detecting means detects a cooling water temperature in the vicinity of the intake port.
吸気ポートのポート壁面温度は、通常、エンジン冷却水温とほぼ同じであることから、エンジン冷却水温を検出することで吸気ポート壁面温度を求めることができる。また、エンジン冷却水温の検出場所を吸気ポート近傍にすることによって、より正確な吸気ポート壁面温度を検出することができる。よって、燃料中のアルコール含有率をより高精度に算出することができることから、算出結果に基づいて内燃機関の空燃比を最適に制御することができる。 Since the wall surface temperature of the intake port is usually substantially the same as the engine coolant temperature, the intake port wall surface temperature can be obtained by detecting the engine coolant temperature. Further, by setting the engine coolant temperature detection location in the vicinity of the intake port, the intake port wall surface temperature can be detected more accurately. Therefore, since the alcohol content in the fuel can be calculated with higher accuracy, the air-fuel ratio of the internal combustion engine can be optimally controlled based on the calculation result.
本発明の内燃機関の制御装置によれば、吸気ポートおよび吸気弁の壁面温度が燃料中のアルコールの沸点前後のときの蒸発燃料量に基づいて、燃料中のアルコール含有率を高い精度で算出することができることから、ガソリンとアルコールとの混合燃料を使用する内燃機関の空燃比を最適に制御することができる。 According to the control device for an internal combustion engine of the present invention, the alcohol content in the fuel is calculated with high accuracy based on the amount of evaporated fuel when the wall surface temperature of the intake port and the intake valve is around the boiling point of the alcohol in the fuel. Therefore, the air-fuel ratio of an internal combustion engine that uses a mixed fuel of gasoline and alcohol can be optimally controlled.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施例1について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の内燃機関の制御装置を組み込んだエンジン1の概略構成を示した説明図である。なお、図1にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。 Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an engine 1 incorporating a control device for an internal combustion engine of the present invention. FIG. 1 shows only the configuration of one cylinder of the engine.
エンジン1は、車両に搭載される多気筒エンジンであって、各気筒は燃焼室1aを構成するピストン2を備えている。各燃焼室1aのピストン2はそれぞれコネクティングロッド4を介して出力軸であるクランクシャフト3の軸に連結されており、各ピストン2の往復運動がコネクティングロッド4によってクランクシャフト3の回転へと変換される。
The engine 1 is a multi-cylinder engine mounted on a vehicle, and each cylinder includes a
クランクシャフト3の軸の近傍には、クランク角センサ5が配置されている。クランク角センサ5はクランクシャフト3軸の回転角度を検出するように構成されており、検出結果をECU100に出力する。それにより、ECU100は、クランク角に関する情報を取得することができる。更にクランクシャフト3の一端には、クランクスプロケット6が接続されている。クランクスプロケット6はクランクシャフト3と同じ周期で回転する。クランクスプロケット6としては、複数の歯が外周に配置された周知のスプロケットを用いることができる。クランクスプロケット6にはエンジン1の始動時に起動するスタータモータ7のピニオンギアが噛み合わされており、スタータモータ7の起動に伴うリングギアの回転によりエンジン1のクランキングが行われる。
A
各気筒の燃焼室1aには、それぞれ燃焼室1aと連通する吸気ポート8と、吸気ポート8に連結し、吸入空気を吸気ポート8から燃焼室1aへと導く吸気通路9とが接続されている。更に、燃焼室1aの各気筒には、それぞれ燃焼室1aと連通する排気ポート10と、燃焼室1aで発生した排気ガスをエンジン外へと導く排気通路11が接続されている。また、各気筒に接続された排気通路11は、下流側で合流して一本の合流排気通路400となる。
Connected to the
各気筒の燃焼室1aの吸気通路、排気通路に対応して複数の吸気弁、排気弁が設けられている。図1には吸気通路、排気通路と吸気弁、排気弁をそれぞれ1つずつ示している。燃焼室1aの各吸気ポート8には、それぞれ吸気弁12が配置されており、吸気弁12を開閉駆動させるための吸気カムシャフト13が配置されている。更に、燃焼室1aの各排気ポート10には、それぞれ排気弁14が配置されており、排気弁14を開閉駆動させるための排気カムシャフト15が配置されている。
A plurality of intake valves and exhaust valves are provided corresponding to the intake passage and exhaust passage of the
吸気弁12および排気弁14はクランクシャフト3の回転が連結機構(例えばタイミングベルト、タイミングチェーンなど)により伝達された吸気カムシャフト13および排気カムシャフト15の回転により開閉され、吸気ポート8および排気ポート10と燃焼室1aとを連通・遮断する。なお、吸気弁12、および排気弁14の位相は、クランク角を基準にして表される。
The
吸気カムシャフト13は可変動弁機構(以下、VVT機構という)である電動VVT機構16を有している。この電動VVT機構16はECU100の指示により電動モータ17で吸気カムシャフト13を回転させる。それにより吸気カムシャフト13のクランクシャフト3に対する回転位相が変更されることから、吸気弁12のバルブタイミングが変更される。この場合、吸気カムシャフト13の回転位相は、吸気カム角センサ18にて検出され、ECU100へと出力される。それにより、ECU100は、吸気カムシャフトの位相を取得することができるとともに、吸気弁12の位相を取得することができる。また、吸気カムシャフト13の位相は、クランク角を基準にして表される。
The
また、排気カムシャフト15は油圧VVT機構19を有している。この油圧VVT機構19はECU100の指示によりオイルコントロールバルブ(以下、OCVという)20で排気カムシャフト15を回転させる。それにより排気カムシャフト15のクランクシャフト3に対する回転位相が変更されることから、排気弁14のバルブタイミングが変更される。この場合、排気カムシャフト15の回転位相は、排気カム角センサ21にて検出され、ECU100へと出力される。それにより、ECU100は、排気カムシャフトの位相を取得することができるとともに、排気弁14の位相を取得することができる。また、排気カムシャフト15の位相は、クランク角を基準にして表される。
Further, the
エンジン1の吸気通路9には、吸気通路9を通過する吸入空気量を検出するエアフロメータ22が設置されている。また、吸気通路9には、スロットルバルブ23およびスロットルポジションセンサ24が設置されている。このエアフロメータ22およびスロットルポジションセンサ24はそれぞれの検出結果をECU100に出力する。それにより、ECU100は、吸気ポート8および燃焼室1aへ吸入される吸入空気量を認識することができる。
An
エンジン1の各吸気ポートには、それぞれインジェクタ300が設けられている。インジェクタ300には、燃料ポンプ(図示しない)より燃料配管を通じて高圧の燃料が供給されており、ECU100の指示により吸気ポート8へ燃料を噴射供給する。ECU100は、エアフロメータ22およびスロットルポジションセンサ24からの吸入空気量、および吸気カム角センサ18からのカム軸回転位相の情報に基づき、燃料噴射量と噴射タイミングを決定しインジェクタ300に信号を送る。インジェクタ300はECU100の信号に従って、吸気ポート8へ指示された燃料噴射量・噴射タイミングにて燃料を高圧噴射する。高圧噴射された燃料は霧化し吸入空気と混合され、エンジン1の燃焼に適した混合ガスとなり、吸気弁12が開いた際に燃焼室1aへと供給される。そして、インジェクタ300のリーク燃料は、リリーフ配管を通って燃料タンク(図示しない)へと戻される。
Each intake port of the engine 1 is provided with an
ガソリンと混合するアルコール燃料としては、メタノール(CH3OH,沸点64.7℃,密度0.79g・cm−3)、またはエタノール(C2H5OH,沸点78.3℃,密度0.79g・cm−3)を適用することができる。本実施例のエンジン1は、エタノールを燃料として使用する。ガソリン100%(エタノール0%)のときの理論空燃比は14.7であるのに対し、燃料がエタノール100%のときの理論空燃比は9.0である。ここで、エタノールとガソリンの蒸留挙動を図2に示す。複数成分が混合しているガソリンは温度に対して連続的な蒸留特性を示すのに対し、単一成分のエタノールは、その沸点(78.3℃)において一気に蒸発するので、不連続的な蒸留特性を示す。よって、ガソリンとエタノールとの混合燃料を使用する場合、吸気ポート8壁面の温度がエタノールの沸点未満の時に付着した燃料は、吸気ポート8壁面の温度がエタノールの沸点付近(78.3−α℃)に到達すると付着燃料中のエタノールが徐々に蒸発を開始し、エタノールの沸点に到達すると付着燃料中のエタノールが一気に蒸発する。そして、吸気ポート8壁面の温度がエタノールの沸点を超える(78.3+α℃)と、付着燃料中のエタノールはその大半が蒸発し、吸気ポート8壁面の温度が混合燃料の沸点を超えると、吸気ポート8へ噴射された燃料はすべて蒸発するため、吸気ポート8壁面への付着燃料は皆無となる。つまり、吸気ポート8壁面の温度が78.3−α℃から78.3+α℃の間に蒸発する吸気ポート8壁面の付着燃料は、ほぼエタノールで占められる。この特性を利用することにより、吸気ポート8壁面の温度がエタノールの沸点付近のとき(78.3−α℃)と、エタノールの沸点を超えたとき(78.3+α℃)とにおける吸気ポート8壁面への付着燃料量および蒸発燃料量を算出することで、それら蒸発燃料量の差分のマップから燃料中のエタノール含有率を算出することができる。 As alcohol fuel to be mixed with gasoline, methanol (CH 3 OH, boiling point 64.7 ° C., density 0.79 g · cm −3 ) or ethanol (C 2 H 5 OH, boiling point 78.3 ° C., density 0.79 g) • cm −3 ) can be applied. The engine 1 of this embodiment uses ethanol as a fuel. The stoichiometric air-fuel ratio when the gasoline is 100% (ethanol 0%) is 14.7, whereas the stoichiometric air-fuel ratio when the fuel is 100% ethanol is 9.0. Here, the distillation behavior of ethanol and gasoline is shown in FIG. Gasoline with multiple components shows continuous distillation characteristics with respect to temperature, whereas single component ethanol evaporates at its boiling point (78.3 ° C), so discontinuous distillation Show properties. Therefore, when a mixed fuel of gasoline and ethanol is used, the fuel adhering when the temperature of the intake port 8 wall surface is lower than the boiling point of ethanol, the temperature of the intake port 8 wall surface is around the boiling point of ethanol (78.3-α ° C. ), The ethanol in the attached fuel starts to gradually evaporate, and when it reaches the boiling point of ethanol, the ethanol in the attached fuel evaporates all at once. When the temperature of the wall surface of the intake port 8 exceeds the boiling point of ethanol (78.3 + α ° C.), most of the ethanol in the attached fuel evaporates, and when the temperature of the wall surface of the intake port 8 exceeds the boiling point of the mixed fuel, Since all the fuel injected into the port 8 evaporates, there is no fuel adhering to the wall surface of the intake port 8. That is, the fuel adhering to the wall surface of the intake port 8 which evaporates between the temperature of the wall surface of the intake port 8 between 78.3-α ° C. and 78.3 + α ° C. is almost occupied by ethanol. By using this characteristic, the wall surface of the intake port 8 when the temperature of the wall surface of the intake port 8 is near the boiling point of ethanol (78.3-α ° C.) and when the temperature exceeds the boiling point of ethanol (78.3 + α ° C.). By calculating the amount of fuel adhering to and the amount of evaporated fuel, the ethanol content in the fuel can be calculated from the map of the difference between the amounts of evaporated fuel.
各気筒の燃焼室1aはそれぞれ点火プラグ26を備えており、点火プラグ26の点火タイミングはイグナイタ27によって調整される。吸気ポート8から流入された混合ガスはピストン2の上昇運動により燃焼室1a内で圧縮される。ECU100は、クランク角センサ5からのピストン2の位置、および吸気カム角センサ18からのカム軸回転位相の情報に基づき、点火タイミングを決定しイグナイタ27に信号を送る。イグナイタ27はECU100の信号に従って、指示された点火タイミングでバッテリ200からの電力を点火プラグ26に通電する。点火プラグ26はバッテリ200からの電力により点火し、圧縮混合ガスを着火させて、燃焼室1a内を膨張させピストン2を下降させる。これがコネクティングロッド4を介してクランクシャフト3の軸回転に変更されることにより、エンジン1は動力を得る。燃焼後の排気ガスは、排気弁14が開いた際に排気ポート10、排気通路11を通って合流排気通路400で合流し、浄化触媒401を通過してエンジン1の外部へと排出される。
The
各気筒の排気通路11は下流で合流して合流排気通路400を形成し、合流排気通路400の先には浄化触媒401が設けられている。浄化触媒401は、エンジン1の排ガスを浄化するために用いられるもので、例えば三元触媒やNOx吸蔵還元型触媒などが適用され、エンジン1の排気量、使用地域等の違いによってこれら浄化触媒401を複数個組み合わせて設置される場合もある。浄化触媒401には触媒温度センサ402が設けられている。ECU100は、触媒温度センサ402からの信号を受信することにより、浄化触媒401の温度を認知し、浄化触媒401が活性温度域にあるか否かを判断することができる。
The
燃焼室1aの周辺にはウォータジャケットが設けられており、ウォータジャケット内部は燃焼室1aを冷却するためのエンジン冷却水が循環している(図示しない)。更に、ウォータジャケットにはエンジン冷却水温(Tw)を測定するための水温センサ28が設けられている。ここで、吸気ポート8のポート壁面温度は、通常、エンジン冷却水温Twとほぼ同じであることから、ECU100は、水温センサ28から受信したTwを吸気ポート8の壁面温度として適用することができる。このような吸気ポート8壁面の温度検出方法としては、吸気ポート8に種々の温度センサを設けて、吸気ポート8壁面の温度を直接検出する方法や、エンジン回転数、負荷、吸入空気温度等から吸気ポート8壁面の温度を推定する方法などを採用することもできる。なお、水温センサ28は、吸気ポート8の壁面温度を検出する吸気ポート壁面温度検出手段に相当する。
A water jacket is provided around the
バッテリ200は、正極に二酸化鉛(PbO2)、負極に海綿状鉛(Pb)、電解液として希硫酸(H2SO4)を用いた二次電池であり、それらの化学反応によって充放電サイクルを実施する。バッテリ200は、オルタネータ(図示しない)の発電量が各電装品の電力使用量を超える場合に、超えた分の電力を充電してバッテリ内部に蓄電する。そして、バッテリ200は、エンジン1の始動の際にスタータモータ7を稼動させるために、または車両の走行中にECU100等の電装品を適切に稼動させるために、バッテリ200の内部に蓄電した電力を放電する。バッテリ200としては、例えば12[V]システムを適用することができるが、42[V]システム等の高電圧仕様を適用することもできる。
The
ECU100は、演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)と、プログラム等を記憶するROM(Read Only Memory)と、データ等を記憶するRAM(Random Access Memory)と、を備えるコンピュータである。ECU100は、クランク角センサ5、カム角センサ18,21、エアフロメータ22、スロットルポジションセンサ24、水温センサ28の検出結果を読み込み、VVT機構16,19の動作、インジェクタ300の動作、点火プラグ26の点火時期など、エンジン1の運転動作を統合的に制御する。また、ECU100は、インジェクタ300から噴射された燃料のうち、吸気ポート8の壁面へ付着する付着燃料量を算出する。そして、ECU100は、吸気ポート8の壁面への付着燃料のうち、次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料量を算出する。更に、ECU100は、水温センサ28の検出結果が78.3±α℃のときの蒸発燃料量の算出結果の差分のマップから、燃料中のエタノール含有率を算出する。なお、ECU100は、本発明の付着燃料量算出手段、蒸発燃料量算出手段、およびアルコール含有率算出手段に相当する。
The
[燃料挙動モデルについて]
図3は、エンジン1の燃料噴射時の概略構成を示した説明図である。なお、図3にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。エンジン1が始動されると、吸気通路9に配置されたインジェクタ300によって、吸気ポート8内部にガソリンとエタノールとの混合燃料が噴射される。このようにして噴射された燃料は、吸気弁12の開弁に伴って筒内負圧が吸気ポート8に導かれることにより、空気と共に燃焼室1aに吸入されるが、吸気ポート8に噴射された燃料の一部は、吸気ポート8の壁面などに付着する。また、吸気ポート8の壁面は、暖気が進むに伴ってその壁面温度が上昇する。
[About fuel behavior model]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration during fuel injection of the engine 1. FIG. 3 shows only the configuration of one cylinder of the engine. When the engine 1 is started, a fuel mixture of gasoline and ethanol is injected into the intake port 8 by the
この場合において、吸気ポート8の壁面に付着した燃料の挙動は、(A)吸気ポート8壁面の温度がエタノールの蒸発開始温度未満の場合、吸気ポート8の壁面に付着した燃料はほとんど蒸発しない。(B)吸気ポート8壁面の温度がエタノールの沸点付近(78.3−α℃)の場合、吸気ポート8壁面に付着した燃料中のエタノールが徐々に蒸発を開始する。(C)吸気ポート8壁面の温度がエタノールの沸点を超えた(78.3+α℃)場合、吸気ポート8壁面に付着した燃料中のエタノールは一気に蒸発する。そして、(D)吸気ポート8壁面の温度が燃料の沸点を超えた場合、吸気ポート8へ噴射された燃料はすべて蒸発し、吸気ポート8壁面への付着燃料は皆無となる。このように、上記(B)から(C)の間では、吸気ポート8壁面への付着燃料中のガソリン量の変化は少量であるのに対し、付着燃料中のエタノール量は、吸気ポート8壁面温度がエタノールの沸点(78.3℃)前後を境として一気に変化する。 In this case, the behavior of the fuel attached to the wall surface of the intake port 8 is as follows. (A) When the temperature of the wall surface of the intake port 8 is lower than the evaporation start temperature of ethanol, the fuel attached to the wall surface of the intake port 8 hardly evaporates. (B) When the temperature of the wall surface of the intake port 8 is near the boiling point of ethanol (78.3-α ° C.), the ethanol in the fuel adhering to the wall surface of the intake port 8 gradually starts to evaporate. (C) When the temperature of the wall surface of the intake port 8 exceeds the boiling point of ethanol (78.3 + α ° C.), the ethanol in the fuel adhering to the wall surface of the intake port 8 evaporates all at once. (D) When the temperature of the wall surface of the intake port 8 exceeds the boiling point of the fuel, all the fuel injected into the intake port 8 evaporates, and there is no fuel adhering to the wall surface of the intake port 8. Thus, between (B) and (C), the change in the amount of gasoline in the fuel adhering to the intake port 8 wall surface is small, whereas the amount of ethanol in the adhering fuel is the intake port 8 wall surface. The temperature changes at a stretch around the boiling point of ethanol (78.3 ° C.).
つまり、上記(B)から(C)の間に変化する吸気ポート8壁面からの蒸発燃料量は、ほぼ付着燃料中のエタノールの蒸発によるものである。よって、燃料中のエタノール含有率を求めるためには、上記(B)と(C)とにおける吸気ポート8からの蒸発燃料量を求め、(B)から(C)の間における蒸発燃料量の変化量を算出することが必要となる。 That is, the amount of fuel evaporated from the wall surface of the intake port 8 that changes between (B) and (C) is substantially due to the evaporation of ethanol in the attached fuel. Therefore, in order to obtain the ethanol content in the fuel, the amount of evaporated fuel from the intake port 8 in the above (B) and (C) is obtained, and the change in the amount of evaporated fuel between (B) and (C). It is necessary to calculate the quantity.
ここで、吸気ポート8の壁面などに付着する付着燃料量、および付着燃料が蒸発する蒸発燃料量は、燃料挙動モデルより算出することができる。吸気ポート8の壁面への燃料の付着率をR、付着した燃料のうち次回の燃料噴射までの間に蒸発する燃料の蒸発率をP、吸気ポート8への燃料の噴射量をfiとすると、第kサイクルにおける燃料噴射量がfikである場合、第k+1サイクルにおける付着燃料量fwk+1および第k+2サイクルにおける蒸発燃料量fvk+2は以下の(1)(2)式のように表すことができる。
[第k+1サイクルにおける付着燃料量]
fwk+1=(1−P)・fwk+R・fik ・・・(1)
[第k+2サイクルにおける蒸発燃料量]
fvk+2=P・fwk+1 ・・・(2)
上記(1)(2)式の関係を用いることより、第kサイクルの燃料噴射量fikから第k+1サイクルの付着燃料量fwk+1を算出することができ、更に、第k+1サイクルの付着燃料量fwk+1から第k+2サイクルの蒸発燃料量fvk+2を算出することができる。すなわち、エンジン1の吸気ポート8に噴射された燃料の付着率Rおよび蒸発率Pを求めることができれば、蒸発燃料量を算出することができることから、算出された蒸発燃料量に基づいて燃料中のエタノール含有率を算出することができる。
Here, the amount of attached fuel adhering to the wall surface of the intake port 8 and the amount of evaporated fuel from which the attached fuel evaporates can be calculated from the fuel behavior model. If the adhesion rate of the fuel to the wall surface of the intake port 8 is R, the evaporation rate of the fuel that evaporates between the adhering fuels until the next fuel injection is P, and the injection amount of the fuel to the intake port 8 is fi. When the fuel injection amount in the k-th cycle is fi k , the attached fuel amount fw k + 1 in the k + 1 cycle and the evaporated fuel amount fv k + 2 in the k + 2 cycle can be expressed as the following equations (1) and (2). .
[Attached fuel amount in the (k + 1) th cycle]
fw k + 1 = (1-P) · fw k + R · fi k (1)
[Evaporated fuel amount in the k + 2 cycle]
fv k + 2 = P · fw k + 1 (2)
By using the relationship of the above formulas (1) and (2), it is possible to calculate the adhered fuel amount fw k + 1 of the (k + 1) th cycle from the fuel injection amount fi k of the kth cycle, and further, the adhered fuel amount of the (k + 1) th cycle. The fuel vapor amount fv k + 2 in the (k + 2) th cycle can be calculated from fw k + 1 . That is, if the adhesion rate R and the evaporation rate P of the fuel injected into the intake port 8 of the engine 1 can be obtained, the amount of evaporated fuel can be calculated, so that the amount of fuel in the fuel can be calculated based on the calculated amount of evaporated fuel. The ethanol content can be calculated.
ここで、燃料の付着率Rおよび蒸発率Pは、エンジン1の運転状態に応じて変化する。すなわち、インジェクタ300が噴射した燃料が吸気ポート8の壁面に付着する付着燃料量や、壁面に付着した燃料が蒸発する蒸発燃料量は、エンジン1の負荷、回転数、吸気弁12の開閉タイミング、吸気ポート8の壁面温度などに応じて適宜変化する。そこで、付着率Rおよび蒸発率Pのそれぞれを、機関負荷Kl,機関回転数Ne,バルブタイミングVT,およびエンジン冷却水温(吸気ポート8の壁面温度)Twとの関係で特定するための規則を予め作成しておき、ECU100に、その規則に従って付着率Rおよび蒸発率Pを設定させることで、エンジン1の運転状態に応じてより正確な付着率Rおよび蒸発率Pを設定することができる。
Here, the fuel adhesion rate R and the evaporation rate P vary according to the operating state of the engine 1. That is, the amount of attached fuel that the fuel injected by the
この場合、吸気ポート8に噴射された燃料は、その温度が高いほど気化しやすい状態となるため、付着率Rは小さい値となる。また、吸気ポート8に噴射された燃料は、エンジン1の吸気管圧力が高いほど燃焼室1a内に吸入されやすい状態となるため、付着率Rは小さい値となる。このように、燃料の付着率Rは、燃料温度、吸気管圧力に応じて有意に変化することから、付着率Rを算出した後に、燃料温度、吸気管圧力に基づいて補正することで、より正確な付着率Rを算出することができる。
In this case, the fuel injected into the intake port 8 is more easily vaporized as its temperature is higher, so the adhesion rate R becomes a smaller value. Further, the fuel injected into the intake port 8 is more easily taken into the
つづいて、ECU100の制御の流れに沿って、エンジン1の動作を説明する。図4はECU100の処理の一例を示すフローチャートである。本実施例のエンジン1は、燃料噴射手段、付着燃料量算出手段、蒸発燃料量算出手段、アルコール含有率算出手段を備えることにより、吸気ポートへ噴射された燃料の付着燃料量から蒸発燃料量を算出することができる。そして、吸気ポート8壁面の温度の検出結果がエタノールの沸点前と、沸点後との蒸発燃料量の変化量を求めることによって、燃料中のエタノール含有率の算出を精度よく実行することができる。
Subsequently, the operation of the engine 1 will be described along the control flow of the
ECU100の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがONにされると開始する。まず、ECU100はステップS1で、前回イグニッションスイッチがOFFされたときにNVRAMに保存された燃料中のエタノール含有率の前回値ALColdを読み込む。このように、燃料の給油後のエンジン始動時に給油前のエタノール含有率を認識することで、給油前のエタノール含有率を暫定値として給油後の新たなエタノール含有率を算出する処理を実行することができる。ECU100はステップS1の処理を終えると、次のステップS2へ進む。
The control of the
ステップS2で、ECU100は、水温センサ28の検出結果からエンジン冷却水温Twを検出する。この処理を実行することによって、ECU100は吸気ポート8壁面の温度を認識することができる。ECU100はステップS2の処理を終えると、つづいてステップS3へ進む。
In step S2,
ステップS3で、ECU100は、エンジン冷却水温Twが78.3−α℃であるか否かを判断する。ここで、αは任意の数を適用することができ、78.3−α℃は、燃料中のエタノールの蒸発開始温度からエタノールの沸点78.3℃までの間を示すことができる。なお、エタノール含有率の算出精度をより高めるためには、可能な限りエタノールの沸点に近い温度での蒸発燃料量を算出することが好ましいため、αは小さい値を適用することが好ましい。エンジン冷却水温Twが78.3−α℃でない場合(ステップS3/NO)、ECU100はステップS5へ進む。エンジン冷却水温Twが78.3−α℃である場合(ステップS3/YES)は、ECU100は次のステップS4へ進む。
In step S3, the
ステップS4で、ECU100は、エンジン1のエンジン回転数Neと、負荷率Klと、バルブタイミングVTと、エンジン冷却水温Twとを検出し、これらの検出結果に基づいて、ECU100内に予め記録されたマップを参照して吸気ポート8への燃料の付着率R1、および蒸発率P1を算出する。この場合、算出した付着率R1を燃料温度、吸気管圧力に基づいて補正してもよい。ECU100はステップS4の処理を終えると、つづいて次のステップS5へ進む。
In step S4, the
ステップS3の判断がNOの場合、またはステップS4の処理を終えたとき、ECU100はステップS5へ進む。ステップS5で、ECU100は、エンジン冷却水温Twが78.3+α℃であるか否かを判断する。ここで、αは任意の数を適用することができ、78.3+α℃は、燃料中のエタノールの沸点78.3℃から燃料の沸点までの間を示すことができる。なお、エタノール含有率の算出精度をより高めるためには、可能な限りエタノールの沸点に近い温度での蒸発燃料量を算出することが好ましいため、αは小さい値を適用することが好ましい。エンジン冷却水温Twが78.3+α℃でない場合(ステップS5/NO)、ECU100は必要な情報をNVRAMに保存して、制御の処理を終了する。エンジン冷却水温Twが78.3+α℃である場合(ステップS5/YES)は、ECU100は次のステップS6へ進む。
When the determination in step S3 is NO, or when the process of step S4 is finished, the
ステップS6で、ECU100は、エンジン1のエンジン回転数Neと、負荷率Klと、バルブタイミングVTと、エンジン冷却水温Twとを検出し、これらの検出結果に基づいて、ECU100内に予め記録されたマップを参照して吸気ポート8への燃料の付着率R2、および蒸発率P2を算出する。この場合、算出した付着率R2を燃料温度、吸気管圧力に基づいて補正してもよい。ECU100はステップS6の処理を終えると、つづいて次のステップS7へ進む。
In step S6, the
ステップS7で、ECU100は、上記した燃料挙動モデルの(1)(2)式に基づき、前回インジェクタ300が噴射した燃料噴射量(f1ik)に、ステップS4で算出した付着率R1を掛けあわせたものと、前回の吸気ポートへの付着燃料量(f1wk)にステップS4で算出した蒸発率P1から求めた残留付着燃料率(1−P1)を掛けあわせたものとを加えることで、吸気ポート8への付着燃料量(f1wk+1)を算出する。更に、ECU100は、算出した吸気ポート8への付着燃料量(f1wk+1)に、ステップS4で算出した蒸発率P1を掛けあわせることで、Tw=78.3−α℃のときの蒸発燃料量(f1vk+2)を算出する。同様に、ECU100はステップS6で算出した付着率R2および蒸発率P2から、Tw=78.3+α℃のときの蒸発燃料量(f2vk+2)を算出する。そして、ECU100は、算出したTw=78.3−α℃のときの蒸発燃料量(f1vk+2)と、Tw=78.3+α℃のときの蒸発燃料量(f2vk+2)との差分を求めることで、蒸発燃料量の変化量Eを算出する。ステップS7の処理を終えると、次のステップS8へ進む。
In step S7, the
ステップS8で、ECU100は、ステップS7で算出した蒸発燃料量の変化量Eに基づいて、ECU100内に予め記録されたマップを参照して燃料中のエタノール含有率を算出する。ECU100はステップS8の処理を終えると、つづいて次のステップS9へ進む。
In step S8, the
ステップS9で、ECU100は、ステップS8で算出した燃料中のエタノール含有率とステップS1で読み込んだエタノール含有率の前回値との差分の絶対値が第1しきい値よりも小さいか否かを判断する。ここで、第1しきい値は、任意の小さい数を適用することができ、例えば0.1とすることができる。算出した燃料中のエタノール含有率と読み込んだエタノール含有率の前回値との差分が第1しきい値よりも小さい場合(ステップS9/YES)、ECU100は、燃料中のエタノール含有率の算出結果が正しい値に収束したと判断して、必要な情報をNVRAMに保存し制御の処理を終了する。算出した燃料中のエタノール含有率と読み込んだエタノール含有率の前回値との差分が第1しきい値よりも大きい場合(ステップS9/NO)は、ECU100は、エタノール含有率の算出結果がまだ正しい値に収束していないと判断して、次のステップS10へ進む。
In step S9, the
ステップS10で、ECU100は、ステップS8で算出した燃料中のエタノール含有率を暫定値として、ステップS2に戻り再び上記のエタノール含有率の算出処理を実行する。このように、燃料給油によって変化した燃料中のエタノール含有率を算出するときに、前回算出したエタノール含有率と、今回算出したエタノール含有率との差分が収束するまでエタノール含有率の算出を繰り返すことによって、より正確なエタノール含有率を算出することができる。なお、エタノール含有率の算出結果が収束しない場合、ECU100は、算出処理の開始から所定の時間が経過した際に、または算出処理が所定サイクル実行された際に、エタノール含有率の算出処理を終了することもできる。
In step S10, the
以上のように、本実施例1のエンジン1は、燃料中のエタノールの沸点前および沸点後における吸気ポート8内部への付着燃料量および蒸発燃料量を内燃機関の運転状態に基づいて算出し、それら蒸発燃料量の算出結果の差分に基づいて燃料中のエタノール含有率を精度よく算出することで、ガソリンとアルコールとの混合燃料を使用する内燃機関の空燃比を最適に制御することができる。このように、内燃機関の空燃比を最適に制御することで、車両の燃費の向上および排気エミッションの改善を達成することができる。 As described above, the engine 1 of the first embodiment calculates the amount of fuel adhering to the intake port 8 and the amount of evaporated fuel before and after the boiling point of ethanol in the fuel based on the operating state of the internal combustion engine, By accurately calculating the ethanol content in the fuel based on the difference between the calculation results of the evaporated fuel amounts, the air-fuel ratio of the internal combustion engine using the mixed fuel of gasoline and alcohol can be optimally controlled. As described above, by optimally controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine, it is possible to achieve an improvement in vehicle fuel consumption and an improvement in exhaust emission.
また、本実施例1のエンジン1は、内燃機関の運転状態より算出した付着率Rを、燃料温度、吸気管圧力に基づいて補正することもできる。燃料の付着率Rは、燃料温度、吸気管圧力に応じて有意に変化することから、付着率Rを算出した後に、燃料温度、吸気管圧力に基づいて補正することで、より正確な付着率Rを算出することができる。 Further, the engine 1 of the first embodiment can also correct the adhesion rate R calculated from the operating state of the internal combustion engine based on the fuel temperature and the intake pipe pressure. Since the fuel adhesion rate R changes significantly according to the fuel temperature and the intake pipe pressure, after calculating the adhesion rate R, the fuel adhesion rate R is corrected based on the fuel temperature and the intake pipe pressure. R can be calculated.
そして、本実施例1のエンジン1は、吸気ポート8に付着した付着燃料量(fwk+1)を、燃料挙動モデルの(1)式に基づき、前回インジェクタ300が噴射した燃料噴射量(fik)に、内燃機関の運転状態より算出した付着率Rを掛けあわせたものと、前回の吸気ポートへの付着燃料量(fwk)に内燃機関の運転状態より算出した蒸発率Pから求めた残留付着燃料率(1−P)を掛けあわせたものとを加えることで算出することができる。
In the engine 1 of the first embodiment, the amount of fuel adhering to the intake port 8 (fw k + 1 ) is determined based on the equation (1) of the fuel behavior model, and the fuel injection amount (fi k ) injected by the
更に、本実施例1のエンジン1は、吸気ポート8に付着したエタノール燃料のうち、次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料量(fvk+2)を、燃料挙動モデルの(2)式に基づき、算出した吸気ポート8への付着燃料量(fwk+1)に、内燃機関の運転状態より算出した蒸発率Pを掛けあわせることで算出することができる。 Further, in the engine 1 of the first embodiment, of the ethanol fuel adhering to the intake port 8, the amount of evaporated fuel (fv k + 2 ) evaporated until the next fuel injection is expressed by the equation (2) of the fuel behavior model. Based on the calculated fuel amount adhering to the intake port 8 (fw k + 1 ), the evaporation rate P calculated from the operating state of the internal combustion engine can be multiplied.
また、本実施例1のエンジン1は、エンジン冷却水温Twの検出結果が燃料中のエタノールの蒸発開始温度からエタノールの沸点78.32℃までの間と、エタノールの沸点から燃料の沸点までの間とにおける蒸発燃料量を算出することができる。これによって、付着燃料中のガソリンの蒸発量が少なく、かつエタノールの蒸発量が最も多いときの蒸発燃料量の変化量を求めることができるために、燃料中のエタノール含有率を精度よく算出することができる。 Further, in the engine 1 of the first embodiment, the detection result of the engine cooling water temperature Tw is between the evaporation start temperature of ethanol in the fuel and the boiling point of ethanol of 78.32 ° C., and between the boiling point of ethanol and the boiling point of fuel. The amount of evaporated fuel can be calculated. This makes it possible to calculate the amount of change in the amount of evaporated fuel when the amount of gasoline evaporated in the attached fuel is small and the amount of ethanol evaporated is maximum, so that the ethanol content in the fuel can be accurately calculated. Can do.
そして、本実施例1のエンジン1は、前回算出したエタノール含有率と、今回算出したエタノール含有率との差分が収束するまでエタノール含有率の算出を繰り返すことによって、より正確なエタノール含有率を算出することができる。 Then, the engine 1 of the first embodiment calculates a more accurate ethanol content by repeating the calculation of the ethanol content until the difference between the ethanol content calculated last time and the ethanol content calculated this time converges. can do.
更に、本実施例1のエンジン1は、吸気ポート8近傍のエンジン冷却水温Twを検出することで、吸気ポート8壁面の温度を検出することができる。本実施例では、エンジン冷却水温Twを検出することで吸気ポート8の壁面温度を検出しているが、Twの検出場所を吸気ポート8近傍にすることによって、より正確に吸気ポート8の壁面温度を検出することができる。よって、エタノール燃料を使用する際の内燃機関の燃料噴射制御をより高精度に実行することができることから、車両の燃費の向上および排気エミッションの改善を達成することができる。 Furthermore, the engine 1 of the first embodiment can detect the temperature of the wall surface of the intake port 8 by detecting the engine coolant temperature Tw in the vicinity of the intake port 8. In this embodiment, the wall surface temperature of the intake port 8 is detected by detecting the engine coolant temperature Tw. However, the wall surface temperature of the intake port 8 can be detected more accurately by making the Tw detection location near the intake port 8. Can be detected. Therefore, the fuel injection control of the internal combustion engine when using ethanol fuel can be executed with higher accuracy, so that the fuel efficiency of the vehicle and the exhaust emission can be improved.
次に、本発明の実施例2について説明する。本実施例のエンジン50は、実施例1のエンジン1とほぼ同様の構成となっているが、エンジン50は、噴射された燃料のうち吸気弁に付着する燃料量を算出する吸気弁付着燃料量算出手段と、吸気弁に付着した燃料のうち次回の燃料噴射までに蒸発する蒸発燃料量を算出する吸気弁蒸発燃料量算出手段と、吸気弁の壁面温度を検出する吸気弁壁面温度検出手段とを備え、吸気ポートおよび吸気弁への付着燃料の蒸発燃料率に基づいて燃料中のエタノール含有率を算出する点でエンジン1と相違している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The
図5は、本発明の内燃機関の制御装置を組み込んだエンジン50の概略構成を示した説明図である。なお、図5にはエンジンの1気筒の構成のみを示している。本実施例のエンジン50は、実施例1と同様に車両内部にECU100を備えている。このECU100が、吸気弁付着燃料量算出手段と、吸気弁蒸発燃料量算出手段とに相当する。また、エンジン50は吸気弁12の近傍に吸気弁壁温センサ500を備えている。吸気弁壁温センサ500としては、赤外線等を用いて吸気弁12の壁面温度Tvを検出する非接触型のセンサを用いることができる。この吸気弁壁温センサ500が、吸気弁の壁面温度を検出する吸気弁壁面温度検出手段に相当する。これによって、吸気ポート壁面への付着燃料の蒸発挙動のみならず、吸気弁壁面への付着燃料の蒸発挙動も考慮して、より高精度に燃料中のエタノール含有率を算出することができる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an
また、本実施例のエンジン50は、吸気ポート8と吸気弁12との付着燃料の蒸発燃料率P、Pvに基づいて燃料中のエタノール含有率を算出する。これによって、蒸発燃料量の算出処理を省略することができるために、エタノール含有率の算出処理をより簡略化することができる。
Further, the
つづいて、ECU100の制御の流れに沿って、エンジン50の動作を説明する。図6は、ECU100の処理の一例を示すフローチャートである。なお、実施例1と同様の処理については、その詳細な説明は省略する。実施例1と同様に、ECU100の制御は、エンジンの始動要求がされると、すなわちイグニッションスイッチがONにされると開始する。
Subsequently, the operation of the
まず、ECU100はステップS11で、前回イグニッションスイッチがOFFされたときにNVRAMに保存された燃料中のエタノール含有率の前回値ALColdを読み込む。このように、燃料の給油後のエンジン始動時に給油前のエタノール含有率を認識することで、給油前のエタノール含有率を暫定値として給油後の新たなエタノール含有率を算出する処理を実行することができる。ECU100はステップS11の処理を終えると、次のステップS12へ進む。
First, in step S11, the
ステップS12で、ECU100は、水温センサ28および吸気弁壁温センサ500の検出結果からエンジン冷却水温Tw、吸気弁壁温Tvを検出する。この処理を実行することによって、ECU100は吸気ポート8壁面および吸気弁12壁面の温度を認識することができる。ECU100はステップS12の処理を終えると、つづいてステップS13へ進む。
In step S12, the
ステップS13で、ECU100は、エンジン冷却水温Tw、または吸気弁壁温Tvが78.3−α℃であるか否かを判断する。ここで、αは任意の数を適用することができ、78.3−α℃は、燃料中のエタノールの蒸発開始温度からエタノールの沸点78.3℃までの間を示すことができる。なお、エタノール含有率の算出精度をより高めるためには、可能な限りエタノールの沸点に近い温度での蒸発燃料率を算出することが好ましいため、αは小さい値を適用することが好ましい。エンジン冷却水温Tw、または吸気弁壁温Tvが78.3−α℃でない場合(ステップS13/NO)、ECU100はステップS15へ進む。エンジン冷却水温Tw、または吸気弁壁温Tvが78.3−α℃である場合(ステップS13/YES)は、ECU100は次のステップS14へ進む。
In step S13, the
ステップS14で、ECU100は、エンジン50のエンジン回転数Neと、負荷率Klと、バルブタイミングVTと、エンジン冷却水温Twと、吸気弁壁温Tvとを検出し、これらの検出結果に基づいて、ECU100内に予め記録されたマップを参照して吸気ポート8の付着燃料の蒸発率P1および吸気弁12の付着燃料の蒸発率Pv1を算出する。ECU100はステップS14の処理を終えると、つづいて次のステップS15へ進む。
In step S14, the
ステップS13の判断がNOの場合、またはステップS14の処理を終えたとき、ECU100はステップS15へ進む。ステップS15で、ECU100は、エンジン冷却水温Tw、または吸気弁壁温Tvが78.3+α℃であるか否かを判断する。ここで、αは任意の数を適用することができ、78.3+α℃は、燃料中のエタノールの沸点78.3℃から燃料の沸点までの間を示すことができる。なお、エタノール含有率の算出精度をより高めるためには、可能な限りエタノールの沸点に近い温度での蒸発燃料率を算出することが好ましいため、αは小さい値を適用することが好ましい。エンジン冷却水温Tw、または吸気弁壁温Tvが78.3+α℃でない場合(ステップS15/NO)、ECU100は必要な情報をNVRAMに保存して、制御の処理を終了する。エンジン冷却水温Tw、または吸気弁壁温Tvが78.3+α℃である場合(ステップS15/YES)は、ECU100は次のステップS16へ進む。
When the determination in step S13 is NO, or when the process in step S14 is completed, the
ステップS16で、ECU100は、エンジン50のエンジン回転数Neと、負荷率Klと、バルブタイミングVTと、エンジン冷却水温Twと、吸気弁壁温Tvとを検出し、これらの検出結果に基づいて、ECU100内に予め記録されたマップを参照して吸気ポート8の付着燃料の蒸発率P2および吸気弁12の付着燃料の蒸発率Pv2を算出する。ECU100はステップS16の処理を終えると、つづいて次のステップS17へ進む。
In step S16, the
ステップS17で、ECU100は、ステップS14で算出した吸気ポート8の蒸発率P1と吸気弁12の蒸発率Pv1とに基づいて、Tw=78.3−α℃のときの蒸発燃料率P1+Pv1を算出する。同様に、ECU100は、ステップS16で算出した吸気ポート8の蒸発率P2と吸気弁12の蒸発率Pv2とに基づいて、Tw=78.3+α℃のときの蒸発燃料率P2+Pv2を算出する。そして、ECU100は、算出したTw=78.3−α℃のときの蒸発燃料率(P1+Pv1)と、Tw=78.3+α℃のときの蒸発燃料率(P2+Pv2)との差分を求めることで、蒸発燃料率の変化量DPを算出する。ステップS17の処理を終えると、次のステップS18へ進む。
In step S17, the
ステップS18で、ECU100は、ステップS17で算出した蒸発燃料率の変化量DPに基づいて、ECU100内に予め記録されたマップを参照して燃料中のエタノール含有率を算出する。ECU100はステップS18の処理を終えると、つづいて次のステップS19へ進む。
In step S18, the
ステップS19で、ECU100は、ステップS18で算出した燃料中のエタノール含有率とステップS11で読み込んだエタノール含有率の前回値との差分の絶対値が第1しきい値よりも小さいか否かを判断する。ここで、第1しきい値は、任意の小さい数を適用することができ、例えば0.1とすることができる。算出した燃料中のエタノール含有率と読み込んだエタノール含有率の前回値との差分が第1しきい値よりも小さい場合(ステップS19/YES)、ECU100は、燃料中のエタノール含有率の算出結果が正しい値に収束したと判断して、必要な情報をNVRAMに保存し制御の処理を終了する。算出した燃料中のエタノール含有率と読み込んだエタノール含有率の前回値との差分が第1しきい値よりも大きい場合(ステップS19/NO)は、ECU100は、エタノール含有率の算出結果がまだ正しい値に収束していないと判断して、次のステップS20へ進む。
In step S19, the
ステップS20で、ECU100は、ステップS18で算出した燃料中のエタノール含有率を暫定値として、ステップS12に戻り再び上記のエタノール含有率の算出処理を実行する。このように、燃料給油によって変化した燃料中のエタノール含有率を算出するときに、前回算出したエタノール含有率と、今回算出したエタノール含有率との差分が収束するまでエタノール含有率の算出を繰り返すことによって、より正確なエタノール含有率を算出することができる。なお、エタノール含有率の算出結果が収束しない場合、ECU100は、算出処理の開始から所定の時間が経過した際に、または算出処理が所定サイクル実行された際に、エタノール含有率の算出処理を終了することもできる。
In step S20, the
以上のように、本実施例2のエンジン50は、燃料中のエタノールの沸点前および沸点後における吸気ポート8壁面と吸気弁12壁面への付着燃料の蒸発燃料率を内燃機関の運転状態に基づいて算出し、それら蒸発燃料率の算出結果の差分に基づいて燃料中のエタノール含有率をより高精度に算出することで、ガソリンとアルコールとの混合燃料を使用する内燃機関の空燃比を最適に制御することができる。このように、内燃機関の空燃比を最適に制御することで、車両の燃費の向上および排気エミッションの改善を達成することができる。
As described above, in the
また、本実施例2のエンジン50は、吸気ポート8と吸気弁12との付着燃料の蒸発燃料率P、Pvに基づいて燃料中のエタノール含有率を算出することで、蒸発燃料量の算出処理を省略することができるために、エタノール含有率の算出処理をより簡略化することができる。
Further, the
なお、本実施例2のエンジン50は、吸気弁壁温センサ500を使用せずに、吸気弁12の壁面温度を内燃機関の運転状態から推定することもできる。吸気弁壁温Tvの温度変化量ΔTvは、燃焼ガス受熱量Qb、接触面受熱量Qs、燃料気化熱量Qf、吸気弁12の開弁に伴って生ずる吸入ガス受熱量Qgin、および吹き返し受熱量Qgbackにて表すことができる。このため、内燃機関の運転状態に基づいてこれらのパラメータを別個独立に推定し、それら推定値を統合することにより吸気弁12が受ける総受熱量を精度よく算出することができる。このようにして算出された総受熱量に基づいて、吸気弁壁温Tvを精度よく推定することもできる。
Note that the
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The above embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to these, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.
1 エンジン
1a 燃焼室
2 ピストン
3 クランクシャフト
5 クランク角センサ
8 吸気ポート
10 排気ポート
12 吸気弁
13 吸気カムシャフト
14 排気弁
15 排気カムシャフト
16 電動可変動弁機構(電動VVT機構)
17 電動モータ
18 吸気カム角センサ
19 油圧可変動弁機構(油圧VVT機構)
20 オイルコントロールバルブ(OCV)
21 排気カム角センサ
28 水温センサ(吸気ポート壁面温度検出手段)
100 ECU(付着燃料量算出手段、蒸発燃料量算出手段、アルコール含有率算出手段)
300 インジェクタ(燃料噴射手段)
500 吸気弁壁温センサ
1
17
20 Oil control valve (OCV)
21 Exhaust
100 ECU (attached fuel amount calculating means, evaporated fuel amount calculating means, alcohol content rate calculating means)
300 Injector (fuel injection means)
500 Intake valve wall temperature sensor
Claims (8)
前記燃料噴射手段によって噴射された燃料のうち前記吸気ポートに付着する付着燃料量を算出する付着燃料量算出手段と、
前記付着燃料量算出手段によって算出した前記吸気ポートに付着した燃料のうち、次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料量を算出する蒸発燃料量算出手段と、
前記吸気ポートの壁面温度を検出する吸気ポート壁面温度検出手段と、
前記吸気ポート壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料中のアルコールの沸点よりも低いときの前記蒸発燃料量算出手段の算出結果と、前記吸気ポート壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料中のアルコールの沸点よりも高いときの前記蒸発燃料量算出手段の算出結果とに基づいて、前記燃料中のアルコール含有率を算出するアルコール含有率算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine provided with a fuel injection means for injecting a fuel in which alcohol and gasoline are mixed at an arbitrary ratio into an intake port,
An adhering fuel amount calculating means for calculating an adhering fuel amount adhering to the intake port among the fuel injected by the fuel injection means;
Of the fuel adhering to the intake port calculated by the attached fuel amount calculating means, the evaporated fuel amount calculating means for calculating the evaporated fuel amount that evaporates until the next fuel injection,
Intake port wall surface temperature detecting means for detecting the wall surface temperature of the intake port;
The calculation result of the evaporated fuel amount calculation means when the detection result of the intake port wall surface temperature detection means is lower than the boiling point of the alcohol in the fuel, and the detection result of the intake port wall surface temperature detection means are the alcohol in the fuel. Alcohol content rate calculating means for calculating the alcohol content rate in the fuel based on the calculation result of the evaporated fuel amount calculating means when the boiling point is higher than the boiling point of
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記吸気弁付着燃料量算出手段によって算出した前記吸気弁に付着した燃料のうち、次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料量を算出する吸気弁蒸発燃料量算出手段と、
前記内燃機関の吸気弁の壁面温度を検出する吸気弁壁面温度検出手段とを備え、
前記アルコール含有率算出手段は、前記吸気ポート壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料中のアルコールの沸点よりも低いときの前記蒸発燃料量算出手段の算出結果と、前記吸気ポート壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料中のアルコールの沸点よりも高いときの前記蒸発燃料量算出手段の算出結果と、前記吸気弁壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料中のアルコールの沸点よりも低いときの前記吸気弁蒸発燃料量算出手段の算出結果と、前記吸気弁壁面温度検出手段の検出結果が前記燃料中のアルコールの沸点よりも高いときの前記吸気弁蒸発燃料量算出手段の算出結果とに基づいて、前記燃料中のアルコール含有率を算出することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。 Of the fuel injected by the fuel injection means, an intake valve attached fuel amount calculating means for calculating an attached fuel amount attached to the intake valve;
Among the fuel adhering to the intake valve calculated by the intake valve attached fuel amount calculating means, the intake valve evaporated fuel amount calculating means for calculating the evaporated fuel amount that evaporates until the next fuel injection;
Intake valve wall surface temperature detecting means for detecting the wall surface temperature of the intake valve of the internal combustion engine,
The alcohol content rate calculating means includes a calculation result of the evaporated fuel amount calculating means when a detection result of the intake port wall surface temperature detecting means is lower than a boiling point of alcohol in the fuel, and an intake port wall surface temperature detecting means of the intake port wall surface temperature detecting means. The calculation result of the evaporated fuel amount calculation means when the detection result is higher than the boiling point of the alcohol in the fuel, and the detection result of the intake valve wall surface temperature detection means is lower than the boiling point of the alcohol in the fuel. Based on the calculation result of the intake valve evaporated fuel amount calculation means and the calculation result of the intake valve evaporated fuel amount calculation means when the detection result of the intake valve wall surface temperature detection means is higher than the boiling point of the alcohol in the fuel. 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the alcohol content in the fuel is calculated.
前記吸気ポートに付着した燃料のうち次回の燃料噴射までの間に蒸発する蒸発燃料率を算出する蒸発燃料率算出手段とを備え、
前記付着燃料量算出手段は、前記燃料噴射手段が前回噴射した燃料噴射量と、前記付着燃料率算出手段の算出結果と、前記付着燃料量算出手段が前回算出した算出結果と、前記蒸発燃料率算出手段の算出結果から求めた残留燃料率とに基づいて、前記付着燃料量を算出することを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。 An adhering fuel rate calculating means for calculating an adhering fuel rate adhering to the intake port among the fuel injected by the fuel injection means;
Evaporative fuel rate calculating means for calculating an evaporative fuel rate that evaporates between the fuel adhering to the intake port until the next fuel injection,
The attached fuel amount calculating means includes a fuel injection amount previously injected by the fuel injection means, a calculation result of the attached fuel rate calculating means, a calculation result previously calculated by the attached fuel amount calculating means, and the evaporated fuel rate. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the amount of attached fuel is calculated based on a residual fuel rate obtained from a calculation result of a calculation means.
前記蒸発燃料量算出手段は、前記付着燃料量算出手段の算出結果と、前記蒸発燃料率算出手段の算出結果とに基づき、前記蒸発燃料量を算出することを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。 An evaporative fuel rate calculating means for calculating an evaporative fuel rate that evaporates between fuel adhering to the intake port until the next fuel injection;
3. The evaporated fuel amount calculating unit calculates the evaporated fuel amount based on a calculation result of the attached fuel amount calculating unit and a calculation result of the evaporated fuel rate calculating unit. Control device for internal combustion engine.
8. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the intake port wall surface temperature detecting means detects a cooling water temperature in the vicinity of the intake port. 9.
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Legal Events
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120417 |