JP4155175B2

JP4155175B2 - 複数燃料内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4155175B2
Application number: JP2003395699A
Authority: JP
Inventors: 富久小田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2008-09-24
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Description

本発明は、複数燃料内燃機関の制御装置に関し、詳細にはオクタン価の異なる複数の燃料を任意の供給割合で供給することが可能な内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の負荷増大時などのノックを抑制するノックコントロールシステム（ＫＣＳ）が知られている。ＫＣＳにおいては、例えば機関シリンダブロックに配置したノックセンサ或いは筒内圧センサを用いてノックに特有な周波数の振動の振幅を検出し、検出した振幅（ノック強度）に応じて点火時期を遅角することによりノックを抑制する制御が行われる。

また、高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンのようなオクタン価の異なる複数種類の燃料を任意の供給割合で機関に供給する燃料供給装置を備え、機関運転中に機関の運転条件、或いは他の適宜な条件に応じて燃料供給割合を変更することにより機関に供給する燃料全体としてのオクタン価を変更する複数燃料内燃機関がしられている（特許文献２参照）。このような複数燃料内燃機関においては、例えばノックが生じやすい運転条件では高オクタン価ガソリンの供給割合を増大することにより、ノックの発生を防止することも可能である。

この種の制御を行う内燃機関の制御装置の例としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１の制御装置では、発熱量の異なる複数の気体燃料を任意の供給割合で混合して機関に供給する際に、ノックが発生した場合に燃料の供給割合または点火時期のいずれか一方を変更することによりノックを抑制している。

特開２００３−１２０３８６号公報特開２００１−５００７０号公報

特許文献１には、ノック抑制のために点火時期の遅角と燃料供給割合の変更とのいずれか一方を選択することが可能であることが開示されている。しかし、特許文献１にはノック抑制時にどのような基準に基づいて点火時期遅角と燃料供給割合変更のうち一方を選択すべきであるかについては何ら記載されていない。

ところで、複数燃料内燃機関では、それぞれの燃料は外部から燃料が補給される個別の燃料タンクから、或いは特許文献２に記載されたように市販の燃料を車載の燃料分離装置を用いて性状の異なる（例えばオクタン価の異なる）複数の燃料に分離することにより、機関に供給される。
ところが、複数燃料の供給割合を機関運転条件などに応じて変更する場合、必ずしも全部の燃料が一様に消費されるわけではなく、各燃料の消費にアンバランスが生じる場合がある。

燃料の消費にアンバランスが生じると、例えば個別の燃料タンクにそれぞれの燃料を外部から補給し、貯蔵しているような場合には、一の燃料タンクの残量がほとんどゼロになったにもかかわらず他の燃料タンクの燃料残量が十分に残っているような場合が生じ、車両の場合など、まだ十分に走行が可能であるのに残量が無くなった燃料を補給する必要が生じ、燃料の補給が煩雑になる問題がある。

また、車載の分離装置で複数の燃料を分離生成しているような場合には、装置が稼働している限り全部の種類の燃料が生成される。このため、燃料消費のアンバランスが生じると分離後の燃料のうち消費量の少ない燃料の残量が増大し、例えば分離後燃料を貯留する燃料タンクの容量一杯になった場合には分離装置の運転を続けられなくなる場合が生じる。

従って、複数燃料内燃機関ではそれぞれの燃料の消費量を監視して燃料残量に大きなアンバランスが生じた場合には残量の多い燃料の消費量を増大させて各燃料の残量が略等しくなるようにバランスを調整する必要がある。

前述の特許文献１は、ノック抑制のために点火時期の遅角と燃料の供給割合の変更とのいずれもが選択可能であることは開示しているものの、いずれを選択するかの具体的な基準については何ら開示されておらず、更に燃料の消費量バランスの調整についても全く考慮されていない。

本発明は、上記従来技術の問題に鑑みノックを確実に抑制するとともに複数燃料の消費バランスに大きな差が生じることを防止可能な複数燃料内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明によれば、オクタン価の異なる複数種類の燃料を任意の供給割合で機関に供給可能であり、かつ機関運転中に前記供給割合を変更可能な複数燃料内燃機関の制御装置であって、機関のノック制御のために点火時期遅角が要求されたときに、前記複数種類の燃料のうちオクタン価の高い燃料の残量がオクタン価の低い燃料の残量と比較して多い場合には、点火時期を遅角する代わりにオクタン価の高い燃料の供給割合を増大するノック制御を行う、複数燃料内燃機関の制御装置が提供される。

すなわち、請求項１の発明ではノック制御のために点火時期変更が要求される場合には、要求点火時期と各燃料の残量とに応じて点火時期を変更するか燃料の供給割合を変更するかが決定される。例えば、オクタン価の高い燃料の残量がオクタン価の低い燃料の残量と比較して多い場合には点火時期を遅角する代わりにオクタン価の高い燃料の供給割合を増大して全体としての燃料のオクタン価を上昇させる。これにより、ノックが抑制されると同時に残量の多い高オクタン価燃料の消費量が増大するため、ノックの抑制と燃料消費量のバランス調整とが同時に行われる。

請求項２に記載の発明によれば、更に、前記ノック制御において燃料供給割合変更が選択された場合に、前記複数燃料のうち一の燃料の変更後の供給割合が１００パーセントを越えた値となる場合には、前記選択の結果にかかわらず燃料供給割合に加えて点火時期を変更する、請求項１に記載の複数燃料内燃機関の制御装置が提供される。

すなわち、請求項２の発明では、燃料供給割合変更によりノックを抑制する場合に一の燃料の供給割合が１００パーセントを越えた場合（例えば供給する燃料を高オクタン価燃料１００パーセントにしてもノックを十分に抑制できない場合）には、燃料供給割合に加えて点火時期をも変更（例えば、点火時期を遅角）することによりノック抑制を行う。これにより、燃料の消費バランスを調整しながら確実にノックを抑制することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、更に、前記変更前の燃料供給割合は、機関加速時においてはアクセル開度変化率が大きいほどオクタン価の高い燃料の供給割合が増大される、請求項１または２に記載の複数燃料内燃機関の制御装置。

すなわち、請求項３の発明では請求項１または２の発明において更に、機関加速時においてアクセル開度変化が大きいほどオクタン価が高い燃料の供給割合が大きくなるように設定されている。なお、本明細書ではアクセル開度とは例えば運転者のアクセルペダルの踏み込み量等のように運転者の機関に対する要求負荷を意味する。このため、本発明では運転者が急激な負荷増大を要求するほど、すなわち急加速になるほど、燃料のオクタン価が増大する。これにより、加速時のノック抑制のために点火時期が大幅に遅角されることが防止され、点火時期遅角による機関出力の低下が抑制され加速性能が向上する。

各請求項に記載の発明によれば、ノックを確実に抑制するとともに複数燃料の消費バランスに大きな差が生じることを防止することが可能となる共通の効果を奏する。

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

図１において、１００は車両用内燃機関、１１０Ｈ、１１０Ｌは内燃機関１の各気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を示す。本実施形態では、各気筒に燃料噴射弁１１０Ｈと１１０Ｌとが１つずつ設けられている。すなわち、図１の例では４気筒ガソリン機関が使用されているため、燃料噴射弁１１０Ｈと１１０Ｌとがそれぞれ４つずつ、合計８つの燃料噴射弁が設けられている。

後述するように、燃料噴射弁１１０Ｈは各気筒に高オクタン価ガソリンを供給する高オクタン価ガソリン用噴射弁、１１０Ｌは各気筒に低オクタン価ガソリンを供給する低オクタン価ガソリン用燃料噴射弁とされている。高オクタン価ガソリン用噴射弁１１０Ｈと低オクタン価ガソリン用噴射弁１１０Ｌは、それぞれ高オクタン価ガソリン用デリバリパイプ２０Ｈと低オクタン価ガソリン用デリバリパイプ２０Ｌに接続されており、デリバリパイプ２０Ｈ、２０Ｌ内の燃料を各気筒にそれぞれ噴射する。

なお、図１の実施形態では各気筒にそれぞれ高オクタン価ガソリン用燃料噴射弁１１０Ｈと低オクタン価ガソリン用燃料噴射弁１１０Ｌとを個別に設けているが、デリバリパイプ２０Ｈと２０Ｌとを単一の筒内燃料噴射弁に接続し、燃料噴射弁供給前に、或いは燃料噴射弁供給後に燃料噴射弁内で、高オクタン価ガソリンと低オクタン価燃料とを所定の割合で混合するようにしても良い。

また、高オクタン価ガソリン用燃料噴射弁と低オクタン価ガソリン用燃料噴射弁との一方、若しくは両方を通常のポート燃料噴射弁として、各気筒の吸気ポートに配置するようにしても良い。

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

図１において、燃料タンク１１Ｈには高オクタンガソリンが、１１Ｌには低オクタンガソリンがそれぞれ貯留されている。高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとは、それぞれ外部からタンク１１Ｈと１１Ｌとに別々に補給するようにしても良いし、例えば車両上で分離膜などの適宜な手段を用いて市販のガソリンを高オクタン価成分を多く含むガソリンと低オクタン価成分を多く含むガソリンとに分離することにより生成することも可能である。

燃料タンク１１Ｈと１１Ｌとに貯留された燃料は、吐出容量制御機構を備えた燃料噴射ポンプ２１Ｈ、２１Ｌにより昇圧され、個別の燃料供給配管２５Ｈ、２５Ｌを介して燃料噴射弁１１０Ｈ、１１０Ｌに供給され、それぞれの燃料噴射弁から機関１００の各気筒内に噴射される。

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

図１に３０で示すのは機関１００の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。本実施形態では、ＥＣＵ３０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、演算ユニット（ＣＰＵ）及び入出力ポートを双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成され、例えば機関の各気筒の点火時期、各気筒への燃料噴射量などの基本制御を行っている他、本実施形態では、後述するように機関運転条件に応じて供給する高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの比率（供給割合）を設定したり、ノックが生じたときにに点火時期遅角または燃料の供給割合変更を行ってノックを抑制する、ノック制御を行う。

これらの制御のため、ＥＣＵ３０の出力ポートは、図示しない駆動回路を介して各気筒の燃料噴射弁１１０Ｈ、１１０Ｌに接続されそれぞれの燃料噴射弁の燃料噴射量を制御している他、図示しない点火回路を介して各気筒の点火プラグ（図示せず）に接続され、機関の点火時期を制御している。また、ＥＣＵ３０の入力ポートには、燃料タンク１１Ｈ、１１Ｌに設けられた燃料残量センサ１２Ｈ、１２Ｌから、それぞれタンク１１Ｈ内の高オクタン価ガソリンの残量とタンク１１Ｌ内の低オクタン価ガソリンの残量とが入力されているほか、回転数センサ３３から機関１の回転数が、機関吸気通路に設けられたエアフローメータ３５から機関の吸入空気量が、また、ノックセンサ３７からノック信号（ノックに関連する周波数の振動の振幅）が、それぞれ入力されている。なお、ノックセンサ３７としては、機関シリンダブロックの振動を検出する振動センサ、或いは各気筒の筒内圧を検出する筒内圧センサを使用することができる。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は機関負荷条件（例えば機関１回転当たりの吸入空気量と機関回転数）に応じて予め定めた関係に基づいて機関に供給する高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの合計量と供給割合とを設定する。例えば機関が高負荷で運転されるような場合には、ＥＣＵ３０は負荷が低い場合に較べて高オクタン価ガソリンの供給割合を増大させる。これにより、機関に供給される燃料の全体としてのオクタン価が上昇するため、点火時期を最大出力点火時期近くまで十分に進角させた運転を行い機関出力を増大させることが可能となる。

ところが、本実施形態では高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとは、それぞれ高オクタン価ガソリン用タンク１１Ｈと低オクタン価ガソリン用タンク１１Ｌとに個別に貯蔵されている。このため、例えば機関の運転状態によっては一方の燃料の消費量が多い状態が続くと両方の燃料の残量にアンバランスが生じる。

このような燃料残量のアンバランスが大きくなると、例えば外部から高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとをタンクに補給するシステムでは、一方の燃料タンクには十分な燃料残量があるのに他方の燃料タンクは空になってしまうような場合が生じ、空になったタンクに燃料を補給する必要が生じ、給油の頻度が増え、煩雑になる問題がある。

また、車載の燃料分離装置で市販のガソリンを分離して高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとを生成しているような場合には、両方の燃料の消費量のアンバランスがあると、消費量が少ない方の燃料のタンク内貯留量（残量）が増大する。
従って、この場合も燃料残量のアンバランスが大きくなると、消費量の少ない方の燃料タンクが満杯になってしまいそれ以上燃料を貯留できなくなって、燃料の分離を停止しなければならなくなる場合も生じる。

本実施形態では、機関１００のノック抑制操作を利用して高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの残量のバランスを調整することにより上記問題を解決している。
次に、本実施形態のノック抑制操作について説明する。

本実施形態では、ＥＣＵ３０はノックセンサ３７を用いて、シリンダブロックの振動、若しくは筒内圧を検出しており、ノックに特有な周波数の振動成分の振幅（ノック強度）を監視している。そして、ノック強度が予め定めた基準値以上になった場合にはノックが発生し始めていると判断し、検出したノック強度に応じてノック抑制操作を行う。

すなわち、ＥＣＵ３０は機関１００の加速時等の負荷増大時にノックが生じたことをノックセンサ３７で検出すると、検出したノック強度が大きいほど点火時期を遅角する。ノックは燃焼室内の混合気の早期着火により発生するが、点火時期を遅角することにより混合気の着火が遅くなるため、早期着火が防止されノックが抑制されるようになる。

本実施形態では、例えば高オクタン価ガソリンの残量が低オクタン価ガソリンの残量に較べて多く、両方の燃料の残量にアンバランスが生じているような場合には、ノック抑制時に点火時期を遅角する代わりに機関に供給する高オクタン価ガソリンの供給割合を増大する。これにより燃料のオクタン価が増大するため、燃焼室内の混合気の着火時期が適正になり点火時期を遅角したと同様にノックが抑制され、ノックを抑制しながら高オクタン価ガソリン消費量を増大し、燃料残量バランスを調整することが可能となる。

また、本実施形態ではＥＣＵ３０は点火時期を遅角してノックを抑制した場合には、ノックが抑制されると点火時期を進角し、ノックが生じない範囲で運転状態に応じて定まる最適点火時期に近づけるようにする。本実施形態では、例えば低オクタン価ガソリンの残量が高オクタン価ガソリンの残量に較べて多くなり、両方の燃料の残量にアンバランスを生じているような場合には、点火時期を進角する代わりに機関に供給する低オクタン価ガソリンの供給割合を増大する。これにより、ノックを生じることなく低オクタン価ガソリンの消費量を増大し、燃料残量バランスを調整することが可能となる。

図２は、本実施形態の上述したノック抑制操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０により一定時間毎に実行される。

図２の操作では、まずステップ２０１で現在の燃料供給割合ＲＲ（例えば供給燃料全体に占める高オクタン価ガソリンの割合）が算出される。本実施形態では、燃料供給割合は予め機関の運転条件（機関回転数と機関負荷）とに応じて最適な値が実験により求められており、機関回転数と機関負荷（例えば機関１回転当たりの吸入空気量）とをパラメータとした二次元数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納されている。ステップ２０１では、エアフローメータ３５で検出した機関吸入空気量と回転数センサ３５で検出した機関回転数とを用いてこの数値マップから燃料供給割合ＲＲを算出する。なお、後述するように本実施形態では燃料供給割合ＲＲは、全燃料に占める高オクタン価ガソリンの割合（パーセント）で表しているが、ＲＲとして低オクタン価ガソリンの割合を用いることも可能であることは言うまでもない。

次いで、ステップ２０３では機関の点火時期ＡＩが算出される。点火時期ＡＩは、本実施形態では燃料供給割合ＲＲと、機関回転数、負荷とに応じた最適値が予め実験により求められており、燃料供給割合、機関回転数、負荷をパラメータとした三次元数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納されている。ステップ２０３ではこの数値マップから添加時期ＡＩが算出される。

更に、ステップ２０５では現在の燃料残量割合ＲＦが算出される。燃料残量割合ＲＦは、本実施形態ではタンク１１Ｈ内の高オクタン価ガソリンの残量Ｖｈとタンク１１Ｌ内の低オクタン価ガソリンの残量Ｖｌとの比として算出される。ステップ２０５では、燃料残量センサ１１Ｈと１１Ｌとにより検出したそれぞれの燃料の残量ＶｈとＶｌとを用いて、ＲＦの値が、ＲＦ＝Ｖｈ／Ｖｌとして算出される。

ステップ２０７では、後述する点火時期補正量Ａａｄ、Ａｒｄ、及び供給割合補正量Ｒｈｇ、Ｒｌｗの各値がそれぞれクリアされる。点火時期補正量及び供給割合補正量については、後に詳述する。

次に、ステップ２０９では、現在ノックコントロールシステム（ＫＣＳ）がノックを検出して点火時期の遅角を要求しているか否かが判定される。前述したように、ＫＣＳはノックセンサ３７検出したノック強度に基づいて、現在ノックが発生しようとしているか否かを判定し、ノックが発生しようとしている場合には点火時期の遅角要求を出力する。

ステップ２０９でＫＣＳによる遅角要求があった場合には、次にステップ２１１に進み燃料残量割合ＲＦの値に基づいて、現在高オクタン価ガソリンの残量が低オクタン価ガソリンの残量に較べて多くなる燃料残量アンバランスが生じているか否かが判定される。

ステップ２１１では燃料残量割合ＲＦが所定の上限値ＲＦ１より大きいか否かにより高オクタン価ガソリンの残量が多いアンバランスが生じているか否かが判定される。ここで、ＲＦ１は目標とする高オクタン価ガソリン残量割合ＲＦｔに対して所定のマージンαだけ大きい値として設定される（すなわち、ＲＦ１＝ＲＦｔ＋α）。

ステップ２１１でＲＦ＞ＲＦ１であった場合には、現在ＫＣＳが点火時期の遅角要求をしており（ステップ２０９）、かつ現在高オクタン価ガソリンの残量が多い燃料残量アンバランスが生じているため、点火時期を遅角する代わりに高オクタン価ガソリンの供給割合を増大することにより燃料残量アンバランスを改善することが可能である。

そこで、この場合にはステップ２１５に進み、燃料供給割合の増大補正量Ｒｈｇを算出する。本実施形態では、燃料供給割合の増大補正量Ｒｈｇはノックセンサ３７で検出したノック強度を用いた一次元数値マップとして予め作成され、ＥＣＵ３０のＲＯＭに格納されている。ステップ２１５では、この数値マップに基づいてノック強度の値から増大補正量Ｒｈｇを算出する。

一方、ステップ２１１でＲＦ≦ＲＦ１であった場合には、現在燃料の残量割合はほぼ目標値になっており、燃料残量アンバランスは生じていないため点火時期遅角に代えて高オクタン価ガソリンの供給割合を増大する必要はない。このため、この場合はステップ２１１からステップ２１３に進み、ＫＣＳの要求に応じて点火時期遅角量Ａｒｄを設定する。
点火時期遅角量Ａｒｄは、増大補正量Ｒｈｇと同様にノック強度を用いた一次元数値マップとしてＥＣＵ３０のＲＯＭに予め格納されている。

一方、ステップ２０９で現在ＫＣＳの遅角要求がない場合には、ステップ２１７に進み、現在ＫＣＳから点火時期の進角要求が出ているか否かが判定される。
本実施形態では、ＫＣＳは運転時に機関の点火時期をノックが発生しようとする限界付近まで進角させてできるだけ実際の点火時期を最適点火時期に近づける制御を行っており、ノックセンサ３７で検出したノック強度が所定の下限値（ノックとして運転者が体感するノック強度より遙かに低い値が下限値として設定されている）より低くなっている場合には、点火時期の進角要求を出力する。

ステップ２１７で点火時期の進角要求があった場合には、次にステップ２１９で燃料残量割合ＲＦが所定の下限値ＲＦ２より小さいか否かにより、低オクタン価ガソリンの残量が少ないアンバランスが生じているか否かが判定される。ここで、ＲＦ２は目標とする高オクタン価ガソリン残量割合ＲＦｔに対して所定のマージンαだけ小さい値として設定される（すなわち、ＲＦ２＝ＲＦｔ−α）。

ステップ２１９でＲＦ＜ＲＦ２であった場合には、現在ＫＣＳが点火時期の進角要求をしており（ステップ２１７）、かつ現在高オクタン価ガソリンの残量が低オクタン価ガソリンの残量に較べて少ない燃料残量アンバランスが生じているため、点火時期を進角する代わりに低オクタン価ガソリンの供給割合を増大（すなわち、高オクタン価ガソリンの供給割合を低減）することにより燃料残量アンバランスを改善することが可能である。
そこで、この場合にはステップ２１９からステップ２２３に進み高オクタン価ガソリン燃料の供給割合の低減補正量Ｒｌｗがノック強度に基づいて算出される。

また、ステップ２１９でＲＦ≧ＲＦ２であった場合には、低オクタン価ガソリンの供給割合を増大する必要はないため、ステップ２２１に進み点火時期の進角量Ａａｄをノック強度に基づいて算出する。
一方、ステップ２１７で点火時期進角要求がなかった場合には、すなわち現在点火時期を変更する必要はないため、ステップ２１１から２２３を実行することなくステップ２２５に進む。この場合にはＲｈｇ、Ｒｌｗ、Ａｒｄ、Ａａｄの値はいずれもゼロにリセット（ステップ２０７）されたままでステップ２２５が実行される。

ステップ２２５と２２７とでは、上記により算出した燃料供給割合補正量Ｒｈｇ、Ｒｌｗ及び、点火時期補正量Ａｒｄ、Ａａｄとを用いて燃料供給割合最終値ＲＲｆｉｎ及び点火時期最終値ＡＩｆｉｎとが、それぞれＲＲｆｉｎ＝ＲＲ＋Ｒｈｇ−Ｒｌｗ、ＡＩｆｉｎ＝ＡＩ＋Ａａｄ−Ａｒｄとして算出する。ここで、ステップ２０９または２１７のいずれか一方で肯定判定がなされた場合（すなわちＫＣＳにより点火時期の遅角または進角の要求が出力されている場合）には、Ｒｈｇ、Ｒｌｗ、Ａｒｄ、Ａａｄの４つの値のうちいずれか１つのみが正の値にセットされ、他の３つはステップ２０７でクリア（０にリセット）されたままであるため、ステップ２２５、２２７では燃料供給割合と点火時期とのうち一方のみが変更される。

また、ステップ２０９と２１７との両方で否定判定がなされた場合、すなわちＫＣＳから点火点火時期の変更要求が出力されていない場合には、補正量Ｒｈｇ、Ｒｌｗ、Ａｒｄ、Ａａｄは全てステップ２０７でクリアされたままであるため、燃料供給割合最終値ＲＲｆｉｎと点火時期最終値ＡＩｆｉｎとは、それぞれステップ２０１で算出されたＲＲ及びステップ２０３で算出されたＡＩの値になり、燃料供給割合、点火時期とも標準値のままとなる。

図２の操作により点火時期を遅角または進角する要求がＫＣＳからなされた場合に、燃料残量アンバランスを調整することができるため、ノックを抑制しながら燃料残量アンバランスを改善することが可能となる。

次に図２の実施形態の改変例について説明する。
図２の操作では、ステップ２１５と２２３とでノック強度に応じて燃料供給割合の変更量（図２の例では高オクタン価ガソリンの供給割合の増減量ＲｈｇとＲｌｗ）を算出し、算出した増減量だけ燃料供給割合を変更している。

しかし、燃料供給割合の増減には限度があり、限度を越えて燃料の増減を行うことはできない。例えば、図２の例では、高オクタン価ガソリンの供給割合は物理的に１００パーセント以上または０パーセント以下（つまり低オクタン価ガソリンの供給割合を１００パーセント以上）にすることはできないため、現在の燃料供給割合によっては実際には算出された量だけ燃料供給割合を変更することができない場合がある。

そこで、本実施形態では図２のステップ２１５及び２２３で燃料供給割合の増減量ＲｈｇとＲｌｗとを算出後、現在の燃料供給割合ＲＲから見て実際に上記により算出された増減量だけ燃料供給割合を変更することが可能であるか否かを判断し、可能でない場合には増減可能な量だけ燃料供給割合を変更するとともに、供給割合増減量のうち超過した分に相当する量だけ点火時期を遅角または進角するようにしている。
これにより、燃料残量アンバランスを改善するとともに、より確実にノックを抑制することが可能となる。

図３は上記操作の詳細を説明するフローチャートの一部である。図３のステップ２１５０１から２１５０７の操作は図２のステップ２１５とステップ２２５との間に、ステップ２２３０１から２２３０７の操作は、図２のステップ２２３と２２５との間に挿入されるステップである。本実施形態では他のステップは図２に記載のものと同一であるため、図３では図示を省略している。

まず、ステップ２１５０１から２１５０７について説明する。
ステップ２１５０１はステップ２１５で供給割合の増大補正量Ｒｈｇが決定された後に実行され、増量不足分Ｒｈｉｍの値が、Ｒｈｉｍ＝ＲＲ＋Ｒｈｇ−Ｒｈｍａｘ、として算出される。ここで、Ｒｈｍａｘは（本実施形態では高オクタン価ガソリンの）供給割合の上限値である。供給割合上限値Ｒｈｍａｘは、それ以上高オクタン価ガソリンの供給割合を増大することができない最大値であり、通常は１００パーセントに設定されるが他の制約条件に応じて１００パーセントより小さい値に設定してもよい。

ステップ２１５０１で算出される不足分Ｒｈｉｍは、現在の燃料供給割合ＲＲを増大補正量Ｒｈｇだけ増大させた際に上限値Ｒｈｍａｘを超過してしまう分を表している。すなわち、実際には燃料供給割合はＲｈｍａｘまでしか増大できないのであるから、不足分Ｒｈｉｍは要求増大量Ｒｈｇに対して実際には不足する高オクタン価ガソリンの割合を表している。

ステップ２１５０１で不足分Ｒｈｉｍを算出後、ステップ２１５０３では、算出したＲｈｉｍが正の値であるか否かが判断される。ステップ２１５０３でＲｈｉｍ≦０である場合には、ステップ２１５で算出したＲｈｇだけ現在の燃料供給割合を増大してもまだ上限値Ｒｈｍａｘを越えていないこと、すなわちステップ２１５で算出したＲｈｇの全量分供給割合を増大することができることを意味する。
従って、この場合はステップ２１５０５から２１５０７を実行することなく、ステップ２２５（図２）に進み、燃料供給割合ＲＲｆｉｎを算出する。

又、Ｒｈｉｍ＞０であった場合には、実際には供給割合が超過することを意味するため、ステップ２１５０５では増大後の燃料供給割合が上限値Ｒｈｍａｘを越えないように増大補正量Ｒｈｇの値を不足分Ｒｈｉｍだけ低減補正する。
これにより、ステップ２２５で算出される増大後の供給割合ＲＲｆｉｎはＲｈｍａｘに等しくなる。

ところが、ステップ２１５０５で増大補正量Ｒｈｇの値を低減した結果、燃料オクタン価はＫＣＳの要求に対して前述の供給割合不足分Ｒｈｉｍに相当する値だけ不足することになる。そこで、この場合には不足したオクタン価に相当する分だけ点火時期を遅角することとして、ステップ２１５０７で点火時期の遅角量Ａｒｄを算出する。

本実施形態では、供給割合の不足量Ｒｈｉｍと点火時期遅角量Ａｒｄとの関係を予め求めてあり、Ｒｈｉｍをパラメータとした一次元数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納してある。ステップ２１５０７では、不足量Ｒｈｉｍに基づいてこの数値マップから必要とされる点火時期遅角量Ａｒｄが算出される。

ステップ２１５０５と２１５０７とが実行されると、前述のようにステップ２２５では燃料供給割合は上限値Ｒｈｍａｘに設定され、更にステップ２２７ではこれに加えて点火時期の遅角も行われるようになる。

ステップ２２３０１から２２３０７は、燃料供給割合を低減する場合についての操作を示す、この場合には低減後の高オクタン価ガソリン供給割合が下限値Ｒｌｍｉｎ（通常はＲｌｍｉｎ＝０に設定されるが、他の制約条件に応じて０より大きい値に設定しても良い）を下回る場合に（ステップ２２３０１、２２３０３）、低減後の供給割合が下限値Ｒｌｍｉｎになるようにされ（ステップ２２３０５）、供給割合の低減量の不足分Ｒｌｉｍに相当する値だけ点火時期の進角量Ａａｄが設定される（ステップ２２３０７）。
この場合には、供給割合の低減（ステップ２２５）と点火時期の進角（ステップ２２７）とが同時に行われる。

次に、図４を用いて燃料の供給割合の設定について説明する。
上述した図２、図３の操作ではＫＣＳがノック発生の可能性を検出した場合に点火時期の遅角または高オクタン価燃料の供給割合の増量が行われる。

図２、図３の操作では供給割合の変更が行われる前の燃料の供給割合は、機関回転数と負荷とに応じて定められている。ところが、実際の機関の運転においてはノックは負荷そのものよりも負荷の増加率が大きいほど生じやすくなる。このため、急加速などのように負荷が急激に増大する場合には、同一の負荷であってもノックが生じやすくなる。この場合、急加速時などにノックが発生し始めたときに、ＫＣＳが点火時期を遅角させてノックを抑制すると機関出力は点火時期の遅角に応じて低下してしまい、機関の加速性が悪化する問題が生じる。

そこで、本実施形態では機関の燃料の供給割合を機関負荷と回転数とに応じて設定するとともに、機関加速時などの負荷増大時には運転者の加速要求の度合い（例えばアクセルペダルの踏み込み速度）に応じて予め高オクタン価ガソリンの供給割合を増大するようにしている。これにより、急激な負荷増大時にノックが生じにくくなり、ＫＣＳによる点火時期の大幅な遅角が生じにくくなる。

図４は、本実施形態の上記燃料供給割合設定操作を示すフローチャートである。図４の操作は、図２、図３の操作とは別にＥＣＵ３０により一定時間毎に実行される。
図４の操作では、まずステップ４０１で機関の要求負荷の増大速度が検出される。本実施形態では、要求負荷増大速度はアクセル開度（アクセルペダル踏み込み量）の変化速度として検出され、ステップ４０１では機関のアクセルペダル近傍に配置されたアクセル開度センサにより検出したアクセル開度の変化率ｄＡｃｃが算出される。変化率ｄＡｃｃは、例えば前回本操作実行時から今回本操作実行時までのアクセル開度の増大量として算出される。

又、ステップ４０３では、機関負荷と回転数とに基づいてＥＣＵ３０に格納した二次元数値マップから標準の燃料供給割合（本実施形態では高オクタン価ガソリンの供給割合）ＲＲが算出される。この供給割合は機関負荷の増大速度には関わりなく、機関負荷と回転数とが同一であれば同一の値となる。

ステップ４０３で上記標準的な燃料供給割合ＲＲを算出後、ステップ４０５では加速補正係数ＲＨＫが算出される。ここで、ＲＨＫはアクセル開度の変化率ｄＡｃｃの関数として与えられ、アクセル開度変化率が０またはそれ以下の時には１、ｄＡｃｃが正の領域ではｄＡｃｃの値が大きいほど大きくなる値として与えられる。

そして、ステップ４０７では、ステップ４０３で算出した燃料供給割合ＲＲに加速補正係数ＲＨＫを乗じた補正が行われる。本実施形態ではＲＲは高オクタン価ガソリンの供給割合を表しているため、４０７で補正後の高オクタン価ガソリン供給割合はアクセル開度変化率ｄＡｃｃが大きくなる程大きくなる。
また、ステップ４０９とステップ４１１では、ステップ４０７で補正した供給割合が高オクタン価ガソリンの供給割合が上限Ｒｈｍａｘを越えないように制限される。

図４の操作により、機関加速時にはアクセル開度（要求負荷）の増大速度が大きいほど高オクタン価ガソリンの供給割合が増大されるため、ＫＣＳによる点火時期の大幅な遅角が抑制され、加速性の悪化が生じない。

本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。ノック抑制操作の一実施形態を説明するフローチャートである。ノック抑制操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。燃料供給割合の設定操作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１１Ｈ…高オクタン価ガソリン用燃料タンク
１１Ｌ…低オクタン価ガソリン用燃料タンク
１２Ｈ…高オクタン価ガソリン残量センサ
１２Ｌ…低オクタン価ガソリン残量センサ
３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３７…ノックセンサ
１００…内燃機関本体
１１０Ｈ…高オクタン価ガソリン用燃料噴射弁
１１０Ｌ…低オクタン価ガソリン用燃料噴射弁

Claims

オクタン価の異なる複数種類の燃料を任意の供給割合で機関に供給可能であり、かつ機関運転中に前記供給割合を変更可能な複数燃料内燃機関の制御装置であって、
機関のノック制御のために点火時期遅角が要求されたときに、前記複数種類の燃料のうちオクタン価の高い燃料の残量がオクタン価の低い燃料の残量と比較して多い場合には、点火時期を遅角する代わりにオクタン価の高い燃料の供給割合を増大するノック制御を行う、複数燃料内燃機関の制御装置。
更に、前記ノック制御において燃料供給割合変更が選択された場合に、前記複数燃料のうち一の燃料の変更後の供給割合が１００パーセントを越えた値となる場合には、前記選択の結果にかかわらず燃料供給割合に加えて点火時期を変更する、請求項１に記載の複数燃料内燃機関の制御装置。
更に、前記変更前の燃料供給割合は、機関加速時においてはアクセル開度変化率が大きいほどオクタン価の高い燃料の供給割合が増大される、請求項１または２に記載の複数燃料内燃機関の制御装置。