JP4888399B2 - フレックス燃料機関の制御装置 - Google Patents
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請求項1に記載の発明は、吸気バルブの開閉特性を変更するバルブ特性変更機構と、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁とを備えるフレックス燃料機関の制御装置において、燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁とを更に備え、前記アルコール濃度推定手段によって推定されたアルコール濃度に基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨判定されるときに、前記バルブ特性変更機構により前記吸気バルブの開弁時期を排気バルブの閉弁時期よりも遅角させるとともにピストンが下降中であり且つ前記吸気バルブ及び前記排気バルブがともに閉弁しているときに前記筒内噴射弁から燃料を噴射する減圧筒内噴射を実行し、前記減圧筒内噴射に際し併せて前記ポート噴射弁の燃料噴射がなされるときには、前記推定されたアルコール濃度が高いときほど前記筒内噴射弁の燃料噴射量の比率を増大させることをその要旨とする。
請求項3に記載の発明は、吸気バルブの開閉特性を変更するバルブ特性変更機構と、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁とを備えるフレックス燃料機関の制御装置において、燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁とを更に備え、前記アルコール濃度推定手段によって推定されたアルコール濃度に基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨判定されるときに、前記バルブ特性変更機構により前記吸気バルブの開弁時期を排気バルブの閉弁時期よりも遅角させるとともにピストンが下降中であり且つ前記吸気バルブ及び前記排気バルブがともに閉弁しているときに前記筒内噴射弁から燃料を噴射する減圧筒内噴射を実行し、前記減圧筒内噴射に際し併せて前記ポート噴射弁の燃料噴射がなされるときには、前記ポート噴射弁の燃料噴射時期を前記吸気バルブの開弁時期と同期させ、同吸気バルブが開弁した以後に前記吸気ポートへの燃料噴射を開始することをその要旨とする。
上記構成によれば、吸気バルブ及び排気バルブがともに閉弁した状態でピストンが下降し気筒内が減圧されているときに燃料が噴射されるようになるため、噴射される燃料の霧化が促進され、機関冷間時に霧化しにくいアルコール含有燃料を使用している場合であっても燃焼を安定させることができるようになる。但し、こうした減圧筒内噴射を実行するようにした場合には、吸気バルブの開弁時期が制限されることとなるため、吸気慣性効果を狙った最適な開弁時期の設定ができなくなり、必要以上に吸入空気量が制限されるといった懸念がある。そこで、上記請求項3に記載の発明では、アルコール濃度に基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨判定される場合にのみ、こうした減圧筒内噴射を実行するようにしている。これにより、燃料の性状に応じて減圧筒内噴射を実行し、上記のような不都合の発生を極力抑制しつつ、機関冷間時の燃焼を安定させることができるようになる。
また、燃料のアルコール濃度が高い場合には、同濃度が低い場合と比較して同じ機関出力を得るため必要となる燃料の量が多くなる。したがって、機関高負荷時には、多量の燃料を噴射しなければならず、筒内噴射弁のみによって燃料噴射を適切に実行することが困難になる懸念がある。この点、請求項3に記載の構成では、筒内噴射弁の他、ポート噴射弁から吸気ポートに燃料を噴射することができるため、上述したようなアルコール濃度の高い燃料を使用しているときの機関高負荷時にあっても適切な量の燃料を気筒に供給することができる。
また上記のように筒内噴射弁とポート噴射弁とをともに備えるフレックス燃料機関にあっては、機関冷間時に吸気バルブが開弁される前にポート噴射弁から燃料を噴射した場合には燃料が霧化することなく液状のまま吸気ポート内に滞留することがある。そしてこのように吸気ポート内に滞留した燃料が吸気バルブの開弁に伴って気筒内に吸い込まれると、これが点火プラグに液状のまま付着して失火が発生するおそれがある。そこで、上記請求項3に記載の発明では、減圧筒内噴射と併せて、ポート噴射弁による燃料噴射の開始時期を吸気バルブの開弁時期と同期させて吸気バルブが開弁した以後に燃料噴射を開始するようにしている。こうした構成を採用すれば、吸気ポート内に滞留した燃料が付着することを抑制し、減圧筒内噴射による霧化の促進による効果と併せて更に好適に機関冷間時の燃焼を安定させることができるようになる。
請求項5に記載の発明は、吸気バルブの開閉特性を変更するバルブ特性変更機構と、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁とを備えるフレックス燃料機関の制御装置において、燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段を備え、前記アルコール濃度推定手段によって推定されたアルコール濃度が所定濃度以上であることに基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨判定されるときに、前記バルブ特性変更機構により前記吸気バルブの開弁時期を排気バルブの閉弁時期よりも遅角させるとともにピストンが下降中であり且つ前記吸気バルブ及び前記排気バルブがともに閉弁しているときに前記筒内噴射弁から燃料を噴射する減圧筒内噴射を実行することをその要旨とする。
上記構成によれば、吸気バルブ及び排気バルブがともに閉弁した状態でピストンが下降し気筒内が減圧されているときに燃料が噴射されるようになるため、噴射される燃料の霧化が促進され、機関冷間時に霧化しにくいアルコール含有燃料を使用している場合であっても燃焼を安定させることができるようになる。但し、こうした減圧筒内噴射を実行するようにした場合には、吸気バルブの開弁時期が制限されることとなるため、吸気慣性効果を狙った最適な開弁時期の設定ができなくなり、必要以上に吸入空気量が制限されるといった懸念がある。そこで、上記請求項5に記載の発明では、アルコール濃度に基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨判定される場合にのみ、こうした減圧筒内噴射を実行するようにしている。これにより、燃料の性状に応じて減圧筒内噴射を実行し、上記のような不都合の発生を極力抑制しつつ、機関冷間時の燃焼を安定させることができるようになる。
また、燃料のアルコール濃度が高いときほど機関冷間時に噴射された燃料が霧化しにくくなるため、請求項5に記載の発明のように、推定されたアルコール濃度が所定濃度以上であることに基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨を推定し、減圧筒内噴射を実行するといった構成を採用することができる。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のフレックス燃料機関の制御装置において、前記筒内噴射弁に加え、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁を更に備えることをその要旨とする。
燃料のアルコール濃度が高い場合には、同濃度が低い場合と比較して同じ機関出力を得るため必要となる燃料の量が多くなる。したがって、機関高負荷時には、多量の燃料を噴射しなければならず、筒内噴射弁のみによって燃料噴射を適切に実行することが困難になる懸念がある。この点、請求項6に記載の構成では、筒内噴射弁の他、ポート噴射弁から吸気ポートに燃料を噴射することができるため、上述したようなアルコール濃度の高い燃料を使用しているときの機関高負荷時にあっても適切な量の燃料を気筒に供給することができる。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載のフレックス燃料機関の制御装置において、前記減圧筒内噴射は機関冷却水温が所定の判定水温よりも低いときに実行されるものであり、前記推定されるアルコール濃度が高いときほど前記判定水温を高く設定する設定手段を更に備えることをその要旨とする。
噴射燃料はそのアルコール濃度が高いときほど霧化しにくく、特に機関冷間時にはこの傾向が顕著になるため燃焼が不安定になりやすい。そこで、上記請求項7に記載の発明では、減圧筒内噴射を機関冷却水温が所定の判定水温よりも低いときに実行するとともに、この判定水温を燃料のアルコール濃度が高いときほど高く設定するようにしている。こうした構成を採用すれば、燃料のアルコール濃度の違いによる燃料の霧化度合いの変化を考慮した上で判定水温を設定することができ、機関冷却水温に基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨を的確に判定して減圧筒内噴射を実行することができるようになる。
以下、この発明にかかるフレックス燃料機関の制御装置を、フレックス燃料機関を搭載した車両を統括的に制御する電子制御装置10に具体化した第1の実施形態について図1〜5を参照して説明する。
(1)吸気バルブ31及び排気バルブ32がともに閉弁した状態でピストン22が下降し気筒21内が減圧されている減圧期間中に筒内噴射弁28の燃料噴射が開始されるようになるため、噴射された燃料の霧化が促進され、機関冷間時に霧化しにくいエタノール含有燃料を使用している場合であっても燃焼を安定させることができるようになる。但し、こうした減圧筒内噴射を実行するようにした場合には、吸気バルブ31の開弁時期が制限されることとなるため、吸気慣性効果を狙った最適な開弁時期の設定ができなくなり、必要以上に吸入空気量GAが制限されるといった懸念がある。そこで、本実施形態の内燃機関20では、エタノール濃度CEが判定濃度CEjdgより高いことに基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨判定される場合にのみ、こうした減圧筒内噴射を実行するようにしている。これにより、燃料の性状に応じて減圧筒内噴射を実行し、上記のような不都合の発生を極力抑制しつつ、機関冷間時の燃焼を安定させることができるようになる。
・ステップS130において、機関負荷KLと機関回転速度NEとに基づいて算出されている筒内噴射比率に、エタノール濃度CEに基づいて算出された補正量を加算することによって筒内噴射比率を増大させる構成を示したが、エタノール濃度CEに基づいて算出される補正係数を乗じることにより筒内噴射比率を増大させる構成を採用することもできる。すなわちエタノール濃度CEが高いときほど筒内噴射弁28の燃料噴射比率が増大するように筒内噴射比率を変更するものであれば、その変更の方法は適宜変更することができる。
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、図7及び図8を参照して説明する。第1の実施形態では、機関冷却水温THWが予め設定された判定水温THWjdg未満であり、且つエタノール濃度CEが判定濃度CEjdgよりも高いことに基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨を判定し、減圧筒内噴射とポート噴射弁27の燃料噴射時期の遅角を実行するようにした。これに対して本実施形態では、エタノール濃度CEに基づいて判定水温THWjdgを可変設定し、機関冷却水温THWがエタノール濃度CEに基づいて設定された判定水温TWHjdg未満であることに基づき、燃料性状の変化に応じた態様で減圧筒内噴射及びポート噴射弁27の燃料噴射時期の遅角を実行するようにしている。
図7は、本実施形態における燃料噴射態様の変更にかかる制御の一連の処理の流れを示すフローチャートである。この一連の処理は、第1の実施形態と同様に機関始動時を含む機関運転中に電子制御装置10により繰り返し実行される。尚、図7にあっては第1の実施形態と同様の処理については同じ符号を付している。
(5)噴射燃料はそのエタノール濃度CEが高いときほど霧化しにくく、特に機関冷間時にはこの傾向が顕著になるため燃焼が不安定になりやすい。そこで、上記第2の実施形態では、減圧筒内噴射を機関冷却水温THWが判定水温THWjdgよりも低いときに実行するとともに、この判定水温THWjdgを燃料のエタノール濃度CEが高いときほど高く設定するようにしている。そのため、燃料のエタノール濃度CEの違いによる燃料の霧化度合いの変化を考慮した上で判定水温THWjdgを設定することができ、機関冷却水温THWに基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨を的確に判定して減圧筒内噴射を実行することができるようになる。
・図8に示されるようにエタノール濃度CEに比例してエタノール濃度CEが高いときほど判定水温THWjdgを次第に大きな値に設定する構成を示したが、エタノール濃度CEが高くなるにしたがって段階的に判定水温THWjdgを大きな値に設定する構成を採用することもできる。
・減圧筒内噴射は、少なくとも気筒21内が減圧状態にある減圧期間中に筒内噴射弁28から燃料を噴射するものであればよい。すなわち、減圧筒内噴射時における筒内噴射弁28からの燃料噴射期間の一部が吸気バルブ31の開弁期間に重なってもよい。
・機関始動時にあっては、気筒21及び吸気ポート25の温度が低く、噴射燃料の霧化が促進されにくいために始動性の悪化が生じやすい。そのため、特にフレックス燃料機関にあってはこうした始動性の悪化が一層発生しやすくなる。そこで、機関始動時であることを条件に減圧筒内噴射や、吸気バルブ31の開弁と同時にポート噴射弁27の燃料噴射を開始するように燃料噴射時期を遅角させる構成を採用することもできる。こうした構成によれば、機関始動時における機関燃焼状態を改善して機関始動性の悪化を抑制することができる。
Claims (8)
- 吸気バルブの開閉特性を変更するバルブ特性変更機構と、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁とを備えるフレックス燃料機関の制御装置において、
燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁とを更に備え、
前記アルコール濃度推定手段によって推定されたアルコール濃度に基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨判定されるときに、前記バルブ特性変更機構により前記吸気バルブの開弁時期を排気バルブの閉弁時期よりも遅角させるとともにピストンが下降中であり且つ前記吸気バルブ及び前記排気バルブがともに閉弁しているときに前記筒内噴射弁から燃料を噴射する減圧筒内噴射を実行し、
前記減圧筒内噴射に際し併せて前記ポート噴射弁の燃料噴射がなされるときには、前記推定されたアルコール濃度が高いときほど前記筒内噴射弁の燃料噴射量の比率を増大させる
ことを特徴とするフレックス燃料機関の制御装置。 - 前記減圧筒内噴射に際し併せて前記ポート噴射弁の燃料噴射がなされるときには、前記ポート噴射弁の燃料噴射時期を前記吸気バルブの開弁時期と同期させ、同吸気バルブが開弁した以後に前記吸気ポートへの燃料噴射を開始する
請求項1に記載のフレックス燃料機関の制御装置。 - 吸気バルブの開閉特性を変更するバルブ特性変更機構と、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁とを備えるフレックス燃料機関の制御装置において、
燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁とを更に備え、
前記アルコール濃度推定手段によって推定されたアルコール濃度に基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨判定されるときに、前記バルブ特性変更機構により前記吸気バルブの開弁時期を排気バルブの閉弁時期よりも遅角させるとともにピストンが下降中であり且つ前記吸気バルブ及び前記排気バルブがともに閉弁しているときに前記筒内噴射弁から燃料を噴射する減圧筒内噴射を実行し、
前記減圧筒内噴射に際し併せて前記ポート噴射弁の燃料噴射がなされるときには、前記ポート噴射弁の燃料噴射時期を前記吸気バルブの開弁時期と同期させ、同吸気バルブが開弁した以後に前記吸気ポートへの燃料噴射を開始する
ことを特徴とするフレックス燃料機関の制御装置。 - 前記減圧筒内噴射は前記推定されたアルコール濃度が所定濃度以上であるときに実行される
請求項1〜3のいずれか一項に記載のフレックス燃料機関の制御装置。 - 吸気バルブの開閉特性を変更するバルブ特性変更機構と、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁とを備えるフレックス燃料機関の制御装置において、
燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段を備え、
前記アルコール濃度推定手段によって推定されたアルコール濃度が所定濃度以上であることに基づいて噴射燃料が霧化しにくい旨判定されるときに、前記バルブ特性変更機構により前記吸気バルブの開弁時期を排気バルブの閉弁時期よりも遅角させるとともにピストンが下降中であり且つ前記吸気バルブ及び前記排気バルブがともに閉弁しているときに前記筒内噴射弁から燃料を噴射する減圧筒内噴射を実行する
ことを特徴とするフレックス燃料機関の制御装置。 - 前記筒内噴射弁に加え、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁を更に備える
請求項5に記載のフレックス燃料機関の制御装置。 - 前記減圧筒内噴射は機関冷却水温が所定の判定水温よりも低いときに実行されるものであり、
前記推定されるアルコール濃度が高いときほど前記判定水温を高く設定する設定手段を更に備える
請求項1〜6のいずれか一項に記載のフレックス燃料機関の制御装置。 - 前記減圧筒内噴射は機関始動時であることを条件に実行される
請求項1〜7のいずれか一項に記載のフレックス燃料機関の制御装置。
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