JP5658203B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

この発明は内燃機関の制御装置に関し、より詳しくはガソリンとアルコール（エタノール）からなる多種燃料を用いる内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine that uses various fuels composed of gasoline and alcohol (ethanol).

近時、多種燃料を用いる内燃機関の制御装置が種々提案されており、その例として下記の特許文献１から３記載の技術を挙げることができる。特許文献１記載の技術にあっては、燃料のオクタン価を検出し、検出されたオクタン価に基づいて吸気バルブと排気バルブの間のバルブオーバーラップ量と点火時期を変化させるように制御している。   Recently, various control devices for an internal combustion engine using various fuels have been proposed, and examples thereof include the techniques described in Patent Documents 1 to 3 below. In the technique described in Patent Document 1, the octane number of the fuel is detected, and control is performed so as to change the valve overlap amount and the ignition timing between the intake valve and the exhaust valve based on the detected octane number.

特許文献２記載の技術にあっては、低オクタン価燃料の濃度が増えるとき、吸気バルブの閉じ時期を吸気行程の下死点よりも遅角させ、よって実効圧縮比を低下させてノッキングを回避するように制御している。   In the technique described in Patent Document 2, when the concentration of the low octane fuel increases, the closing timing of the intake valve is retarded from the bottom dead center of the intake stroke, thereby reducing the effective compression ratio and avoiding knocking. So that it is controlled.

特許文献３記載の技術にあっては、アルコール混合燃料のアルコール濃度が低いとき、吸気バルブの閉じ時期を吸気行程の下死点後の領域で遅角させ、同様に実効圧縮比を低下させてノッキングを回避するように制御している。   In the technique described in Patent Document 3, when the alcohol concentration of the alcohol mixed fuel is low, the closing timing of the intake valve is retarded in the region after the bottom dead center of the intake stroke, and the effective compression ratio is similarly reduced. Control is done to avoid knocking.

特開２００８−１７５１７７号公報JP 2008-175177 A 特開２００８−１０６７６６号公報JP 2008-106766 A 特開２０１０−２２３０６８号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-2223068

特許文献１から３記載の技術にあっては上記のように構成することで多種燃料を用いる内燃機関においてノッキングの回避と熱効率の向上を目指しているが、バルブ開閉時期の変更などに関して未だ改良の余地があった。   The technologies described in Patent Documents 1 to 3 aim at avoiding knocking and improving thermal efficiency in an internal combustion engine that uses various fuels by configuring as described above, but there are still improvements regarding changes in valve opening / closing timing and the like. There was room.

即ち、圧縮比と膨張比が等しいオットーサイクルでは圧縮比を上げることで理論熱効率は向上するが、ノッキングの発生により圧縮比は制限される。その点で、機械圧縮比を上げる一方、吸気バルブの閉じ時期を遅角させて吸気量を減少させ、実効圧縮比をオットーサイクルと同様に抑えることで、ノッキングを回避しつつ、実質的に熱効率を支配する膨張比（機械圧縮比）を高めるようにしたアトキンソンサイクル（「ミラーサイクル」とも呼ばれる）が知られている。   That is, in the Otto cycle where the compression ratio and the expansion ratio are equal, the theoretical thermal efficiency is improved by increasing the compression ratio, but the compression ratio is limited by the occurrence of knocking. In that respect, while increasing the mechanical compression ratio, retarding the closing timing of the intake valve to reduce the intake amount, and suppressing the effective compression ratio in the same way as the Otto cycle, substantially avoiding knocking and substantially thermal efficiency There is known an Atkinson cycle (also called “Miller cycle”) in which an expansion ratio (mechanical compression ratio) that governs the pressure is increased.

通常、アトキンソンサイクルでは吸気バルブの閉じ時期を遅角させて一旦吸入した吸気を排出することで吸気量を低減させるように、いわゆる遅閉じアトキンソンで制御される。   Normally, in the Atkinson cycle, the so-called delayed closing Atkinson is controlled so as to reduce the intake amount by delaying the closing timing of the intake valve and discharging the intake air once sucked.

特許文献１から３記載の技術もこの遅閉じアトキンソンを利用してノッキングの回避と熱効率の向上を目指しているが、吸気バルブの閉じ時期を遅角させると、開き時期も遅角するため、排気バルブと吸気バルブが共に閉じられる負のオーバーラップによってポンプ損失が増加する。また吸気バルブの閉じ時期を遅角させて一旦吸入した吸気を排出するときに吸気の吹き戻しが生じ、それが吸気脈動となって空燃比の外乱となる。   The technologies described in Patent Documents 1 to 3 also aim to avoid knocking and improve thermal efficiency using this slow closing Atkinson. However, if the closing timing of the intake valve is retarded, the opening timing is also retarded. Pump losses increase due to the negative overlap where both the valve and the intake valve are closed. Further, when the intake valve is retarded to discharge the intake air once sucked, the intake air blows back, which becomes an intake pulsation and causes disturbance of the air-fuel ratio.

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、多種燃料を用いる内燃機関においてノッキングを回避しつつ熱効率の一層の向上を図るようにした内燃機関の制御装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that solves the above-described problems and further improves thermal efficiency while avoiding knocking in an internal combustion engine that uses various fuels.

上記の目的を達成するために、請求項１にあっては、吸気バルブの開閉時期を変更可能なバルブ開閉時期可変機構と点火手段とを備えると共に、インジェクタから噴射された多種燃料を吸気と混合させて生成した混合気を燃焼室においてピストンで圧縮し、前記点火手段によって点火・燃焼させて出力を生じる内燃機関の制御装置において、前記多種燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、少なくとも機関回転数と機関出力トルクとからノッキングの発生する確率がしきい値以上か否か判定するノッキング判定手段と、前記ノッキングの発生する確率がしきい値以上と判定されるとき、前記検出されたアルコール濃度に基づいて目標圧縮比を算出する目標圧縮比算出手段と、前記算出された目標圧縮比となるように前記バルブ開閉時期可変機構を動作させて前記吸気バルブの閉じ時期を吸気行程の下死点よりも進角させる吸気バルブ閉じ時期進角手段と、前記多種燃料からアルコール成分を分離してアルコール燃料を抽出するアルコール燃料抽出手段と、前記吸気バルブ閉じ時期進角手段によって前記吸気バルブの閉じ時期が進角させられたとき、前記内燃機関の出力が目標出力に到達可能か否か判定する出力判定手段と、前記出力判定手段によって前記出力が前記目標出力に到達可能と判定されない場合、前記アルコール燃料抽出手段によって抽出されたアルコール燃料の残量が所定値以上か否か判定し、前記アルコール燃料の残量が前記所定値以上と判定されるとき、前記多種燃料に前記アルコール燃料を添加して前記多種燃料のアルコール濃度を増加させるアルコール濃度増加手段とを備える如く構成した。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a valve opening / closing timing variable mechanism capable of changing the opening / closing timing of the intake valve and an ignition means, and various types of fuel injected from the injector are mixed with the intake air. In the internal combustion engine controller that generates an output by compressing the air-fuel mixture generated by the piston in the combustion chamber and igniting and burning by the ignition means, an alcohol concentration detection means for detecting the alcohol concentration of the various fuels, and at least Knocking determination means for determining whether or not the probability of occurrence of knocking is greater than or equal to a threshold from the engine speed and engine output torque; and when the probability of occurrence of knocking is determined to be greater than or equal to the threshold, the detected Target compression ratio calculation means for calculating a target compression ratio based on the alcohol concentration, and the calculated target compression ratio Extraction and timing advance means to operate the lube valve timing variable mechanism closing the intake valve is advanced from the bottom dead center of the intake stroke of the closing timing of the intake valve, an alcohol fuel to separate the alcohol component from said multi-fuel Alcohol fuel extraction means for performing, and output determination means for determining whether or not the output of the internal combustion engine can reach a target output when the intake valve closing timing is advanced by the intake valve closing timing advance means. If the output determining means does not determine that the output can reach the target output, it is determined whether the remaining amount of alcohol fuel extracted by the alcohol fuel extracting means is greater than or equal to a predetermined value, and the remaining amount of alcohol fuel is determined. Is determined to be greater than or equal to the predetermined value, the alcohol fuel is added to the multifuel to increase the alcohol concentration of the multifuel. That was composed as comprising an alcohol concentration increasing means.

請求項２に係る内燃機関の制御装置にあっては、前記インジェクタが前記多種燃料を噴射する第１インジェクタとアルコールを噴射する第２インジェクタとからなる如く構成した。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 , the injector is constituted by a first injector for injecting the various fuels and a second injector for injecting alcohol.

請求項３に係る内燃機関の制御装置にあっては、前記第１インジェクタが前記燃焼室内に前記多種燃料を直接噴射するインジェクタからなり、前記第２インジェクタが前記燃焼室の手前の吸気ポートに前記アルコールを噴射するインジェクタからなる如く構成した。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3 , the first injector includes an injector that directly injects the various fuels into the combustion chamber, and the second injector is connected to the intake port in front of the combustion chamber. It comprised so that it might consist of the injector which injects alcohol.

請求項１に係る内燃機関の制御装置にあっては、多種燃料のアルコール濃度を検出し、少なくとも機関回転数と機関出力トルクとからノッキングの発生する確率がしきい値以上か否か判定し、ノッキングの発生する確率がしきい値以上と判定されるとき、検出されたアルコール濃度に基づいて目標圧縮比を算出すると共に、算出された目標圧縮比となるように、吸気バルブの開閉時期を変更可能なバルブ開閉時期可変機構を動作させて吸気バルブの閉じ時期を吸気行程の下死点よりも進角させる如く構成したので、アルコールを燃料に用いることで低燃費かつ高出力の内燃機関を実現することができる。   In the control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, the alcohol concentration of the various fuels is detected, and it is determined whether or not the probability of occurrence of knocking is at least a threshold value from the engine speed and the engine output torque, When the probability of knocking is determined to be greater than or equal to the threshold value, the target compression ratio is calculated based on the detected alcohol concentration, and the intake valve opening / closing timing is changed so that the calculated target compression ratio is obtained. Since the valve opening / closing timing variable mechanism is operated so that the closing timing of the intake valve is advanced from the bottom dead center of the intake stroke, an internal combustion engine with low fuel consumption and high output is realized by using alcohol as fuel. can do.

一方、アルコール濃度に応じて目標圧縮比を算出し、算出された目標圧縮比となるように吸気バルブの閉じ時期を進角させるように構成したので、アルコールの供給が制約される場合でも、アルコール燃料の供給が制約されることによるノッキングの発生を抑制することができる。   On the other hand, the target compression ratio is calculated according to the alcohol concentration, and the closing timing of the intake valve is advanced so that the calculated target compression ratio is reached. The occurrence of knocking due to fuel supply being restricted can be suppressed.

また、吸気バルブの閉じ時期を吸気行程の下死点よりも進角させるように構成したので、換言すれば吸気バルブの閉じ時期を遅角させる遅閉じアトキンソンではなく、吸気バルブの閉じ時期を進角させる（以下これを「早閉じアトキンソン」という）ようにしたので、特許文献１から３記載の技術のような不都合が生じることがない。   Since the intake valve closing timing is advanced from the bottom dead center of the intake stroke, in other words, the intake valve closing timing is advanced instead of the delayed closing Atkinson that retards the intake valve closing timing. Since it is made to be square (hereinafter referred to as “fast closing Atkinson”), there is no inconvenience as in the techniques described in Patent Documents 1 to 3.

図１０を参照して説明すると、同図（ａ）に示す通常のオットーサイクル、即ち、圧縮比と膨張比が等しいオットーサイクルにおいて、同図（ｂ）に示す如く、リフト吸気バルブの閉じ時期を遅角させて遅閉じアトキンソンにすると、吸気バルブの閉じ時期の遅角につれて（リフト量を変えない場合には）開き時期も自動的に遅角するため、負のオーバーラップによってポンプ損失が増加すると共に、吸気の吹き戻しが生じ、それが吸気脈動となって空燃比の外乱となる。   Referring to FIG. 10, in the normal Otto cycle shown in FIG. 10A, that is, the Otto cycle in which the compression ratio and the expansion ratio are equal, as shown in FIG. 10B, the closing timing of the lift intake valve is determined. When retarded and delayed closed to Atkinson, the opening timing is automatically retarded as the intake valve is closed (if the lift amount is not changed), so the pump loss increases due to negative overlap. At the same time, the intake air is blown back, which becomes an intake air pulsation and causes an air-fuel ratio disturbance.

それに対し、この発明においては、同図（ｃ）に示す如く、吸気バルブの閉じ時期を進角させる早閉じアトキンソンとしたので、吸気バルブの閉じ時期を進角させることで（リフト量は変えないために）開き時期も自動的に進角するが、正のオーバーラップが増加するのみで悪影響が生じることがない。   On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 5C, since the early closing Atkinson is used to advance the closing timing of the intake valve, the closing timing of the intake valve is advanced (the lift amount is not changed). Therefore, the opening time is automatically advanced, but only a positive overlap is increased, and no adverse effect is caused.

即ち、特許文献１から３記載の技術のように、遅閉じアトキンソンにすると、同図（ｄ）に示す如く、網掛け部の負の仕事が増える分、熱効率が悪化するが、同図（ｅ）に示すような早閉じアトキンソンではそのような不都合が起きることがない。   That is, as shown in Patent Documents 1 to 3, when the late-closed Atkinson is used, as shown in FIG. 4D, the negative work of the shaded portion increases, and the thermal efficiency deteriorates. Such an inconvenience does not occur in the early closing Atkinson as shown in FIG.

さらに、早閉じアトキンソンを利用することによって低負荷域の熱効率を向上させることができ、アルコールを燃料に用いることとあいまって低燃費かつ高出力のエンジン１０を実現することができる。   Furthermore, by using the early closing Atkinson, the thermal efficiency in the low load region can be improved, and the low fuel consumption and high output engine 10 can be realized together with the use of alcohol as the fuel.

また、多種燃料からアルコール成分を分離してアルコール燃料を抽出すると共に、吸気バルブの閉じ時期が進角させられたとき、内燃機関の出力が目標出力に到達可能か否か判定し、目標出力に到達可能と判定されない場合、抽出されたアルコール燃料の残量が所定値以上か否か判定し、アルコール燃料の残量が所定値以上と判定されるとき、多種燃料にアルコール燃料を添加して多種燃料のアルコール濃度を増加させる如く構成したので、上記した効果に加え、アルコール濃度が増加可能と判定される限り、内燃機関の出力を目標出力に到達させることが可能となる。 In addition, alcohol components are extracted from various fuels and alcohol fuel is extracted, and when the intake valve closing timing is advanced, it is determined whether or not the output of the internal combustion engine can reach the target output. If it is not determined that the fuel can be reached, it is determined whether or not the remaining amount of the alcohol fuel extracted is equal to or greater than a predetermined value. Since the fuel alcohol concentration is increased, the output of the internal combustion engine can reach the target output as long as it is determined that the alcohol concentration can be increased.

請求項２に係る内燃機関の制御装置にあっては、インジェクタが多種燃料を噴射する第１インジェクタとアルコールを噴射する第２インジェクタとからなる如く構成したので、上記した効果に加え、ガソリンとアルコールが混合された多種燃料を単一のインジェクタから噴射する場合に比し、所望量のアルコール燃料を確実に機関に供給することができる。 In the control device for an internal combustion engine according to claim 2 , since the injector is constituted by the first injector for injecting various fuels and the second injector for injecting alcohol, in addition to the above effects, gasoline and alcohol Compared to the case where the multi-fuel mixed with is injected from a single injector, a desired amount of alcohol fuel can be reliably supplied to the engine.

請求項３に係る内燃機関の制御装置にあっては、第１インジェクタが燃焼室内に多種燃料を直接噴射するインジェクタからなり、第２インジェクタが燃焼室の手前の吸気ポートにアルコールを噴射するインジェクタからなる如く構成したので、上記した効果に加え、第１インジェクタが多種燃料を燃焼室内に直接噴射するインジェクタとすることで噴射された多種燃料の潜熱によって異常燃焼を回避できると共に、第２インジェクタがアルコールを吸気ポートに噴射するインジェクタとすることで加圧ポンプなどの部品の精度やコストを下げることができて構成を簡易にすることができる。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3 , the first injector is composed of an injector that directly injects various fuels into the combustion chamber, and the second injector is composed of an injector that injects alcohol into an intake port in front of the combustion chamber. In addition to the above-described effects, the first injector is an injector that directly injects various fuels into the combustion chamber, so that abnormal combustion can be avoided by the latent heat of the injected various fuels, and the second injector can serve as an alcohol. By using the injector that injects the gas into the intake port, the accuracy and cost of components such as a pressure pump can be reduced, and the configuration can be simplified.

この発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an overall control apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 図１に示すＥＣＵの動作を機能的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows the operation | movement of ECU shown in FIG. 1 functionally. 図１に示すＥＣＵの動作をより具体的に示すフロー・チャートである。Fig. 2 is a flowchart showing more specifically the operation of the ECU shown in Fig. 1. 図３フロー・チャートの処理で言及される、ノッキングの発生確率の算出を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing calculation of the occurrence probability of knocking referred to in the processing of the flow chart of FIG. 図３フロー・チャートの処理で言及される、アルコール濃度に対する実効圧縮比の特性を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing the characteristics of the effective compression ratio with respect to the alcohol concentration mentioned in the processing of the flow chart. 図３フロー・チャートの処理で言及される、吸気バルブ閉じ時期に対する実効圧縮比の特性を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing characteristics of the effective compression ratio with respect to the intake valve closing timing, which is referred to in the processing of the flow chart of FIG. 3. 図３フロー・チャートの処理で言及される、吸気バルブ早閉じアトキンソンサイクルの指圧線図である。FIG. 4 is an acupressure diagram of the Atkinson cycle, which is referred to in the process of the flow chart of FIG. 図３フロー・チャートの処理で言及される、吸気バルブ閉弁タイミンングを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing intake valve closing timing referred to in the processing of the flow chart of FIG. 3. 図３フロー・チャートの処理の効果を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing the effect of the processing of the flow chart. 図１に示す装置におけるオットーサイクルとアトキンソンの相違を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the difference between the Otto cycle and Atkinson in the apparatus shown in FIG.

以下、添付図面に即してこの発明に係る内燃機関の制御装置を実施するための形態について説明する。DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment for carrying out an internal combustion engine control apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１はこの発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall control apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

図１において、符号１０は、車両（図示せず）に搭載される、４気筒（シリンダ）４サイクルの内燃機関（１気筒のみ図示。以下「エンジン」という）を示す。エンジン１０において、エアクリーナ（図示せず）から吸入される吸気は吸気管１２を流れ、スロットルバルブ１４で流量を調節されて吸気マニホルド１６を流れ、２個の吸気バルブ（１個のみ図示）２０が開弁（開放）されるとき、燃焼室２２に流入する。   In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a four-cylinder (cylinder) four-cycle internal combustion engine (only one cylinder is shown; hereinafter referred to as “engine”) mounted on a vehicle (not shown). In the engine 10, the intake air drawn from an air cleaner (not shown) flows through the intake pipe 12, the flow rate is adjusted by the throttle valve 14, the intake manifold 16, and two intake valves (only one is shown) 20. When the valve is opened (opened), it flows into the combustion chamber 22.

スロットルバルブ１４は、車両運転席床面に配置されたアクセルペダル２４との機械的な接続を絶たれ、ＤＢＷ（Drive By Wire）機構２６で開閉が制御される。即ち、スロットルバルブ１４はアクチュエータ（電動モータ）２６ａに接続され、アクチュエータ２６ａで駆動されて開閉する。   The throttle valve 14 is mechanically disconnected from the accelerator pedal 24 disposed on the vehicle driver's seat floor, and the opening and closing of the throttle valve 14 is controlled by a DBW (Drive By Wire) mechanism 26. That is, the throttle valve 14 is connected to an actuator (electric motor) 26a and is opened and closed by being driven by the actuator 26a.

燃焼室２２を臨む位置には第１インジェクタ（燃料噴射弁）３０が配置されると共に、吸気バルブ２０の手前の吸気ポート１６ａには第２インジェクタ（燃料噴射弁）３２が配置される。   A first injector (fuel injection valve) 30 is disposed at a position facing the combustion chamber 22, and a second injector (fuel injection valve) 32 is disposed in the intake port 16 a in front of the intake valve 20.

第１インジェクタ３０には、メイン燃料タンク３４に貯留される多種燃料がタンク内部に配置されたメイン燃料ポンプ３４ａで汲み上げられ、燃料供給管３６を介して圧送される。第１インジェクタ３０は圧送された多種燃料を燃焼室２２に直接噴射する。以下、第１インジェクタ３０を「直噴インジェクタ」ともいう。   Various fuels stored in the main fuel tank 34 are pumped to the first injector 30 by a main fuel pump 34 a disposed inside the tank, and are pumped through the fuel supply pipe 36. The first injector 30 directly injects the various fuels fed under pressure into the combustion chamber 22. Hereinafter, the first injector 30 is also referred to as a “direct injection injector”.

多種燃料としては、ガソリンとエタノール（エチルアルコール）の混合燃料、具体的にはガソリン９０％とエタノール１０％の混合燃料（Ｅ１０）などのアルコール濃度が比較的低い燃料の使用が予定される。   As the multi-fuel, it is planned to use a fuel having a relatively low alcohol concentration, such as a mixed fuel of gasoline and ethanol (ethyl alcohol), specifically, a mixed fuel (E10) of 90% gasoline and 10% ethanol.

他方、メイン燃料タンク３４に貯留される多種燃料はサブ燃料ポンプ３４ｂで汲み上げられて管路４０を介して気液分離装置４２に送られ、そこで加熱・冷却されてアルコール成分とその他の成分に分離・抽出される。   On the other hand, the various fuels stored in the main fuel tank 34 are pumped up by the sub fuel pump 34b and sent to the gas-liquid separator 42 through the pipe 40, where they are heated and cooled to be separated into alcohol components and other components.・ Extracted.

分離されたアルコール成分は一定範囲のアルコール濃度を備えたアルコール燃料としてサブ燃料タンク４４に貯留されると共に、その他の成分は管路４６を介してメイン燃料タンク３４に戻される。サブ燃料タンク４４に貯留されるアルコール燃料はタンク内部に配置された燃料ポンプ４４ａで汲み上げられ、燃料供給管５０を介して第２インジェクタ３２に圧送される。   The separated alcohol component is stored in the sub fuel tank 44 as alcohol fuel having a certain range of alcohol concentration, and the other components are returned to the main fuel tank 34 via the pipe 46. The alcohol fuel stored in the sub fuel tank 44 is pumped up by a fuel pump 44 a disposed inside the tank, and is pumped to the second injector 32 through the fuel supply pipe 50.

第２インジェクタ３２は圧送されたアルコール燃料を吸気ポート１６ａに噴射する。以下、第２インジェクタ３２を「ポートインジェクタ」ともいう。噴射されたアルコール燃料は吸気バルブ２０が開弁されたとき、燃焼室２２に流入する。   The second injector 32 injects the pumped alcohol fuel into the intake port 16a. Hereinafter, the second injector 32 is also referred to as a “port injector”. The injected alcohol fuel flows into the combustion chamber 22 when the intake valve 20 is opened.

直噴インジェクタ３０あるいはポートインジェクタ３２は、ドライバ（駆動回路。図２に示す）５２を通じてＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット）５４に電気的に接続され、ＥＣＵ５４から開弁（開放）時間を示す駆動信号がドライバ５２を通じて供給されると開弁し、開弁時間に応じた燃料を燃焼室２２あるいは吸気ポート１６ａに噴射する。噴射された燃料は、流入した空気と混合して混合気を生成する。   The direct injection injector 30 or the port injector 32 is electrically connected to an ECU (Electronic Control Unit) 54 through a driver (drive circuit; shown in FIG. 2) 52 and indicates a valve opening (opening) time from the ECU 54. When the drive signal is supplied through the driver 52, the valve is opened, and fuel corresponding to the valve opening time is injected into the combustion chamber 22 or the intake port 16a. The injected fuel is mixed with the inflowing air to generate an air-fuel mixture.

燃焼室２２には点火プラグ５６が配置される。点火プラグ５６はイグナイタなどからなる点火装置６０に接続される。点火装置６０はＥＣＵ５４からドライバ５２を介して点火信号が供給されると、点火プラグ５６の電極間に火花放電を生じさせる。混合気はそれによって着火されて燃焼し、燃焼室２２の内部に摺動自在に収容されるピストン６２を下方に駆動する。   A spark plug 56 is disposed in the combustion chamber 22. The spark plug 56 is connected to an ignition device 60 such as an igniter. When an ignition signal is supplied from the ECU 54 via the driver 52, the ignition device 60 generates a spark discharge between the electrodes of the spark plug 56. The air-fuel mixture is ignited and combusted thereby, and drives the piston 62 slidably accommodated in the combustion chamber 22 downward.

燃焼室２２が形成されるシリンダブロック６４の内部には、ピストン６２に接続され、ピストン６２の上下運動を回転運動に変換するクランクシャフト（図示せず）が収容される。   Inside the cylinder block 64 in which the combustion chamber 22 is formed, a crankshaft (not shown) that is connected to the piston 62 and converts the vertical motion of the piston 62 into rotational motion is accommodated.

燃焼によって生じた排気（排ガス）は、２個の排気バルブ（１個のみ図示）７０が開弁するとき、排気ポート７２を通って排気マニホルド７４から排気管７６に流れる。排気管７６には触媒装置（図示せず）が配置され、排気は触媒装置でＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘなどの有害成分を除去されてエンジン外の大気に放出される。   Exhaust gas (exhaust gas) generated by the combustion flows from the exhaust manifold 74 to the exhaust pipe 76 through the exhaust port 72 when two exhaust valves (only one is shown) 70 are opened. The exhaust pipe 76 is provided with a catalyst device (not shown). Exhaust gas is discharged to the atmosphere outside the engine after removing harmful components such as HC, CO, and NOx by the catalyst device.

シリンダヘッド６４ａにはバルブ開閉時期可変機構（以下「ＶＴＣ」という）８０が設けられる。ＶＴＣ８０は油圧を介してカムシャフトを駆動してクランクシャフトに対するカムシャフトの位相角として規定される、吸気バルブの燃焼室を開閉する時期を変更可能な油圧モータからなる。尚、ＶＴＣ８０に加え、吸気カム８０ｂの開閉位相角とリフト量を複数のカム（カム）に従って変更可能な機構を備えても良い。   The cylinder head 64 a is provided with a valve opening / closing timing variable mechanism (hereinafter referred to as “VTC”) 80. The VTC 80 is a hydraulic motor that can change the timing for opening and closing the combustion chamber of the intake valve, which is defined as the phase angle of the camshaft with respect to the crankshaft by driving the camshaft via hydraulic pressure. In addition to the VTC 80, a mechanism capable of changing the opening / closing phase angle and the lift amount of the intake cam 80b according to a plurality of cams (cams) may be provided.

尚、エンジン１０の出力は自動変速機に送られ、そこで変速されて駆動輪に伝達されるが、自動変速機などの図示は省略する。   The output of the engine 10 is sent to the automatic transmission, where it is shifted and transmitted to the drive wheels, but the illustration of the automatic transmission and the like is omitted.

エンジン１０のカムシャフトの付近にはパルサと磁気ピックアップとからなるクランク角センサ８２が配置され、気筒判別信号と、各気筒のＴＤＣ（上死点）あるいはその付近のクランク角度を示すＴＤＣ信号と、ＴＤＣ信号を細分してなるＣＲＫ信号を出力する。   A crank angle sensor 82 composed of a pulsar and a magnetic pickup is disposed in the vicinity of the camshaft of the engine 10, and a cylinder discrimination signal and a TDC signal indicating a TDC (top dead center) of each cylinder or a crank angle in the vicinity thereof, A CRK signal obtained by subdividing the TDC signal is output.

エアクリーナの付近には温度検出素子を備えたエアフローメータ８４が配置され、エアクリーナから吸入される空気（吸気）量Ｑと吸気温度ＴＡに応じた信号を出力する。   An air flow meter 84 having a temperature detection element is disposed in the vicinity of the air cleaner, and outputs a signal corresponding to the amount of air (intake air) Q taken from the air cleaner and the intake air temperature TA.

吸気管１２においてスロットルバルブ１４の下流にはＭＡＰセンサ８６が配置され、吸気管内圧力ＰＢＡを絶対圧で示す信号を出力すると共に、ＤＢＷ機構２６にはスロットル開度センサ９０が配置され、スロットルバルブ１４の位置（スロットル開度ＴＨ）に応じた信号を出力する。   A MAP sensor 86 is disposed downstream of the throttle valve 14 in the intake pipe 12 to output a signal indicating the intake pipe pressure PBA in absolute pressure, and a throttle opening sensor 90 is disposed in the DBW mechanism 26. A signal corresponding to the position (throttle opening TH) is output.

エンジン１０のクランクケース６４ａに形成された冷却水通路（図示せず）には水温センサ９２が配置されてエンジン冷却水温（エンジン温度）ＴＷに応じた信号を出力すると共に、その付近にはノッキングセンサ９４が配置され、ノッキングに起因してエンジン１０に生じる振動に応じた信号を出力する。   A water temperature sensor 92 is disposed in a cooling water passage (not shown) formed in the crankcase 64a of the engine 10 and outputs a signal corresponding to the engine cooling water temperature (engine temperature) TW. 94 is arranged to output a signal corresponding to vibration generated in the engine 10 due to knocking.

排気系において触媒装置の上流にはＡ／Ｆセンサ（広域空燃比センサ）９６が配置され、理論空燃比からリッチあるいはリーンに至るまでの広い範囲において排気中の酸素濃度、換言すれば実際の空燃比ＫＡＣＴを示す信号を出力する。   In the exhaust system, an A / F sensor (wide area air-fuel ratio sensor) 96 is arranged upstream of the catalyst device, and in a wide range from the stoichiometric air-fuel ratio to rich or lean, in other words, the actual air concentration. A signal indicating the fuel ratio KACT is output.

メイン燃料タンク３４と気液分離装置４２を接続する管路４０にはアルコールセンサ１００が配置されて管路４０を流れる多種燃料、より具体的にはメイン燃料タンク３４に貯留される多種燃料のアルコール濃度を示す信号を出力すると共に、サブ燃料タンク４４にはレベルセンサ１０２が配置され、サブ燃料タンク４４に貯留されるアルコール燃料のレベル（液面高さ）、換言すればアルコール燃料の残量を示す信号を出力する。 Main fuel tank 34 and the gas-liquid separator 4 2 a wide fuel to the conduit 40 through the conduit 40 is disposed alcohol sensor 100 to be connected, a wide fuel stored in the main fuel tank 34 and more specifically In addition to outputting a signal indicating the alcohol concentration, a level sensor 102 is disposed in the sub fuel tank 44, and the level (liquid level height) of the alcohol fuel stored in the sub fuel tank 44, in other words, the remaining amount of alcohol fuel. A signal indicating is output.

アクセルペダル２４の付近にはアクセル開度センサ１０４が設けられ、運転者のアクセルペダル踏み込み量を示すアクセル開度ＡＰに応じた信号を出力する。ドライブシャフト（図示せず）の付近には車速センサ１０６が設けられ、ドライブシャフトの所定角回転当たりにパルス信号を出力する。   An accelerator opening sensor 104 is provided in the vicinity of the accelerator pedal 24, and outputs a signal corresponding to the accelerator opening AP indicating the amount by which the driver depresses the accelerator pedal. A vehicle speed sensor 106 is provided in the vicinity of a drive shaft (not shown), and outputs a pulse signal per predetermined angular rotation of the drive shaft.

上記したセンサ群の出力は、ＥＣＵ５４に入力される。ＥＣＵ５４はマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｆなどを備える。ＥＣＵ５４は入力信号の内、クランク角センサ８２の出力（ＣＲＫ信号）と車速センサ１０６の出力の時間間隔を計測してエンジン回転数ＮＥと車速Ｖを算出（検出）する。   The output of the sensor group described above is input to the ECU 54. The ECU 54 includes a microcomputer and includes a CPU, a ROM, a RAM, an I / F, and the like. The ECU 54 measures (detects) the engine speed NE and the vehicle speed V by measuring the time interval between the output of the crank angle sensor 82 (CRK signal) and the output of the vehicle speed sensor 106 among the input signals.

図２はＥＣＵ５４の動作を機能的に示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram functionally showing the operation of the ECU 54.

ＥＣＵ５４においてＣＰＵ５４ａはＩ／Ｆ５４ｂを介して入力されたセンサ出力に基づき、算出部５４ａ１においてエンジン回転数ＮＥとエンジン負荷から適宜な特性（マップ）を検索してエンジン１０に供給すべき燃料噴射量ＴＯＵＴを算出する。   In the ECU 54, the CPU 54a searches for an appropriate characteristic (map) from the engine speed NE and the engine load in the calculation unit 54a1 based on the sensor output input via the I / F 54b, and the fuel injection amount TOUT to be supplied to the engine 10 Is calculated.

即ち、ＣＰＵ５４ａはエンジン回転数ＮＥとエンジン負荷に応じて基本燃料噴射量ＴＩＭを算出すると共に、検出された空燃比ＫＡＣＴを目標空燃比ＫＣＭＤに制御する空燃比フィードバック制御においてそれらの偏差に応じて空燃比補正係数（空燃比フィードバック補正係数）ＫＡＦを算出し、さらにアルコール濃度補正係数（アルコール濃度学習値）ＫＲＥＦＢＳなどのその他の補正係数を算出して基本燃料噴射量を補正することで、燃料噴射量ＴＯＵＴを算出する。   That is, the CPU 54a calculates the basic fuel injection amount TIM in accordance with the engine speed NE and the engine load, and in the air / fuel ratio feedback control for controlling the detected air / fuel ratio KACT to the target air / fuel ratio KCMD, The fuel injection amount is calculated by calculating the fuel ratio by correcting the basic fuel injection amount by calculating the fuel ratio correction coefficient (air-fuel ratio feedback correction coefficient) KAF and further calculating other correction coefficients such as the alcohol concentration correction coefficient (alcohol concentration learning value) KREFBS. TOUT is calculated.

ＣＰＵ５４ａは、算出された燃料噴射量ＴＯＵＴに基づき、直噴インジェクタ３０を駆動する。アルコール濃度補正係数ＫＲＥＦＢＳは空燃比補正係数ＫＡＦを用いて学習され、アルコール濃度が学習される。 The CPU 54a drives the direct injection injector 30 based on the calculated fuel injection amount TOUT. The alcohol concentration correction coefficient KREFBS is learned using the air-fuel ratio correction coefficient KAF, and the alcohol concentration is learned.

尚、この実施例ではアルコールセンサ１００が設けられていることから、上記したアルコール濃度補正係数ＫＲＥＦＢＳなどを用いることなく、アルコールセンサ１００の出力から燃料噴射量ＴＯＵＴを算出するようにしても良い。 Incidentally, since the alcohol sensor 100 is provided in this embodiment, without using any alcohol concentration correction coefficient K REFBS described above, it may be calculated fuel injection amount TOUT from the output of the alcohol sensor 100 .

ＣＰＵ５４ａはさらに、目標位相算出部５４ａ２においてＶＴＣ８０の吸気カム８０ｂの目標位相角、即ち、吸気バルブ２０の開閉時期を算出（設定）し、算出された目標位相角となるようにＶＴＣ８０のアクチュエータを駆動すると共に、点火時期算出部５４ａ３においてエンジン回転数ＮＥとエンジン負荷に応じてエンジン１０に供給すべき点火時期ＩＧを算出し、それに基づいて点火装置６０を介した点火プラグ５６による点火を制御する。   Further, the CPU 54a calculates (sets) the target phase angle of the intake cam 80b of the VTC 80, that is, the opening / closing timing of the intake valve 20 in the target phase calculation unit 54a2, and drives the actuator of the VTC 80 so as to be the calculated target phase angle. At the same time, the ignition timing calculation unit 54a3 calculates the ignition timing IG to be supplied to the engine 10 in accordance with the engine speed NE and the engine load, and controls ignition by the spark plug 56 via the ignition device 60 based on the ignition timing IG.

ＣＰＵ５４ａはさらにスロットル開度算出部５４ａ４において目標スロットル開度ＴＨＤを算出する。ＣＰＵ５４ａは先ず要求トルクＰＣＭＤを以下のように算出する。
ＰＣＭＤ＝ｋ・ＰＳＥ／ＮＥ
上記でｋ:定数、ＰＳＥ:アクセル開度ＡＰとエンジン回転数ＮＥから予め設定された特性（マップ）を検索して得られるエンジン１０の要求出力を示す。 The CPU 54a further calculates the target throttle opening THD in the throttle opening calculation unit 54a4. First, the CPU 54a calculates the required torque PCMD as follows.
PCMD = k · PSE / NE
The required output of the engine 10 obtained by searching a preset characteristic (map) from the above: k: constant, PSE: accelerator opening AP and engine speed NE is shown.

次いでＣＰＵ５４ａは、算出された要求トルクＰＣＭＤとなるように目標スロットル開度ＴＨＤを決定し、決定された目標スロットル開度ＴＨＤとなるようにＤＢＷ機構２６のアクチュエータ２６ａを駆動する。 Next, the CPU 54a determines the target throttle opening THD so as to be the calculated required torque PCMD, and drives the actuator 26a of the DBW mechanism 26 so as to be the determined target throttle opening THD.

図３は上記したＥＣＵ５４の動作をより具体的に示すフロー・チャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the ECU 54 more specifically.

以下説明すると、Ｓ１０において検出されたエンジン回転数ＮＥと算出された要求トルクＰＣＭＤを読み込み、Ｓ１２に進み、現在使用している（メイン燃料タンク３４に貯留されている）多種燃料のアルコール濃度を検出する。即ち、アルコールセンサ１００の出力からメイン燃料タンク３４に貯留される多種燃料のアルコール濃度を検出する。   In the following, the engine speed NE detected in S10 and the calculated required torque PCMD are read, and the process proceeds to S12 to detect the alcohol concentration of various fuels currently used (stored in the main fuel tank 34). To do. That is, the alcohol concentration of various fuels stored in the main fuel tank 34 is detected from the output of the alcohol sensor 100.

次いでＳ１４に進み、ノッキング発生確率（ノッキングが発生する確率）がしきい値ｂ以上か否か判断する。ノッキング発生確率は図４に示す特性（マップ）をエンジン回転数ＮＥとエンジントルクとで検索して得られる値（例えば点ａ）を意味する。 Next, in S14, it is determined whether or not the occurrence probability of knocking (probability of occurrence of knocking) is greater than or equal to the threshold value b . The knocking occurrence probability means a value (for example, point a) obtained by searching the characteristic (map) shown in FIG. 4 with the engine speed NE and the engine torque.

従ってＳ１４の判断は検索して得られる値（例えば点ａ）をしきい値ｂと比較してそれ以上か否かを判断することで行う。Ｓ１４の判断に際しては、Ｓ１０で読み込まれた要求トルクＰＣＭＤから該当するしきい値ｂを選択し、それと検索値を比較することで行う。   Therefore, the determination in S14 is made by comparing the value obtained by the search (for example, point a) with the threshold value b and determining whether or not the value is greater. The determination in S14 is performed by selecting the corresponding threshold value b from the required torque PCMD read in S10 and comparing it with the search value.

図３フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ１４で否定されてノッキング発生確率がしきい値以上ではないと判断されるときはＳ１６に進み、ＶＴＣ８０の吸気カム８０ｂの目標位相角を通常の位相角（換言すればエンジン１０が通常の（圧縮比と膨張比が等しい）オットーサイクルの圧縮比で運転されるバルブ開閉時期に対応する位相角）に設定し、その位相角となるようにＶＴＣ８０を動作させる。   Returning to the explanation of the flow chart of FIG. 3, when the result in S14 is negative and it is determined that the knocking occurrence probability is not equal to or higher than the threshold value, the process proceeds to S16, and the target phase angle of the intake cam 80b of the VTC 80 is changed to the normal phase angle. (In other words, the engine 10 is set to a phase angle corresponding to the valve opening / closing timing at which the engine 10 is operated at the compression ratio of the ordinary Otto cycle (the compression ratio and the expansion ratio are equal)), and the VTC 80 is operated so as to be the phase angle. Let

一方、Ｓ１４で肯定されてノッキング発生確率がしきい値以上と判断されるときはＳ１８に進み、ノッキングの発生しない圧縮比を選択する。即ち、Ｓ１２で検出されたアルコール濃度に基づいて図５に示す特性（マップ）を検索して実効圧縮比を選択、換言すれば目標圧縮比として算出する。   On the other hand, when the result in S14 is affirmative and it is determined that the knocking occurrence probability is equal to or higher than the threshold value, the process proceeds to S18, and a compression ratio at which knocking does not occur is selected. That is, the effective compression ratio is selected by searching the characteristic (map) shown in FIG. 5 based on the alcohol concentration detected in S12, in other words, the target compression ratio is calculated.

次いでＳ２０に進み、Ｓ１８で選択された実効圧縮比（目標圧縮比）となる（下げる）ようにＶＴＣ８０の吸気カム８０ｂの目標位相角を設定する。即ち、ＶＴＣ８０を動作させて吸気バルブ２０の閉弁時期を進角させて早閉じアトキンソンのバルブ開閉時期に変更する。   Next, in S20, the target phase angle of the intake cam 80b of the VTC 80 is set so that the effective compression ratio (target compression ratio) selected in S18 is reached (decreased). In other words, the VTC 80 is operated to advance the closing timing of the intake valve 20 to change to the valve closing timing of the early closing Atkinson.

図７にその早閉じアトキンソンの特性を、オットーサイクル（破線）に対比させて示す。   FIG. 7 shows the characteristics of the early closing Atkinson in comparison with the Otto cycle (broken line).

より具体的には、Ｓ１８で選択された実効圧縮比に基づいて図６に示す特性（マップ）を検索して吸気バルブ２０の閉じ時期を、ＡＢＤＣ−８０度からＡＢＤＣ−２０度の間の任意の値に設定する。   More specifically, the characteristic (map) shown in FIG. 6 is searched based on the effective compression ratio selected in S18, and the closing timing of the intake valve 20 is set to an arbitrary value between ABDC-80 degrees and ABDC-20 degrees. Set to the value of.

図８に吸気バルブ２０（と排気バルブ７０）の開閉時期を示す。Ｓ２０の処理においては吸気バルブ２０の閉じ時期を、ＡＢＤＣ−８０度（ＡＴＤＣ１００度）からＡＢＤＣ−２０度（ＡＴＤＣ１６０度）の間の任意の値に設定し、換言すれば吸気行程の下死点ＢＤＣよりも進角するように設定する。   FIG. 8 shows the opening / closing timing of the intake valve 20 (and the exhaust valve 70). In the process of S20, the closing timing of the intake valve 20 is set to an arbitrary value between ABDC-80 degrees (ATDC 100 degrees) and ABDC-20 degrees (ATDC 160 degrees), in other words, the bottom dead center BDC of the intake stroke. Set to advance more.

図３フロー・チャートの説明に戻ると、次いでＳ２２に進み、エンジン１０の出力が目標出力に到達可能か否か判断し、肯定されるときは以降の処理をスキップする。   Returning to the description of the flowchart of FIG. 3, the process then proceeds to S22, in which it is determined whether or not the output of the engine 10 can reach the target output. If the determination is affirmative, the subsequent processing is skipped.

他方、Ｓ２２で否定されて目標出力に到達可能と判定されないときはＳ２４に進み、アルコール残量を検出する。即ち、レベルセンサ１０２の出力からサブ燃料タンク４４に貯留されるアルコール燃料の残量を検出する。   On the other hand, when the result in S22 is negative and it is not determined that the target output can be reached, the process proceeds to S24, and the remaining amount of alcohol is detected. That is, the remaining amount of alcohol fuel stored in the sub fuel tank 44 is detected from the output of the level sensor 102.

次いでＳ２６に進み、検出されたアルコール燃料の残量が所定値以上、換言すればエンジン１０に供給可能な程度以上か否か判断し、肯定されるときはＳ２８に進み、サブ燃料タンク４４に貯留されるアルコール燃料をポートインジェクタ３２から吸気ポート１６ａに噴射させる（換言すればエンジン１０に供給される燃料のアルコール濃度を増加させる）。次いでＳ１２に進み、上記した処理を繰り返す。   Next, the process proceeds to S26, in which it is determined whether or not the detected remaining amount of alcohol fuel is greater than a predetermined value, in other words, greater than or equal to the level that can be supplied to the engine 10, and if affirmative, the process proceeds to S28 and stored in the sub fuel tank 44. The alcohol fuel is injected from the port injector 32 to the intake port 16a (in other words, the alcohol concentration of the fuel supplied to the engine 10 is increased). Next, the process proceeds to S12 and the above processing is repeated.

一方、Ｓ２６で否定されるときはＳ３０に進み、点火時期を調整してノッキングの起こらない条件でエンジン１０を運転する。即ち、ノッキングセンサ９４の出力に基づいてノッキングが発生しないように点火時期を制御する。   On the other hand, when the result in S26 is negative, the program proceeds to S30, in which the engine 10 is operated under conditions where the ignition timing is adjusted and knocking does not occur. That is, the ignition timing is controlled based on the output of the knocking sensor 94 so that knocking does not occur.

図９は上記した処理の効果を示す説明図である。   FIG. 9 is an explanatory diagram showing the effect of the above processing.

多種燃料としてアルコール濃度が比較的低いＥ１０エタノール燃料を使用したとしても、図３フロー・チャートのＳ１４でノッキングの発生確率がしきい値以上と判断されるときはＳ１８に進み、エンジン１０を上記した早閉じアトキンソンで駆動して実効圧縮比を下げることにより、（しきい値以上ではないと判断されてＳ１６に進んで通常のオットーサイクルで運転する場合に比し、）ノッキングを回避しつつ、点火時期を遅角することなく、エンジン１０を高い熱効率で燃焼させることが可能となることが、同図から見てとれよう。   Even if E10 ethanol fuel having a relatively low alcohol concentration is used as the multi-fuel, if the occurrence probability of knocking is determined to be greater than or equal to the threshold value in S14 of the flow chart of FIG. Ignition while avoiding knocking (compared to the case where it is judged that it is not above the threshold value and proceeds to S16 and operating in the normal Otto cycle) by driving with early closing Atkinson and lowering the effective compression ratio It can be seen from the figure that the engine 10 can be burned with high thermal efficiency without delaying the timing.

即ち、吸気を圧縮する容積比（圧縮比）と膨張比が等しいオットーサイクルでは圧縮比を上げるほど熱効率が上昇するが、通常のガソリンエンジンでは圧縮比を上げ過ぎるとノッキングが発生してしまう。またポンプ損失は負荷が低下するにつれて増大することから、低負荷域での熱効率は高負荷域に比して低い。   That is, in an Otto cycle in which the volume ratio (compression ratio) for compressing intake air is equal to the expansion ratio, the thermal efficiency increases as the compression ratio is increased. However, in an ordinary gasoline engine, knocking occurs if the compression ratio is increased too much. Moreover, since the pump loss increases as the load decreases, the thermal efficiency in the low load region is lower than that in the high load region.

その点で、特許文献１から３記載の技術の如く、機械圧縮比を上げる一方、吸気バルブ閉じ時期を遅らせて吸気量を減少させ、実効圧縮比をオットーサイクルと同様に抑えることで、ノッキングを回避しつつ、実質的に熱効率を支配する膨張比（機械圧縮比）を高めるようにしたアトキンソンサイクルが利用される。しかしながら、通常の遅閉じアトキンソンでは、図１０を参照して説明したように負のオーバーラップによってポンプ損失が増加すると共に、吸気の吹き戻しが生じ、それが吸気脈動となって空燃比の外乱となる。   In that respect, as in the techniques described in Patent Documents 1 to 3, while increasing the mechanical compression ratio, the intake valve closing timing is delayed to reduce the intake air amount, and the effective compression ratio is suppressed in the same manner as in the Otto cycle. An Atkinson cycle in which an expansion ratio (mechanical compression ratio) that substantially controls the thermal efficiency is increased while being avoided is used. However, in the normal late-closed Atkinson, as described with reference to FIG. 10, the pump loss increases due to the negative overlap, and the intake air blowback occurs, which becomes the intake air pulsation and the disturbance of the air-fuel ratio. Become.

それに対し、この実施例においては、同図（ｃ）に示す如く、吸気バルブ２０の閉じ時期を進角させる早閉じアトキンソンとしたので、吸気バルブ２０の閉じ時期を進角させることで開き時期も自動的に進角するが、正のオーバーラップが増加するのみであるため、ポンプ損失の増加や空燃比の外乱となる悪影響が生じることがない。   On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 5C, since the early closing Atkinson that advances the closing timing of the intake valve 20 is adopted, the opening timing can also be increased by advancing the closing timing of the intake valve 20. Although the angle is automatically advanced, the positive overlap only increases, so that no adverse effects such as an increase in pump loss or disturbance of the air-fuel ratio occur.

従って、この早閉じアトキンソンを利用することによって低負荷域の熱効率を向上させることができ、アルコールを燃料に用いることとあいまって低燃費かつ高出力のエンジン１０を実現することができる。尚、図９で「負荷率」は全開スロットル開度（ＷＯＴ）に対する割合を意味する。   Therefore, by using this early closing Atkinson, the thermal efficiency in the low load region can be improved, and the low fuel consumption and high output engine 10 can be realized together with the use of alcohol as the fuel. In FIG. 9, “load factor” means a ratio to the fully open throttle opening (WOT).

上記した如く、この実施例にあっては、吸気バルブ２０の開閉時期（位相角）を変更可能なバルブ開閉時期可変機構（ＶＴＣ）８０と点火手段（点火装置６０、点火プラグ５６）とを備えると共に、インジェクタ（直噴インジェクタ）３２から噴射された多種燃料を吸気と混合させて生成した混合気を燃焼室２２においてピストン６２で圧縮し、前記点火手段によって点火・燃焼させて出力を生じる内燃機関（エンジン）１０の制御装置において、前記多種燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段（アルコールセンサ１００，ＥＣＵ５４，Ｓ１２）と、少なくとも機関回転数（エンジン回転数）ＮＥと機関出力トルク（エンジントルク）とからノッキングの発生する確率がしきい値以上か否か判定するノッキング判定手段（ＥＣＵ５４，Ｓ１４）と、前記ノッキングの発生する確率がしきい値以上と判定されるとき、前記検出されたアルコール濃度に基づいて目標圧縮比（実効圧縮比）を算出する目標圧縮比算出手段（ＥＣＵ５４，Ｓ１８）と、前記算出された目標圧縮比となるように前記バルブ開閉時期可変機構を動作させて前記吸気バルブの閉じ時期を吸気行程の下死点よりも進角させる吸気バルブ閉じ時期進角手段（ＥＣＵ５４，Ｓ２０）と、前記多種燃料からアルコール成分を分離してアルコール燃料を抽出するアルコール燃料抽出手段（気液分離装置）４２と、前記吸気バルブ閉じ時期進角手段によって前記吸気バルブの閉じ時期が進角させられたとき、前記内燃機関の出力が目標出力に到達可能か否か判定する出力判定手段（ＥＣＵ５４，Ｓ２２）と、前記出力判定手段によって前記出力が前記目標出力に到達可能と判定されない場合、前記アルコール燃料抽出手段によって抽出されたアルコール燃料の残量が所定値以上か否か判定し、前記アルコール燃料の残量が前記所定値以上と判定されるとき、前記多種燃料に前記アルコール燃料を添加して前記多種燃料のアルコール濃度を増加させるアルコール濃度増加手段（ＥＣＵ５４，Ｓ２４からＳ２８）とを備える如く構成したので、アルコールを燃料に用いることで低燃費かつ高出力のエンジン１０を実現することができる。 As described above, in this embodiment, the valve opening / closing timing variable mechanism (VTC) 80 capable of changing the opening / closing timing (phase angle) of the intake valve 20 and the ignition means (ignition device 60, ignition plug 56) are provided. At the same time, an air-fuel mixture produced by mixing various fuels injected from an injector (direct injection injector) 32 with intake air is compressed by a piston 62 in a combustion chamber 22 and ignited and burned by the ignition means to generate an output. In the control device of the (engine) 10, alcohol concentration detection means (alcohol sensor 100, ECU 54, S12) for detecting the alcohol concentration of the various fuels, at least the engine speed (engine speed) NE and the engine output torque (engine torque) ) To determine whether or not the probability of occurrence of knocking is greater than or equal to a threshold value ( CU54, S14) and target compression ratio calculation means (ECU54) for calculating a target compression ratio (effective compression ratio) based on the detected alcohol concentration when it is determined that the probability of occurrence of knocking is equal to or greater than a threshold value. , S18), and the valve opening / closing timing variable mechanism is operated so as to achieve the calculated target compression ratio, so that the intake valve closing timing is advanced from the bottom dead center of the intake stroke. Means (ECU 54, S20) , alcohol fuel extraction means (gas-liquid separator) 42 for separating alcohol components from the various fuels and extracting alcohol fuel, and intake valve closing timing advance means for closing the intake valve. Output determination means (ECU 54, S22) for determining whether or not the output of the internal combustion engine can reach the target output when the timing is advanced; If the output determining means does not determine that the output can reach the target output, it is determined whether the remaining amount of alcohol fuel extracted by the alcohol fuel extracting means is greater than or equal to a predetermined value, and the remaining amount of alcohol fuel is Since it is configured to include alcohol concentration increasing means (ECU 54, S24 to S28) for increasing the alcohol concentration of the multifuel by adding the alcohol fuel to the multifuel when it is determined to be equal to or greater than the predetermined value. By using as fuel, it is possible to realize an engine 10 with low fuel consumption and high output.

一方、アルコール濃度に応じて目標圧縮比（実効圧縮比）を算出し、算出された目標圧縮比となるように吸気バルブ２０の閉じ時期を進角させるように構成したので、アルコールの供給が制約される場合でも、アルコール燃料の供給が制約されることによるノッキングの発生を抑制することができる。   On the other hand, since the target compression ratio (effective compression ratio) is calculated according to the alcohol concentration and the closing timing of the intake valve 20 is advanced so as to achieve the calculated target compression ratio, the supply of alcohol is restricted. Even in this case, knocking due to the restriction of the supply of alcohol fuel can be suppressed.

また吸気バルブの閉じ時期を吸気行程の下死点よりも進角させるように構成したので、換言すれば吸気バルブの閉じ時期を遅角させる遅閉じアトキンソンではなく、吸気バルブの閉じ時期を進角させる早閉じアトキンソンにしたので、図１０を参照して説明した如く特許文献１から３記載の技術のようなポンプ損失の増加や空燃比の外乱となる不都合が生じることがない。   Since the intake valve closing timing is advanced from the bottom dead center of the intake stroke, in other words, the intake valve closing timing is advanced rather than the delayed closing Atkinson that delays the intake valve closing timing. As described with reference to FIG. 10, there is no inconvenience of increased pump loss and disturbance of the air-fuel ratio, as described with reference to FIG.

さらに、早閉じアトキンソンを利用することによって低負荷域の熱効率を向上させることができ、アルコールを燃料に用いることとあいまって低燃費かつ高出力のエンジン１０を実現することができる。   Furthermore, by using the early closing Atkinson, the thermal efficiency in the low load region can be improved, and the low fuel consumption and high output engine 10 can be realized together with the use of alcohol as the fuel.

また多種燃料からアルコール成分を分離してアルコール燃料を抽出すると共に、吸気バルブ２０の閉じ時期が進角させられたとき、内燃機関の出力が目標出力に到達可能か否か判定し、目標出力に到達可能と判定されない場合、抽出されたアルコール燃料の残量が所定値以上か否か判定し、アルコール燃料の残量が所定値以上と判定されるとき、多種燃料にアルコール燃料を添加して多種燃料のアルコール濃度を増加させる如く構成したので、上記した効果に加え、アルコール濃度が増加可能と判定される限り、エンジン１０の出力を目標出力に到達させることが可能となる。 The extracts a alcohol fuel to separate the alcohol component from the multi-fuel, when the closing timing of the intake valve 20 is allowed to advance, the output of the internal combustion engine determines whether it is possible to reach the target output, goals If it is not determined that the output can be reached, it is determined whether or not the remaining amount of alcohol fuel extracted is greater than or equal to a predetermined value, and when it is determined that the remaining amount of alcohol fuel is greater than or equal to a predetermined value, alcohol fuel is added to various fuels. having 如 rather configurations Ru increasing alcohol concentration of multi-fuel Te, in addition to the effects mentioned above, as long as the alcohol concentration is determined to be increased, it is possible to reach the output of the engine 10 to the target output.

また前記インジェクタが前記多種燃料を噴射する第１インジェクタ（直噴インジェクタ）３０と前記アルコールを噴射する第２インジェクタ（ポートインジェクタ）３２とからなる如く構成したので、上記した効果に加え、ガソリンとアルコールが混合された燃料を単一のインジェクタから噴射する場合に比し、所望量のアルコール燃料を確実にエンジン１０に供給することができる。   Further, since the injector is constituted by the first injector (direct injector) 30 for injecting the various fuels and the second injector (port injector) 32 for injecting the alcohol, in addition to the above effects, gasoline and alcohol Compared to the case where fuel mixed with is injected from a single injector, a desired amount of alcohol fuel can be reliably supplied to the engine 10.

また前記第１インジェクタが前記燃焼室２２内に前記多種燃料を直接噴射するインジェクタ３０からなり、前記第２インジェクタが前記燃焼室２２の手前の吸気ポート１６にアルコールを噴射するインジェクタ３２からなる如く構成したので、上記した効果に加え、第１インジェクタ３０がガソリンを主成分とする多種燃料を燃焼室２２内に直接噴射するインジェクタとすることで噴射された多種燃料のガソリン潜熱によって異常燃焼を回避できると共に、第２インジェクタ３２がアルコールを吸気ポート１６ａに噴射するインジェクタとすることで加圧ポンプなどの部品の精度やコストを下げることができて構成を簡易にすることができる。   The first injector includes an injector 30 that directly injects the various fuels into the combustion chamber 22, and the second injector includes an injector 32 that injects alcohol into the intake port 16 in front of the combustion chamber 22. Therefore, in addition to the above-described effects, abnormal combustion can be avoided by the gasoline latent heat of the injected multi-fuel by making the first injector 30 an injector that directly injects the multi-fuel mainly composed of gasoline into the combustion chamber 22. In addition, since the second injector 32 is an injector that injects alcohol into the intake port 16a, the accuracy and cost of components such as a pressure pump can be reduced, and the configuration can be simplified.

尚、上記において、メイン燃料タンク３４にアルコール燃料を含む多種燃料、サブ燃料タンク４４にアルコール燃料を貯留するようにしたが、メイン燃料タンク３４にガソリン燃料、サブ燃料タンク４４にアルコール燃料を貯留するようにしても良い。   In the above description, the main fuel tank 34 stores various fuels including alcohol fuel, and the sub fuel tank 44 stores alcohol fuel. However, the main fuel tank 34 stores gasoline fuel and the sub fuel tank 44 stores alcohol fuel. You may do it.

１０ 内燃機関（エンジン）、１４ スロットルバルブ、２０ 吸気バルブ、２２ 燃焼室、２６ ＤＢＷ機構、３０ 第１（直噴）インジェクタ、３２ 第２（ポート）インジェクタ、３４ メイン燃料タンク、４２ 気液分離装置、４４ サブ燃料タンク、５４ ＥＣＵ（電子制御ユニット）、５６ 点火プラグ（点火手段）、６０ 点火装置（点火手段）、８０ ＶＴＣ（バルブ開閉時期可変機構）、８２ クランク角センサ、８４ エアフローメータ、８６ ＭＡＰセンサ、９０ スロットル開度センサ、９６ Ａ／Ｆセンサ、１００ アルコールセンサ、１０２ レベルセンサ、１０４ アクセル開度センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine (engine), 14 Throttle valve, 20 Intake valve, 22 Combustion chamber, 26 DBW mechanism, 30 1st (direct injection) injector, 32 2nd (port) injector, 34 Main fuel tank, 42 Gas-liquid separator , 44 Sub fuel tank, 54 ECU (electronic control unit), 56 Spark plug (ignition means), 60 Ignition device (ignition means), 80 VTC (valve opening / closing timing variable mechanism), 82 Crank angle sensor, 84 Air flow meter, 86 MAP sensor, 90 throttle opening sensor, 96 A / F sensor, 100 alcohol sensor, 102 level sensor, 104 accelerator opening sensor

Claims (3)

吸気バルブの開閉時期を変更可能なバルブ開閉時期可変機構と点火手段とを備えると共に、インジェクタから噴射された多種燃料を吸気と混合させて生成した混合気を燃焼室においてピストンで圧縮し、前記点火手段によって点火・燃焼させて出力を生じる内燃機関の制御装置において、前記多種燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、少なくとも機関回転数と機関出力トルクとからノッキングの発生する確率がしきい値以上か否か判定するノッキング判定手段と、前記ノッキングの発生する確率がしきい値以上と判定されるとき、前記検出されたアルコール濃度に基づいて目標圧縮比を算出する目標圧縮比算出手段と、前記算出された目標圧縮比となるように前記バルブ開閉時期可変機構を動作させて前記吸気バルブの閉じ時期を吸気行程の下死点よりも進角させる吸気バルブ閉じ時期進角手段と、前記多種燃料からアルコール成分を分離してアルコール燃料を抽出するアルコール燃料抽出手段と、前記吸気バルブ閉じ時期進角手段によって前記吸気バルブの閉じ時期が進角させられたとき、前記内燃機関の出力が目標出力に到達可能か否か判定する出力判定手段と、前記出力判定手段によって前記出力が前記目標出力に到達可能と判定されない場合、前記アルコール燃料抽出手段によって抽出されたアルコール燃料の残量が所定値以上か否か判定し、前記アルコール燃料の残量が前記所定値以上と判定されるとき、前記多種燃料に前記アルコール燃料を添加して前記多種燃料のアルコール濃度を増加させるアルコール濃度増加手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A valve opening / closing timing variable mechanism capable of changing the opening / closing timing of the intake valve and an ignition means are provided, and an air-fuel mixture generated by mixing various fuels injected from the injector with the intake air is compressed by a piston in the combustion chamber, and the ignition is performed. In the control apparatus for an internal combustion engine that generates an output by being ignited and burned by the means, the alcohol concentration detecting means for detecting the alcohol concentration of the various fuels, and the probability of occurrence of knocking from at least the engine speed and the engine output torque is a threshold. Knocking determination means for determining whether or not the value is greater than or equal to a value, and target compression ratio calculation means for calculating a target compression ratio based on the detected alcohol concentration when it is determined that the probability of occurrence of knocking is greater than or equal to a threshold value. And operating the valve opening / closing timing variable mechanism so as to achieve the calculated target compression ratio, An intake valve closing timing advancing means causes the closing timing is advanced than the bottom dead center of the intake stroke, an alcohol fuel extraction means for extracting the alcohol fuel to separate the alcohol component from said multi-fuel, timing advance closing the intake valve When the closing timing of the intake valve is advanced by angle means, output determination means for determining whether or not the output of the internal combustion engine can reach the target output, and the output to the target output by the output determination means If it is not determined that it is reachable, it is determined whether or not the remaining amount of alcohol fuel extracted by the alcohol fuel extraction means is greater than or equal to a predetermined value, and when the remaining amount of alcohol fuel is determined to be greater than or equal to the predetermined value, and characterized in that the addition of the alcohol fuel to the fuel with an alcohol concentration increasing means for increasing the alcohol concentration of the multi-fuel Control device for an internal combustion engine that. 前記インジェクタが前記多種燃料を噴射する第１インジェクタとアルコールを噴射する第２インジェクタとからな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。 Control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that and a second injector for injecting a first injector and alcohol wherein the injector injects the multi-fuel. 前記第１インジェクタが前記燃焼室内に前記多種燃料を直接噴射するインジェクタからなり、前記第２インジェクタが前記燃焼室の手前の吸気ポートに前記アルコールを噴射するインジェクタからなることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。 Claim 2, characterized in that it consists of an injector, wherein the first injector is the injector that directly injects the multi-fuel into the combustion chamber, the second injector injects the alcohol intake port in front of the combustion chamber The internal combustion engine control device described.
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