内燃機関の制御装置
【課題】高沸点成分やガム成分を多く含む燃料を使用した場合であってもデポジットの発生や燃料のガム質状への変質を抑制できる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン１０に供給される燃料の性状を判定する燃料性状判定装置５０と、エンジン１０への燃料の供給が停止されているときにエンジン１０を強制的に回転させることにより掃気運転を実行するＥＣＵ１００とを備え、ＥＣＵ１００は、燃料性状判定装置５０の判定結果に応じて、掃気運転実行中にエンジン１０に流入する吸気の流速を高める吸気流速制御を実行する。
【解決手段】エンジン１０に供給される燃料の性状を判定する燃料性状判定装置５０と、エンジン１０への燃料の供給が停止されているときにエンジン１０を強制的に回転させることにより掃気運転を実行するＥＣＵ１００とを備え、ＥＣＵ１００は、燃料性状判定装置５０の判定結果に応じて、掃気運転実行中にエンジン１０に流入する吸気の流速を高める吸気流速制御を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関を停止した後、燃料の噴射を遮断した状態で内燃機関以外の動力によって該内燃機関を駆動させ、吸引される外部空気により排気系を掃気することを特徴とする技術について開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−５０４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで内燃機関は一般的に、吸気弁及び吸気ポートに付着した未燃燃料が周囲の温度によって蒸し焼きにされ、デポジットとして堆積しやすい。このようなデポジットが吸気弁に堆積すると、内燃機関の作動に種々の悪影響を及ぼす。また、最悪の場合には、吸気弁又は吸気ポート周辺に付着した未燃燃料がガム質状へと変質し、吸気弁が吸気ポートに固定されてしまう。このような事態は、高沸点成分やガム成分を多く含む粗悪な燃料を使用した場合に発生する恐れが高くなる。
【０００５】
そこで本発明は、高沸点成分やガム成分を多く含む燃料を使用した場合であってもデポジットの発生や燃料のガム質状への変質を抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、内燃機関に供給される燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、前記内燃機関への燃料の供給が停止されているときに前記内燃機関を強制的に回転させることにより掃気運転を実行する掃気手段と、前記燃料性状判定手段の判定結果に応じて、前記掃気運転実行中に前記内燃機関に流入する吸気の流速を高める吸気流速制御を実行する吸気流速制御手段とを備えている、ことを特徴とする内燃機関の制御装置によって達成できる。
【０００７】
この構成により、掃気運転の実行中に、吸気の流速を高めることができるので、吸気弁や吸気ポートに付着した未燃燃料及びデポジットなどを吹き飛ばすことができる。また、燃料性状の判定結果が、燃料中に高沸点成分やガム成分などが多く含まれていることを示している場合に、吸気流速制御を実行することにより、デポジットの堆積や吸気ポートに対する吸気弁の固定等を効果的に防ぐことができる。
【０００８】
上記構成において、吸気弁又は排気弁の少なくとも一方の開弁特性を変更可能な可変動弁機構を備え、前記吸気流量制御手段は、前記可変動弁機構を制御することにより前記吸気流速制御を実行する、構成を採用できる。これにより、吸気流速を高めることができる。
【０００９】
上記構成において、モータにて駆動可能な過給機を備え、前記吸気制御手段は、前記掃気運転実行中に前記過給機を駆動させる、構成を採用できる。掃気運転実行中に過給機を駆動させることにより、吸気流速を高めることができる。
【００１０】
上記構成において、前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、前記内燃機関の気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、前記ポート噴射弁及び筒内噴射弁からそれぞれ噴射される燃料噴射量を制御可能な燃料噴射制御手段とを備え、前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関への燃料への供給を停止する際には、前記ポート噴射弁よりも前記筒内噴射弁の燃料噴射量が多くなるように制御した後に双方からの燃料の噴射を停止する、構成を採用できる。燃料噴射を停止する際には、ポート噴射弁よりも筒内噴射弁からの噴射量を多くした後に双方からの燃料の噴射を停止することにより、吸気ポート及び吸気弁への未燃燃料の付着を防止することができる。
【００１１】
上記構成において、前記掃気手段は、前記燃料性状判定手段の判定結果に応じて、前記掃気運転の実行期間を変更する、構成を採用できる。例えば、燃料中に高沸点成分やガム成分が多く含まれる場合には、掃気運転を長期間実行することにより、デポジットの堆積、吸気ポートに対する吸気弁の固定を防止できる。
【００１２】
上記構成において、前記燃料性状判定手段は、性状の異なる複数の燃料のそれぞれの燃料性状を判定し、前記燃料性状判定手段の判定結果に応じて、前記内燃機関に供給される燃料を前記複数の燃料から選択する燃料選択手段を備えた、構成を採用できる。例えば、複数の燃料のうち、燃料中に含まれる高沸点成分又はガム成分の割合が少ないほうの燃料を使用することにより、デポジットの堆積、吸気ポートに対する吸気弁の固定を防止できる。
【００１３】
上記構成において、前記吸気流量制御手段は、前記吸気弁の開時期が上死点よりも遅角側となるように前記可変動弁機構を制御する、構成を採用できる。吸気弁の開時期が上死点よりの進角側である場合には、気筒内から吸気ポートへの吹き返しが発生して、吸気流速が低下する恐れがあるが、吸気弁の開時期を上死点よりも遅角側の場合には、吹き返しを抑制でき、吸気流速が高まる。
【００１４】
上記構成において、前記吸気流量制御手段は、前記吸気弁のリフト量が変更されるように前記可変動弁機構を制御する、構成を採用できる。例えば、リフト量を小さくすることにより、リフト時の吸気弁と吸気ポートとの間の面積を小さくすることができ、これにより、吸気流速を高めることができる。
【００１５】
上記構成において、前記吸気量制御手段は、前記吸気弁及び排気弁の双方が開弁状態となるオーバーラップ期間が変更されるように前記可変動弁機構を制御する、構成を採用できる。例えば、掃気運転によって強制的に回転している内燃機関の期間回転数に応じて、オーバーラップ期間を変更することにより、効果的に吸気流速を高めることができる。
【００１６】
上記構成において、前記燃料性状判定手段は、前記燃料が蓄えられるタンクと、前記燃料の少なくとも一部を蒸発させる蒸発手段と、蒸発前後での前記燃料の比重の変化量を検出する比重検出手段とを含む、構成を採用できる。この構成により、燃料中の高沸点成分の割合のみならず、ガム成分の割合についても判定できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高沸点成分やガム成分を多く含む燃料を使用した場合であってもデポジットの発生や燃料のガム質状への変質を抑制できる内燃機関の制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明に係る複数の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、実施例１に係るハイブリッドシステム１のブロック図である。図１において、ハイブリッドシステム１は、ＥＣＵ１００、エンジンシステム２００、モータＭＧ１、モータＭＧ２、動力分割機構３００、インバータ４００及びバッテリ５００を備え、ハイブリッド車両１２０を制御するシステムである。
【００２０】
ＥＣＵ１００は、ハイブリッドシステム１の動作全体を制御する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、図示せぬＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する掃気処理を実行することが可能に構成されている。また、ＲＡＭには、詳しくは後述する、掃気処理の実行過程において取得された各種データが一時的に格納される。
【００２１】
エンジンシステム２００は、ハイブリッド車両１２０の主たる動力源として機能する。尚、エンジンシステム２００の詳細な構成については後述する。
【００２２】
モータＭＧ１は、バッテリ５００を充電するための発電機として、或いはエンジンシステム２００の駆動力をアシストする電動機として機能する。モータＭＧ２は、エンジンシステム２００の出力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能する。
【００２３】
動力分割機構３００は、図示せぬ複数のギアから構成されている。動力分配機構によって、駆動源としてエンジンシステム２００、モータＭＧ１を選択的に切り替えることができる。また、動力分割機構３００は、エンジンシステム２００が停止状態にある場合であっても、動力分割機構３００を介して、モータＭＧ１の駆動を、エンジンシステム２００のエンジンに伝達することができるように構成されている。これにより、エンジンをモータＭＧ１によって強制的に回転させることができる。尚、エンジンシステム２００又はモータＭＧ１の動力は、伝達機構１２１を介して車輪１２２に伝達される。
【００２４】
インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータＭＧ１、ＭＧ２に供給すると共に、モータＭＧ１、ＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給することが可能に構成されている。
【００２５】
バッテリ５００はモータＭＧ１、ＭＧ２を駆動するための電源として機能する充電可能な蓄電池である。バッテリ５００には、バッテリ５００の残容量を検出するＳＯＣセンサ５１０が設置されている。ＳＯＣセンサ５１０は、その検出値をＥＣＵ１００に出力する。
【００２６】
次に、エンジンシステム２００について説明する。図２は、エンジンシステム２００の模式図である。エンジン１０は、４つの気筒２を有する４気筒エンジンである。
【００２７】
気筒２内にはピストン４が摺動自在に設けられている。気筒２内上部の燃焼室５には、吸気ポート６と排気ポート７とが接続されている。吸気ポート６および排気ポート７の燃焼室５への開口部は、それぞれ吸気弁８ａおよび排気弁８ｂによって開閉される。また、吸気弁８ａおよび排気弁８ｂには、吸気側可変動弁機構９ａ及び排気側可変動弁機構９ｂがそれぞれ設けられている。吸気側可変動弁機構９ａ及び排気側可変動弁機構９ｂは、それぞれ吸気弁８ａ、排気弁８ｂの動作特性（作用角、リフト量、開閉時期）を変更することができる。また、気筒２には、気筒２内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁３ａと、燃焼室５内の混合気に点火するための点火プラグ１５が設けられている。また、吸気ポート６には、吸気ポート６に向けて燃料を噴射するポート噴射弁３ｂが設けられている。
【００２８】
吸気ポート６および排気ポート７は、それぞれ吸気通路１２および排気通路１３に接続されている。吸気通路１２の途中には、過給機１４のコンプレッサ１４ａが設置されている。一方、排気通路１３の途中には、過給機１４のタービン１４ｂが設置されている。また、コンプレッサ１４ａより上流側の吸気通路１２には、エアフロメータ２５が設けられており、コンプレッサ１４ａより下流側の吸気通路１２には、吸入空気を冷却するためのインタークーラー４１、吸入空気量を制御するスロットル弁４０、吸気通路１２内の圧力に対応した電気信号を出力する吸気圧力センサ２４が設けられている。
【００２９】
また、排気通路１３には、タービン１４ｂをバイパスするバイパス通路１３ａが設けられており、バイパス通路１３ａには、ウエストゲートバルブ４２が設けられている。ウエストゲートバルブ４２は、ＥＣＵ１００からの指令によって駆動するアクチュエータ（不図示）によってバイパス通路１３ａの開口面積を調整可能に形成されている。
【００３０】
また、過給機１４には、過給機１４の作動をアシストするための駆動モータ４３が設けられている。駆動モータ４３は、ＥＣＵ１００からの指令に基づいて、作動する。これにより、強制的に過給機１４を駆動することができる。
【００３１】
さらに、エンジン１０には、アクセル開度に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ２１、および、ピストン４の往復運動と連動して回転するクランク軸（不図示）の回転角に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ２２、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ２６、スロットル弁４０の開度を検出するスロットル開度センサ２７が設けられている。
【００３２】
ＥＣＵ１００は、エンジン１０の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン１０の運転状態を制御するユニットである。エアフロメータ２５や吸気圧力センサ２４、アクセル開度センサ２１、クランクポジションセンサ２２、水温センサ２６、スロットル開度センサ２７の検出信号がＥＣＵ１００に出力される。
【００３３】
また、ＥＣＵ１００には、筒内噴射弁３ａ、ポート噴射弁３ｂ、点火プラグ１５、吸気側可変動弁機構９ａ、排気側可変動弁機構９ｂが電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ１００によってこれらが制御される。例えば、ＥＣＵ１００は、吸気側可変動弁機構９ａおよび排気側可変動弁機構９ｂを制御することによって、吸気弁８ａおよび排気弁８ｂの動作特性をそれぞれ制御する。吸気側可変動弁機構９ａ、排気側可変動弁機構９ｂは、例えば、電磁弁によって駆動するものであってもよいし、リフト量が相違する高速用及び低速用カムを備えたものであってもよいし、油圧によって位相を可変できるものであってもよいし、これらを組み合わせたものであってもよい。
【００３４】
また、吸気側可変動弁機構９ａによる吸気弁８ａの変位角を検出する、吸気側変位角センサ３０ａ、排気側可変動弁機構９ｂによる排気弁８ｂの変位角を検出する、排気側変位角センサ３０ｂが設けられている。吸気側変位角センサ３０ａ及び排気側変位角センサ３０ｂについても、その出力信号がＥＣＵ１００へ出力される。
【００３５】
また、アクセル開度センサ２１からの出力に基づいて、ＥＣＵ１００は、スロットル弁４０の開度を制御する。これにより、アクセル開度に対応した吸入空気量がエンジン１０内に導入される。
【００３６】
また、エンジンシステム２００は、エンジン１０に供給される燃料の性状を判定する燃料性状判定装置５０を備えている。燃料性状判定装置５０は、エンジン１０に供給する燃料を蓄える燃料タンク（不図示）よりも容量の小さい小タンク５１と、小タンク５１に蓄えられた燃料を加熱することにより蒸発させる加熱装置５２と、燃料の屈折率を光学的に検出することにより燃料の比重を検出する比重センサ５３とを含む。
【００３７】
小タンク５１に燃料を供給するためには、ユーザは、燃料タンクに燃料を供給する際に、燃料タンクとは別に小タンク５１に燃料を供給する必要がある。尚、燃料タンクに供給された燃料の一部が、小タンク５１に供給されるように構成してもよい。
【００３８】
加熱装置５２は、発熱可能に構成され、小タンク５１内の燃料を加熱することにより、少なくとも燃料の一部を蒸発させる。加熱装置５２は、蒸発手段に相当する。
【００３９】
比重センサ５３は、小タンク５１内の燃料の屈折率を検出することによって、間接的に燃料の比重を検出することができる。比重センサ５３は、加熱装置５２によって小タンク５１内の燃料が蒸発する前後での燃料の比重の変化量を検出する比重検出手段に相当する。燃料の比重と屈折率とは、予めＲＯＭに記憶されたマップによって関係付けられている。尚、加熱装置５２、比重センサ５３は、その作動をＥＣＵ１００によって制御される。
【００４０】
燃料性状判定装置５０は、小タンク５１内の燃料中の高沸点成分及びガム成分の割合を判定できる。高沸点成分とは、燃料中のオクタン価やオレフィン分などをいう。また、ガム成分とは、通常はガソリンに溶けているが、ガソリンなどの燃料を蒸発させると固体あるいはタール状に分離していく物質のことである。燃料中の高沸点成分の割合が多いと、燃料が気化しにくく、吸気弁８ａや吸気ポート６に燃料が付着しやすい。また、オレフィン分が多い場合も、燃料がガム質状に変質しやすい。
【００４１】
次に、燃料性状判定装置５０によって燃料中の高沸点成分及びガム成分の割合を判定する方法について説明する。小タンク５１内に燃料が供給されると、ＥＣＵ１００は、加熱装置５２を作動させて小タンク５１内の燃料を加熱し、その少なくとも一部を蒸発させる。ＥＣＵ１００は、この蒸発前後での燃料の比重の変化を、比重センサ５３によって検出する。図３は、蒸発による燃料の比重の変化を示したグラフである。図３に示したグラフは、縦軸は小タンク５１内の燃料の比重を示しており、横軸は加熱装置５２が作動してからの経過時間を示している。
【００４２】
図３に示すように、燃料中の高沸点成分の割合が小さい場合には、比重の変化量が大きく、高沸点成分の割合が大きい場合には、比重の変化量が大きい。これは、加熱装置５２の作動によって燃料中に含まれる低沸点成分が先に蒸発するが、高沸点成分の割合が大きい燃料は、この低沸点成分の割合が少ないため、高沸点成分の割合が小さい燃料よりも、蒸発しにくいからである。従って、高沸点成分の割合が大きい燃料は、小さい燃料と比較し、単位時間当たりの蒸発量が少ないことになる。
【００４３】
また、図３は、燃料中のガム成分の割合が多い場合には、燃料が蒸発した場合であっても、残留物が多く残るため、燃料の比重が変化しにくいことを示している。これに対し、図３には記載していないが、燃料中のガム成分の割合が少ない場合には、燃料が蒸発した場合、残留物が少ないので、燃料の比重が大きく変化する。ＥＣＵ１００は、この燃料の蒸発前後での燃料の比重の変化量を検出することにより、燃料中の高沸点成分の割合のみならず、ガム成分の割合についても判定することができる。
【００４４】
次に、ＥＣＵ１００が実行する掃気処理について説明する。図４は、ＥＣＵ１００が実行する掃気処理の一例を示したフローチャートである。
【００４５】
まず、ＥＣＵ１００は、燃料性状判定装置５０により、エンジン１０に供給される燃料の性状を判定する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ１００は、単位時間当たりの燃料の比重の変化量が、閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。この閾値は、掃気処理を実行するか否かの基準となる値である。
【００４６】
比重の変化量が閾値よりも大きい場合、ＥＣＵ１００は、この一連の処理を終了する。即ち、比重の変化量が閾値よりも大きい場合は、燃料中の高沸点成分又はガム成分の割合が比較的少ないと判定でき、ＥＣＵ１００は、掃気処理を終了する。燃料中の高沸点成分の割合が少ない場合には、燃料が気化しやすいため、デポジットの発生も少ないからである。また、燃料中のガム成分の割合が少ない場合には、吸気弁８ａ又は吸気ポート６に付着した燃料がガム質状に変質することは少ないからである。
【００４７】
比重の変化量が閾値よりも小さい場合、即ち、燃料中の高沸点成分又はガム成分の割合が比較的多いと判定した場合には、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の停止予想条件が成立したか否かを判定する（ステップ３）。エンジン１０の停止予想条件とは、例えば数分以内にエンジン１０の作動が停止されると予想される場合に成立する条件である。例えば、エンジン１０の駆動中にシフトレバー（不図示）がパーキング位置に位置づけられた場合には、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の作動が所定期間内に停止すると予想する。また、エンジン１０の回転数が、エンジン１０からモータＭＧ１へと駆動源を切り替える回転数に近づいた場合には、エンジン１０の作動が所定期間内に停止すると予想する。
【００４８】
上記予想条件が不成立の場合には、この一連の処理を終了する。上記予想条件が成立する場合には、ＥＣＵ１００は、ポート噴射弁３ｂから筒内噴射弁３ａによる燃料の噴射に切り換える（ステップ４）。筒内噴射弁３ａによる燃料噴射に切り換えることにより、吸気弁８ａ又は吸気ポート６への未燃燃料の付着を抑制することができる。これにより、デポジットの発生などを抑制できる。尚、ＥＣＵ１００は、ポート噴射弁３ｂによる燃料噴射量よりも、筒内噴射弁３ａによる燃料噴射量の方が多くなるように制御してもよい。このように制御することによっても、吸気ポート６や吸気弁８ａに付着する未燃燃料の量を抑制することができるからである。また、詳しくは後述するが、ポート噴射弁３ｂから筒内噴射弁３ａによる燃料の噴射に切り換えた後は、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の停止条件が成立した場合には、燃料カットを実行する。このように、ＥＣＵ１００は、エンジン１０への燃料への供給を停止する際には、ポート噴射弁３ｂよりも筒内噴射弁３ａの燃料噴射量が多くなるように制御した後に双方からの燃料の噴射を停止する燃料噴射制御手段に相当する。
【００４９】
次に、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の停止条件が成立したか否かを判定する（ステップ５）。成立しない場合には、ＥＣＵ１００は、この一連の処理を終了する。例えばＥＣＵ１００は、エンジン１０の回転数が、モータＭＧ１に駆動源を切り替える回転数以下となった場合に、エンジン停止条件が成立したと判定する。停止条件が成立した場合には、ＥＣＵ１００は、燃料カットを実行する（ステップＳ６）。これにより、エンジン１０への燃料の供給が停止する。
【００５０】
次に、ＥＣＵ１００は、モータＭＧ１を作動させて、動力分割機構３００を介してエンジン１０を強制的に回転させることにより、掃気運転を実行する（ステップ７）。これにより、気筒２内には吸気が導入されることになる。従って、ＥＣＵ１００、モータＭＧ１、動力分割機構３００は、エンジン１０を強制的に回転させることにより掃気運転を実行する掃気手段に相当する。
【００５１】
次に、ＥＣＵ１００は、吸気流速を高めるための吸気流速制御を実行する（ステップ８）。図５は、吸気流速制御実行時における、吸気弁８ａ及び排気弁８ｂの動作特性の説明図である。図５は、縦軸に吸気弁８ａ、排気弁８ｂのリフト量を、横軸はクランク角を示している。ＥＣＵ１００は、図５に示すように、吸気弁８ａの開弁時期を上死点よりも遅角側となるように吸気側可変動弁機構９ａを制御する。吸気弁８ａの開弁時期が上死点よりも進角側である場合には、ピストン４が上死点に向かう途中で吸気弁８ａが開弁しているため、気筒２内の空気が吸気ポート６側に吹き返すおそれがあり、この吹き返しによって、吸気流速が低下する恐れがある。しかしながら、吸気弁８ａの開弁時期を上死点よりも遅角側に制御することにより、吹き返しを防止でき、吸気弁８ａの開弁時期が上死点よりも進角側の場合よりも吸気の流速を高めることができる。
【００５２】
吸気流速が高まることにより、吸気弁８ａや吸気ポート６に付着した未燃燃料などを吹き飛ばすことができ、デポジットの堆積や吸気ポート６に対する吸気弁８ａの固定等を効果的に防ぐことができる。従って、高沸点成分やガム成分を多く含む燃料を使用した場合であってもデポジットの発生や燃料のガム質状への変質を抑制できる。
【００５３】
次に、ＥＣＵ１００は、掃気運転実行期間が所定期間を経過したか否かを判定する（ステップＳ９）。掃気運転実行期間は、ＥＣＵ１００は、図６に示したマップに基づいて設定する。図６は、掃気運転実行期間を設定するためのマップであり、縦軸に掃気運転実行期間を、横軸に、燃料性状判定装置５０によって判定された、燃料の比重の変化量を示している。燃料の比重の変化量が大きいほど、燃料中の高沸点成分又はガム成分の割合が少ないことを示している。このため、図５に示すように、燃料の比重の変化量が大きいほど、掃気運転実行期間が短くなるように設定される。燃料中の高沸点成分又はガム成分の割合が少ない場合には、多い場合と比較し、吸気ポート６や吸気弁８ａに発生するデポジットの量や、これらに付着した未燃燃料のガム質への変質が抑制されるため、掃気運転実行期間が短い場合であっても、デポジットの発生などを防ぐことができる。また、掃気運転実行期間を短期間とすることにより、消費電力を抑えることができる。このようにＥＣＵ１００は、燃料性状の判定結果に応じて、掃気運転の実行期間を設定する。尚、図６に示したマップは、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。
【００５４】
ＥＣＵ１００は、掃気運転期間が経過していないと判定した場合には、再度ステップＳ９の処理を実行する。掃気運転期間が経過したと判定した場合には、ＥＣＵ１００は、モータＭＧ１の作動を停止して、掃気運転を停止して（ステップＳ１０）、この一連の処理を終了する。
【００５５】
次に、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の変形例について説明する。図７は、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の変形例の説明図である。図７（Ａ）は、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の第１の変形例を示している。図７（Ａ）に示すように、ＥＣＵ１００は、吸気弁８ａの作用角が小さくなるように、吸気側可変動弁機構９ａを制御する。詳細には、ＥＣＵ１００は、吸気弁８ａの閉弁時期が下死点よりも進角側になるように、吸気側可変動弁機構９ａを制御する。吸気弁８ａの閉弁時期が下死点よりも進角側に制御されることにより、気筒２内から吸気ポート６側への吹き返しを抑制することができる。これにより、未燃燃料が吸気ポート６側へ吹き戻されることを抑制できる。
【００５６】
次に、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の第２の変形例について説明する。図７（Ｂ）は、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の第２の変形例の説明図である。図７（Ｂ）に示すように、ＥＣＵ１００は、吸気弁８ａのリフト量が小さくなるように吸気側可変動弁機構９ａを制御する。吸気弁８ａのリフト量が小さくなることにより、リフト量が大きい場合と比較して、開弁時の吸気弁８ａと吸気ポート６との間の面積が小さくなるため、この間を通過する吸気流速が高まることになる。
【００５７】
次に、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の第３の変形例について説明する。図７（Ｃ）は、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の第３の変形例の説明図である。図７（Ｃ）に示すように、ＥＣＵ１００は、吸気弁８ａ、排気弁８ｂの双方が開弁状態となるオーバーラップ期間が長くなるように、吸気側可変動弁機構９ａ、排気側可変動弁機構９ｂを制御する。このように、オーバーラップ期間を長くすることにより、短い場合と比較して、吸気流速を高めることができる。オーバーラップ期間を長くすることにより、排気弁８ｂから排気ポート７に排出された吸気の慣性力に伴って、吸気弁８ａから気筒２内に吸気が新たに流入するからである。尚、オーバーラップ期間を設定する場合には、吸気流速が高まるように、エンジン１０を所定回転数で回転させる必要がある。例えば、オーバーラップ期間を設けることによって、かえって吸気ポート６への吹き返しが増大しないように、エンジン１０を高速で回転させる必要がある。
【００５８】
次に、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の第４の変形例について説明する。ＥＣＵ１００は、掃気運転実行中に、駆動モータ４３に指令を出力して、過給機１４を強制的に作動させる。過給機１４が作動することにより、吸入空気量が増えるので、これによっても吸気流速を高めることができる。尚、この際に、吸気弁８ａ、排気弁８ｂの双方が開弁状態となるオーバーラップ期間を設定し、スロットル弁４０を全開状態にしてもよい。
【実施例２】
【００５９】
次に、実施例２に係るハイブリッドシステムについて説明する。図８は、実施例２に係るハイブリッドシステムに採用されているエンジンシステム２００ａの模式図である。尚、実施例１に係るハイブリッドシステムに採用されているエンジンシステム２００と同じ構成部分については、同一の符号を付することによってその説明を省略する。
【００６０】
図８に示すように、エンジンシステム２００ａは、２つの燃料性状判定装置５０、５０ａを備えている。また、エンジンシステム２００ａは、複数の種類の異なる燃料によって作動可能に構成されている。具体的には、ＥＣＵ１００の指示に基づいて、エンジン１０に供給される燃料を、２種類の燃料から選択的に供給することができ、エンジンシステム２００ａは、所謂バイフューエルエンジンシステムである。エンジンシステム２００ａは、２種類の異なる燃料がそれぞれ個別に蓄えられる２つのタンク（不図示）を備えている。具体的には、エンジンシステム２００ａは、ガソリン燃料及びエタノール燃料のいずれでも作動可能に構成されている。例えばユーザは、それぞれの燃料をタンクに供給する再に、ガソリン燃料を小タンク５１に、エタノール燃料を小タンク５１ａにあわせて供給する。これにより、ＥＣＵ１００は、それぞれ燃料性状判定装置５０、５０ａからの出力によって、それぞれの燃料の性状を判定することができる。
【００６１】
次に、ＥＣＵ１００が実行する掃気処理について説明する。図９は、ＥＣＵが実行する掃気処理の一例を示したフローチャートである。
ＥＣＵ１００は、複数の燃料の性状を判定する（ステップＳ１ａ）。次に、比重センサ５３、５３ａからの出力に基づいて、それぞれの燃料の単位時間当たりの比重の変化量を比較する（ステップＳ２ａ）。燃料の比重の変化量を比較することにより、高沸点成分又はガム成分の割合の多い燃料を判定することができる。
【００６２】
次に、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３において、エンジン停止予想条件が成立したと判定した場合には、エンジン１０に供給される燃料を、比重の変化量の大きい方の燃料に切り替える（ステップＳ４ａ）。比重の変化量の大きい方の燃料は、高沸点成分やガム成分の割合の少ない燃料であるため、高沸点成分やガム成分の割合の少ない燃料に切り替えることにより、吸気弁８ａや吸気ポート６にデポジットが堆積することを防止できる。このように、ＥＣＵ１００は、燃料性状判定装置５０、５０ａの判定結果に基づいて、エンジン１０に供給される燃料を複数の燃料から選択する燃料選択手段に相当する。次に、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４以降の処理を実行する。
【００６３】
以上のように、複数の燃料の性状を判定し、高沸点成分やガム成分の割合が少ない方の燃料を使用することにより、吸気弁８ａや吸気ポート６にデポジットが発生することを抑制できる。
【００６４】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【００６５】
本実施例では、燃料性状判定装置５０は、高沸点成分のみならず、ガム成分の割合についても判定可能に構成されているが、例えば、燃料中の屈折率のみを検出することにより、燃料中の高沸点成分の割合のみを判定するセンサを採用してもよい。
【００６６】
上記実施例において、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御について種々の変形例を説明したが、これらの吸気流速制御を複数組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施例に係るハイブリッドシステムのブロック図である。
【図２】エンジンシステムの模式図である。
【図３】蒸発による燃料の比重の変化を示したグラフである。
【図４】ＥＣＵが実行する掃気処理の一例を示したフローチャートである。
【図５】吸気流速制御実行時における、吸気弁８ａ及び排気弁８ｂの動作特性の説明図である。
【図６】掃気運転実行期間を設定するためのマップである。
【図７】吸気流速制御の変形例の説明図である。
【図８】実施例２に係るハイブリッドシステムに採用されているエンジンシステムの模式図である。
【図９】ＥＣＵが実行する掃気処理の一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
２ 気筒
３ａ 筒内噴射弁
３ｂ 吸気ポート噴射弁
５ 燃焼室
６ 吸気ポート
８ａ 吸気弁
８ｂ 排気弁
９ａ 吸気側可変動弁機構（可変動弁機構）
９ｂ 排気側可変動弁機構（可変動弁機構）
１０ エンジン
１４ 過給機
４３ 駆動モータ
５０、５０ａ 燃料性状判定装置（燃料性状判定手段）
５１、５１ａ 小タンク
５２、５２ａ 加熱装置
５３、５３ａ 比重センサ
１００ ＥＣＵ（掃気手段、吸気流速制御手段、燃料噴射制御手段、燃料選択手段）
１２０ ハイブリッド車両
２００ エンジンシステム
３００ 動力分割機構（掃気手段）
ＭＧ１、ＭＧ２ モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関を停止した後、燃料の噴射を遮断した状態で内燃機関以外の動力によって該内燃機関を駆動させ、吸引される外部空気により排気系を掃気することを特徴とする技術について開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−５０４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで内燃機関は一般的に、吸気弁及び吸気ポートに付着した未燃燃料が周囲の温度によって蒸し焼きにされ、デポジットとして堆積しやすい。このようなデポジットが吸気弁に堆積すると、内燃機関の作動に種々の悪影響を及ぼす。また、最悪の場合には、吸気弁又は吸気ポート周辺に付着した未燃燃料がガム質状へと変質し、吸気弁が吸気ポートに固定されてしまう。このような事態は、高沸点成分やガム成分を多く含む粗悪な燃料を使用した場合に発生する恐れが高くなる。
【０００５】
そこで本発明は、高沸点成分やガム成分を多く含む燃料を使用した場合であってもデポジットの発生や燃料のガム質状への変質を抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、内燃機関に供給される燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、前記内燃機関への燃料の供給が停止されているときに前記内燃機関を強制的に回転させることにより掃気運転を実行する掃気手段と、前記燃料性状判定手段の判定結果に応じて、前記掃気運転実行中に前記内燃機関に流入する吸気の流速を高める吸気流速制御を実行する吸気流速制御手段とを備えている、ことを特徴とする内燃機関の制御装置によって達成できる。
【０００７】
この構成により、掃気運転の実行中に、吸気の流速を高めることができるので、吸気弁や吸気ポートに付着した未燃燃料及びデポジットなどを吹き飛ばすことができる。また、燃料性状の判定結果が、燃料中に高沸点成分やガム成分などが多く含まれていることを示している場合に、吸気流速制御を実行することにより、デポジットの堆積や吸気ポートに対する吸気弁の固定等を効果的に防ぐことができる。
【０００８】
上記構成において、吸気弁又は排気弁の少なくとも一方の開弁特性を変更可能な可変動弁機構を備え、前記吸気流量制御手段は、前記可変動弁機構を制御することにより前記吸気流速制御を実行する、構成を採用できる。これにより、吸気流速を高めることができる。
【０００９】
上記構成において、モータにて駆動可能な過給機を備え、前記吸気制御手段は、前記掃気運転実行中に前記過給機を駆動させる、構成を採用できる。掃気運転実行中に過給機を駆動させることにより、吸気流速を高めることができる。
【００１０】
上記構成において、前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、前記内燃機関の気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、前記ポート噴射弁及び筒内噴射弁からそれぞれ噴射される燃料噴射量を制御可能な燃料噴射制御手段とを備え、前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関への燃料への供給を停止する際には、前記ポート噴射弁よりも前記筒内噴射弁の燃料噴射量が多くなるように制御した後に双方からの燃料の噴射を停止する、構成を採用できる。燃料噴射を停止する際には、ポート噴射弁よりも筒内噴射弁からの噴射量を多くした後に双方からの燃料の噴射を停止することにより、吸気ポート及び吸気弁への未燃燃料の付着を防止することができる。
【００１１】
上記構成において、前記掃気手段は、前記燃料性状判定手段の判定結果に応じて、前記掃気運転の実行期間を変更する、構成を採用できる。例えば、燃料中に高沸点成分やガム成分が多く含まれる場合には、掃気運転を長期間実行することにより、デポジットの堆積、吸気ポートに対する吸気弁の固定を防止できる。
【００１２】
上記構成において、前記燃料性状判定手段は、性状の異なる複数の燃料のそれぞれの燃料性状を判定し、前記燃料性状判定手段の判定結果に応じて、前記内燃機関に供給される燃料を前記複数の燃料から選択する燃料選択手段を備えた、構成を採用できる。例えば、複数の燃料のうち、燃料中に含まれる高沸点成分又はガム成分の割合が少ないほうの燃料を使用することにより、デポジットの堆積、吸気ポートに対する吸気弁の固定を防止できる。
【００１３】
上記構成において、前記吸気流量制御手段は、前記吸気弁の開時期が上死点よりも遅角側となるように前記可変動弁機構を制御する、構成を採用できる。吸気弁の開時期が上死点よりの進角側である場合には、気筒内から吸気ポートへの吹き返しが発生して、吸気流速が低下する恐れがあるが、吸気弁の開時期を上死点よりも遅角側の場合には、吹き返しを抑制でき、吸気流速が高まる。
【００１４】
上記構成において、前記吸気流量制御手段は、前記吸気弁のリフト量が変更されるように前記可変動弁機構を制御する、構成を採用できる。例えば、リフト量を小さくすることにより、リフト時の吸気弁と吸気ポートとの間の面積を小さくすることができ、これにより、吸気流速を高めることができる。
【００１５】
上記構成において、前記吸気量制御手段は、前記吸気弁及び排気弁の双方が開弁状態となるオーバーラップ期間が変更されるように前記可変動弁機構を制御する、構成を採用できる。例えば、掃気運転によって強制的に回転している内燃機関の期間回転数に応じて、オーバーラップ期間を変更することにより、効果的に吸気流速を高めることができる。
【００１６】
上記構成において、前記燃料性状判定手段は、前記燃料が蓄えられるタンクと、前記燃料の少なくとも一部を蒸発させる蒸発手段と、蒸発前後での前記燃料の比重の変化量を検出する比重検出手段とを含む、構成を採用できる。この構成により、燃料中の高沸点成分の割合のみならず、ガム成分の割合についても判定できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高沸点成分やガム成分を多く含む燃料を使用した場合であってもデポジットの発生や燃料のガム質状への変質を抑制できる内燃機関の制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明に係る複数の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、実施例１に係るハイブリッドシステム１のブロック図である。図１において、ハイブリッドシステム１は、ＥＣＵ１００、エンジンシステム２００、モータＭＧ１、モータＭＧ２、動力分割機構３００、インバータ４００及びバッテリ５００を備え、ハイブリッド車両１２０を制御するシステムである。
【００２０】
ＥＣＵ１００は、ハイブリッドシステム１の動作全体を制御する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、図示せぬＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する掃気処理を実行することが可能に構成されている。また、ＲＡＭには、詳しくは後述する、掃気処理の実行過程において取得された各種データが一時的に格納される。
【００２１】
エンジンシステム２００は、ハイブリッド車両１２０の主たる動力源として機能する。尚、エンジンシステム２００の詳細な構成については後述する。
【００２２】
モータＭＧ１は、バッテリ５００を充電するための発電機として、或いはエンジンシステム２００の駆動力をアシストする電動機として機能する。モータＭＧ２は、エンジンシステム２００の出力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能する。
【００２３】
動力分割機構３００は、図示せぬ複数のギアから構成されている。動力分配機構によって、駆動源としてエンジンシステム２００、モータＭＧ１を選択的に切り替えることができる。また、動力分割機構３００は、エンジンシステム２００が停止状態にある場合であっても、動力分割機構３００を介して、モータＭＧ１の駆動を、エンジンシステム２００のエンジンに伝達することができるように構成されている。これにより、エンジンをモータＭＧ１によって強制的に回転させることができる。尚、エンジンシステム２００又はモータＭＧ１の動力は、伝達機構１２１を介して車輪１２２に伝達される。
【００２４】
インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータＭＧ１、ＭＧ２に供給すると共に、モータＭＧ１、ＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給することが可能に構成されている。
【００２５】
バッテリ５００はモータＭＧ１、ＭＧ２を駆動するための電源として機能する充電可能な蓄電池である。バッテリ５００には、バッテリ５００の残容量を検出するＳＯＣセンサ５１０が設置されている。ＳＯＣセンサ５１０は、その検出値をＥＣＵ１００に出力する。
【００２６】
次に、エンジンシステム２００について説明する。図２は、エンジンシステム２００の模式図である。エンジン１０は、４つの気筒２を有する４気筒エンジンである。
【００２７】
気筒２内にはピストン４が摺動自在に設けられている。気筒２内上部の燃焼室５には、吸気ポート６と排気ポート７とが接続されている。吸気ポート６および排気ポート７の燃焼室５への開口部は、それぞれ吸気弁８ａおよび排気弁８ｂによって開閉される。また、吸気弁８ａおよび排気弁８ｂには、吸気側可変動弁機構９ａ及び排気側可変動弁機構９ｂがそれぞれ設けられている。吸気側可変動弁機構９ａ及び排気側可変動弁機構９ｂは、それぞれ吸気弁８ａ、排気弁８ｂの動作特性（作用角、リフト量、開閉時期）を変更することができる。また、気筒２には、気筒２内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁３ａと、燃焼室５内の混合気に点火するための点火プラグ１５が設けられている。また、吸気ポート６には、吸気ポート６に向けて燃料を噴射するポート噴射弁３ｂが設けられている。
【００２８】
吸気ポート６および排気ポート７は、それぞれ吸気通路１２および排気通路１３に接続されている。吸気通路１２の途中には、過給機１４のコンプレッサ１４ａが設置されている。一方、排気通路１３の途中には、過給機１４のタービン１４ｂが設置されている。また、コンプレッサ１４ａより上流側の吸気通路１２には、エアフロメータ２５が設けられており、コンプレッサ１４ａより下流側の吸気通路１２には、吸入空気を冷却するためのインタークーラー４１、吸入空気量を制御するスロットル弁４０、吸気通路１２内の圧力に対応した電気信号を出力する吸気圧力センサ２４が設けられている。
【００２９】
また、排気通路１３には、タービン１４ｂをバイパスするバイパス通路１３ａが設けられており、バイパス通路１３ａには、ウエストゲートバルブ４２が設けられている。ウエストゲートバルブ４２は、ＥＣＵ１００からの指令によって駆動するアクチュエータ（不図示）によってバイパス通路１３ａの開口面積を調整可能に形成されている。
【００３０】
また、過給機１４には、過給機１４の作動をアシストするための駆動モータ４３が設けられている。駆動モータ４３は、ＥＣＵ１００からの指令に基づいて、作動する。これにより、強制的に過給機１４を駆動することができる。
【００３１】
さらに、エンジン１０には、アクセル開度に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ２１、および、ピストン４の往復運動と連動して回転するクランク軸（不図示）の回転角に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ２２、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ２６、スロットル弁４０の開度を検出するスロットル開度センサ２７が設けられている。
【００３２】
ＥＣＵ１００は、エンジン１０の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン１０の運転状態を制御するユニットである。エアフロメータ２５や吸気圧力センサ２４、アクセル開度センサ２１、クランクポジションセンサ２２、水温センサ２６、スロットル開度センサ２７の検出信号がＥＣＵ１００に出力される。
【００３３】
また、ＥＣＵ１００には、筒内噴射弁３ａ、ポート噴射弁３ｂ、点火プラグ１５、吸気側可変動弁機構９ａ、排気側可変動弁機構９ｂが電気的に接続されている。そして、ＥＣＵ１００によってこれらが制御される。例えば、ＥＣＵ１００は、吸気側可変動弁機構９ａおよび排気側可変動弁機構９ｂを制御することによって、吸気弁８ａおよび排気弁８ｂの動作特性をそれぞれ制御する。吸気側可変動弁機構９ａ、排気側可変動弁機構９ｂは、例えば、電磁弁によって駆動するものであってもよいし、リフト量が相違する高速用及び低速用カムを備えたものであってもよいし、油圧によって位相を可変できるものであってもよいし、これらを組み合わせたものであってもよい。
【００３４】
また、吸気側可変動弁機構９ａによる吸気弁８ａの変位角を検出する、吸気側変位角センサ３０ａ、排気側可変動弁機構９ｂによる排気弁８ｂの変位角を検出する、排気側変位角センサ３０ｂが設けられている。吸気側変位角センサ３０ａ及び排気側変位角センサ３０ｂについても、その出力信号がＥＣＵ１００へ出力される。
【００３５】
また、アクセル開度センサ２１からの出力に基づいて、ＥＣＵ１００は、スロットル弁４０の開度を制御する。これにより、アクセル開度に対応した吸入空気量がエンジン１０内に導入される。
【００３６】
また、エンジンシステム２００は、エンジン１０に供給される燃料の性状を判定する燃料性状判定装置５０を備えている。燃料性状判定装置５０は、エンジン１０に供給する燃料を蓄える燃料タンク（不図示）よりも容量の小さい小タンク５１と、小タンク５１に蓄えられた燃料を加熱することにより蒸発させる加熱装置５２と、燃料の屈折率を光学的に検出することにより燃料の比重を検出する比重センサ５３とを含む。
【００３７】
小タンク５１に燃料を供給するためには、ユーザは、燃料タンクに燃料を供給する際に、燃料タンクとは別に小タンク５１に燃料を供給する必要がある。尚、燃料タンクに供給された燃料の一部が、小タンク５１に供給されるように構成してもよい。
【００３８】
加熱装置５２は、発熱可能に構成され、小タンク５１内の燃料を加熱することにより、少なくとも燃料の一部を蒸発させる。加熱装置５２は、蒸発手段に相当する。
【００３９】
比重センサ５３は、小タンク５１内の燃料の屈折率を検出することによって、間接的に燃料の比重を検出することができる。比重センサ５３は、加熱装置５２によって小タンク５１内の燃料が蒸発する前後での燃料の比重の変化量を検出する比重検出手段に相当する。燃料の比重と屈折率とは、予めＲＯＭに記憶されたマップによって関係付けられている。尚、加熱装置５２、比重センサ５３は、その作動をＥＣＵ１００によって制御される。
【００４０】
燃料性状判定装置５０は、小タンク５１内の燃料中の高沸点成分及びガム成分の割合を判定できる。高沸点成分とは、燃料中のオクタン価やオレフィン分などをいう。また、ガム成分とは、通常はガソリンに溶けているが、ガソリンなどの燃料を蒸発させると固体あるいはタール状に分離していく物質のことである。燃料中の高沸点成分の割合が多いと、燃料が気化しにくく、吸気弁８ａや吸気ポート６に燃料が付着しやすい。また、オレフィン分が多い場合も、燃料がガム質状に変質しやすい。
【００４１】
次に、燃料性状判定装置５０によって燃料中の高沸点成分及びガム成分の割合を判定する方法について説明する。小タンク５１内に燃料が供給されると、ＥＣＵ１００は、加熱装置５２を作動させて小タンク５１内の燃料を加熱し、その少なくとも一部を蒸発させる。ＥＣＵ１００は、この蒸発前後での燃料の比重の変化を、比重センサ５３によって検出する。図３は、蒸発による燃料の比重の変化を示したグラフである。図３に示したグラフは、縦軸は小タンク５１内の燃料の比重を示しており、横軸は加熱装置５２が作動してからの経過時間を示している。
【００４２】
図３に示すように、燃料中の高沸点成分の割合が小さい場合には、比重の変化量が大きく、高沸点成分の割合が大きい場合には、比重の変化量が大きい。これは、加熱装置５２の作動によって燃料中に含まれる低沸点成分が先に蒸発するが、高沸点成分の割合が大きい燃料は、この低沸点成分の割合が少ないため、高沸点成分の割合が小さい燃料よりも、蒸発しにくいからである。従って、高沸点成分の割合が大きい燃料は、小さい燃料と比較し、単位時間当たりの蒸発量が少ないことになる。
【００４３】
また、図３は、燃料中のガム成分の割合が多い場合には、燃料が蒸発した場合であっても、残留物が多く残るため、燃料の比重が変化しにくいことを示している。これに対し、図３には記載していないが、燃料中のガム成分の割合が少ない場合には、燃料が蒸発した場合、残留物が少ないので、燃料の比重が大きく変化する。ＥＣＵ１００は、この燃料の蒸発前後での燃料の比重の変化量を検出することにより、燃料中の高沸点成分の割合のみならず、ガム成分の割合についても判定することができる。
【００４４】
次に、ＥＣＵ１００が実行する掃気処理について説明する。図４は、ＥＣＵ１００が実行する掃気処理の一例を示したフローチャートである。
【００４５】
まず、ＥＣＵ１００は、燃料性状判定装置５０により、エンジン１０に供給される燃料の性状を判定する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ１００は、単位時間当たりの燃料の比重の変化量が、閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。この閾値は、掃気処理を実行するか否かの基準となる値である。
【００４６】
比重の変化量が閾値よりも大きい場合、ＥＣＵ１００は、この一連の処理を終了する。即ち、比重の変化量が閾値よりも大きい場合は、燃料中の高沸点成分又はガム成分の割合が比較的少ないと判定でき、ＥＣＵ１００は、掃気処理を終了する。燃料中の高沸点成分の割合が少ない場合には、燃料が気化しやすいため、デポジットの発生も少ないからである。また、燃料中のガム成分の割合が少ない場合には、吸気弁８ａ又は吸気ポート６に付着した燃料がガム質状に変質することは少ないからである。
【００４７】
比重の変化量が閾値よりも小さい場合、即ち、燃料中の高沸点成分又はガム成分の割合が比較的多いと判定した場合には、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の停止予想条件が成立したか否かを判定する（ステップ３）。エンジン１０の停止予想条件とは、例えば数分以内にエンジン１０の作動が停止されると予想される場合に成立する条件である。例えば、エンジン１０の駆動中にシフトレバー（不図示）がパーキング位置に位置づけられた場合には、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の作動が所定期間内に停止すると予想する。また、エンジン１０の回転数が、エンジン１０からモータＭＧ１へと駆動源を切り替える回転数に近づいた場合には、エンジン１０の作動が所定期間内に停止すると予想する。
【００４８】
上記予想条件が不成立の場合には、この一連の処理を終了する。上記予想条件が成立する場合には、ＥＣＵ１００は、ポート噴射弁３ｂから筒内噴射弁３ａによる燃料の噴射に切り換える（ステップ４）。筒内噴射弁３ａによる燃料噴射に切り換えることにより、吸気弁８ａ又は吸気ポート６への未燃燃料の付着を抑制することができる。これにより、デポジットの発生などを抑制できる。尚、ＥＣＵ１００は、ポート噴射弁３ｂによる燃料噴射量よりも、筒内噴射弁３ａによる燃料噴射量の方が多くなるように制御してもよい。このように制御することによっても、吸気ポート６や吸気弁８ａに付着する未燃燃料の量を抑制することができるからである。また、詳しくは後述するが、ポート噴射弁３ｂから筒内噴射弁３ａによる燃料の噴射に切り換えた後は、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の停止条件が成立した場合には、燃料カットを実行する。このように、ＥＣＵ１００は、エンジン１０への燃料への供給を停止する際には、ポート噴射弁３ｂよりも筒内噴射弁３ａの燃料噴射量が多くなるように制御した後に双方からの燃料の噴射を停止する燃料噴射制御手段に相当する。
【００４９】
次に、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の停止条件が成立したか否かを判定する（ステップ５）。成立しない場合には、ＥＣＵ１００は、この一連の処理を終了する。例えばＥＣＵ１００は、エンジン１０の回転数が、モータＭＧ１に駆動源を切り替える回転数以下となった場合に、エンジン停止条件が成立したと判定する。停止条件が成立した場合には、ＥＣＵ１００は、燃料カットを実行する（ステップＳ６）。これにより、エンジン１０への燃料の供給が停止する。
【００５０】
次に、ＥＣＵ１００は、モータＭＧ１を作動させて、動力分割機構３００を介してエンジン１０を強制的に回転させることにより、掃気運転を実行する（ステップ７）。これにより、気筒２内には吸気が導入されることになる。従って、ＥＣＵ１００、モータＭＧ１、動力分割機構３００は、エンジン１０を強制的に回転させることにより掃気運転を実行する掃気手段に相当する。
【００５１】
次に、ＥＣＵ１００は、吸気流速を高めるための吸気流速制御を実行する（ステップ８）。図５は、吸気流速制御実行時における、吸気弁８ａ及び排気弁８ｂの動作特性の説明図である。図５は、縦軸に吸気弁８ａ、排気弁８ｂのリフト量を、横軸はクランク角を示している。ＥＣＵ１００は、図５に示すように、吸気弁８ａの開弁時期を上死点よりも遅角側となるように吸気側可変動弁機構９ａを制御する。吸気弁８ａの開弁時期が上死点よりも進角側である場合には、ピストン４が上死点に向かう途中で吸気弁８ａが開弁しているため、気筒２内の空気が吸気ポート６側に吹き返すおそれがあり、この吹き返しによって、吸気流速が低下する恐れがある。しかしながら、吸気弁８ａの開弁時期を上死点よりも遅角側に制御することにより、吹き返しを防止でき、吸気弁８ａの開弁時期が上死点よりも進角側の場合よりも吸気の流速を高めることができる。
【００５２】
吸気流速が高まることにより、吸気弁８ａや吸気ポート６に付着した未燃燃料などを吹き飛ばすことができ、デポジットの堆積や吸気ポート６に対する吸気弁８ａの固定等を効果的に防ぐことができる。従って、高沸点成分やガム成分を多く含む燃料を使用した場合であってもデポジットの発生や燃料のガム質状への変質を抑制できる。
【００５３】
次に、ＥＣＵ１００は、掃気運転実行期間が所定期間を経過したか否かを判定する（ステップＳ９）。掃気運転実行期間は、ＥＣＵ１００は、図６に示したマップに基づいて設定する。図６は、掃気運転実行期間を設定するためのマップであり、縦軸に掃気運転実行期間を、横軸に、燃料性状判定装置５０によって判定された、燃料の比重の変化量を示している。燃料の比重の変化量が大きいほど、燃料中の高沸点成分又はガム成分の割合が少ないことを示している。このため、図５に示すように、燃料の比重の変化量が大きいほど、掃気運転実行期間が短くなるように設定される。燃料中の高沸点成分又はガム成分の割合が少ない場合には、多い場合と比較し、吸気ポート６や吸気弁８ａに発生するデポジットの量や、これらに付着した未燃燃料のガム質への変質が抑制されるため、掃気運転実行期間が短い場合であっても、デポジットの発生などを防ぐことができる。また、掃気運転実行期間を短期間とすることにより、消費電力を抑えることができる。このようにＥＣＵ１００は、燃料性状の判定結果に応じて、掃気運転の実行期間を設定する。尚、図６に示したマップは、ＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。
【００５４】
ＥＣＵ１００は、掃気運転期間が経過していないと判定した場合には、再度ステップＳ９の処理を実行する。掃気運転期間が経過したと判定した場合には、ＥＣＵ１００は、モータＭＧ１の作動を停止して、掃気運転を停止して（ステップＳ１０）、この一連の処理を終了する。
【００５５】
次に、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の変形例について説明する。図７は、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の変形例の説明図である。図７（Ａ）は、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の第１の変形例を示している。図７（Ａ）に示すように、ＥＣＵ１００は、吸気弁８ａの作用角が小さくなるように、吸気側可変動弁機構９ａを制御する。詳細には、ＥＣＵ１００は、吸気弁８ａの閉弁時期が下死点よりも進角側になるように、吸気側可変動弁機構９ａを制御する。吸気弁８ａの閉弁時期が下死点よりも進角側に制御されることにより、気筒２内から吸気ポート６側への吹き返しを抑制することができる。これにより、未燃燃料が吸気ポート６側へ吹き戻されることを抑制できる。
【００５６】
次に、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の第２の変形例について説明する。図７（Ｂ）は、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の第２の変形例の説明図である。図７（Ｂ）に示すように、ＥＣＵ１００は、吸気弁８ａのリフト量が小さくなるように吸気側可変動弁機構９ａを制御する。吸気弁８ａのリフト量が小さくなることにより、リフト量が大きい場合と比較して、開弁時の吸気弁８ａと吸気ポート６との間の面積が小さくなるため、この間を通過する吸気流速が高まることになる。
【００５７】
次に、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の第３の変形例について説明する。図７（Ｃ）は、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の第３の変形例の説明図である。図７（Ｃ）に示すように、ＥＣＵ１００は、吸気弁８ａ、排気弁８ｂの双方が開弁状態となるオーバーラップ期間が長くなるように、吸気側可変動弁機構９ａ、排気側可変動弁機構９ｂを制御する。このように、オーバーラップ期間を長くすることにより、短い場合と比較して、吸気流速を高めることができる。オーバーラップ期間を長くすることにより、排気弁８ｂから排気ポート７に排出された吸気の慣性力に伴って、吸気弁８ａから気筒２内に吸気が新たに流入するからである。尚、オーバーラップ期間を設定する場合には、吸気流速が高まるように、エンジン１０を所定回転数で回転させる必要がある。例えば、オーバーラップ期間を設けることによって、かえって吸気ポート６への吹き返しが増大しないように、エンジン１０を高速で回転させる必要がある。
【００５８】
次に、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御の第４の変形例について説明する。ＥＣＵ１００は、掃気運転実行中に、駆動モータ４３に指令を出力して、過給機１４を強制的に作動させる。過給機１４が作動することにより、吸入空気量が増えるので、これによっても吸気流速を高めることができる。尚、この際に、吸気弁８ａ、排気弁８ｂの双方が開弁状態となるオーバーラップ期間を設定し、スロットル弁４０を全開状態にしてもよい。
【実施例２】
【００５９】
次に、実施例２に係るハイブリッドシステムについて説明する。図８は、実施例２に係るハイブリッドシステムに採用されているエンジンシステム２００ａの模式図である。尚、実施例１に係るハイブリッドシステムに採用されているエンジンシステム２００と同じ構成部分については、同一の符号を付することによってその説明を省略する。
【００６０】
図８に示すように、エンジンシステム２００ａは、２つの燃料性状判定装置５０、５０ａを備えている。また、エンジンシステム２００ａは、複数の種類の異なる燃料によって作動可能に構成されている。具体的には、ＥＣＵ１００の指示に基づいて、エンジン１０に供給される燃料を、２種類の燃料から選択的に供給することができ、エンジンシステム２００ａは、所謂バイフューエルエンジンシステムである。エンジンシステム２００ａは、２種類の異なる燃料がそれぞれ個別に蓄えられる２つのタンク（不図示）を備えている。具体的には、エンジンシステム２００ａは、ガソリン燃料及びエタノール燃料のいずれでも作動可能に構成されている。例えばユーザは、それぞれの燃料をタンクに供給する再に、ガソリン燃料を小タンク５１に、エタノール燃料を小タンク５１ａにあわせて供給する。これにより、ＥＣＵ１００は、それぞれ燃料性状判定装置５０、５０ａからの出力によって、それぞれの燃料の性状を判定することができる。
【００６１】
次に、ＥＣＵ１００が実行する掃気処理について説明する。図９は、ＥＣＵが実行する掃気処理の一例を示したフローチャートである。
ＥＣＵ１００は、複数の燃料の性状を判定する（ステップＳ１ａ）。次に、比重センサ５３、５３ａからの出力に基づいて、それぞれの燃料の単位時間当たりの比重の変化量を比較する（ステップＳ２ａ）。燃料の比重の変化量を比較することにより、高沸点成分又はガム成分の割合の多い燃料を判定することができる。
【００６２】
次に、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３において、エンジン停止予想条件が成立したと判定した場合には、エンジン１０に供給される燃料を、比重の変化量の大きい方の燃料に切り替える（ステップＳ４ａ）。比重の変化量の大きい方の燃料は、高沸点成分やガム成分の割合の少ない燃料であるため、高沸点成分やガム成分の割合の少ない燃料に切り替えることにより、吸気弁８ａや吸気ポート６にデポジットが堆積することを防止できる。このように、ＥＣＵ１００は、燃料性状判定装置５０、５０ａの判定結果に基づいて、エンジン１０に供給される燃料を複数の燃料から選択する燃料選択手段に相当する。次に、ＥＣＵ１００は、ステップＳ４以降の処理を実行する。
【００６３】
以上のように、複数の燃料の性状を判定し、高沸点成分やガム成分の割合が少ない方の燃料を使用することにより、吸気弁８ａや吸気ポート６にデポジットが発生することを抑制できる。
【００６４】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【００６５】
本実施例では、燃料性状判定装置５０は、高沸点成分のみならず、ガム成分の割合についても判定可能に構成されているが、例えば、燃料中の屈折率のみを検出することにより、燃料中の高沸点成分の割合のみを判定するセンサを採用してもよい。
【００６６】
上記実施例において、ＥＣＵ１００が実行する吸気流速制御について種々の変形例を説明したが、これらの吸気流速制御を複数組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施例に係るハイブリッドシステムのブロック図である。
【図２】エンジンシステムの模式図である。
【図３】蒸発による燃料の比重の変化を示したグラフである。
【図４】ＥＣＵが実行する掃気処理の一例を示したフローチャートである。
【図５】吸気流速制御実行時における、吸気弁８ａ及び排気弁８ｂの動作特性の説明図である。
【図６】掃気運転実行期間を設定するためのマップである。
【図７】吸気流速制御の変形例の説明図である。
【図８】実施例２に係るハイブリッドシステムに採用されているエンジンシステムの模式図である。
【図９】ＥＣＵが実行する掃気処理の一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
２ 気筒
３ａ 筒内噴射弁
３ｂ 吸気ポート噴射弁
５ 燃焼室
６ 吸気ポート
８ａ 吸気弁
８ｂ 排気弁
９ａ 吸気側可変動弁機構（可変動弁機構）
９ｂ 排気側可変動弁機構（可変動弁機構）
１０ エンジン
１４ 過給機
４３ 駆動モータ
５０、５０ａ 燃料性状判定装置（燃料性状判定手段）
５１、５１ａ 小タンク
５２、５２ａ 加熱装置
５３、５３ａ 比重センサ
１００ ＥＣＵ（掃気手段、吸気流速制御手段、燃料噴射制御手段、燃料選択手段）
１２０ ハイブリッド車両
２００ エンジンシステム
３００ 動力分割機構（掃気手段）
ＭＧ１、ＭＧ２ モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に供給される燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、
前記内燃機関への燃料の供給が停止されているときに前記内燃機関を強制的に回転させることにより掃気運転を実行する掃気手段と、
前記燃料性状判定手段の判定結果に応じて、前記掃気運転実行中に前記内燃機関に流入する吸気の流速を高める吸気流速制御を実行する吸気流速制御手段とを備えている、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
吸気弁又は排気弁の少なくとも一方の開弁特性を変更可能な可変動弁機構を備え、
前記吸気流量制御手段は、前記可変動弁機構を制御することにより前記吸気流速制御を実行する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
モータにて駆動可能な過給機を備え、
前記吸気制御手段は、前記掃気運転実行中に前記過給機を駆動させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、
前記内燃機関の気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記ポート噴射弁及び筒内噴射弁からそれぞれ噴射される燃料噴射量を制御可能な燃料噴射制御手段とを備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関への燃料への供給を停止する際には、前記ポート噴射弁よりも前記筒内噴射弁の燃料噴射量が多くなるように制御した後に双方からの燃料の噴射を停止する、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記掃気手段は、前記燃料性状判定手段の判定結果に応じて、前記掃気運転の実行期間を変更する、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記燃料性状判定手段は、性状の異なる複数の燃料のそれぞれの燃料性状を判定し、
前記燃料性状判定手段の判定結果に応じて、前記内燃機関に供給される燃料を前記複数の燃料から選択する燃料選択手段を備えた、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記吸気流量制御手段は、前記吸気弁の開時期が上死点よりも遅角側となるように前記可変動弁機構を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記吸気流量制御手段は、前記吸気弁のリフト量が変更されるように前記可変動弁機構を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記吸気量制御手段は、前記吸気弁及び排気弁の双方が開弁状態となるオーバーラップ期間が変更されるように前記可変動弁機構を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記燃料性状判定手段は、前記燃料が蓄えられるタンクと、前記燃料の少なくとも一部を蒸発させる蒸発手段と、蒸発前後での前記燃料の比重の変化量を検出する比重検出手段とを含む、ことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関に供給される燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、
前記内燃機関への燃料の供給が停止されているときに前記内燃機関を強制的に回転させることにより掃気運転を実行する掃気手段と、
前記燃料性状判定手段の判定結果に応じて、前記掃気運転実行中に前記内燃機関に流入する吸気の流速を高める吸気流速制御を実行する吸気流速制御手段とを備えている、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
吸気弁又は排気弁の少なくとも一方の開弁特性を変更可能な可変動弁機構を備え、
前記吸気流量制御手段は、前記可変動弁機構を制御することにより前記吸気流速制御を実行する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
モータにて駆動可能な過給機を備え、
前記吸気制御手段は、前記掃気運転実行中に前記過給機を駆動させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁と、
前記内燃機関の気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、
前記ポート噴射弁及び筒内噴射弁からそれぞれ噴射される燃料噴射量を制御可能な燃料噴射制御手段とを備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記内燃機関への燃料への供給を停止する際には、前記ポート噴射弁よりも前記筒内噴射弁の燃料噴射量が多くなるように制御した後に双方からの燃料の噴射を停止する、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記掃気手段は、前記燃料性状判定手段の判定結果に応じて、前記掃気運転の実行期間を変更する、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記燃料性状判定手段は、性状の異なる複数の燃料のそれぞれの燃料性状を判定し、
前記燃料性状判定手段の判定結果に応じて、前記内燃機関に供給される燃料を前記複数の燃料から選択する燃料選択手段を備えた、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記吸気流量制御手段は、前記吸気弁の開時期が上死点よりも遅角側となるように前記可変動弁機構を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記吸気流量制御手段は、前記吸気弁のリフト量が変更されるように前記可変動弁機構を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記吸気量制御手段は、前記吸気弁及び排気弁の双方が開弁状態となるオーバーラップ期間が変更されるように前記可変動弁機構を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記燃料性状判定手段は、前記燃料が蓄えられるタンクと、前記燃料の少なくとも一部を蒸発させる蒸発手段と、蒸発前後での前記燃料の比重の変化量を検出する比重検出手段とを含む、ことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１３７３６４（Ｐ２００９−１３７３６４Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１４０５１（Ｐ２００７−３１４０５１）
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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