JP2008190482A - Ｆｆエンジンの圧縮比可変制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮比可変のＦＦエンジンにおいて、燃料切替り時のノッキングを防止する。
【解決手段】本発明は、アルコールを含有したガソリンを使用可能なエンジン１００の圧縮比を可変制御する圧縮比可変制御装置であって、エンジン１００の排気通路２０に設けられ、エンジン運転中に使用されるガソリンのアルコール含有率を検出する第１のアルコール含有率検出手段４２と、第１のアルコール含有率検出手段４２によって検出されたエンジン停止前のアルコール含有率を、エンジン停止時に記憶するエンジン停止前アルコール含有率記憶手段とを備え、次回エンジン運転時に、アルコール含有率が高いほど、エンジン１００の圧縮比を高圧縮比に設定することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はＦＦエンジンの圧縮比可変制御装置に関する。

従来から、ガソリンの代替燃料であるガソリンにエタノールを混合したエタノール混合ガソリン（以下「アルコール燃料」という）を使用可能な自動車（Flexible Fuel Vehicle）に用いるエンジン（以下「ＦＦエンジン」という）が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。

アルコール燃料は、エタノール含有率に応じて「Ｅ８５燃料（エタノール含有率８５％）」というように呼ばれる。なお、エタノールを含有せずガソリンのみの燃料を同様に「Ｅ０燃料」と呼ぶこともあるが、以下アルコール燃料とはエタノール混合燃料を指し、ガソリン燃料とはエタノールを含有せずガソリン１００％の燃料を指すものとする。
実開平４−１３４６４５号公報 実開平５−０６６２６１号公報

アルコール燃料はガソリン燃料よりもオクタン価が高いので、アルコール燃料を使用するエンジンは、高い圧縮比で運転できる。そのため、アルコール燃料用エンジンは、ガソリンエンジンに比べて燃料を高温燃焼させることができ、熱効率を上げることができるとともに、ＮＯｘの排出を抑制することができる。

しかしながら、従来のＦＦエンジンは、ガソリン燃料での運転時におけるノッキングを回避するために、アルコール燃料で運転するときにおいても、ガソリン燃料にあわせた低い圧縮比で運転しなければならなかった。

そこで、本発明では、使用燃料に応じた圧縮比でエンジンの運転ができるＦＦエンジンの圧縮比可変制御を提供することを目的とする。

本発明は、アルコールを含有したガソリンを使用可能なエンジンの圧縮比を可変制御する圧縮比可変制御装置であって、エンジンの排気通路に設けられ、エンジン運転中に使用されるガソリンのアルコール含有率を検出する第１のアルコール含有率検出手段と、前記第１のアルコール含有率検出手段によって検出されたエンジン停止前のアルコール含有率を、エンジン停止時に記憶するエンジン停止前アルコール含有率記憶手段とを備え、前記アルコール含有率が高いほど、エンジンの圧縮比を高圧縮比に設定することを特徴とする。

本発明によれば、使用燃料に応じた圧縮比でエンジンの運転ができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態による圧縮比可変機構５０を備えたＦＦエンジン１００の概略図である。

ＦＦエンジン１００は、新気が流れる吸気通路１０を備える。吸気通路１０は、各シリンダ２ａ〜２ｄに新気を分配する吸気マニホールド１１を有する。吸気マニホールド１１は、シリンダ数分の枝管１１ａ〜１１ｄに分岐している。また、吸気マニホールド１１は、ＦＦエンジン１００のシリンダヘッドに接続される。吸気マニホールド１１には、インジェクタ３３の先端が挿入される。

インジェクタ３３から噴射される燃料は燃料タンク３０に貯蓄される。燃料タンク３０の給油口３４には、給油ガンが挿入されたことを検出する給油ガンセンサ４１が設けられる。これにより、給油があったか否かを判定することができる。給油ガンセンサ４１は、給油口３４のキャップ３６を外した際に回路遮断が起きるシステムであり、ＯＮ、ＯＦＦで給油ガンが挿入されているか否かを判定することができる。

燃料タンク３０中の燃料は燃料配管３１を通って燃料ギャラリ３２に供給される。以下、燃料配管３１と燃料ギャラリ３２との容量の合計を「ギャラリ内容量Ｆｇ」という。ギャラリ内容量Ｆｇは、燃料タンク３０からインジェクタ３３までに至る配管（燃料配管３１や燃料ギャラリ３２等）内の燃料質量に該当する。なお、燃料配管３１に供給された燃料は図示しない逆支弁等によりエンジン停止時においても燃料タンク３０に戻らないようになっている。

燃料ギャラリ３２に供給された燃料は、シリンダ２ごとに燃料ギャラリ３２に直列に配置されたインジェクタ３３ａ〜３３ｄによって、吸気マニホールド１１内に噴射される。吸気マニホールド１１に噴射された燃料は、吸気マニホールド１１を流れる新気と混合し、シリンダ２に吸入される。シリンダ２に吸引された混合気は、燃焼ガスとなって排気通路２０に排出される。

排気通路２０は、各シリンダ２ａ〜２ｄから排出される排気を一系統に集合させるための排気マニホールド２１を有する。排気マニホールド２１の下流の排気通路２０には、空燃比センサ４２が配設される。空燃比センサ４２は、排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出する。

圧縮比可変機構５０は、ピストン行程を変化させて圧縮比を変更する機構である。このような機構として本実施形態では、本出願人が先に提案したもので、例えば特開２００１−２２７３６７号公報等によって公知となっている複リンク式圧縮比可変機構を適用している。以下、図２及び図３を参照して、複リンク式圧縮比可変機構を備えたＦＦエンジン１００についてその概略を説明する。

複リンク式圧縮比可変機構を備えたＦＦエンジン１００は、ピストン１２２とクランクシャフト１２１とを２つのリンク(アッパリンク(第１リンク)１１１、ロアリンク(第２リンク)１１２)で連結するとともに、コントロールリンク(第３リンク)１１３でロアリンク１１２を制御して圧縮比を変更する。

アッパリンク１１１は、上端をピストンピン１２４を介してピストン１２２に連結し、下端を連結ピン１２５を介してロアリンク１１２の一端に連結する。ピストン１２２は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック１２３のシリンダ２内を往復動する。

ロアリンク１１２は、一端を連結ピン１２５を介してアッパリンク１１１に連結し、他端を連結ピン１２６を介してコントロールリンク１１３に連結する。また、ロアリンク１１２は、ほぼ中央の連結孔に、クランクシャフト１２１のクランクピン１２１ｂを挿入し、クランクピン１２１ｂを中心軸として揺動する。ロアリンク１１２は左右の２部材に分割である。クランクシャフト１２１は、複数のジャーナル１２１ａとクランクピン１２１ｂとを備える。ジャーナル１２１ａは、シリンダブロック１２３及びラダーフレーム１２８によって回転自在に支持される。クランクピン１２１ｂは、ジャーナル１２１ａから所定量偏心しており、ここにロアリンク１１２が揺動自在に連結する。

コントロールリンク１１３は、連結ピン１２６を介してロアリンク１１２に連結する。またコントロールリンク１１３は、他端を連結ピン１２７を介してコントロールシャフト１１４に連結する。コントロールリンク１１３は、この連結ピン１２７を中心として揺動する。またコントロールシャフト１１４にはギアが形成されており、そのギアがアクチュエータ１３１の回転軸１３３に設けられたピニオン１３２に噛合する。アクチュエータ１３１によってコントロールシャフト１１４が回転させられ、連結ピン１２７が移動する。

図３は複リンク式可変圧縮比機構を備えたＦＦエンジン１００による圧縮比変更方法を説明する図である。

複リンク式可変圧縮比機構を備えたＦＦエンジン１００は、コントローラ４０がアクチュエータ１３１を制御することでコントロールシャフト１１４を回転させて連結ピン１２７の位置を変更させて、圧縮比を変更できる。例えば図３(Ａ)、図３(Ｃ)に示すように連結ピン１２７を位置Ｐにすれば、上死点位置(ＴＤＣ)が高くなり高圧縮比になる。

そして図３(Ｂ)、図３(Ｃ)に示すように、連結ピン１２７を位置Ｑにすれば、コントロールリンク１１３が上方へ押し上げられ、連結ピン１２６の位置が上がる。これによりロアリンク１１２はクランクピン１２１ｂを中心として反時計方向に回転し、連結ピン１２５が下がり、ピストン上死点(ＴＤＣ)におけるピストン１２２の位置が下降する。したがって圧縮比が低圧縮比になる。

ところで、アルコール燃料はガソリン燃料よりもオクタン価が高いので、圧縮比を高くすることができる。しかしながら、通常のＦＦエンジンは、圧縮比を変更できないので、ガソリン燃料での運転時におけるノッキングを回避するために、アルコール燃料時においても、ガソリン燃料にあわせた低い圧縮比で運転しなければならなかった。

これに対して、本発明のＦＦエンジンでは、ガソリン燃料の場合には低圧縮比となるようにシリンダ容積を調整し、アルコール燃料の場合には高圧縮比となるようにシリンダ容積を調整することができる。これによって、ガソリン燃料、アルコール燃料のどちらの燃料に対しても最適な圧縮比で燃焼を行うことができる。

そこで、本実施形態では、空燃比センサ４２の検出信号（排気空燃比）に基づいて、コントローラ４０が、給油後の燃料がガソリン燃料であるかアルコール燃料であるかを判定する。アルコール燃料の場合には、同一燃料量での空燃比がガソリン燃料の場合よりもリーンとなるという特性があるので、コントローラ４０は、排気空燃比がリーンであればアルコール燃料であると判定し、そうでなければガソリン燃料であると判定する。そして、コントローラ４０は、エンジン始動時に、判定した燃料に応じて最適な圧縮比となるように圧縮比可変機構５０を制御する。コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発メモリ等を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ４０には、エンジン１００の吸入空気流量を検出するエアフロメータ４３などからの検出信号が入力される。

以下、図４〜図８を参照して、使用燃料に応じて最適な圧縮比となるように圧縮比可変機構５０を制御するために、エンジン停止時からエンジン再始動時までにコントローラ４０が実行する処理について説明する。

図４は、コントローラ４０が実行する処理を説明するフローチャートである。

ステップＳ１１において、コントローラ４０は、キースイッチがＡＣＣの状態からＯＦＦの状態に切り替わったか否かを判断する。コントローラ４０は、ＡＣＣからＯＦＦに切り替わったとき、ステップＳ１２に処理を移行する。そうでなければ、ステップＳ１３に処理を移行する。

ステップＳ１２において、コントローラ４０は、エンジン停止時処理を行う。具体的な内容は図５を参照して後述する。

ステップＳ１３において、コントローラ４０は、キースイッチがＯＦＦの状態のままか否かを判断する。コントローラ４０は、キースイッチがＯＦＦの状態のままであれば、ステップＳ１４に処理を移行する。そうでなければ、ステップＳ１５に処理を移行する。

ステップＳ１４において、コントローラ４０は、エンジン停止中処理を行う。具体的な内容は図６を参照して後述する。

ステップＳ１５において、コントローラ４０は、キースイッチがＯＦＦの状態からＡＣＣの状態に切り替わったか否かを判断する。コントローラ４０は、キースイッチがＯＦＦからＡＣＣに切り替わったとき、ステップＳ１６に処理を移行する。そうでなければ、ステップＳ１７に処理を移行する。

ステップＳ１６において、コントローラ４０は、エンジン始動時処理を行う。具体的な内容については図７を参照して後述する。

ステップＳ１７において、コントローラ４０は、前回給油が行われてから現在までに消費された燃料量（以下「燃料消費量」という）Ｆｃを算出する。コントローラ４０は、エンジン１００の運転中に以下の式で燃料消費量Ｆｃを検出している。

これについて説明する。コントローラ４０は、エンジン１００の運転中に、単位時間当たりの燃焼室への吸入空気量Ｑａと空燃比ＡＦＲとから、単位時間当たりの燃料消費量ΔＦｃを求める。単位時間をあらかじめ処理の演算周期に等しく設定しておくことで、ΔＦｃは前回の処理から今回の処理までの期間の燃料消費量となる。そして、コントローラ４０は、不揮発メモリに格納された燃料消費量の前回値Ｆｃｚに、今回の処理で求めた単位時間当たりの燃料消費量ΔＦｃを加えることで、燃料消費量（積算量）Ｆｃを検出する。

図５は、エンジン停止時処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１２１において、コントローラ４０は、エンジン停止時の空燃比センサ４２の検出信号（以下「空燃比バックアップ値」という）ＡＦｂを不揮発メモリに格納する。コントローラ４０は、エンジンを再始動するときに、原則として空燃比バックアップ値ＡＦｂに基づいて圧縮比可変機構５０を制御するためである。

図６は、エンジン停止中処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１４１において、コントローラ４０は、キースイッチがＡＣＣの状態からＯＦＦの状態になった後、所定時間が経過したか否かを判断する。コントローラ４０は、キースイッチがＡＣＣからＯＦＦに切り替わった後、所定時間が経過してなければ、ステップＳ１４２に処理を移行する。そうでなければ、ステップＳ１４３に処理を移行する。

ステップＳ１４２において、コントローラ４０は、スリープ移行処理を行う。

ステップＳ１４３において、コントローラ４０は、燃料消費量Ｆｃをリセットしてゼロに戻した後、所定時間が経過したか否かを判定する。コントローラ４０は、燃料消費長Ｆｃのリセット後、所定時間が経過していれば、ステップＳ１４４に処理を移行する。そうでなければ、今回の処理を終了する。

ステップＳ１４４において、コントローラ４０は、スリープ処理を行う。スリープ処理中は、コントローラ４０は、低消費電力で作動している。

ステップＳ１４５において、コントローラ４０は、給油判定フラグが１となったか否かを判断する。ここで、給油判定フラグとは、給油があった場合に給油ガンセンサ４１の検出信号に応じて０から１に切り替わるフラグである。コントローラ４０は、給油判定フラグが０のときは、今回の処理を終了する。コントローラ４０は、給油が行われ、給油判定フラグが１となれば、処理をステップＳ１４６に移行する。

ステップＳ１４６において、コントローラ４０は、スリープ処理からアクティベートされる。

ステップＳ１４７において、コントローラ４０は、燃料消費量Ｆｃをリセットしてゼロに戻す。上述したように、燃料消費量Ｆｃは、前回給油が行われてから現在までに消費された燃料量である。したがって、給油が行われた場合には、燃料消費量Ｆｃをリセットしてゼロに戻す。

図７は、エンジン始動時処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１６１において、コントローラ４０は、スリープ処理からアクティベートされる。

ステップＳ１６２において、コントローラ４０は、燃料消費量Ｆｃがギャラリ内容量Ｆｇを超えているか否かを判定する。これは、給油が行われてからの燃料消費量Ｆｃがギャラリ内容量Ｆｇを超えていれば、燃料タンク３０からインジェクタ３３までに至る配管内の燃料が給油後の燃料で満たされたと判断できるからである。コントローラ４０は、燃料消費量Ｆｃがギャラリ内容量Ｆｇを超えていればステップＳ１６３に処理を移行し、超えていなければステップＳ１６５に処理を移行する。

ステップＳ１６３において、コントローラ４０は、エンジン停止時に不揮発メモリに格納した空燃比バックアップ値ＡＦｂから燃料がガソリン燃料であるかアルコール燃料であるか判定する。

ステップＳ１６４において、コントローラ４０は、判定した燃料に応じて、最適な圧縮比となるように圧縮比可変機構５０を制御する。

ステップＳ１６５において、コントローラ４０は、燃料がガソリン燃料のときの圧縮比（低圧縮比）となるように圧縮比可変機構５０を制御する。

図８は、エンジンを停止したときから停止中にかけてのコントローラ４０で実行される処理の動作を示すタイムチャートである。なお、フローチャートとの対応を明確にするため、フローチャートのステップ番号を併記して説明する。

時刻ｔ１で、キースイッチがＯＮからＯＦＦに操作されると（図８（Ａ）；Ｓ１１）、コントローラ４０はスリープ移行状態となり（図８（Ｄ）；Ｓ１４２）、エンジン速度、空燃比センサ４２の出力はともに０となる（図８（Ｂ）（Ｃ））。また、コントローラ４０は、時刻ｔ１における空燃比センサ４２の出力値を空燃比バックアップ値ＡＦｂとして不揮発メモリに格納する（Ｓ１２１）。

時刻ｔ２でコントローラ４０は、スリープ状態となる（図８（Ｄ）；Ｓ１４４）。

スリープ状態中の時刻ｔ３に給油が行われ、給油判定フラグが０から１に切り替わると（図８（Ｅ）；Ｓ１４５）、コントローラ４０はアクティベートされ（図８（Ｄ）；Ｓ１４６）、燃料消費量Ｆｃをリセットしてゼロに戻す（図８（Ｆ）；Ｓ１４７）。

コントローラ４０は、燃料消費量Ｆｃをリセットしてゼロに戻すと、所定時間経過後の時刻ｔ４で再びスリープ状態となる（図８（Ｄ）；Ｓ１４４，Ｓ１４５）。

なお、図８（Ｄ）〜（Ｆ）に、給油が行われなかった場合のコントローラ４０、給油ガンセンサ４１の検出信号及び燃料消費量Ｆｃの動作を破線で示す。図８（Ａ）〜（Ｃ）の動作は給油が行われた場合と同様である
これに示すように、給油が行われなければ、コントローラ４０は、スリープ状態のままである（図８（Ｄ）（Ｅ））。したがって、燃料消費量Ｆｃはリセットされず、エンジン再始動後には、これまでの燃料消費量にエンジン再始動後のエンジン運転によって消費する燃料量が積算されることになる（図８（Ｆ））。

図９及び図１０は、エンジン始動時にコントローラ４０で実行される処理の動作を示すタイムチャートである。

まず図９を参照して説明する。図９は、前回給油されたときから現在までの燃料消費量Ｆｃがギャラリ内容量Ｆｇよりも少ない場合のタイムチャートである。

時刻ｔ５でキースイッチがＯＦＦからＡＣＣに操作されたら（図９（Ａ）；Ｓ１５）、時刻ｔ６でコントローラ４０がアクティブ状態となる（図９（Ｂ）；Ｓ１６１）。

時刻ｔ６で、コントローラ４０がアクティブ状態となると、コントローラ４０は、燃料消費量Ｆｃとギャラリ内容量Ｆｇとを比較する（Ｓ１６２）。

このとき、Ｆｃａ＜Ｆｇであれば（図９（Ｃ））、低圧縮比要求フラグが０から１に切り替わる（図９（Ｄ））。Ｆｃａ＜Ｆｇであれば、燃料タンク３０からインジェクタ３３までに至る配管内に給油前の燃料が残留している。当然、空燃比バックアップ値ＡＦｂは給油前の燃料の値となる。したがって、例えば給油前の燃料がアルコール燃料で給油後の燃料がガソリン燃料の場合に、空燃比バックアップ値ＡＦｂに基づいて圧縮比可変機構５０の圧縮比を高圧縮比に設定すると、エンジンの再始動後の走行中に燃料が切り替わり、ノッキングが発生する可能性がある。そこで、Ｆｃａ＜Ｆｇであれば、低圧縮比要求フラグを０から１に切り替え、燃料に関わらず圧縮比可変機構５０の圧縮比を低圧縮比に設定する。

低圧縮比要求フラグが１のとき、時刻ｔ７で、コントローラ４０は、圧縮比が低圧縮比となるように指示する（図９（Ｅ）；Ｓ１６５）。

時刻ｔ８で圧縮比が所定の圧縮比に制御されると（図９（Ｆ））、時刻ｔ９でスタータモータを始動する（図９（Ａ））。これにより、エンジン回転速度が上昇し、アイドル回転速度に到達する（図９（Ｇ））。

次に図１０を参照して説明する。図１０は、前回給油されたときから現在までの燃料消費量Ｆｃがギャラリ内容量Ｆｇよりも多い場合のタイムチャートである。

図９のタイムチャートとの相違点を中心に説明すると、Ｆｃａ＞Ｆｇなので（図１０（Ｃ））、低圧縮比要求フラグは０のままである（図１０（Ｄ））。

Ｆｃａ＞Ｆｇであれば、燃料タンク３０からインジェクタ３３までに至る配管内には、全て給油後の燃料が満たされている。したがって、エンジンの再始動後の走行中に燃料が切り替わり、ノッキングが発生するといった問題は発生しない。よって、Ｆｃａ＞Ｆｇの場合には、エンジンの再始動時に、エンジン停止時に不揮発メモリに格納された空燃比バックアップ値ＡＦｂに基づいて圧縮比可変機構５０の圧縮比を設定する。

つまり、低圧縮比要求フラグが０のとき、時刻ｔ７で、コントローラ４０は、エンジン停止時に不揮発メモリに格納された空燃比バックアップ値ＡＦｂに基づいて圧縮比可変機構５０の圧縮比を指示する（図１０（Ｅ）；Ｓ３０４）。

時刻ｔ８で圧縮比が所定の圧縮比に制御される（図１０（Ｆ））。

以上説明したように、圧縮比可変機構５０を有するＦＦエンジン１００は、圧縮比の制御を行う前提として給油された燃料がアルコール燃料であるかガソリン燃料であるかを判定する必要がある。そこで、本実施形態では、排気通路２０に空燃比センサ４２を設けて排気の空燃比から判定している。

このとき、給油された燃料がアルコール燃料であるかガソリン燃料であるかを排気通路２０に設けた空燃比センサ４２のみで判定する場合、その判定は、給油後にエンジンが再始動され、給油された燃料の燃焼ガスが空燃比センサ４２によって検出されたとき、始めて可能となる。

そこで本実施形態では、給油判定手段としての給油ガンセンサ４１を設け、前回給油されたときから現在までの燃料消費量Ｆｃを算出する。そして、この燃料消費量Ｆｃと燃料タンク３０からインジェクタ３３までに至る配管内の燃料質量に該当するギャラリ内容量Ｆｇとを比較する。

比較した結果、前回給油されたときから現在までの燃料消費量Ｆｃがギャラリ内容量Ｆｇよりも多い（Ｆｃａ＞Ｆｇ）場合は、燃料タンク３０からインジェクタ３３までに至る配管内に全て給油後の燃料が満たされていると判定できる。したがって、この場合は、エンジン１００の再始動時に不揮発メモリに格納された空燃比バックアップ値ＡＦｂに基づいて圧縮比可変機構５０の圧縮比を設定する。

一方、比較した結果、前回給油されたときから現在までの燃料消費量Ｆｃがギャラリ内容量Ｆｇよりも少ない（Ｆｃａ＜Ｆｇ）場合は、燃料タンク３０からインジェクタ３３までに至る配管内に給油前の燃料が残留していると判定できる。したがって、この場合に、エンジン１００の再始動時に不揮発メモリに格納された空燃比バックアップ値ＡＦｂに基づいて圧縮比可変機構５０の圧縮比を設定してしまうと、給油前の燃料に適した圧縮比となってしまう。つまり、エンジン１００の再始動時に設定された圧縮比が、給油後の燃料に適した圧縮比とならない。

したがって、例えば給油前の燃料がアルコール燃料で給油された燃料がガソリン燃料の場合には、燃料タンク３０内の燃料のアルコール含有率が低下する。そのため、空燃比バックアップ値ＡＦｂに基づいて圧縮比可変機構の圧縮比を高圧縮比に設定すると、エンジンの再始動後の走行中にアルコール含有率の低い燃料に切り替わり、ノッキングが発生する可能性がある。

そこで、Ｆｃａ＜Ｆｇの場合は、空燃比バックアップ値ＡＦｂに基づいて判定した燃料に関わらず、圧縮比可変機構５０の圧縮比をガソリン燃料に適した低圧縮比に設定する。これにより、エンジン運転中にアルコール含有率の高いアルコール燃料からアルコール含有率の低いアルコール燃料やガソリン燃料に切り替わったとしても、ノッキングの発生を防止できる。

このように、本実施形態によれば、圧縮比可変機構５０によって、燃料に応じた圧縮比でエンジン１００の運転を行うことができる。また、エンジン運転中に燃料が切り替わる場合において、特にアルコール燃料からガソリン燃料に切り替わる際に発生するノッキングを回避することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図１１を参照して説明する。本実施形態は、空燃比センサ４２とアルコールセンサ４４の２つのアルコール濃度検知手段を有する点で第１実施形態と相違する。以下その相違点を中心に説明する。なお、以下の各実施形態では上述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。

図１１は本発明の第２実施形態による圧縮比可変機構５０を備えたＦＦエンジン２００の概略図である。

ＦＦエンジン２００は、基本的に第１実施形態によるＦＦエンジン１００と同様の構成だが、アルコールセンサ４４を有する点及び給油ガンセンサ（給油判定手段）を有しない点で相違している。

アルコールセンサ４４は、燃料ギャラリ３２の基端（インジェクタ３３ｄ側）に設けられる。アルコールセンサ４４は、燃料中のアルコール濃度に応じた電気信号をコントローラ４０に出力する。

次に、図１２〜図１５を参照して、本発明の第２実施形態によるエンジン停止時とエンジン始動時にコントローラ４０が実行する処理について説明する。

図１２は、コントローラ４０が実行する処理を説明するフローチャートである。図１２において、図４と同じ処理を行うステップには同じ符号をつけ重複する説明を省略する。

ステップＳ２１において、コントローラ４０は、エンジン停止時処理を行う。具体的な内容は図１３を参照して後述する。

ステップＳ２２において、コントローラ４０は、キースイッチがＯＦＦの状態からＡＣＣの状態に切り替わったか否かを判断する。コントローラ４０は、切り替わったとき、ステップＳ２３に処理を移行する。そうでなければ、ステップＳ１５に処理を移行する。

ステップＳ２３において、コントローラ４０は、エンジン始動開始処理を行う。具体的な内容は図１４を参照して後述する。

ステップＳ２４において、コントローラ４０は、キースイッチがＯＮの状態であるか否かを判定する。

ステップＳ２５において、コントローラ４０は、エンジン始動処理を行う。具体的な内容は図１５を参照して後述する。

図１３は、エンジン停止時処理を示すフローチャートである。

ステップＳ２１１において、コントローラ４０は、空燃比バックアップ値ＡＦｂを不揮発メモリに格納する。

ステップＳ２１２において、コントローラ４０は、エンジン停止前数秒間のアルコールセンサ４４の出力信号（以下「アルコールセンサ出力値」という）ＡＬの変化率（以下「アルコールセンサ出力変化率」）ＡＬｒｃを不揮発メモリに格納する。

ステップＳ２１３において、コントローラ４０は、ＯＦＦ状態となる。

図１４は、エンジン始動開始処理を示すフローチャートである。

ステップＳ２３１において、コントローラ４０は、空燃比バックアップ値ＡＦｂに基づいて判定した燃料がアルコール燃料であるか否かを判定する。コントローラ４０は、判定した燃料がアルコール燃料であれば、ステップＳ２３２に処理を移行し、ガソリン燃料であれば、ステップＳ２３５に処理を移行する。

ステップＳ２３２において、コントローラ４０は、アルコールセンサ出力値ＡＬに基づいて判定した燃料がアルコール燃料であるか否かを判定する。コントローラ４０は、判定した燃料がアルコール燃料であれば、ステップＳ２３３に処理を移行し、ガソリン燃料であれば、ステップＳ２３４に処理を移行する。

つまり、エンジン停止時に使用されていた燃料及び燃料ギャラリ３２内の燃料がともにアルコール燃料であれば、コントローラ４０はステップＳ２３３に処理を移行する。エンジン停止時に使用されていた燃料がアルコール燃料で、燃料ギャラリ３２内の燃料がガソリン燃料であれば、コントローラ４０はステップＳ２３４に処理を移行する。

ステップＳ２３３において、コントローラ４０は、圧縮比可変機構５０をアルコール燃料に適した高圧縮比に制御する。

ステップＳ２３４において、コントローラ４０は、圧縮比可変機構５０をガソリン燃料に適した低圧縮比となるように制御する。

ステップＳ２３５において、コントローラ４０は、圧縮比可変機構５０をガソリン燃料に適した低圧縮比となるように制御する。

ステップＳ２３６において、コントローラ４０は、アルコールセンサ出力値ＡＬに基づいて判定した燃料がアルコール燃料であるか否かを判定する。コントローラ４０は、判定した燃料がアルコール燃料であれば、ステップＳ２３７に処理を移行し、ガソリン燃料であれば、今回の処理を終了する。

つまり、エンジン停止時に使用されていた燃料がガソリン燃料で、燃料ギャラリ３２内の燃料がアルコール燃料であれば、コントローラ４０はステップＳ２３７に処理を移行する。エンジン停止時に使用されていた燃料及び燃料ギャラリ３２内の燃料がともにガソリン燃料であれば、コントローラ４０は今回の処理を終了する。

ステップＳ２３７において、コントローラ４０は、高圧縮比要求フラグを１にセットする。

図１５は、エンジン始動処理を示すフローチャートである。

ステップＳ２５１において、コントローラ４０は、圧縮比可変機構５０による圧縮比の変更が完了したか否かを判断する。コントローラ４０は、圧縮比の変更が完了していれば、ステップＳ２５２に処理を移行する。そうでなければ、今回の処理を終了する。

ステップＳ２５２において、コントローラ４０は、スタータモータを始動する。

ステップＳ２５３において、コントローラ４０は、高圧縮比要求フラグが１にセットされているか否かを判断する。コントローラ４０は、高圧縮比要求フラグが１にセットされていなければ、今回の処理を終了し、セットされていれば、ステップＳ２５４に処理を移行する。

ステップＳ２５４において、コントローラ４０は、高圧縮比要求フラグが１にセットされてからの経過時間がギャラリ内燃料消費時間Ｔ１以上か否かを判定する。コントローラ４０は、経過時間がギャラリ内燃料消費時間Ｔ１以上であれば、ステップＳ２５５に処理を移行する。そうでなければ、今回の処理を終了する。

コントローラ４０は、以下の式でギャラリ内燃料消費時間Ｔ１を検出する。ギャラリ内燃料消費時間Ｔ１は、燃料ギャラリ３２内に残存しているガソリン燃料を消費するためにかかる時間である。

これについて説明する。燃料ギャラリ３２の容量（燃料ギャラリ３２内の燃料質量）Ｆｆｇを単位時間当たりの燃料消費量ΔＦｃで除することで、燃料ギャラリ３２内の燃料を消費するためにかかる時間を算出する。そして、燃料ギャラリ３２内の燃料を消費するためにかかる時間に、燃料ギャラリ３２内に残存するガソリン燃料の割合を示す係数をかけることで、燃料ギャラリ３２内に残存するガソリン燃料を消費するためにかかる時間（ギャラリ内燃料消費時間）Ｔ１を算出することができる。

なお、ｆ１は燃料ギャラリ３２内に残存しているガソリン燃料の割合を示す係数を算出する関数である。関数ｆ１にアルコールセンサ出力変化率ＡＬｒｃを代入することで、０から１の範囲内でガソリン燃料の割合を示す係数が算出される。ｆ１＝１のときは、燃料ギャラリ３２がガソリン燃料で満たされている状態である。ｆ１＝０．５のときは、燃料ギャラリ３２内の半分がガソリン燃料で満たされている状態である。詳しくは、燃料ギャラリ３２の先端に給油前のガソリン燃料が満たされ、基端に給油されたアルコール燃料が満たされている状態である。

ステップＳ２５５において、コントローラ４０は、圧縮比可変機構５０をアルコール燃料に適した圧縮比となるように制御する。

以上説明した本実施形態によれば、空燃比バックアップ値ＡＦｂに基づいて判定した燃料とアルコールセンサ出力値ＡＬに基づいて判定した燃料とを比較して、圧縮比可変機構５０を制御する。具体的には、判定した燃料がともにアルコール燃料の場合（ステップＳ２３１でＹｅｓかつステップＳ２３２でＹｅｓ）には、圧縮比可変機構５０を高圧縮比に制御する。どちらか一方の燃料がガソリン燃料の場合（ステップＳ２３１でＮｏ又はステップＳ２３２でＮｏ）には、圧縮比可変機構５０を低圧縮比に制御する。

このとき、特に、空燃比センサ４２がガソリン燃料を検出し（ステップＳ２３１でＮｏ）、アルコールセンサ４４がアルコール燃料を検出しているときは（ステップＳ２３６でＹｅｓ）、燃料ギャラリ３２の先端にガソリン燃料が満たされ、基端にアルコール燃料が満たされているときである。この場合、エンジン始動後の運転中に燃料がガソリン燃料からアルコール燃料に切り替わる可能性が大きい。しかし、燃料がガソリン燃料からアルコール燃料に切り替わった後も、ガソリン燃料に適した圧縮比のまま運転したのでは、排出ＮＯｘ低減等のＦＦエンジン特有の効果を十分に得ることができない。

そこで本実施形態では、燃料ギャラリ３２内に残存するガソリン燃料を消費するためにかかる時間（ギャラリ内燃料消費時間）Ｔ１を算出し、時間Ｔ１経過後、圧縮比可変機構５０をアルコール燃料に適した圧縮比となるように制御する。

これにより、燃料がガソリン燃料からアルコール燃料に切り替わった場合には、高圧縮比で運転することができる。そのため、燃効率を上げることができるとともに、ＮＯｘの排出を抑制することができる。

また、空燃比センサ４２がアルコール燃料を検出し（ステップＳ２３１でＹｅｓ）、アルコールセンサ４４がガソリン燃料を検出しているときは（ステップＳ２３６でＮｏ）、燃料ギャラリ３２の先端（インジェクタ３３ａ側）にアルコール燃料が満たされ、基端（インジェクタ３３ｄ側）にガソリン燃料が満たされているときである。この場合、エンジン始動後の運転中に燃料がアルコール燃料からガソリン燃料に切り替わる可能性が大きい。したがって、圧縮比可変機構５０をアルコール燃料に適した高圧縮比となるように制御すると、燃料が切り替わった後にノッキングが生じエンジンの耐久性に影響を与える可能性がある。

そこで本実施形態では、空燃比センサ４２がアルコール燃料を検出し、アルコールセンサ４４がガソリン燃料を検出しているときは、圧縮比可変機構５０を予めガソリン燃料に適した低圧縮比となるように制御する。

これにより、エンジン運転中に燃料がアルコール燃料からガソリン燃料に切り替わったとしてもノッキングを防止できる。

（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態について、図１６及び図１７を参照して説明する。本発明の第３実施形態は、第２実施形態と同様の構成であるが、エンジン始動開始処理及びエンジン始動処理において、空燃比センサ４２がアルコール燃料を検出し、アルコールセンサ４４がガソリン燃料を検出しているときの圧縮比可変機構５０の制御が第２実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図１６は、エンジン始動開始処理を示すフローチャートである。図１６において、図１４と同じ処理を行うステップには同じ符号をつけ重複する説明を省略する。

ステップＳ３３１において、コントローラ４０は、圧縮比可変機構５０をアルコール燃料に適した高圧縮比に制御する。

ステップＳ３３２において、コントローラ４０は、低圧縮比要求フラグを１にセットする。

図１７は、エンジン始動開始処理を示すフローチャートである。図１７において、図１５と同じ処理を行うステップには同じ符号をつけ重複する説明を省略する。

ステップＳ３５１において、コントローラ４０は、低圧縮比要求フラグが１にセットされているか否かを判断する。コントローラ４０は、低圧縮比要求フラグが１にセットされていなければ、今回の処理を終了し、セットされていれば、ステップＳ３５２に処理を移行する。

ステップＳ３５２において、コントローラ４０は、低圧縮比要求フラグが１にセットされてからの経過時間がギャラリ内燃料消費時間Ｔ２以上か否かを判定する。コントローラ４０は、経過時間がギャラリ内燃料消費時間Ｔ２以上であれば、ステップＳ３５３に処理を移行する。そうでなければ、今回の処理を終了する。

コントローラ４０は、第２実施形態と同様に、以下の式でギャラリ内燃料消費時間Ｔ２を検出する。ギャラリ内燃料消費時間Ｔ２は、燃料ギャラリ３２内に残存しているアルコール燃料を消費するためにかかる時間である。

関数ｆ２にアルコールセンサ出力変化率ＡＬｒｃを代入することで、０から１の範囲内でガソリン燃料の割合を示す係数が算出される。これに燃料ギャラリ３２内の燃料を消費するためにかかる時間をかけることで、ギャラリ内燃料消費時間Ｔ２を算出する。

以上説明した本実施形態によれば、第２実施形態の効果に加えて、アルコール燃料からガソリン燃料に切り替わる直前まで高圧縮比で運転できるため、より燃効率を上げることができる。また、アルコール燃料時に低圧縮比で運転することがなくなるので、よりＮＯｘの排出を抑制することができエミッション・排気臭の悪化を防止することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、本実施形態において、圧縮比可変機構として複リンク式圧縮比可変機構を用いたが、圧縮比可変機構として、公知のいかなる機構を用いてもよい。例えば、吸気バルブの開閉時期を変更することでシリンダに吸入される空気量を変更して圧縮比を変更する可変バルブタイミング機構（ＶＴＣ；Variable valve Timing Control system）を用いてもよい。また、吸気バルブの開弁機関を変更することでシリンダに吸入される空気量を変更して圧縮比を変更する可変バルブイベント・リフト機構（ＶＥＬ；Variable valve Event and Lift control system）を用いてもよい。

第１実施形態において、燃料消費量は、エンジンの燃焼室への吸入空気量と空燃比とから推定していたが、インジェクタの開弁時間を考慮してエンジン回転速度から予め実験等により定めたマップ等から推定してもよい。

また、燃料の切替りを、燃料消費量Ｆｃとギャラリ内容量Ｆｇとから判定していたが、給油後所定の時間が経過すれば燃料が切り替わったと判定してもよい。

第２、第３実施形態において、コントローラ４０は、キースイッチがＡＣＣの状態になるとエンジン始動時の処理を開始していたが、キーボックスからのキーイン信号を検出するキー差込検出スイッチの信号の検知とともにエンジン始動時の処理を開始してもよい。これにより、キースイッチがＡＣＣの状態になるよりも早い時期、すなわちキーイン信号とともに処理を開始することができる。

本発明の第１実施形態による圧縮比可変機構を備えたＦＦエンジンの概略図である。 複リンク式圧縮比可変機構を備えたＦＦエンジンについて説明する図である。 複リンク式可変圧縮比機構を備えたＦＦエンジンによる圧縮比変更方法を説明する図である。 コントローラ４０が実行する処理を説明するフローチャートである。 エンジン停止時処理を示すフローチャートである。 エンジン停止中処理を示すフローチャートである。 エンジン始動時処理を示すフローチャートである。 エンジンを停止したときから停止中にかけてのコントローラ４０で実行される処理の動作を示すタイムチャートである。 前回給油されたときから現在までの燃料消費量Ｆｃがギャラリ内容量Ｆｇよりも少ない場合のタイムチャートである。 前回給油されたときから現在までの燃料消費量Ｆｃがギャラリ内容量Ｆｇよりも多い場合のタイムチャートである。 本発明の第２実施形態による圧縮比可変機構５０を備えたＦＦエンジン２００の概略図である。 コントローラ４０が実行する処理を説明するフローチャートである。 エンジン停止時処理を示すフローチャートである。 エンジン始動開始処理を示すフローチャートである。 エンジン始動処理を示すフローチャートである。 エンジン始動開始処理を示すフローチャートである。 エンジン始動開始処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ ＦＦエンジン
２０ 排気通路
３０ 燃料タンク
３２ 燃料ギャラリ
３３ インジェクタ
４０ コントローラ
４１ 給油ガンセンサ（給油判定手段）
４２ 空燃比センサ（第１のアルコール含有率検出手段）
４４ アルコールセンサ（第２のアルコール含有率検出手段）
Ｓ１２１ エンジン停止前アルコール含有率記憶手段
Ｓ１６２ 燃料切替り判定手段
Ｓ２２１ エンジン停止前アルコール含有率記憶手段

Claims (13)

1. アルコールを含有したガソリンを使用可能なエンジンの圧縮比を可変制御する圧縮比可変制御装置であって、
   エンジンの排気通路に設けられ、エンジン運転中に使用されるガソリンのアルコール含有率を検出する第１のアルコール含有率検出手段と、
   前記第１のアルコール含有率検出手段によって検出されたエンジン停止前のアルコール含有率を、エンジン停止時に記憶するエンジン停止前アルコール含有率記憶手段とを備え、
   次回エンジン運転時に、前記アルコール含有率が高いほどエンジンの圧縮比を高圧縮比に設定する
   ことを特徴とするエンジンの圧縮比可変制御装置。
2. 燃料タンクに燃料が給油されたか否かを判定する給油判定手段と、
   前記給油判定手段によって給油が行われたと判定された後のエンジン運転によって、燃料ギャラリ中の燃料が給油後の燃料に切り替わったか否かを判定する燃料切替り判定手段とを備え、
   次回エンジン運転時に、燃料ギャラリ中の燃料が給油後の燃料に切り替わっていないと判定されている場合は、前記アルコール含有率に関わらずエンジンの圧縮比を低圧縮比に設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
3. 次回エンジン運転時に、燃料ギャラリ中の燃料が給油後の燃料に切り替わっていると判定されている場合は、前記エンジンの圧縮比を前記エンジン停止前アルコール含有率記憶手段によって記憶された燃料に基づいて設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
4. 前記燃料切替り判定手段は、前回給油されたときから現在までの燃料消費量が、燃料タンクからインジェクタまでに至る配管内の燃料質量よりも少ないときは、燃料ギャラリ中の燃料が給油後の燃料に切り替わっていないと判定する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
5. 前記燃料消費量は、エンジンの燃焼室への吸入空気量と空燃比とから推定する
   ことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
6. 前記燃料消費量は、インジェクタの開弁時間とエンジン回転速度とから推定する
   ことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
7. エンジンの燃料ギャラリに設けられ、エンジン運転中に使用されるガソリンのアルコール含有率を検出する第２のアルコール含有率検出手段を備え、
   前記エンジン停止前アルコール含有率記憶手段によって記憶したアルコール含有率と、前記第２のアルコール含有率検出手段よって検出したアルコール含有率とを比較して、いずれか一方の燃料がアルコールを含有しないガソリンであれば、アルコール含有率に関わらず、次回エンジン運転時にエンジンの圧縮比を低圧縮比に設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
8. 前記第２のアルコール含有率検出手段よってアルコール含有率を検出した燃料がアルコールを含有すれば、エンジンが始動してから所定時間経過後にエンジンの圧縮比を高圧縮比に設定する
   ことを特徴とする請求項７に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
9. エンジンの燃料ギャラリに設けられ、エンジン運転中に使用されるガソリンのアルコール含有率を検出する第２のアルコール含有率検出手段を備え、
   前記エンジン停止前アルコール含有率記憶手段によって記憶したアルコール含有率に基づいて次回エンジン運転時にエンジンの圧縮比を設定し、エンジンが始動してから所定時間経過後に前記第２のアルコール含有率検出手段よって検出したアルコール含有率に基づいてエンジンの圧縮比を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
10. 前記所定時間は、燃料ギャラリ内の先端に残留する給油前の燃料を、エンジン運転によって消費するために必要な時間である
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
11. 前記第２のアルコール含有率検出手段は、燃料中のアルコール濃度が高いほどアルコール含有率が高いと判定する
    ことを特徴とする請求項７から１０までのいずれか１つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
12. キーボックスからのキーイン信号を検出するキー差込検出手段を備え、キーイン信号の検出とともに圧縮比可変制御を開始する
    ことを特徴とする請求項７から１１までのいずれか１つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。
13. 前記第１のアルコール含有率検出手段は、排気空燃比がリーンであるほどアルコール含有率が高いと判定する
    ことを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１つに記載のエンジンの圧縮比可変制御装置。

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