JP5418665B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）を備える車両の制御に関する。

従来から、低エミッション化を実現するため、ＣＮＧ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）などの気体燃料と液体燃料との２つの燃料系統を切り替えて使用するバイフューエル車両が知られている。例えば特許文献１には、気体燃料からガソリンに使用燃料が切り替えられた場合でも、乗員が大きなトルクショックを受けないように、気体燃料からガソリンに使用燃料が切り替えられた際に、切り替え直前の目標トルクを維持する技術が開示されている。また、特許文献１には、燃料の切り替え後、時間の経過とともに徐々に目標トルクの設定要素をガソリンによるトルク特性に復帰させる技術が開示されている。

特開２００８−０１４１６２号公報

例えばアイドリング中などの低トルク領域では、切り替え直前の目標トルクを維持した場合でも、エンジンのトルク変動の悪化によりドライバビリティが低下する虞がある。また、この場合、ドライバビリティの低下に起因してエミッション悪化が生じる可能性がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、使用燃料の切り替えに起因したドライバビリティの悪化及びエミッション悪化を抑制することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、内燃機関の制御装置は、ＣＮＧとガソリン、アルコール、又はガソリンとアルコールの混合燃料のいずれかである液体燃料とを切り替えて運転可能なエンジンと、前記ＣＮＧと前記液体燃料とで前記エンジンへ供給する燃料の切り替えを実行する場合、当該燃料の切り替えの前後で前記エンジンのトルク変動が同等となる空燃比に切り替える制御手段と、を備える。

上記の内燃機関の制御装置は、エンジンと、制御手段と、を備える。エンジンは、ＣＮＧと液体燃料とを切り替えて運転可能である。制御手段は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、ＣＮＧとガソリン、アルコール、又はガソリンとアルコールの混合燃料のいずれかである液体燃料とでエンジンへ供給する燃料の切り替えを実行する場合、当該燃料の切り替えの前後でエンジンのトルク変動が同等となる空燃比に切り替える。即ち、内燃機関の制御装置は、燃料切り替え直後の空燃比を、燃料切り替え直前のトルク変動と、燃料切り替え直後のトルク変動とが同等となる空燃比に設定する。ここで、「トルク変動」とは、エンジントルクの周期的な変動を指す。このようにすることで、内燃機関の制御装置は、トルク変動に起因したドライバビリティの悪化及びエミッション悪化を抑制することができる。

上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記ＣＮＧから前記液体燃料へ前記燃料の切り替えを実行する場合、前記トルク変動が同等となる空燃比のうち、リッチ側の空燃比に切り替え、当該空燃比への切り替え後、目標となる空燃比に漸近させる。ここで、「目標となる空燃比」とは、燃料切り替え後に内燃機関の制御装置が設定する空燃比の目標値であり、具体的には燃料切り替えを実行した後の使用燃料及びエンジン負荷等に基づき決定される空燃比の目標値を指す。一般に、トルク変動は、空燃比によって異なる。また、液体燃料を使用した場合、リーン側の空燃比よりリッチ側の空燃比の方が、空燃比の変化に伴うトルク変動の変化が小さい。以上を勘案し、この態様では、内燃機関の制御装置は、トルク変動が同等となる空燃比のうち、リッチ側の空燃比に切り替えることで、空燃比の実値が指令値とずれた場合であっても、トルク変動の悪化を抑制することができる。また、内燃機関の制御装置は、空燃比の切り替え後、目標となる空燃比に漸近させることで、ドライバビリティを損なうことなく、燃料切り替え後の走行を行うことができる。

上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記液体燃料から前記ＣＮＧへ前記燃料の切り替えを実行する場合、前記トルク変動が同等となる空燃比のうち、リーン側の空燃比に切り替え、当該空燃比への切り替え後、目標となる空燃比に漸近させる。一般に、ＣＮＧの場合、リッチ側の空燃比よりリーン側の空燃比の方が、空燃比の変化に伴うトルク変動の変化が小さい。以上を勘案し、この態様では、内燃機関の制御装置は、トルク変動が同等となる空燃比のうち、リーン側の空燃比に切り替えることで、空燃比が目標とずれた場合であっても、トルク変動の悪化を抑制することができる。また、内燃機関の制御装置は、空燃比の切り替え後、目標となる空燃比に漸近させることで、ドライバビリティを損なうことなく、燃料切り替え後の走行を行うことができる。

上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記燃料の切り替えの前後において、前記トルク変動が同等となる空燃比に切り替えたときの影響が、前記エンジンのエンジントルクを維持させたときの影響よりも小さいと推測される場合に、前記燃料の切り替えの前後で前記エンジンのトルク変動が同等となる空燃比に切り替える。この態様では、内燃機関の制御装置は、上述した燃料切り替えの前後でトルク変動が同等となる空燃比への制御（以後、「等トルク変動制御」と呼ぶ。）による影響と、燃料切り替えの前後でエンジントルクが同等となる制御（以後、「等トルク制御」と呼ぶ。）による影響とのいずれが小さいか判定する。ここで、「影響」とは、具体的には、ドライバーが感じる騒音、振動などの違和感、即ちドライバビリティの悪化の程度を指す。そして、内燃機関の制御装置は、等トルク変動制御を実行した場合のエンジントルクの変動等に起因した影響が、等トルク変動制御を実行した場合のトルク変動の悪化等に起因した影響よりも小さいと推測される場合に、等トルク変動制御を実行する。このとき、内燃機関の制御装置は、例えば、所定のマップ等を参照し、現在の車両の運転状態に基づき上述の推測を行う。このようにすることで、内燃機関の制御装置は、例えばアイドリング時など等トルク制御ではトルク変動の悪化の影響が大きい場合に限定して等トルク変動制御を実行することができ、的確にドライバビリティの悪化を抑制することができる。

内燃機関の概略構成の一例を示す図である。 等トルク時のＣＮＧ運転及び液体燃料運転の空燃比とトルク変動との関係を示すグラフの一例である。 ＣＮＧ運転及び液体燃料運転のトルク変動とエンジントルクとの関係を示すグラフの一例である。 本実施形態における処理手順を示すフローチャートの一例である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［内燃機関の概略構成］
図１は、本発明に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関（エンジン）１００の概略構成図を示す。図中の実線矢印はガスの流れの一例を示している。

内燃機関１００は、主に、第１燃料噴射弁１ｘと、第２燃料噴射弁１ｙと、吸気弁２と、点火プラグ３と、排気弁４と、シリンダーヘッド５と、カム角センサ６と、気筒７と、燃焼室８と、ピストン９と、コンロッド１０と、吸気通路１１と、電子スロットル弁１２と、サージタンク１３と、水温センサ１４と、Ａ／Ｆセンサ１５と、排気通路１６と、ノックセンサ１７と、フューエルデリバリーパイプ１８と、ガス温センサ１９と、オイルセパレータ２０と、レギュレータ２１と、遮断弁２２と、ガス圧センサ２３と、燃料通路２４と、第１燃料タンク２５と、スロットル開度センサ２６と、エンジン回転数センサ２７と、触媒２８と、ＥＣＵ５０と、を有する。なお、図１においては、説明の便宜上、１つの気筒７のみを示しているが、実際には内燃機関１００は複数の気筒７を有するものとする。

吸気通路１１には外部から導入された吸気（空気）が通過し、電子スロットル弁１２は吸気通路１１を通過する吸気の流量を調整する。電子スロットル弁１２は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号によって開度（以後、「スロットル開度」と呼ぶ。）が制御される。サージタンク１３は、吸気通路１１上に設けられ、空気（吸気）を貯蔵するとともに、吸気ポートを介して各気筒の燃焼室８に吸気を分配する。また、燃焼室８には、第１燃料噴射弁（インジェクタ）１ｘ及び第２燃料噴射弁１ｙによって噴射された燃料が供給される。

第１燃料噴射弁１ｘは、ＥＣＵ５０の制御に基づき、第１燃料タンク２５に貯蔵された気体燃料であるＣＮＧ（圧縮天然ガス）を噴射する。また、第２燃料噴射弁１ｙは、ＥＣＵ５０の制御に基づき、図示しない第２燃料タンクに貯蔵された液体燃料を噴射する。ここで、液体燃料とは、例えば、ガソリン、メタノールやエタノールなどのアルコール、又はこれらの混合燃料である。

更に、燃焼室８には、吸気弁２と排気弁４とが設けられている。吸気弁２は、開閉することによって、吸気通路１１と燃焼室８との連通／遮断を制御する。排気弁４は、開閉することによって、排気通路１６と燃焼室８との連通／遮断を制御する。吸気弁２及び排気弁４は、それぞれ図示しないカムシャフトにより開弁時期や閉弁時期やリフト量などが制御される。カム角センサ６は、カムシャフトの角度（位相）を検出し、検出信号Ｓ６をＥＣＵ５０へ供給する。

燃焼室８では、吸気行程において上記のように供給された吸気と燃料との混合気が、圧縮行程を経た後、点火プラグ３によって点火されることにより燃焼される。この場合、燃焼によってピストン９が往復運動し、当該往復運動がコンロッド１０を介してクランク軸（不図示）に伝達され、クランク軸が回転する。燃焼室８での燃焼により発生した排気ガスは、排気行程において排気通路１６へ排出される。

また、排気通路１６上には、Ａ／Ｆセンサ１５と、触媒２８とが設けられている。Ａ／Ｆセンサ１５は、燃焼された混合気の空燃比（以後、「空燃比ＡＦ」と呼ぶ。）に比例した出力電圧を発生する。Ａ／Ｆセンサ１５の出力電圧は、検出信号Ｓ１５によりＥＣＵ５０に供給される。さらに、エンジンブロックには、水温センサ１４及びノックセンサ１７が設けられている。水温センサ１４は、ウォータージャケット内の冷却液の水温（エンジン水温）を検出する。水温センサ１４は、エンジン水温に相当する検出信号Ｓ１４を、ＥＣＵ５０へ供給する。ノックセンサ１７は、シリンダブロックの振動に基づきノッキングを検出する。ノックセンサ１７は、検出信号Ｓ１７を、ＥＣＵ５０へ供給する。

一方、第１燃料タンク２５に連通する燃料通路２４上には、ガス圧センサ２３と、遮断弁２２と、レギュレータ２１と、オイルセパレータ２０とが設けられている。ガス圧センサ２３は、燃料通路２４内の燃料圧力に相当するガス圧を検出し、その検出信号Ｓ２３をＥＣＵ５０へ供給する。遮断弁２２は、ＥＣＵ５０の制御に基づき、燃料通路２４の導通／遮断を調整する。レギュレータ２１は、燃料圧力を一定に保つ機構である。オイルセパレータ２０は、燃料通路２４を通過する燃料から不純物を分別し、不純物を取り除いた燃料をフューエルデリバリーパイプ１８に供給する。フューエルデリバリーパイプ１８は、燃料通路２４から供給された燃料を、気筒７の各々に対応する第１燃料噴射弁１ｘに分配する。また、フューエルデリバリーパイプ１８には、フューエルデリバリーパイプ１８内のガス圧（燃料圧力）を検出するガス圧センサ１９が設けられている。ガス圧センサ１９は、当該ガス圧に相当する検出信号Ｓ１９をＥＣＵ５０へ供給する。

エンジン回転数センサ２７は、エンジン回転数（以後、「エンジン回転数Ｎｅ」と呼ぶ。）を示す出力パルスを発生する。エンジン回転数センサ２７は、出力パルスを検出信号Ｓ２７によりＥＣＵ５０へ供給する。

ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを備え、内燃機関１００の各構成要素に対して種々の制御を行う。例えば、ＥＣＵ５０は、上記のようにして供給された検出信号に基づいて、第１及び第２燃料噴射弁１ｘ、１ｙ等に対する制御を行う。また、ＥＣＵ５０は、液体燃料からＣＮＧ又はＣＮＧから液体燃料への燃料の切り替え（以後、単に「燃料切り替え」と呼ぶ。）を行う場合に空燃比ＡＦを制御する。そして、ＥＣＵ５０は、本発明における制御手段として機能する。

なお、以後では、「ＣＮＧ運転」とは、第１燃料噴射弁１ｘによる燃料噴射を実行している運転、即ち、ＣＮＧを動力源とした運転を指し、「液体燃料運転」とは、第２燃料噴射弁１ｙによる燃料噴射を実行している運転、即ち、液体燃料を動力源とした運転を指す。また、「トルク変動Ｔｃ」とは、各気筒の間欠爆発等に起因したエンジントルクの周期的な変動を指す。

［制御方法］
次に、ＥＣＵ５０が実行する制御について具体的に説明する。概略的には、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えを行う場合、燃料切り替え前後のトルク変動Ｔｃが同等となる空燃比ＡＦに切り替える。これにより、ＥＣＵ５０は、トルク変動Ｔｃの変化に起因したドライバビリティ低下を抑制する。

この具体的な制御方法について場合分けして説明する。以後では、「目標空燃比ＡＦｔａｇ」とは、燃料切り替え後にＥＣＵ５０が設定する空燃比の目標値であり、具体的には燃料切り替えを実行した後の使用燃料及びエンジン負荷等に基づき決定される空燃比ＡＦの目標値を指す。

（ＣＮＧから液体燃料への切り替え）
ＥＣＵ５０は、ＣＮＧから液体燃料へ燃料切り替えを行う場合、燃料切り替え前後のトルク変動Ｔｃが同等になる空燃比ＡＦのうち、リッチ側の空燃比ＡＦに切り替える。その後、ＥＣＵ５０は、空燃比ＡＦを目標空燃比ＡＦｔａｇへ徐々に変更する。これにより、ＥＣＵ５０は、燃料切り替え前後のトルク変動Ｔｃの差に起因したドライバビリティ悪化を抑制する。

これについて、図２を参照して具体的に説明する。図２は、エンジントルク（以後、「エンジントルクＴｅ」と呼ぶ。）が等しい場合の液体燃料運転及びＣＮＧ運転の各々に対するトルク変動Ｔｃと空燃比ＡＦとの関係を示すマップの一例である。図２において、グラフ「Ｇｃｎｇ１」は、ＣＮＧ運転時のトルク変動Ｔｃと空燃比ＡＦとの関係を示し、グラフ「Ｇｌｉｑ１」は、液体燃料運転時のトルク変動Ｔｃと空燃比ＡＦとの関係を示す。

ここで、ＣＮＧ運転から液体燃料運転へ切り替える直前の空燃比ＡＦが対応点「Ｐｃ」にあるものとし、燃料切り替え後の目標空燃比ＡＦｔａｇは、対応点「Ｐｅｔａｇ」であるものとする。

まず、ＥＣＵ５０は、触媒２８の暖機が完了するまでの内燃機関１００の始動時、及びその他液体燃料運転ではエミッション悪化が予想される運転領域では、ＣＮＧ運転を行う。これにより、ＥＣＵ５０は、低エミッション化を実現させる。ここでは、ＥＣＵ５０は、内燃機関１００の状態が対応点Ｐｃにある時に燃料切り替えを実行すべきと判断する。

このとき、ＥＣＵ５０は、対応点Ｐｃとトルク変動Ｔｃが同等となるグラフＧｌｉｑ上の対応点「Ｐａ」及び「Ｐｂ」を特定する。そして、ＥＣＵ５０は、液体燃料運転へ移行直後では、対応点Ｐａ及びＰｂのうち、リッチ側に位置する対応点Ｐａに相当する空燃比ＡＦを、空燃比ＡＦの指令値に設定する。

これについて補足説明する。図２に示すように、液体燃料運転時に相当するグラフＧｌｉｑ１では、空燃比ＡＦがリーンへ向かうよりリッチへ向かう方がトルク変動Ｔｃの空燃比ＡＦに対する変化の割合が小さい。即ち、液体燃料運転時では、空燃比ＡＦがリーン側の場合より空燃比ＡＦがリッチ側の場合の方が、トルク変動Ｔｃの安定性が高い。従って、ＥＣＵ５０は、対応点Ｐａ及びＰｂのうち、空燃比ＡＦがリッチ側の対応点Ｐａを空燃比ＡＦの指令値に設定することで、当該指令値と実値との間にずれが生じた場合でも、トルク変動Ｔｃの悪化を最小限に抑制することができる。また、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの前後でトルク変動Ｔｃが同等な空燃比ＡＦを設定することで、燃料切り替え前後のトルク変動Ｔｃの差に起因したドライバビリティ悪化を抑制することができる。

そして、ＥＣＵ５０は、燃料切り替え直後に空燃比ＡＦを対応点Ｐａに設定後、徐々に空燃比ＡＦを対応点Ｐｅｔａｇに相当する目標空燃比ＡＦｔａｇに近づける。これにより、ＥＣＵ５０は、ドライバビリティを損なうことなく、燃料切り替え後の液体燃料運転を円滑に行う。

次に、ＣＮＧ運転から液体燃料運転へ切り替える直前の空燃比ＡＦが対応点「Ｐｄ」にあった場合について説明する。この場合、ＥＣＵ５０は、上述した空燃比ＡＦが対応点Ｐｃにあった例と同様に、液体燃料運転へ移行直後では、対応点Ｐａ及びＰｂのうち、リッチ側に位置する対応点Ｐａの空燃比ＡＦを空燃比ＡＦの指令値に設定する。これにより、ＥＣＵ５０は、空燃比ＡＦの指令値と実値とにずれが生じた場合でも、トルク変動Ｔｃの悪化を最小限に抑制することができる。また、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの前後でトルク変動Ｔｃが同等な空燃比ＡＦを設定することで、燃料切り替え前後のトルク変動Ｔｃの差に起因したドライバビリティ悪化を抑制することができる。

以上のように、ＥＣＵ５０は、例えば図２に相当するマップ等を予めメモリに記憶しておき、ＣＮＧから液体燃料へ燃料切り替えを行う場合、当該マップ等を参照し、燃料切り替え前後のトルク変動Ｔｃが同等になる空燃比ＡＦに切り替える。これにより、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えに起因したトルク変動Ｔｃの変化によるドライバビリティ悪化及びエミッション悪化を抑制することができる。また、ＥＣＵ５０は、このとき、燃料切り替え前後のトルク変動Ｔｃが同等となる空燃比ＡＦのうち、リッチ側の空燃比ＡＦに切り替える。これにより、ＥＣＵ５０は、トルク変動Ｔｃの悪化を抑制することができる。

（液体燃料からＣＮＧへの切り替え）
ＥＣＵ５０は、液体燃料運転からＣＮＧ運転へ切り替えを行う場合、当該切り替え前後のトルク変動Ｔｃが同等になる空燃比ＡＦのうち、リーン側の空燃比ＡＦに切り替える。そして、その後、ＥＣＵ５０は、空燃比ＡＦを目標空燃比ＡＦｔａｇへ徐々に変更する。これにより、ＥＣＵ５０は、燃料切り替え前後のトルク変動Ｔｃの差に起因したドライバビリティ悪化及びエミッション悪化を抑制する。

これについて、再び図２を参照して具体的に説明する。ここで、液体燃料運転からＣＮＧ運転へ切り替える直前の空燃比ＡＦが対応点Ｐａにあるものとし、燃料切り替え後の目標空燃比ＡＦｔａｇは、対応点Ｐｆｔａｇであるものとする。

まず、ＥＣＵ５０は、液体燃料運転時に、エミッション悪化が予想される運転領域等では、ＣＮＧ運転へ切り替えるべきと判断する。ここでは、ＥＣＵ５０は、空燃比ＡＦが対応点Ｐａの場合に、液体燃料運転からＣＮＧ運転へ切り替えるべきと判断する。

このとき、ＥＣＵ５０は、対応点Ｐａとトルク変動Ｔｃが同等となるグラフＧｃｎｇ上の対応点Ｐｃ及び対応点Ｐｄを特定する。そして、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転へ移行直後では、対応点Ｐｃ及びＰｄのうち、リーン側に位置する対応点Ｐｃに相当する空燃比ＡＦを、空燃比ＡＦの指令値に設定する。

これについて補足説明する。図２に示すように、ＣＮＧ運転時に相当するグラフＧｃｎｇは、空燃比ＡＦがリッチ側へ向かうよりリーン側へ向かう方がトルク変動Ｔｃの空燃比ＡＦに対する変化の割合が小さい。即ち、ＣＮＧ運転時では、空燃比ＡＦがリッチ側の場合より空燃比ＡＦがリーン側の場合の方が、トルク変動Ｔｃの安定性が高い。従って、ＥＣＵ５０は、対応点Ｐｃ及びＰｄのうち、空燃比ＡＦがリーン側の対応点Ｐｃを空燃比ＡＦの指令値に設定することで、当該指令値と実値とにずれが生じた場合でも、トルク変動Ｔｃの悪化を最小限に抑制することができる。また、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの前後でトルク変動Ｔｃが同等な空燃比ＡＦを設定することで、燃料切り替え前後のトルク変動Ｔｃの差に起因したドライバビリティ悪化及びエミッション悪化を抑制することができる。

そして、ＥＣＵ５０は、燃料切り替え直後に空燃比ＡＦを対応点Ｐａに設定後、徐々に空燃比ＡＦを対応点Ｐｆｔａｇに相当する目標空燃比ＡＦｔａｇに近づける。これにより、ＥＣＵ５０は、ドライバビリティを損なうことなく、燃料切り替え後のＣＮＧ運転を円滑に行う。

次に、液体燃料運転からＣＮＧ運転へ切り替える直前の空燃比ＡＦが対応点Ｐｂにあった場合について説明する。この場合であっても、ＥＣＵ５０は、空燃比ＡＦが対応点Ｐａにあった例と同様に、ＣＮＧ運転へ移行直後では、対応点Ｐｃ及びＰｄのうち、リーン側に位置する対応点Ｐｃを空燃比ＡＦの指令値に設定する。

このように、ＥＣＵ５０は、例えば図２に相当するマップ等を予めメモリに記憶しておき、液体燃料からＣＮＧへ燃料切り替えを行う場合、当該マップ等を参照し、燃料切り替え前後のトルク変動Ｔｃが同等になる空燃比ＡＦに切り替える。これにより、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えに起因したトルク変動Ｔｃの変化によるドライバビリティ悪化及びエミッション悪化を抑制することができる。また、ＥＣＵ５０は、このとき、燃料切り替え前後のトルク変動Ｔｃが同等となる空燃比ＡＦのうち、リーン側の空燃比ＡＦに切り替える。これにより、ＥＣＵ５０は、トルク変動Ｔｃの悪化を抑制することができる。

（実行条件）
次に、上述した燃料切り替え前後でトルク変動Ｔｃを同等にする制御（以後、「等トルク変動制御」と呼ぶ。）を実行する条件の好適な例について説明する。概略的には、ＥＣＵ５０は、燃料切り替え時に、等トルク変動制御と、燃料切り替え前後でエンジントルクＴｅを維持させる制御（以後、「等トルク制御」と呼ぶ。）とのいずれを実行した方がドライバビリティへの影響が小さいか判定する。そして、ＥＣＵ５０は、等トルク変動制御と等トルク制御のうち、ドライバビリティへの影響が少ない方を燃料切り替え時に実行する。

これについて、図３を参照して具体的に説明する。図３は、ＣＮＧ運転時及び液体燃料運転時の各々のトルク変動ＴｃとエンジントルクＴｅとの関係を示すマップの一例である。図３において、グラフ「Ｇｃｎｇ２」は、ＣＮＧ運転時のトルク変動ＴｃとエンジントルクＴｅとの関係を示し、グラフ「Ｇｌｉｑ２」は、液体燃料運転時のトルク変動ＴｃとエンジントルクＴｅとの関係を示す。以下では、一例として、ＣＮＧ燃料から液体燃料へ燃料切り替えを行う場合について説明する。また、対応点「ＰＡｔａｇ」は、内燃機関１００の状態が対応点「ＰＡ」にあるときに燃料切り替えを行った場合の燃料切り替え後の目標となる対応点である。また、対応点「ＰＢｔａｇ」は、内燃機関１００の状態が対応点「ＰＢ」にあるときに燃料切り替えを行った場合の燃料切り替え後の目標となる対応点である。

図３に示すように、ＣＮＧ運転時及び液体燃料運転時のいずれの場合でも、トルク変動Ｔｃは、エンジントルクＴｅが高いほど小さくなる。即ち、エンジントルクＴｅが高いほど、内燃機関１００の燃焼が安定し、トルク変動Ｔｃが低減される。そして、グラフＧｃｎｇ２及びグラフＧｌｉｑ２に示すように、エンジントルクＴｅが小さいほど、エンジントルクＴｅに対するトルク変動Ｔｃの変化の割合が大きくなる。また、トルク変動Ｔｃが小さいほど、トルク変動Ｔｃに対するエンジントルクＴｅの変化の割合が大きくなる。

以上を勘案し、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ燃料から液体燃料への燃料切り替え時に、エンジントルクＴｅが比較的低い対応点ＰＡにある場合、等トルク変動制御に伴うエンジントルクＴｅの変化の方が、等トルク制御に伴うトルク変動Ｔｃの変化よりも遙かに小さいと判断する。従って、この場合、ＥＣＵ５０は、等トルク変動制御の方がドライバビリティへの影響が少ないと判断する。

これについて具体的に説明する。ＥＣＵ５０は、対応点ＰＡから等トルク変動制御を実行した場合、燃料切り替え後に、当該燃料切り替え前後でトルク変動Ｔｃが同等となる対応点「ＰＡ１」へ内燃機関１００の状態を移行させる。そして、その後、ＥＣＵ５０は、内燃機関１００の状態を徐々に対応点ＰＡ１から、目標となる対応点ＰＡｔａｇへ移行させる。この場合では、燃料切り替えの前後でトルク変動Ｔｃは変化せず、かつ、エンジントルクＴｅの変動が比較的低い。従って、対応点ＰＡから対応点ＰＡ１に等トルク変動制御が実行された場合、ドライバビリティへの影響は小さいと推測される。

一方、ＥＣＵ５０は、対応点ＰＡから等トルク制御を実行した場合、燃料切り替え後に、当該燃料切り替え前後でエンジントルクＴｅが同等となる対応点「ＰＡ２」へ内燃機関１００の状態を移行させる。そして、その後、ＥＣＵ５０は、内燃機関１００の状態を徐々に対応点ＰＡ２から目標となる対応点ＰＡｔａｇへ移行させる。この場合では、内燃機関１００の状態が対応点ＰＡから対応点ＰＡ２へ移行する際にトルク変動Ｔｃが大幅に増加する。従って、対応点ＰＡから対応点ＰＡ２に等トルク制御が実行された場合、ドライバビリティが低下する虞がある。

従って、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ燃料から液体燃料への燃料切り替え時に、内燃機関１００の状態が対応点ＰＡにある場合、等トルク変動制御の方が、等トルク制御よりもドライバビリティへの影響が少ないと判断する。

次に、ＣＮＧ燃料から液体燃料への燃料切り替え時に、エンジントルクＴｅが比較的高い対応点ＰＢにある場合について説明する。この場合、ＥＣＵ５０は、等トルク制御に伴うトルク変動Ｔｃの変化の方が、等トルク変動制御に伴うエンジントルクＴｅの変化よりも遙かに小さいと判断する。従って、この場合、ＥＣＵ５０は、等トルク制御の方がドライバビリティへの影響が少ないと判断する。

これについて具体的に説明する。ＥＣＵ５０は、対応点ＰＢから等トルク変動制御を実行した場合、燃料切り替え後に、当該燃料切り替え前後でトルク変動Ｔｃが同等となる対応点「ＰＢ１」へ内燃機関１００の状態を移行させる。そして、その後、ＥＣＵ５０は、内燃機関１００の状態を徐々に対応点ＰＢ１から目標となる対応点ＰＢｔａｇへ移行させる。この場合では、内燃機関１００の状態が対応点ＰＢから対応点ＰＢ１へ移行する際のエンジントルクＴｅの変化が比較的大きい。

一方、ＥＣＵ５０は、対応点ＰＢから等トルク制御を実行した場合、燃料切り替え後に、当該燃料切り替え前後でエンジントルクＴｅが同等となる対応点「ＰＢ２」へ内燃機関１００の状態を移行させる。そして、その後、ＥＣＵ５０は、内燃機関１００の状態を徐々に対応点ＰＢ２から目標となる対応点ＰＢｔａｇへ移行させる。この場合、内燃機関１００の状態を対応点ＰＢから対応点ＰＢ２へ移行させるときのトルク変動Ｔｃの変化が小さく、エンジントルクＴｅも変化しない。従って、この場合、ＥＣＵ５０は、等トルク制御によるドライバビリティへの影響は小さいと判断する。

従って、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ燃料から液体燃料への燃料切り替え時に、内燃機関１００の状態が対応点ＰＢにある場合、等トルク変動制御によるドライバビリティへの影響が、等トルク制御によるドライバビリティへの影響と比較して大きいと判断する。

以上のように、ＥＣＵ５０は、燃料切り替え時に、等トルク変動制御と等トルク制御のうち、ドライバビリティへの影響が少ない方の制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ５０は、等トルク変動制御と等トルク制御のうちいずれがドライバビリティへの影響が少ないかを、例えば、燃料切り替え時のトルク変動Ｔｃ、エンジントルクＴｅ、空燃比ＡＦ等の内燃機関１００の状態に基づき、所定のマップを参照して判断する。上述のマップは、具体的には、燃料切り替え時の内燃機関１００の各状態に対応して、等トルク変動制御又は等トルク制御のうちいずれがドライバビリティへの影響が小さいかを示すマップである。上述のマップは、例えば、燃料切り替え時に内燃機関１００の各状態で試験を行うことで予め作成され、ＥＣＵ５０のメモリに記憶される。そして、ＥＣＵ５０は、上述したように等トルク変動制御を実行する条件を適切に定めることで、燃料切り替え時のドライバビリティの低下をより確実に抑制することができる。また、ＥＣＵ５０は、ドライバビリティの低下に起因したエミッションの悪化を抑制することができる。

［処理フロー］
次に、ＥＣＵ５０が実行する処理手順について説明する。図４は、本実施形態に係る処理を実行する場合の処理手順を示すフローチャートの一例である。図４に示すフローチャートは、ＥＣＵ５０により所定の周期に従い繰り返し実行される。

まず、ＥＣＵ５０は、燃料使用中か否か判定する（ステップＳ１０１）。そして、ＥＣＵ５０は、燃料使用中であると判断した場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２へ処理を進める。一方、ＥＣＵ５０は、燃料使用中ではないと判断した場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、フローチャートの処理を終了する。

次に、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えの要求があるか否か判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、ＥＣＵ５０は、車両の運転状態に基づき、ＣＮＧ運転から液体燃料運転への切り替え、又は、液体燃料運転からＣＮＧ運転への切り替えを実行すべきか否か判定する。そして、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えを実行すべきと判断した場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３へ処理を進める。一方、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えを実行すべきでないと判断した場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、フローチャートの処理を終了する。

そして、ＥＣＵ５０は、燃料切り替えを実行すべきと判断した場合、エンジントルクＴｅを算出すると共に、トルク変動Ｔｃを算出する（ステップＳ１０３）。例えば、ＥＣＵ５０は、各種センサからエンジン回転数及び吸入空気量を検出し、これらの検出値に基づき所定のマップ又は式を参照して現在のエンジントルクＴｅを算出する。また、ＥＣＵ５０は、例えば所定時刻に算出したエンジントルクＴｅと、当該時刻から所定時間幅経過後に算出したエンジントルクＴｅとの差分を、トルク変動Ｔｃとして算出する。

次に、ＥＣＵ５０は、等トルク変動制御の方が、等トルク制御よりもドライバビリティへの影響が小さいか否か判定する（ステップＳ１０４）。例えば、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０３で算出したエンジントルクＴｅ及びトルク変動Ｔｃに基づき、所定のマップを参照して上述の判定を行う。そして、ＥＣＵ５０は、等トルク変動制御の方が、等トルク制御よりもドライバビリティへの影響が小さいと判断した場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、燃料切り替え時に等トルク変動制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ５０は、後述するステップＳ１０５及びステップＳ１０７乃至Ｓ１１０を実行する。

一方、ＥＣＵ５０は、等トルク変動制御の方が、等トルク制御よりもドライバビリティへの影響が小さくないと判断した場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、即ち、ＥＣＵ５０は、等トルク制御の方が、等トルク変動制御よりもドライバビリティへの影響が小さいと判断した場合、等トルク制御により燃料切り替えを実行する（ステップＳ１０６）。即ち、この場合、ＥＣＵ５０は、燃料切り替え前後でエンジントルクＴｅを同等に維持すると共に、燃料切り替え後にエンジントルクＴｅが所定の目標値になるように空燃比ＡＦ等を制御する。

次に、ステップＳ１０５以降の処理について説明する。ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転を実行中であるか否か判定する（ステップＳ１０５）。そして、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転を実行中であると判断した場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、燃料切り替えと共に、トルク変動Ｔｃが同等かつリッチ側の空燃比ＡＦに切り替える（ステップＳ１０７）。即ち、ＥＣＵ５０は、この場合、ＣＮＧ運転から液体燃料運転への切り替えと共に、燃料切り替えの前後でトルク変動Ｔｃが同等になる空燃比ＡＦのうち、リッチ側の空燃比ＡＦに切り替える。これにより、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転から液体燃料運転への切り替え前後でトルク変動Ｔｃを維持してドライバビリティの悪化を抑制することができる。また、ＥＣＵ５０は、空燃比ＡＦをリッチ側の空燃比ＡＦに切り替えることで、空燃比ＡＦの指令値と実値とのずれに起因したトルク変動Ｔｃの悪化を抑制することができる。そして、ＥＣＵ５０は、空燃比ＡＦを目標空燃比ＡＦｔａｇへ徐々に切り替える（ステップＳ１０８）。

一方、ＥＣＵ５０は、ＣＮＧ運転を実行中でないと判断した場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、即ち、液体燃料運転を実行中であると判断した場合、燃料切り替えと共に、トルク変動Ｔｃが同等かつリーン側の空燃比ＡＦへ切り替える（ステップＳ１０９）。即ち、ＥＣＵ５０は、この場合、液体燃料運転からＣＮＧ運転への切り替えと共に、燃料切り替え前後でトルク変動Ｔｃが同等となる空燃比ＡＦのうち、リーン側の空燃比ＡＦへ切り替える。これにより、ＥＣＵ５０は、液体燃料運転からＣＮＧ運転への切り替え前後でトルク変動Ｔｃを維持してドライバビリティの悪化を抑制することができる。また、ＥＣＵ５０は、空燃比ＡＦをリーン側へ切り替えることで、空燃比ＡＦの指令値と実値とのずれに起因したトルク変動Ｔｃの悪化を抑制することができる。そして、ＥＣＵ５０は、空燃比ＡＦを目標空燃比ＡＦｔａｇへ徐々に切り替える（ステップＳ１１０）。

１ｘ 第１燃料噴射弁
１ｙ 第２燃料噴射弁
２ 吸気弁
３ 点火プラグ
４ 排気弁
７ 気筒
９ ピストン
１０ コンロッド
１１ 吸気通路
１２ スロットル弁
１３ サージタンク
１５ Ａ／Ｆセンサ
２１ レギュレータ
５０ ＥＣＵ
１００ 内燃機関

Claims (4)

1. ＣＮＧとガソリン、アルコール、又はガソリンとアルコールの混合燃料のいずれかである液体燃料とを切り替えて運転可能なエンジンと、
   前記ＣＮＧと前記液体燃料とで前記エンジンへ供給する燃料の切り替えを実行する場合、当該燃料の切り替えの前後で前記エンジンのトルク変動が同等となる空燃比に切り替える制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記ＣＮＧから前記液体燃料へ前記燃料の切り替えを実行する場合、前記トルク変動が同等となる空燃比のうち、リッチ側の空燃比に切り替え、当該空燃比への切り替え後、目標となる空燃比に漸近させる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記液体燃料から前記ＣＮＧへ前記燃料の切り替えを実行する場合、前記トルク変動が同等となる空燃比のうち、リーン側の空燃比に切り替え、当該空燃比への切り替え後、目標となる空燃比に漸近させる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記制御手段は、前記燃料の切り替えの前後において、前記トルク変動が同等となる空燃比に切り替えたときの影響が、前記エンジンのエンジントルクを維持させたときの影響よりも小さいと推測される場合に、前記燃料の切り替えの前後で前記エンジンのトルク変動が同等となる空燃比に切り替える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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