(57)【要約】【課題】この発明は、低温始動時でも気化燃料を筒内に速やかに供給し、始動性を向上させることを目的とする。【解決手段】エンジン１０は、通常の燃料タンク３２、気化燃料タンク３６、タンク内噴射弁３８、気化燃料供給弁４０等を備える。ＥＣＵ６０は、エンジンの運転中に気化燃料タンク３６内に蓄えておいた気化燃料を、始動時にサージタンク２０に供給する。始動時に気化燃料が不足した場合には、通常の燃料噴射を禁止した状態でタンク内噴射弁３８から気化燃料タンク３６内に燃料を噴射し、この燃料噴射と一緒に気化燃料供給弁４０と大気導入弁４２とを開弁する。これにより、始動時に十分な量の気化燃料を保有している場合だけでなく、始動時に気化燃料が不足した場合でも、気化燃料を筒内に速やかに供給することができる。【選択図】図４
2011241807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を貯留する燃料タンクと、
前記燃料タンク内の燃料を吸気通路に噴射する吸気通路噴射弁と、
前記燃料タンク内の燃料を筒内に噴射する筒内噴射弁と、
前記吸気通路に接続され、前記燃料が気化した気化燃料を蓄える気化燃料タンクと、
前記燃料タンク内の燃料を前記気化燃料タンクに供給するタンク内燃料供給手段と、
前記気化燃料タンクと前記吸気通路との接続部を開，閉する常閉の気化燃料供給弁と、
内燃機関の運転中に前記気化燃料供給弁を閉弁した状態で前記タンク内燃料供給手段を駆動し、前記気化燃料タンク内に気化燃料を生成する気化燃料生成手段と、
内燃機関の始動時に前記気化燃料タンク内に保有している気化燃料の保有量が始動時要求量以上である場合に、前記気化燃料供給弁を開弁し、前記気化燃料タンクから前記吸気通路に気化燃料を供給する気化燃料供給手段と、
内燃機関の始動時に前記気化燃料の保有量が前記始動時要求量よりも少ない場合に、前記吸気通路噴射弁及び前記筒内噴射弁の作動を禁止した状態で前記タンク内燃料供給手段を駆動し、前記気化燃料供給弁を開弁する気化燃料生成供給手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記気化燃料生成供給手段により気化燃料を供給した後に、前記吸気通路の壁面に付着した燃料の付着量が基準付着量よりも多い場合に、前記吸気通路噴射弁を駆動する補助燃料噴射手段を備えてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記気化燃料生成供給手段により気化燃料を供給した後に、前記吸気通路の壁面に付着した燃料の付着量が基準付着量以下である場合に、前記筒内噴射弁を駆動する筒内噴射手段を備えてなる請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記気化燃料タンクの内部と外部空間とを連通可能な位置に設けられた常閉の弁であって、前記気化燃料供給弁と一緒に開，閉する大気導入弁と、
前記気化燃料供給弁と前記大気導入弁とを開弁するときに、前記気化燃料タンク内の圧力と大気圧との大小関係に基いて該各弁の開弁順序を切換える開弁順序切換手段と、
を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料としてアルコール燃料を用いてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばアルコール燃料のように揮発性が低い燃料を用いる内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００７−２２４８７８号公報）に開示されているように、アルコール燃料を用いる内燃機関の制御装置が知られている。アルコール燃料は、特に低温時に気化し難いため、従来技術の内燃機関には、始動時に燃料を気化させるための気化室が設けられている。この気化室は、外部から遮断された密閉構造を有し、絞り通路を介して吸気通路に接続されている。また、気化室には、その内部に燃料を噴射する始動用燃料噴射弁と、噴射燃料を加熱するためのヒータとが設けられている。
【０００３】
そして、内燃機関の始動時には、まず、内燃機関に対して始動信号が出力された時点でヒータを作動させ、その後に適宜時間が経過した時点で、始動用燃料噴射弁から気化室内に燃料を噴射する。燃料が噴射されるときに、気化室は、クランキングによる吸気負圧が作用することによって減圧状態となる。この結果、噴射燃料は、減圧状態の気化室内でヒータの熱を受けることにより気化し、吸気通路を介して各気筒に供給される。このように、従来技術では、始動時に燃料を気化室内で気化させることにより、冷間始動時等の始動性を確保するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２４８７８号公報
【特許文献２】特開２００１−１０７８０５号公報
【特許文献３】特開平９−８８７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来技術では、始動時にヒータを作動させてから気化室内に燃料を噴射し、気化燃料を生成するようにしている。しかしながら、この場合には、内燃機関に対して始動信号が出力された後に、ヒータの昇温、噴射燃料の加熱及び気化室の減圧が行われ、その結果として気化燃料が生成される。このため、従来技術では、始動時に気化燃料を生成するのに時間がかかり、気化燃料を筒内に速やかに供給することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、低温始動時等の燃料が気化し難い状況でも、気化燃料を筒内に速やかに供給することができ、始動性を向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、燃料を貯留する燃料タンクと、
前記燃料タンク内の燃料を吸気通路に噴射する吸気通路噴射弁と、
前記燃料タンク内の燃料を筒内に噴射する筒内噴射弁と、
前記吸気通路に接続され、前記燃料が気化した気化燃料を蓄える気化燃料タンクと、
前記燃料タンク内の燃料を前記気化燃料タンクに供給するタンク内燃料供給手段と、
前記気化燃料タンクと前記吸気通路との接続部を開，閉する常閉の気化燃料供給弁と、
内燃機関の運転中に前記気化燃料供給弁を閉弁した状態で前記タンク内燃料供給手段を駆動し、前記気化燃料タンク内に気化燃料を生成する気化燃料生成手段と、
内燃機関の始動時に前記気化燃料タンク内に保有している気化燃料の保有量が始動時要求量以上である場合に、前記気化燃料供給弁を開弁し、前記気化燃料タンクから前記吸気通路に気化燃料を供給する気化燃料供給手段と、
内燃機関の始動時に前記気化燃料の保有量が前記始動時要求量よりも少ない場合に、前記吸気通路噴射弁及び前記筒内噴射弁の作動を禁止した状態で前記タンク内燃料供給手段を駆動し、前記気化燃料供給弁を開弁する気化燃料生成供給手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、前記気化燃料生成供給手段により気化燃料を供給した後に、前記吸気通路の壁面に付着した燃料の付着量が基準付着量よりも多い場合に、前記吸気通路噴射弁を駆動する補助燃料噴射手段を備える。
【０００９】
第３の発明は、前記気化燃料生成供給手段により気化燃料を供給した後に、前記吸気通路の壁面に付着した燃料の付着量が基準付着量以下である場合に、前記筒内噴射弁を駆動する筒内噴射手段を備える。
【００１０】
第４の発明は、前記気化燃料タンクの内部と外部空間とを連通可能な位置に設けられた常閉の弁であって、前記気化燃料供給弁と一緒に開，閉する大気導入弁と、
前記気化燃料供給弁と前記大気導入弁とを開弁するときに、前記気化燃料タンク内の圧力と大気圧との大小関係に基いて該各弁の開弁順序を切換える開弁順序切換手段と、
を備える。
【００１１】
第５の発明は、前記燃料としてアルコール燃料を用いる構成としている。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、内燃機関の運転中に気化燃料を生成し、この気化燃料を機関停止後の自然減圧を利用して気化燃料タンク内に蓄えておくことができる。これにより、始動時に気化燃料を生成する必要がないので、低温始動時でも、気化燃料を筒内に速やかに供給することができる。また、始動時に気化燃料の蓄えがなかったり、気化燃料が不足した場合には、気化燃料生成供給手段により通常の燃料噴射を禁止した状態で気化燃料を効率よく生成し、これを筒内に速やかに供給することができる。従って、始動性を向上させることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、気化燃料の供給後において、吸気通路の壁面に付着した燃料の付着量が基準付着量よりも多い場合には、吸気通路の壁面で発生する気化燃料が筒内に安定的に供給される。この場合、補助燃料噴射手段は、補助的な燃料噴射として、筒内への燃料供給に多少時間がかかっても噴射燃料が気化し易い吸気通路噴射を実行することができる。これにより、吸気通路の壁面で発生する気化燃料と、吸気通路で気化した噴射燃料とを筒内に安定的に供給することができる。従って、筒内に供給される燃料ガスの量を十分に確保し、始動性を向上させることができる。
【００１４】
第３の発明によれば、吸気通路の壁面に付着した燃料の付着量が基準付着量以下の場合には、筒内噴射手段により筒内への燃料噴射を実行することができる。これにより、吸気通路の壁面で発生する気化燃料が少ない場合でも、筒内噴射により正確な量の燃料を筒内に即座に供給することができ、良好な燃焼性を確保することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、大気導入弁は、気化燃料タンクから気化燃料が流出した分だけ当該タンク内に空気を流入させることができ、これにより気化燃料の供給をスムーズに行うことができる。また、開弁順序切換手段は、例えば気化燃料タンク内の圧力が大気圧よりも高い場合に、最初に気化燃料供給弁を開弁してから大気導入弁を開弁することができる。それ以外の場合には、最初に大気導入弁を開弁してから気化燃料供給弁を開弁することができる。これにより、気化燃料が大気導入弁から大気中に流出したり、吸気通路側の空気が気化燃料供給弁から気化燃料タンク内に逆流するのを防止することができる。
【００１６】
第５の発明によれば、低温時に気化し難いアルコール燃料を用いる場合でも、内燃機関の運転中に気化燃料タンク内に気化燃料を蓄えておき、この気化燃料を始動時に供給することにより、始動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるシステムの制御系統を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵによりエンジンの運転中に実行される制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵによりエンジンの始動時に実行される制御を示すフローチャートである。
【図５】図４中の気化燃料供給制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）に搭載される内燃機関としてのエンジン１０を備えている。なお、図１には、４気筒エンジンを例示したが、本発明の内燃機関は、４気筒に限定されるものではない。エンジン１０は、各気筒の燃焼室に吸入空気を吸込む吸気通路１２と、燃焼室から排気ガスが排出される排気通路１４とを備えている。
【００１９】
吸気通路１２には、上流側から順にエアクリーナ１６、スロットルバルブ１８及びサージタンク２０が設けられている。スロットルバルブ１８は、電子制御式のバタフライ弁により構成され、その開度に応じて吸気通路１２を流れる吸入空気量を調整する。サージタンク２０は、吸気脈動を減衰するために、吸気通路１２の途中に一定の広がりをもつ空間を形成している。そして、サージタンク２０の下流側は、複数の吸気管からなる吸気マニホールド２２を介して各気筒の吸気ポート２４に接続されている。なお、サージタンク２０、吸気マニホールド２２及び吸気ポート２４は、吸気通路１２の一部を構成している。
【００２０】
また、エンジン１０の各気筒には、吸気ポート２４に燃料を噴射する吸気ポート噴射弁２６と、燃焼室内（筒内）に燃料を直接噴射する筒内噴射弁２８とが設けられている。なお、吸気ポート噴射弁２６は、本実施の形態の吸気通路噴射弁を構成している。また、各気筒には、気化燃料に点火する点火プラグ３０（図２参照）と、図示しない吸気弁及び排気弁とが設けられている。噴射弁２６，２８には、車両の燃料タンク３２内に液化状態で貯留されたアルコール燃料が供給される。
【００２１】
また、エンジン１０は、始動時にクランク軸を回転駆動するスタータモータ３４を備えている。車両の運転者がスタータスイッチをＯＮにした場合には、後述のＥＣＵ６０に対してエンジンの始動要求が発生する。これにより、ＥＣＵ６０は、スタータモータ３４を起動してクランク軸を回転させる動作（クランキング）を実行し、エンジンが始動した時点、即ち、自立運転に移行した時点でクランキングを停止する。
【００２２】
次に、エンジン１０に搭載された燃料気化系統について説明する。本実施の形態では、エンジンの運転中に生成した気化燃料をタンクに蓄えておき、この気化燃料を次回の始動時に使用することを特徴としている。そして、燃料気化系統は、以下に述べる気化燃料タンク３６、タンク内噴射弁３８、気化燃料供給弁４０、大気導入弁４２、リリーフ弁４４等を備えている。
【００２３】
気化燃料タンク３６は、密閉構造を有する耐圧容器として形成され、燃料タンク３２内のアルコール燃料が気化した気化燃料を蓄えるように構成されている。また、気化燃料タンク３６は、例えばエンジンルーム内において、エンジン１０から熱が伝導し易い位置に設置されている。タンク内噴射弁３８は、燃料タンク３２に貯留された燃料を気化燃料タンク３６内に噴射（供給）するもので、本実施の形態のタンク内燃料供給手段を構成している。タンク内噴射弁３８は、例えば噴射弁２６，２８と同様の一般的な燃料噴射弁により構成され、その燃料噴射量は制御信号に応じて制御される。タンク内噴射弁３８から噴射された燃料は、気化燃料タンク３６内で気化することにより気化燃料となる。
【００２４】
気化燃料タンク３６は、スロットルバルブ１８の下流側でサージタンク２０と接続されている。この接続部には、常閉（ノーマル・クローズ）の電磁弁等により構成された気化燃料供給弁４０が設けられている。気化燃料供給弁４０の閉弁時には、気化燃料タンク３６とサージタンク２０との間が遮断され、気化燃料タンク３６内に気化燃料を蓄えることが可能となる。また、気化燃料供給弁４０の開弁時には、前記タンク２０，３６が相互に連通され、気化燃料タンク３６に蓄えられた気化燃料がサージタンク２０に供給される。
【００２５】
また、気化燃料タンク３６には、タンク内部と外部空間とを連通可能な位置に大気導入弁４２が設けられている。大気導入弁４２は常閉の電磁弁等により構成されており、開弁時には気化燃料タンク３６を大気解放する。気化燃料の供給時には、気化燃料供給弁４０と大気導入弁４２とが多少の時間差をもって一緒に開弁され、気化燃料を供給した分だけ大気導入弁４２から気化燃料タンク３６内に大気が導入される。なお、これらの弁４０，４２は、気化燃料の供給時を除いて閉弁状態に保持される。また、大気導入弁４２は、エアクリーナ１６とスロットルバルブ１８との間で吸気通路１２に接続されている。このため、大気導入弁４２の開弁時には、エアクリーナ１６より清浄化され、かつ吸気負圧の影響を受けない空気が気化燃料タンク３６に導入される。
【００２６】
さらに、気化燃料タンク３６には、例えばチェック弁、リード弁等により構成された常閉のリリーフ弁４４が設けられている。リリーフ弁４４は、気化燃料タンク３６内の圧力が所定の作動圧を超えたときに、この圧力を外部（例えば、吸気通路１２）に解放するもので、リリーフ弁４４の作動圧は、例えば大気圧程度の圧力か、または大気圧よりも数十ｋＰａ程度高い圧力に設定されている。この設定は、例えば気化燃料タンク３６が常温程度かそれよりも少し高い温度に保持され、燃料の飽和蒸気圧がこの温度領域に対応した圧力となることを前提としている。これにより、リリーフ弁４４は、気化燃料タンク３６内に噴射された燃料が気化するときに、タンク内の空気を外部に逃がすように構成されている。また、リリーフ弁４４は、気化燃料タンク３６が密閉された状態において、タンク内の圧力が過大となるのを防止する安全弁としての機能も備えている。
【００２７】
次に、図２を参照しつつ、エンジン１０の制御系統について説明する。図２は、本発明の実施の形態１におけるシステムの制御系統を示す構成図である。この図に示すように、本実施の形態のシステムは、複数のセンサ４６〜５６を含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０とを備えている。
【００２８】
まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ４６は、エンジン１０のクランク軸の回転に同期した信号を出力するもので、ＥＣＵ６０は、この出力に基いてエンジン回転数及びクランク角を検出することができる。また、エアフローセンサ４８は吸入空気量を検出し、水温センサ５０はエンジン冷却水の温度を検出する。また、タンク圧センサ５２は気化燃料タンク３６内の圧力を検出するもので、タンク温度センサ５４は気化燃料タンク３６内の温度を検出する。さらに、燃料性状センサ５６は、燃料の性状として、燃料中のアルコール濃度を検出する。
【００２９】
センサ系統には、上記センサ４６〜５６の他にも、車両やエンジンの制御に必要な各種のセンサ（例えば排気空燃比を検出する空燃比センサ、スロットルバルブ１８の開度を検出するスロットルセンサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ等）が含まれており、これらのセンサはＥＣＵ６０の入力側に接続されている。なお、本発明は、必ずしもタンク温度センサ５４を必要とするものではなく、例えばタンク温度センサ５４を使用せず、エンジンの温度や運転履歴、気化燃料タンク３６への熱伝導特性等に基いてタンク内温度を推定する構成としてもよい。
【００３０】
一方、ＥＣＵ６０の出力側には、スロットルバルブ１８、噴射弁２６，２８，３８、点火プラグ３０、スタータモータ３４、気化燃料供給弁４０、大気導入弁４２等を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ６０は、センサ系統によりエンジンの運転情報を検出し、その検出結果に基いて各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ４６の出力に基いてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ４８により吸入空気量を検出する。また、以下に述べる通常の燃料噴射制御を実行しつつ、クランク角に基いて点火時期を決定し、点火プラグ３０を駆動する。
【００３１】
通常の燃料噴射制御は、後述の気化燃料供給制御が実行される場合を除いて、エンジンの運転中に実行されるもので、始動時の燃料噴射制御も含んでいる。この燃料噴射制御では、吸入空気量、エンジン回転数、エンジン冷却水の温度等に基いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期を決定した後に、噴射弁２６，２８を駆動する。この場合、吸気ポート噴射弁２６と筒内噴射弁２８の噴射量の比率は、エンジンの運転状態や燃料の性状に応じて可変に設定される。さらに、ＥＣＵ６０は、燃料気化系統の制御として、以下に述べる気化燃料生成制御と、気化燃料供給制御とを実行する。
【００３２】
［実施の形態１の動作］
（気化燃料生成制御）
気化燃料生成制御は、エンジン１０の運転中（好ましくは、暖機終了後の運転中）に、気化燃料タンク３６内で燃料を気化させ、気化燃料を生成するものである。具体的に述べると、気化燃料生成制御では、気化燃料供給弁４０と大気導入弁４２とを閉弁した状態で、タンク内噴射弁３８から燃料を噴射する。このとき、燃料の噴射量は、気化燃料タンク３６内の温度、燃料中のアルコール濃度等に基いて、噴射燃料の全てが気化するように決定される。噴射された燃料は、タンク内の空気をリリーフ弁４４から追い出しつつ、速やかに気化して気化燃料となる。このとき、リリーフ弁４４は、タンク内の空気圧により燃料の気化が抑制されるのを回避し、気化燃料の生成を促進することができる。この結果、噴射燃料の気化が完了すると、タンク内の空気は殆ど排出され、気化燃料タンク３６内には、気化燃料が飽和蒸気圧に近い圧力で充満した状態となる。
【００３３】
上述した気化燃料生成制御により、気化燃料タンク３６内には、エンジンの運転中に気化燃料を蓄えることができる。そして、気化燃料タンク３６は、タンク内で生じる自然減圧を利用して、エンジン停止後の冷間時にも、気化燃料の少なくとも一部を気相状態に保持することができる。なお、気化燃料生成制御は、気化燃料タンク３６内の温度が気化燃料を生成し得る所定の判定温度以上の場合にのみ実行するのが好ましい。
【００３４】
（気化燃料供給制御）
気化燃料供給制御は、エンジンの始動時に気化燃料供給弁４０と大気導入弁４２とを開弁し、気化燃料タンク３６内に蓄えられていた気化燃料をサージタンク２０に供給するものである。以下の説明では、まず、エンジンの始動時に気化燃料タンク３６内に十分な量の気化燃料が蓄えられている場合の制御について説明する。
【００３５】
ＥＣＵ６０は、スタータスイッチがＯＮされたときに、クランキングを開始する。この結果、サージタンク２０内には、クランキングにより吸気負圧が生じるので、ＥＣＵ６０は、気化燃料供給弁４０と大気導入弁４２とを開弁し、気化燃料タンク３６内の気化燃料を吸気負圧によってサージタンク２０に供給する。このとき、気化燃料タンク３６内には、気化燃料が流出した分だけ大気導入弁４２から空気が流入するので、気化燃料の供給をスムーズに行うことができる。なお、気化燃料の供給時には、必要に応じて吸気ポート噴射弁２６や筒内噴射弁２８を駆動し、通常の燃料噴射を併用してもよい。これにより、気化燃料だけでは始動が難しい場合でも、通常の燃料噴射を補助的に用いることで始動性を確保することができる。
【００３６】
気化燃料タンク３６からサージタンク２０に供給された気化燃料は、吸気ポート２４を介して筒内に流入し、筒内で点火されて燃焼する。これにより、各気筒での燃焼が連続するようになると、エンジン回転数が上昇し、エンジンが自立運転に移行する。ＥＣＵ６０は、エンジン回転数等によりエンジンが始動したことを確認した時点で、クランキングを停止する。また、気化燃料供給弁４０と大気導入弁４２とを閉弁し、気化燃料供給制御を終了する。そして、吸気ポート噴射弁２６や筒内噴射弁２８から燃料を噴射する通常の燃料噴射制御を開始する。
【００３７】
このように、エンジンの運転中に蓄えておいた気化燃料を使用すれば、始動時に気化燃料を生成する場合と比較して、気化燃料を筒内に速やかに供給することができ、燃料が気化し難い低温始動時でも、始動性を向上させることができる。なお、気化燃料供給制御は、始動時の機関温度（例えば、エンジン冷却水の温度等）が気化燃料を必要とする所定の判定温度以下の場合にのみ実行するのが好ましい。
【００３８】
上述した気化燃料供給制御は、エンジンの運転中に十分な量の気化燃料を蓄えておくことにより、効果を発揮することができる。しかし、例えばエンジンが始動されてから短時間で停止される運転（所謂ショートトリップ運転）が繰返された場合等には、気化燃料タンク３６内に蓄えられている気化燃料の量が不足し易い。この状態で、冷間始動等が行われると、吸気系に十分な量の気化燃料が供給されず、始動性が低下する。このため、本実施の形態では、まず、エンジンの始動時に気化燃料タンク３６内に保有している気化燃料の保有量（始動時保有量）を推定する。そして、始動時に必要な気化燃料の量（始動時要求量）Ｆgasを算出し、始動時保有量が始動時要求量Ｆgas以上の場合には、前述した通常の気化燃料供給制御を実行する。一方、始動時保有量が始動要求量Ｆgasよりも少ない場合には、気化燃料生成供給制御を実行する。以下、これらの処理について説明する。
【００３９】
（始動時保有量の推定処理）
エンジンの運転中には、前述した気化燃料生成制御が実行されるので、気化燃料タンク３６内には、気化燃料が飽和蒸気圧に近い圧力で充満した状態となる。この状態で、エンジンが停止されると、タンク内に自然減圧が生じることにより、気化燃料の大部分は気体として残留する。このとき、タンク内に保有される気化燃料の保有量は、気化燃料生成制御の実行時（タンク内噴射弁３８による燃料噴射時）のタンク内温度と、自然減圧後（始動時）のタンク内温度とに応じて変化する。ＥＣＵ６０には、上記２つの時点のタンク温度と、気化燃料の残留量との関係をデータ化したマップデータが予め記憶されている。このため、ＥＣＵ６０は、タンク温度センサ５４により検出した上記２つの時点のタンク温度と、既知であるタンク容量とに基いて、気化燃料の保有量を算出することができる。
【００４０】
また、ショートトリップ運転等により、気化燃料が生成されずに消費された場合には、気化燃料の消費量を算出し、上記保有量から消費量を減算する補正を実行してもよい。具体的に述べると、まず、ＥＣＵ６０は、気化燃料を供給するときに、吸気圧センサ（図示せず）等により検出したサージタンク２０内の圧力と、タンク圧センサ５２により検出した気化燃料タンク３６内の圧力との差圧ΔＰを算出する。次に、気化燃料供給弁４０の開弁時の流路面積（予め記憶されている）と、差圧ΔＰの算出値とに基いて単位時間当りの気化燃料の供給量を算出する。そして、単位時間当りの供給量を一定のサンプリング周期で算出しつつ、この算出値を気化燃料の供給中に積算することにより、気化燃料の積算供給量（消費量）を算出する。このようにして算出された気化燃料の消費量は、ＥＣＵ６０に搭載された不揮発性メモリ等に記憶され、次回の始動時に気化燃料の保有量を補正するためのパラメータとして使用される。以上の処理により、エンジンの始動時には、その時点での気化燃料の保有量を推定することができる。
【００４１】
（始動時要求量の算出処理）
この算出処理では、エンジンの始動時に要求される気化燃料の量を、始動時要求量Ｆgasとして算出する。始動時要求量Ｆgasは、前述した気化燃料の保有量と比較される判定値である。始動時要求量Ｆgasは、例えば始動時の外気温や機関温度（エンジン冷却水の温度等）に基いて可変に設定される。ＥＣＵ６０には、外気温や機関温度に基いて始動時要求量Ｆgasを算出するためのマップデータが予め記憶されている。始動時には、外気温や機関温度が低いほど、多量の気化燃料が必要となる。このため、上記のマップデータは、吸気温が低いほど、また、冷却水の温度が低いほど、始動時要求量Ｆgasが多くなるように設定されている。
【００４２】
従って、ＥＣＵ６０は、水温センサ５０や吸気温センサの出力に基いて、温度環境に対応する適切な始動時要求量Ｆgasを算出することができる。また、始動時要求量Ｆgasは、始動時に供給される気化燃料の濃度にも影響される。これに対し、本実施の形態では、前述したように、気化燃料タンク３６内に気化燃料を飽和蒸気圧に近い規定の状態で蓄える構成としており、始動時要求量Ｆgasは、この状態の気化燃料が供給されることを前提として設定されている。
【００４３】
（気化燃料生成供給制御）
エンジンの始動時に、気化燃料タンク３６内に気化燃料が存在していない場合や、気化燃料の保有量が始動時要求量Ｆgasよりも少ない場合には、気化燃料生成供給制御を実行する。この制御は、始動時に燃料が気化し易い状態を実現した上で、気化燃料を生成しつつ、これを即座に筒内に供給するものである。気化燃料生成供給制御では、まず、通常の気化燃料供給制御で併用することがある燃料噴射を禁止する。即ち、吸気ポート噴射弁２６及び筒内噴射弁２８の作動を禁止する。そして、タンク内噴射弁３８から燃料を噴射し、この燃料噴射と一緒（ほぼ同時）に気化燃料供給弁４０と大気導入弁４２とを開弁する。なお、タンク内噴射弁３８の作動タイミングと気化燃料供給弁４０（及び大気導入弁４２）の作動タイミングとの関係は、必ずしも同時である必要はなく、多少の時間差が生じたり、作動順序が前後してもよい。即ち、気化燃料生成供給制御では、吸気ポート噴射弁２６及び筒内噴射弁２８の作動を禁止した状態で、タンク内噴射弁３８を駆動するときに弁４０，４２を開弁させればよいものである。
【００４４】
気化燃料生成供給制御において、通常の燃料噴射を禁止するのは、気化燃料タンク３６内に噴射された燃料（以下、タンク内噴射燃料と称す）が気化するための空間及び時間を確保することを目的としている。即ち、タンク内噴射燃料の少なくとも一部は、気化燃料供給弁４０が開弁すると、サージタンク２０から吸気ポート２４を介して筒内に至る流通経路を流れながら、その途中で蒸発して気化燃料となる。このとき、上述した流通経路で通常の燃料噴射が行われていると、この噴射燃料が気化することにより、吸気ポート２４や筒内の壁面が冷却されて流通経路の雰囲気温度が低下し、タンク内噴射燃料の気化が妨げられることになる。従って、本実施の形態では、通常の燃料噴射を禁止することにより、前記流通経路の雰囲気温度が低下するのを防止し、燃料の気化に適した空間及び時間を流通経路中に十分に確保することができる。
【００４５】
このため、始動時にやむを得ず気化燃料を生成する場合でも、サージタンク２０から筒内に至る広い空間と、この空間を燃料が通過するときの時間とを用いて、タンク内噴射燃料の気化を促進し、気化燃料を迅速かつ効率的に生成することができる。また、タンク内噴射弁３８による燃料噴射と弁４０，４２の開弁とを一緒に行うことにより、噴射燃料を最短時間でサージタンク２０側に流入させ、広い空間での気化を開始させることができ、気化燃料の生成を更に促進することができる。
【００４６】
また、気化燃料生成供給制御では、始動時要求量Ｆgasに相当する量の気化燃料が供給された時点で、気化燃料供給弁４０と大気導入弁４２とを閉弁する。そして、前記流通経路の壁面に付着した燃料の付着量（以下、吸気通路燃料付着量と称す）の大小に基いて、噴射弁２６，２８の何れかにより補助的な燃料噴射を実行する。具体的に述べると、ＥＣＵ６０は、まず、タンク内噴射燃料の噴射量、噴射開始からの経過時間、機関温度、流通経路の壁面面積等のパラメータに基いて吸気通路燃料付着量を算出する。これらのパラメータと吸気通路燃料付着量との関係は、実験等により求めることができ、マップデータとしてＥＣＵ６０に予め記憶されている。
【００４７】
そして、吸気通路燃料付着量が基準付着量Ｆwetよりも多い場合には、吸気ポート噴射弁２６により燃料の吸気ポート噴射を実行する。また、吸気通路燃料付着量が基準付着量Ｆwet以下の場合には、筒内噴射弁２８により燃料の筒内噴射を実行する。このように、補助的な燃料噴射として吸気ポート噴射と筒内噴射を使い分ける理由は、次の通りである。まず、噴射した燃料の気化し易さを考慮すると、燃料噴射は、基本的に筒内から出来るだけ離れた位置、即ち、吸気ポート噴射により実行するのが好ましい。しかし、吸気ポート噴射は、筒内噴射と比較して噴射燃料が筒内に到達するまでの時間が長くなる上に、噴射燃料が吸気ポートの壁面に付着することで筒内に到達する燃料の量が変動し易いという特性がある。
【００４８】
これに対し、吸気通路燃料付着量が多い場合には、吸気通路の壁面に付着した燃料が気化することにより、筒内に気化燃料が安定的に供給されるので、上述した吸気ポート噴射の特性はそれほど問題とならない。そこで、吸気通路燃料付着量が基準付着量Ｆwetよりも多い場合には、筒内への燃料供給に多少時間がかかっても噴射燃料が気化し易い吸気ポート噴射を実行する。ここで、基準付着量Ｆwetは、吸気ポート噴射の特性が問題とならないような吸気通路燃料付着量の下限値に対応して設定される。
【００４９】
従って、吸気ポート噴射の実行時には、吸気通路の壁面から発生する気化燃料と、吸気ポート内で気化した噴射燃料とを筒内に安定的に供給することができる。これにより、筒内に供給される燃料ガスの量を十分に確保し、始動性を向上させることができる。一方、吸気通路燃料付着量が基準付着量Ｆwet以下である場合には、吸気通路の壁面で発生する気化燃料が少ないので、筒内の気化燃料が不足する虞れがある。そこで、この場合には、筒内噴射により正確な量の燃料を筒内に即座に供給する。これにより、吸気通路燃料付着量が少ない場合でも、良好な燃焼性を確保することができる。
【００５０】
従って、気化燃料生成供給制御によれば、始動時に気化燃料が存在しなかったり、気化燃料が不足した場合でも、通常の燃料噴射を禁止した状態で気化燃料を効率よく生成し、これを筒内に速やかに供給することができる。そして、吸気ポート噴射または筒内噴射により、筒内への燃料供給を補う補助的な燃料を噴射することができ、この燃料噴射時には、タンク内噴射燃料の気化状態に応じて、吸気ポート噴射と筒内噴射を適切に使い分けることができる。これにより、補助的な燃料噴射を有効に活用し、エンジンを円滑に始動することができる。
【００５１】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図３乃至図５を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。まず、図３は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵによりエンジンの運転中に実行される制御を示すフローチャートである。図３に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。
【００５２】
図３に示すルーチンでは、まず、タンク温度センサ５４により気化燃料タンク３６内の温度Ｔを検出し（ステップ１００）、このタンク内温度Ｔが判定温度Ｔ1よりも高いか否かを判定する（ステップ１０２）。ここで、判定温度Ｔ1とは、気化燃料を生成し得る温度の下限値に対応して設定されるもので、タンク内での燃料噴射を許可するための判定温度である。ステップ１０２の判定成立時には、燃料が気化し易い温度状態なので、気化燃料タンク３６内に噴射する燃料の噴射量を算出し、気化燃料供給弁４０と大気導入弁４２とを閉弁した状態でタンク内噴射弁３８を駆動する（ステップ１０４）。これにより、エンジンの運転中には、気化燃料タンク３６内に気化燃料を蓄えることができる。
【００５３】
次に、図４は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵによりエンジンの始動時に実行される制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。そして、図４に示すルーチンでは、まず、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）がＯＮになったか否かを判定する（ステップ２００）。この判定成立時には、センサ５０〜５６の出力に基いて、燃料中のアルコール濃度、エンジン水温（冷却水温）、気化燃料タンク３６内の温度及び圧力を検出する（ステップ２０２）。そして、前述した推定処理により気化燃料の始動時保有量を推定する（ステップ２０４）。
【００５４】
次の処理では、スタータスイッチがＯＮとなったか否かを判定し（ステップ２０６）、この判定成立時には、クランキングを実行する（ステップ２０８）。そして、エンジン水温が気化燃料供給判定温度ethw1よりも低いか否かを判定する（ステップ２１０）。ここで、気化燃料供給判定温度ethw1とは、気化燃料の供給を許可するための判定温度であり、気化燃料を必要とする機関温度の上限値に対応して設定される。また、気化燃料供給判定温度ethw1は、燃料性状センサ５６の出力に基いて、燃料中のアルコール濃度が高いほど（即ち、燃料の揮発性が低いほど）、高い温度に設定される。ステップ２１０の判定が不成立の場合には、気化燃料が必要となるほど機関温度が低くないので、気化燃料を使用せず、通常の始動時噴射制御を実行する（ステップ２１２）。
【００５５】
一方、ステップ２１０の判定成立時には、気化燃料を使用しないと始動が難しいので、前述した算出処理により始動時要求量Ｆgasを算出する。そして、ステップ２０４で推定した始動時保有量が始動時要求量Ｆgas未満であるか否かを判定する（ステップ２１４）。この判定成立時には、気化燃料の保有量が不足しているので、ステップ２１６〜２２４において、前述した気化燃料生成供給制御を実行する。
【００５６】
具体的に述べると、ステップ２１６では、始動時要求量Ｆgasに相当する量の気化燃料を生成することが可能な燃料噴射量を算出し、通常の燃料噴射を禁止した状態でタンク内噴射弁３８を駆動する。そして、ステップ２１８では、後述の図５で説明する気化燃料供給制御を実行し、気化燃料タンク３６からサージタンク２０に気化燃料を供給する。次に、ステップ２２０では、気化燃料の供給が終了した後に、前述したように吸気通路燃料付着量を算出し、この算出値が基準付着量Ｆwetよりも多いか否かを判定する。
【００５７】
そして、ステップ２２０の判定成立時には、ステップ２２２で吸気ポート噴射弁２６を駆動し、吸気ポート２４に燃料を噴射する。また、ステップ２２０の判定が不成立の場合には、ステップ２２４で筒内噴射弁２８を駆動し、筒内に燃料を噴射する。なお、ステップ２２２，２２４では、気化燃料の供給量を補って始動性を確保することができるような燃料噴射量が算出される。一方、ステップ２１４の判定が不成立の場合には、気化燃料タンク３６内に十分な量の気化燃料が保有されているので、始動時に気化燃料を生成せず、通常の気化燃料供給制御を実行する（ステップ２２６）。
【００５８】
次に、図５は、図４中のステップ２１８，２２６で実行される気化燃料供給制御を示すフローチャートである。図５に示すルーチンでは、まず、タンク圧センサ５２により検出した気化燃料タンク３６内の圧力が大気圧Ｐ0よりも高いか否かを判定する（ステップ３００）。そして、この判定成立時には、最初に気化燃料供給弁４０を開弁して気化燃料タンク３６内の圧力を低下させ、その後に大気導入弁４２を開弁することにより、気化燃料を供給する（ステップ３０２，３０４）。また、ステップ３００の判定が不成立の場合には、最初に大気導入弁４２を開弁して気化燃料タンク３６内の圧力を大気圧まで上昇させ、その後に気化燃料供給弁４０を開弁することにより、気化燃料を供給する（ステップ３０８，３１０）。そして、何れの場合にも、気化燃料の供給が済んだ時点で気化燃料供給弁４０と大気導入弁４２とを閉弁する（ステップ３０６，３１２）。これにより、気化燃料が大気導入弁４２から大気中に流出したり、サージタンク２０内の空気が気化燃料供給弁４０から気化燃料タンク３６内に逆流するのを防止することができる。
【００５９】
なお、前記実施の形態１では、図３中に示すステップ１００〜１０４が請求項１における気化燃料生成手段の具体例を示している。また、図４中に示すステップ２１４，２２６は、請求項１における気化燃料供給手段の具体例を示し、ステップ２１４〜２１８は、気化燃料生成供給手段の具体例を示している。さらに、ステップ２２０，２２２は、請求項１における補助燃料噴射手段の具体例、ステップ２２０，２２４は、請求項２における筒内噴射手段の具体例をそれぞれ示している。一方、図５中に示すステップ３００〜３１２は、請求項３における開弁順序切換手段の具体例を示している。
【００６０】
また、実施の形態では、吸気通路燃料付着量が基準付着量Ｆwetよりも多い場合に吸気ポート噴射を実行し、それ以外の場合には筒内噴射を実行する構成とした。しかし、本発明は、少なくとも、吸気通路燃料付着量が基準付着量Ｆwetよりも多い場合に吸気ポート噴射を実行すればよいもので、必ずしも筒内噴射を行う必要はない。また、実施の形態では、吸気通路噴射弁として吸気ポート噴射弁２６を例示したが、本発明では、吸気通路噴射弁により吸気通路１２の適切な部位に噴射すればよいもので、必ずしも吸気ポート２４に燃料を噴射する必要はない。
【００６１】
また、実施の形態では、吸気通路１２に対する気化燃料の供給部位として、サージタンク２０を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、スロットルバルブ１８の下流側であれば、吸気通路１２の任意の部位に気化燃料タンク３６を接続し、この部位に気化燃料を供給する構成としてよいものである。
【００６２】
また、実施の形態では、気化燃料タンク３６をエンジン１０からの熱が伝わり易い場所に配置する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、エンジン１０で発生する熱により気化燃料タンク３６を積極的に加熱する構成としてもよい。一例を挙げれば、エンジン１０と気化燃料タンク３６との間に冷却水配管を設け、エンジン冷却水により気化燃料タンク３６を加熱する構成としてもよい。また、排気通路１４と気化燃料タンク３６との間にヒートパイプ等の熱伝導部材を設け、排気熱により気化燃料タンク３６を加熱する構成としてもよい。これらの構成により、気化燃料タンク３６内での燃料の飽和蒸気圧を高め、蓄えられる気化燃料の量を増やすことができる。
【００６３】
また、実施の形態では、吸気ポート噴射弁２６と筒内噴射弁２８の両方を備えたエンジン１０を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、噴射弁２６，２８のうち何れか一方を備えず、他方のみを備えた内燃機関に適用してもよい。
【００６４】
また、実施の形態では、アルコール燃料を使用するエンジン１０を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、通常のガソリンや、ガソリンにアルコール以外の成分を添加した各種の燃料に対しても適用し得るものである。
【符号の説明】
【００６５】
１０  エンジン（内燃機関）
１２  吸気通路
１４  排気通路
１６  エアクリーナ
１８  スロットルバルブ
２０  サージタンク（吸気通路）
２２  吸気マニホールド（吸気通路）
２４  吸気ポート（吸気通路）
２６  吸気ポート噴射弁（吸気通路噴射弁）
２８  筒内噴射弁
３２  燃料タンク
３４  スタータモータ
３６  気化燃料タンク
３８  タンク内噴射弁（タンク内燃料供給手段）
４０  気化燃料供給弁
４２  大気導入弁
４４  リリーフ弁
５２  タンク圧センサ
５４  タンク温度センサ
５６  燃料性状センサ
６０  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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