(57)【要約】【課題】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が可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】エンジン１０の始動要求が発生した場合に、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４とを常閉に維持し且つスロットルバルブ１８を全閉位置に保持する（ステップ２０２）。次に、気化燃料タンク３８の内圧Ｐｔを検出して大気圧Ｐ０と比較する（ステップ２０４〜２０６）。その結果、Ｐｔ＞Ｐ０が不成立の場合、すなわち気化燃料タンク３８内に負圧が発生している場合に、大気導入弁４４を常閉に維持し且つスロットルバルブ１８を全閉位置に保持した状態で、気化燃料供給弁４２を開弁する（ステップ２０８）。その後所定の時間差をもって大気導入弁４４を開弁する（ステップ２１０）。次に、点火開始条件を変更してクランキングを開始する（ステップ２１２〜２１４）。【選択図】図１０
2011220235.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、
内燃機関の吸気通路の途中に接続され、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、
前記吸気通路における前記接続部の上流側で吸入空気の量を調整するスロットルバルブと、
前記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、
前記気化燃料タンクの内部と外部空間との連通部を開閉する常閉の大気導入弁と、
前記内燃機関の始動要求が発生した場合に、前記気化燃料タンクの内圧が大気圧よりも小さいか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記気化燃料タンクの内圧が大気圧よりも小さいと判定された場合に、クランキングの実行に先立って、前記スロットルバルブおよび前記大気導入弁を閉弁した状態で前記気化燃料供給弁を開弁し、その後前記大気導入弁を開弁する弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記弁制御手段は、
前記判定手段により前記気化燃料タンクの内圧が大気圧よりも小さいと判定された場合に、クランキングの実行に先立って、前記スロットルバルブおよび前記大気導入弁を閉弁した状態で前記気化燃料供給弁を開弁し、前記気化燃料タンクの内圧と前記吸気通路の内圧とが同等になった後に、前記大気導入弁を開弁す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。
【請求項３】
前記吸気通路は前記スロットルバルブの下流側に設けられたサージタンクを含むことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の停止時に吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップを禁止する禁止手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料はアルコールを含む燃料であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項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２００７−３３２８５５号公報
【特許文献３】特開２００１−２４１３６３号公報
【特許文献４】特開平０９−８８７４０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】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
燃料を貯留する燃料タンクと、
内燃機関の吸気通路の途中に接続され、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、
前記吸気通路における前記接続部の上流側で吸入空気の量を調整するスロットルバルブと、
前記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、
前記気化燃料タンクの内部と外部空間との連通部を開閉する常閉の大気導入弁と、
前記内燃機関の始動要求が発生した場合に、前記気化燃料タンクの内圧が大気圧よりも小さいか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記気化燃料タンクの内圧が大気圧よりも小さいと判定された場合に、クランキングの実行に先立って、前記スロットルバルブおよび前記大気導入弁を閉弁した状態で前記気化燃料供給弁を開弁し、その後前記大気導入弁を開弁する弁制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、
前記弁制御手段は、
前記判定手段により前記気化燃料タンクの内圧が大気圧よりも小さいと判定された場合に、クランキングの実行に先立って、前記スロットルバルブおよび前記大気導入弁を閉弁した状態で前記気化燃料供給弁を開弁し、前記気化燃料タンクの内圧と前記吸気通路の内圧とが同等になった後に、前記大気導入弁を開弁することを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記吸気通路は前記スロットルバルブの下流側に設けられたサージタンクを含むことを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記内燃機関の停止時に吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップを禁止する禁止手段を更に備えることを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記燃料はアルコールを含む燃料であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、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。
【００１３】
第１の発明によれば、始動時の気化燃料タンク内が負圧環境下にある場合に、クランキングの実行に先立って、スロットルバルブおよび大気導入弁を閉弁した状態で気化燃料供給弁が開弁される。これにより、吸気通路内の残留空気の一部が該気化燃料タンクに吸入されて気化燃料タンク内および該吸気通路内が一旦負圧になる。このため、その後大気導入弁が開弁されると、気化燃料タンク内の気化燃料が大気とともに吸気通路内に供給される。これにより、クランキングの実行時には、吸気通路内に供給された気化燃料を筒内に速やかに流入させることができるので、点火されずに排気系に流出する無駄な気化燃料を減少させることができる。したがって、気化燃料を有効に活用して始動性を向上させ、また排気エミッションを改善することができる。
【００１４】
第２の発明によれば、始動時の気化燃料タンク内が負圧環境下にある場合に、クランキングの実行に先立って、スロットルバルブおよび大気導入弁を閉弁した状態で気化燃料供給弁が開弁された後、該気化燃料タンクの内圧と吸気通路の内圧とが同等となった後に大気導入弁が開弁される。このため、本発明によれば、吸気通路内を確実に負圧にした後に大気導入弁が開弁されるので、気化燃料タンク内の気化燃料を効率よく吸気通路内に供給することができる。
【００１５】
第３の発明によれば、吸気通路はサージタンクを含んでいる。このため、本発明によれば、始動前に気化燃料タンク内の気化燃料を効率よくサージタンク内に供給して混合気を形成することができる。
【００１６】
第４の発明によれば、内燃機関の停止時の吸気バルブと排気バルブとのオーバーラップが禁止される。このため、本発明によれば、気化燃料供給弁が開弁されて吸気通路内の残留空気の一部が該気化燃料タンクに吸入された場合に、吸気通路内に確実に負圧を発生させることができる。
【００１７】
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】
【００１８】
【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による制御を実施しない比較例において、筒内に供給される気化燃料の濃度の時間的な変化を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１による弁制御を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１による弁制御を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１による弁制御を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１による弁制御を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態１において、筒内に供給される気化燃料の濃度の時間的な変化を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態１において実行されるルーチン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】
【００１９】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図９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、本発明は、４気筒の内燃機関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。
【００２１】
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、後述のＥＣＵ７０により開閉駆動される。そして、スロットルバルブ１８は、全閉位置と全開位置との間で開閉され、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、吸気通路１２の途中に一定の広がりをもつ空間を形成し、吸気脈動の減衰効果等を発揮するものである。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。
【００２２】
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。これらの噴射弁２６，２８は、一般的な電磁駆動式の燃料噴射弁により構成されている。さらに、各気筒には、筒内に流入した混合気に点火する点火プラグ３０（図２参照）と、それぞれ吸気ポート２４及び排気ポートを開閉するための吸気弁及び排気弁（図示せず）とが設けられている。上述した噴射弁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。
【００２３】
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３６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、ＥＣＵ７０に対してエンジンの始動要求が発生する。これにより、ＥＣＵ７０は、スタータモータ３６を起動してクランク軸を回転させる動作（クランキング）を実行する。そして、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。
【００２４】
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３８、タンク内噴射弁４０、気化燃料供給弁４２、大気導入弁４４、リリーフ弁４６等を備えている。
【００２５】
気化燃料タンク３８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３８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４０は、燃料タンク３２に貯留された燃料を気化燃料タンク３８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４０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４０から噴射された燃料は、気化燃料タンク３８内で受熱し気化することにより気化燃料となる。
【００２６】
気化燃料タンク３８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４２が設けられている。気化燃料供給弁４２の閉弁時には、気化燃料タンク３８とサージタンク２０との間が遮断され、気化燃料タンク３８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４２の開弁時には、前記タンク２０，３８が相互に連通され、気化燃料タンク３８に蓄えられた気化燃料がサージタンク２０に供給される。
【００２７】
また、気化燃料タンク３８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４４が設けられている。大気導入弁４４は常閉の電磁弁等により構成され、開弁時には気化燃料タンク３８を大気解放するようになっている。気化燃料の供給時には、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４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４４から気化燃料タンク３８内に大気が導入される。なお、これらの弁４２，４４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４４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４４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３８に導入される。
【００２８】
さらに、気化燃料タンク３８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４６が設けられている。リリーフ弁４６は、気化燃料タンク３８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４６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３８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４６は、気化燃料タンク３８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４６は、気化燃料タンク３８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。
【００２９】
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、後述する複数のセンサ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)７０とを備えている。
【００３０】
まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ４８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、ＥＣＵ７０は、この出力に基づいてエンジン回転数及びクランク角を検出する。また、エアフローセンサ５０は吸入空気量を検出し、水温センサ５２はエンジンの冷却水温を検出する。また、タンク圧センサ５４は気化燃料タンク３８内の圧力を検出し、タンク温度センサ５６は気化燃料タンク３８内の温度を検出する。また、燃料性状センサ５８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。
【００３１】
センサ系統には、上記センサの他にも、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ＥＣＵ７０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５６を必要とするものではなく、例えば、エンジンの温度や運転履歴、気化燃料タンク３８への熱伝導特性等に基づいてタンク内温度を推定する構成としてもよい。
【００３２】
一方、ＥＣＵ７０の出力側には、スロットルバルブ１８、噴射弁２６，２８，４０、点火プラグ３０、スタータモータ３６、気化燃料供給弁４２、大気導入弁４４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、ＥＣＵ７０は、センサ系統によりエンジンの運転情報を検出し、その検出結果に基づ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４８の出力に基づ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５０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、クランク角に基づいて点火時期を決定し、点火プラグ３０を駆動する。
【００３３】
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１０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づいて燃料噴射量を算出し、クランク角に基づいて燃料噴射時期を決定した後に、噴射弁２６，２８の何れか一方または両方を駆動する。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、ＥＣＵ７０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。
【００３４】
［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３８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４２と大気導入弁４４とを閉弁した状態で、タンク内噴射弁４０から燃料を噴射する。このとき、燃料の噴射量は、噴射燃料の全てが気化し、かつ気化した燃料の蒸気圧が飽和蒸気圧となるように算出される。
【００３５】
そして、タンク内噴射弁４０から噴射された燃料は、タンク内の空気をリリーフ弁４６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４６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、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３８内には、気化燃料が飽和蒸気圧に近い圧力状態で充満した状態となる。
【００３６】
上述した気化燃料生成制御により、気化燃料タンク３８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３８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３８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。
【００３７】
（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４２と大気導入弁４４とを開弁し、気化燃料タンク３８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。具体的に述べると、まず、ＥＣＵ７０は、スタータスイッチがＯＮされたときに、始動要求が発生したことを検出する。そして、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４とを閉弁し、かつスロットルバルブ１８を全閉位置に保持した状態で、スタータモータ３６に通電し、クランキングを開始する。これにより、サージタンク２０内には、クランキングによって吸気負圧が生じる。
【００３８】
そして、ＥＣＵ７０は、サージタンク２０内の吸気負圧が十分に増大したときに、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４とを開弁する。これにより、気化燃料タンク３８内の気化燃料は、吸気負圧によってサージタンク２０内に供給される。このとき、気化燃料タンク３８内には、気化燃料が流出した分だけ大気導入弁４４から空気が流入するので、気化燃料の供給はスムーズに行われる。また、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４とを開弁するときには、気化燃料タンク３８内の圧力が大気圧以上であれば、先に気化燃料供給弁４２を開弁する。一方、気化燃料タンク３８内の圧力が大気圧よりも低ければ、先に大気導入弁４４を開弁する。これにより、タンク内の気化燃料が大気中に流出したり、サージタンク２０から気化燃料タンク３８内に空気が逆流するのを防止することができる。
【００３９】
気化燃料タンク３８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。そして、ＥＣＵ７０は、エンジン回転数の上昇等により始動を確認した時点で、クランキングを停止する。また、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４とを閉弁し、気化燃料供給制御を終了する。そして、通常の燃料噴射制御を開始し、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。なお、気化燃料から通常の燃料噴射への切換は、必ずしもエンジンの始動を確認してから行う必要はない。一例を挙げれば、始動時に必要な量の気化燃料を供給した時点で、通常の燃料噴射に切換えてもよい。また、各気筒に対して１サイクル目の燃焼時のみ気化燃料を供給し、２サイクル目以降の燃焼時には通常の燃料噴射制御を実行してもよい。
【００４０】
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。
【００４１】
ところで、上述した気化燃料の供給開始時には、吸気通路１２のうち気化燃料供給弁４２から燃焼室に至るまでの空間に空気（残留空気）が存在している。この残留空気は、気化燃料の供給が開始されると、気化燃料よりも先に筒内に吸い込まれることになり、供給開始直後に気化燃料の濃度を低下させる原因となる。なお、上記空間は、正確に述べると、サージタンク２０、吸気マニホールド２２及び吸気ポート２４の内部に形成された空間であるが、サージタンク２０内の空間が大部分を占めている。このため、以下の説明では、上記空間内の残留空気のことを、サージタンク２０等の残留空気と称するものとする。
【００４２】
図３は、本発明の実施の形態１による制御を実施しない比較例において、筒内に供給される気化燃料の濃度の時間的な変化を示す説明図である。この図に示すように、筒内の気化燃料濃度は、気化燃料が筒内に流入し始める時点ｔ１から徐々に上昇し、時点ｔ２において、始動１点火目（１サイクル目）の燃焼に必要な濃度に到達する。そして、この時点ｔ２にて、１サイクル目の点火が行われる。時点ｔ１からｔ２までの期間中には、サージタンク２０等の残留空気が気化燃料と一緒に筒内に流入するので、筒内の気化燃料濃度が点火に必要なレベルに到達せず、点火を行うことができない。従って、この期間中に筒内に流入する気化燃料（図３中の斜線部分に示す流出燃料）は、そのまま未燃燃料として排気通路１４に流出することになる。この結果、比較例では、始動時に気化燃料が無駄に消費され、始動性が低下するだけでなく、排気エミッションが悪化するという問題がある。
【００４３】
そこで、本実施の形態のシステムでは、エンジン１０の始動要求が発生した場合に、クランキングの開始に先立ってサージタンク２０内に気化燃料を混合させることとする。以下、図４乃至図７を参照して詳細に説明する。エンジン１０の始動要求が発生した場合に、クランキングの開始に先立って、先ず、タンク圧センサ５４によって気化燃料タンク３８内の圧力を検出する。そして、当該圧力が大気圧よりも低い場合、すなわち気化燃料タンク３８内が負圧環境である場合には、大気導入弁４４の常閉を維持し且つスロットルバルブ１８を全閉位置に保持した状態で気化燃料供給弁４２を開弁する。図４は、本発明の実施の形態１のシステムにおいて、気化燃料供給弁４２を開弁したときの気体の流れを説明するための図である。この図に示すとおり、気化燃料供給弁４２が開弁されると、気化燃料タンク３８内の負圧Ａによってサージタンク２０等の残留空気の一部が気化燃料タンク３８内へ移動する。図５は、図４に示す気体の流れが生じた後の状態を説明するための図である。上述したとおり、スロットルバルブ１８は全閉位置に保持されているため、新気がサージタンク２０内に流入することは抑止される。このため、図５に示すとおり、気化燃料タンク３８およびサージタンク２０の圧力は負圧Ｂにおいて平衡となり気体の流れは一旦停止される。
【００４４】
次に、気化燃料供給弁４２を開弁位置に保持した状態で大気導入弁４４を開弁する。図６は、本発明の実施の形態１のシステムにおいて、大気導入弁４４を開弁したときの気体の流れを説明するための図である。この図に示すとおり、大気導入弁４４が開弁されると、気化燃料タンク３８内の負圧Ｂによってスロットルバルブ１８の上流の空気が気化燃料タンク３８内へ移動する。また、これに伴い、気化燃料タンク３８内の気化燃料の一部がサージタンク２０内へ移動する。図７は、図６に示す気体の流れが生じた後の状態を説明するための図である。この図に示すとおり、気化燃料タンク３８内の気化燃料の一部がサージタンク２０内に流入することにより、該サージタンク２０内に該気化燃料の混合気が形成される。そして、この後に上述した気化燃料供給制御が実行されると、クランキングの負圧によって、サージタンク２０内の混合気（気化燃料）が逸早く吸気ポート２４を介して筒内に流入し、筒内で点火されて燃焼する。
【００４５】
このように、上述した本実施の形態１のシステムによれば、クランキングの開始前にサージタンク２０内において混合気を生成することができる。これにより、エンジン１０の始動時には、気化燃料の供給開始直後から高濃度の気化燃料を筒内に速やかに流入させることができる。
【００４６】
図８は、本発明の実施の形態１において、筒内に供給される気化燃料の濃度の時間的な変化を示す説明図である。この図に示すように、本実施の形態によれば、気化燃料が筒内に流入し始める時点ｔ１から１サイクル目の点火を行う時点ｔ２までの期間を、図３に示す比較例よりも短縮することができる。これにより、点火されずに排気系に流出する無駄な気化燃料（流出燃料）を減少させ、気化燃料を有効に活用することができる。従って、始動性を向上させ、始動時のエミッション特性を改善することができる。
【００４７】
［実施の形態１の具体的な処理］
次に、図９および図１０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９は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ７０により実行される気化燃料生成制御を示すフローチャートである。図９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。
【００４８】
図９に示すルーチンでは、先ず、タンク温度センサ５６により気化燃料タンク３８内の温度Ｔが検出される（ステップ１００）。次に、このタンク内温度Ｔが判定温度Ｔ１よりも大きいか否かが判定される（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。その結果、Ｔ＞Ｔ１の成立が認められた場合には、燃料が気化し易い温度状態であると判断されて、気化燃料タンク３８内に噴射する燃料の噴射量が算出されて、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４とを閉弁した状態でタンク内噴射弁４０が駆動される（ステップ１０４）。これにより、気化燃料タンク３８内には気化燃料が蓄えられる。
【００４９】
次に、図１０は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ７０により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。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。図１０に示すルーチンでは、先ず、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）がＯＮになったか否かが判定される（ステップ２００）。その結果、判定の成立が認められない場合には、本ルーチンは速やかに終了される。
【００５０】
一方、上記ステップ２００において、判定の成立が認められた場合には、エンジン１０の始動要求が発生したと判断されて、次のステップに移行し、気化燃料供給弁４２および大気導入弁４４を常閉に維持し且つスロットルバルブ１８を全閉位置に保持する処理が実行される（ステップ２０２）。次に、タンク圧センサ５４を用いて気化燃料タンク３８の内圧Ｐｔが検出される（ステップ２０４）。
【００５１】
図１０に示すルーチンでは、次に、上記ステップ２０４において検出された気化燃料タンク３８の内圧Ｐｔが大気圧Ｐ０よりも高いか否かが判定される（ステップ２０６）。その結果、Ｐｔ＞Ｐ０の成立が認められた場合には、後述するステップ２１４に移行する。一方、上記ステップ２０６において、Ｐｔ＞Ｐ０の成立が認められない場合には、気化燃料タンク３８内に負圧が発生していると判断されて、次のステップに移行し、大気導入弁４４が常閉に維持され且つスロットルバルブ１８が全閉位置に保持された状態で、気化燃料供給弁４２が開弁される（ステップ２０８）。これにより、サージタンク２０等の残留空気の一部が気化燃料タンク３８内へ流入する。
【００５２】
次に、気化燃料供給弁４２が開弁され、且つスロットルバルブ１８が全閉位置に保持された状態で、大気導入弁４４が開弁される（ステップ２１０）。これにより、気化燃料タンク３８内の気化燃料がサージタンク２０内に流入して混合される。
【００５３】
次に、点火開始条件が変更される（ステップ２１２）。ここでは、具体的には、クランキングの開始から１サイクル目の点火までのクランク角期間が通常時よりも早期に設定される。次に、スタータモータ３６が起動されてクランキングが開始される（ステップ２１４）。これにより、サージタンク２０内の気化燃料が筒内へ供給されて点火されることにより、エンジン１０が始動される。
【００５４】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、エンジン１０の始動要求が発生した場合に、クランキングの開始に先立って、サージタンク２０内に気化燃料の混合気が形成される。これにより、クランキングの開始とともに逸早く必要量の気化燃料をエンジン１０へ供給することができるので、冷間時の早期始動要求を満たすことができる。また、点火されずに排気系に流出する流出燃料を減少させることができるので、始動時のエミッション特性を改善することができる。
【００５５】
ところで、上述した実施の形態１のシステムでは、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。しかしながら、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３８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。
【００５６】
また、上述した実施の形態１のシステムでは、気化燃料タンク３８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。しかしながら、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３８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３８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３８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３８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３８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３８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。
【００５７】
また、上述した実施の形態１のシステムでは、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。しかしながら、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適用することとしてもよい。
【００５８】
また、上述した実施の形態１のシステムでは、始動前のエンジン停止時の状態において吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップが付いていないエンジンを前提にしている。このため、バルブオーバーラップ付きのエンジンを用いる場合においては、上記始動制御の実行時に、バルブオーバーラップが付いている状態を禁止するように制御すればよい。これにより、負圧が発生したサージタンク２０内に排気系から空気が流入することを抑止することができるので、気化燃料タンク３８内の気化燃料を効率よく該サージタンク２０内に混合させることができる。
【００５９】
また、上述した実施の形態１のシステムでは、ステップ２１０においてスロットルバルブ１８を全閉位置に保持した状態で、大気導入弁４４を開弁することとしているが、スロットルバルブ１８の開度は全閉位置に限られない。すなわち、サージタンク２０内に形成される混合気の空燃比が目標とする空燃比となるように、該スロットルバルブの開度を調整することとしてもよい。
【００６０】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「気化燃料生成手段」が、上記ステップ２０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「判定手段」が、上記ステップ２０８〜２１０の処理を実行することにより、前記第１の発明における「弁制御手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００６１】
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
２２  吸気マニホールド
２４  吸気ポート
２６  吸気ポート噴射弁
２８  筒内噴射弁
３２  燃料タンク
３６  スタータモータ
３８  気化燃料タンク
４０  タンク内噴射弁
４２  気化燃料供給弁
４４  大気導入弁
４６  リリーフ弁
４８  クランク角センサ
５０  エアフローセンサ
５２  水温センサ
５４  タンク圧センサ
５６  タンク温度センサ
５８  燃料性状センサ
７０  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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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