(57)【要約】【課題】内燃機関の始動前の燃料加熱において、省エネルギ化及び利便性向上を可能とする。【解決手段】燃料加熱制御装置１０は、内燃機関の冷却水の温度を検知する冷却水温度センサ１１ａ、冷却水温度センサ１２ａによって検知された冷却水温度に応じてインジェクタ・ヒータ１３ａ及びデリバリ・パイプ・ヒータ１３ｂの少なくとも一方を使用して燃料を加熱する制御手段１２、内燃機関に燃料を供給するインジェクタに設けられたインジェクタ・ヒータ１３ａ、インジェクタに燃料を分配するデリバリ・パイプに設けられたデリバリ・パイプ・ヒータ１３ｂ等を備えている。制御手段１２は、冷却水温度が所定値よりも低い時にインジェクタ・ヒータ１３ａ及びデリバリ・パイプ・ヒータ１３ｂの両方を使用して燃料を加熱し、冷却水温度が所定値よりも高い時にインジェクタ・ヒータ１３ａのみを使用して燃料を加熱する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を供給するインジェクタに設けられたインジェクタ・ヒータと、
前記インジェクタに燃料を分配するデリバリ・パイプに設けられたデリバリ・パイプ・ヒータと、
前記内燃機関の状態を検知する状態検知手段と、
この状態検知手段によって検知された前記内燃機関の状態に応じて、前記インジェクタ・ヒータ及び前記デリバリ・パイプ・ヒータの少なくとも一方を使用して前記燃料を加熱する制御手段と、
を備えた内燃機関の燃料加熱制御装置。
【請求項２】
前記状態検知手段は、前記内燃機関の冷却水の温度を検知する冷却水温度センサである、
請求項１記載の内燃機関の燃料加熱制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記冷却水温度センサによって検知された前記温度が所定値よりも低い場合に前記インジェクタ・ヒータ及び前記デリバリ・パイプ・ヒータの両方を使用して前記燃料を加熱し、
前記冷却水温度センサによって検知された前記温度が所定値よりも高い場合に前記インジェクタ・ヒータのみを使用して前記燃料を加熱する、
請求項２記載の内燃機関の燃料加熱制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関が設置された車両のドアロックの施錠状態及び開錠状態を検知するドアロック検知手段を更に備え、
前記制御手段は、前記ドアロック検知手段によって閉錠状態から開錠状態への変更が検知されると、前記燃料を加熱する動作を開始する、
請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の燃料加熱制御装置。
【請求項５】
前記制御手段による前記燃料を加熱する動作が始まってからの時間を計測する加熱時間カウンタを更に備え、
前記制御手段は、前記加熱時間カウンタによって所定時間が経過したことが検知されると、前記燃料を加熱する動作を終了する、
請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の燃料加熱制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関の始動を検知する始動検知手段を更に備え、
前記制御手段は、前記始動検知手段によって前記内燃機関の始動が検知されると、前記燃料を加熱する動作を終了する、
請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の燃料加熱制御装置。
【請求項７】
前記インジェクタ又は前記デリバリ・パイプにおける前記燃料の温度を検知する燃料温度センサを更に備え、
前記制御手段は、前記燃料温度センサによって検出された温度が上限値に達すると、前記燃料を加熱する動作を終了する、
請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の燃料加熱制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関が予混合エンジンであり、
前記インジェクタにおける前記燃料の圧力を検知する燃料圧力センサを更に備え、
この燃料圧力センサによって検知された燃料の圧力をｘ［ＭＰａ］とし、前記燃料温度センサによって検出された温度の前記上限値をｙ［℃］とすると、
０．１≦ｘ＜０．２のとき３０≦ｙ≦４０、
０．２≦ｘ＜０．４のとき３０≦ｙ≦７０、
０．４≦ｘ＜０．６のとき３０≦ｙ≦９０、
０．６≦ｘ        のとき３０≦ｙ≦１００、
という関係を満たす、
請求項７記載の内燃機関の燃料加熱制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関が筒内噴射式エンジンであり、
前記インジェクタにおける前記燃料の圧力を検知する燃料圧力センサを更に備え、
この燃料圧力センサによって検知された燃料の圧力をｘ［ＭＰａ］とし、前記燃料温度センサによって検出された温度の前記上限値をｙ［℃］とすると、
０．１≦ｘ＜０．４のとき３０≦ｙ≦７０、
０．４≦ｘ＜１．０のとき３０≦ｙ≦１１０、
１．０≦ｘ＜５．０のとき３０≦ｙ≦２００、
５．０≦ｘ        のとき３０≦ｙ≦２００、
という関係を満たす、
請求項７記載の内燃機関の燃料加熱制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料加熱制御装置に関し、詳しくは、車両などに用いられる内燃機関へ供給する燃料を加熱するための燃料加熱制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の低温状態では、燃料温度及び雰囲気温度の両方が低いため、内燃機関に供給される噴射燃料の温度が低くかつ粒子径も大きい。そのため、燃料と空気との混合過程において燃料が蒸発しにくくなるため、始動性及び排出ガス性能の低下が生じる。
【０００３】
そこで、噴射燃料の微粒化、蒸発、及び霧化を促進することにより、始動性及び排出ガス性能を改善する技術として、下記特許文献１，２に燃料を加熱及び加圧する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３４５９４４号公報
【特許文献２】
特開平６−１０１５８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの公知技術においては、噴射燃料の微粒化及び霧化の促進により、機関低温時の始動性及び排出ガス性能の向上が達成されるもの、長時間にわたる燃料加熱のために消費電力が増大するすなわち燃費が低下するという不都合を生じる。また、車両の電源（キー・スイッチ）の投入（ＯＮ）から加熱を開始するため、所定の燃料温度に到達する前にエンジン始動となることもある。この場合は、所望の排出ガス改善が得られない。これを防ぐために所定の燃料温度に到達するまでエンジン始動を禁止すると、今度はユーザが長時間待たされることになるので、利便性が損なわれる。
【０００６】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、省エネルギ化及び利便性向上を可能とする、内燃機関の燃料加熱制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の燃料加熱制御装置は、内燃機関に燃料を供給するインジェクタに設けられたインジェクタ・ヒータと、インジェクタに燃料を分配するデリバリ・パイプに設けられたデリバリ・パイプ・ヒータと、内燃機関の状態を検知する状態検知手段と、状態検知手段によって検知された内燃機関の状態に応じて、インジェクタ・ヒータ及びデリバリ・パイプ・ヒータの少なくとも一方を使用して燃料を加熱する制御手段と、を備えたものである。
【０００８】
従来技術では、内燃機関に供給する燃料を加熱するヒータは一つしかなかった。これに対して、本発明では、内燃機関に供給する燃料を加熱するヒータを二つ備えているので、必要に応じて両方のヒータを使用したり片方のヒータを使用したりすることができる。例えば、内燃機関の温度が低い場合は、燃料使用量が増加するため、両方のヒータを使用して燃料を加熱することにより、始動性及び排出ガス性能を確保する。一方、内燃機関の温度が高い場合は、燃料使用量が少ないため、片方のヒータのみを使用することにより、省エネルギを図る。
【０００９】
請求項２記載の燃料加熱制御装置は、請求項１記載の燃料加熱制御装置において、状態検知手段は内燃機関の冷却水の温度を検知する冷却水温度センサである、というものである。
【００１０】
内燃機関の冷却水の温度は内燃機関の温度を反映するものであるから、内燃機関の温度に応じたヒータの制御が可能となる。
【００１１】
請求項３記載の燃料加熱制御装置は、請求項２記載の燃料加熱制御装置において、冷却水温度センサによって検知された温度が所定値よりも低い場合にインジェクタ・ヒータ及びデリバリ・パイプ・ヒータの両方を使用して燃料を加熱し、冷却水温度センサによって検知された温度が所定値よりも高い場合にインジェクタ・ヒータのみを使用して燃料を加熱する、というものである。
【００１２】
冷却水の温度が所定値よりも低い場合は、燃料使用量が増加するため、インジェクタ・ヒータ及びデリバリ・パイプ・ヒータの両方を使用して燃料を加熱することにより、始動性及び排出ガス性能を確保する。一方、冷却水の温度が所定値よりも高い場合は、燃料使用量が少ないため、インジェクタ・ヒータのみを使用することにより、省エネルギを図る。
【００１３】
請求項４記載の燃料加熱制御装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料加熱制御装置において、内燃機関が設置された車両のドアロックの施錠状態及び開錠状態を検知するドアロック検知手段を更に備えたものである。そして、制御手段は、ドアロック検知手段によって閉錠状態から開錠状態への変更が検知されると、燃料を加熱する動作を開始する。
【００１４】
従来技術では、車両のユーザが電源を投入してから燃料の加熱を開始していた。そのため、燃料が十分に加熱されるまで、ユーザは車両に乗ったまま長時間待たなければならなかった。これに対して、本発明では、ドアロックが開錠された時に、燃料の加熱を開始する。そのため、ドアロックを開錠してから電源を投入するまでの時間だけ、ユーザの待ち時間が短縮される。
【００１５】
請求項５記載の燃料加熱制御装置は、請求項４記載の燃料加熱制御装置において、制御手段による燃料を加熱する動作が始まってからの時間を計測する加熱時間カウンタを更に備えている。そして、制御手段は、加熱時間カウンタによって所定時間が経過したことが検知されると、燃料を加熱する動作を終了する。
【００１６】
燃料を加熱し始めても、所定時間が経過すると、すぐには発進しないと判断して、燃料を加熱する動作を終了する。これにより、無駄な加熱を避けられるので、省エネルギを図ることができる。
【００１７】
請求項６記載の燃料加熱制御装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料加熱制御装置において、内燃機関の始動を検知する始動検知手段を更に備えている。そして、制御手段は、始動検知手段によって内燃機関の始動が検知されると、燃料を加熱する動作を終了する。
【００１８】
内燃機関の始動には多くのエネルギを必要とするので、燃料を加熱する動作を終了することにより、始動時のエネルギを確保する。
【００１９】
請求項７記載の燃料加熱制御装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料加熱制御装置において、インジェクタ又はデリバリ・パイプにおける燃料の温度を検知する燃料温度センサを更に備えている。そして、制御手段は、燃料温度センサによって検出された温度が上限値に達すると、燃料を加熱する動作を終了する。
【００２０】
内燃機関の始動性及び排出ガス性能が十分に良好となる燃料温度になれば、それ以上の燃料の加熱は不要である。そこで、燃料温度に上限値を設けて、燃料温度が上限値に達すると、燃料を加熱する動作を終了することにより、省エネルギを図る。
【００２１】
請求項８又は９記載の燃料加熱制御装置は、請求項７記載の燃料加熱制御装置において、インジェクタにおける燃料の圧力を検知する燃料圧力センサを更に備えている。ここで、燃料圧力センサによって検知された燃料の圧力をｘ［ＭＰａ］とし、燃料温度センサによって検出された温度の上限値をｙ［℃］とすると、請求項８記載の燃料加熱制御装置は、内燃機関が予混合エンジンであり、０．１≦ｘ＜０．２のとき３０≦ｙ≦４０、０．２≦ｘ＜０．４のとき３０≦ｙ≦７０、０．４≦ｘ＜０．６のとき３０≦ｙ≦９０、及び０．６≦ｘのとき３０≦ｙ≦１００、という関係を満たす。請求項９記載の燃料加熱制御装置は、内燃機関が筒内噴射式エンジンであり、０．１≦ｘ＜０．４のとき３０≦ｙ≦７０、０．４≦ｘ＜１．０のとき３０≦ｙ≦１１０、１．０≦ｘ＜５．０のとき３０≦ｙ≦２００、及び５．０≦ｘのとき３０≦ｙ≦２００、という関係を満たす。
【００２２】
燃料温度が低すぎると、燃料の粒径が大きくなったり蒸発量が少なくなったりすることにより、始動性及び排出ガス性能が損なわれる。逆に、燃料温度が高すぎると、燃料に気泡が発生することにより、今度は燃料供給不足が起こる。すなわち、燃料温度は、低すぎず高すぎず一定の範囲内にあることが望ましい。その範囲は、燃料圧力に応じて変化し、かつ内燃機関の動作原理によっても異なる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る燃料加熱制御装置の一実施形態における基本的構成を示すブロック図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００２４】
本実施形態の燃料加熱制御装置１０は、内燃機関の冷却水の温度を検知する冷却水温度センサ１１ａ（状態検知手段）、内燃機関が設置された車両のドアロックの施錠状態及び開錠状態を検知するドアロック検知手段１１ｂ、制御手段１２による燃料を加熱する動作が始まってからの時間を計測する加熱時間カウンタ１１ｃ、内燃機関の始動を検知する始動検知手段１１ｄ、インジェクタ又はデリバリ・パイプにおける燃料の温度を検知する燃料温度センサ１１ｅ、インジェクタにおける燃料の圧力を検知する燃料圧力センサ１１ｆ、冷却水温度センサ１２ａによって検知された冷却水温度に応じてインジェクタ・ヒータ１３ａ及びデリバリ・パイプ・ヒータ１３ｂの少なくとも一方を使用して燃料を加熱する制御手段１２、内燃機関に燃料を供給するインジェクタに設けられたインジェクタ・ヒータ１３ａ、インジェクタに燃料を分配するデリバリ・パイプに設けられたデリバリ・パイプ・ヒータ１３ｂ等を備えている。
【００２５】
制御手段１２は、次の機能を有する。▲１▼．冷却水温度センサ１１ａによって検知された温度が所定値よりも低い時にインジェクタ・ヒータ１３ａ及びデリバリ・パイプ・ヒータ１３ｂの両方を使用して燃料を加熱し、冷却水温度センサ１１ａによって検知された温度が所定値よりも高い時にインジェクタ・ヒータ１３ａのみを使用して燃料を加熱する。▲２▼．ドアロック検知手段１１ｂによって閉錠状態から開錠状態への変更が検知されると、燃料を加熱する動作を開始する。▲３▼．加熱時間カウンタ１１ｃによって所定時間が経過したことが検知されると、燃料を加熱する動作を終了する。▲４▼．始動検知手段１１ｄによって内燃機関の始動が検知されると、燃料を加熱する動作を終了する。▲５▼．燃料温度センサによって検出された温度が上限値に達すると、燃料を加熱する動作を終了する。
【００２６】
図２は、図１の燃料加熱制御装置を更に具体化した燃料供給システムを示すブロック図である。
【００２７】
始めに、図１及び図２に基づき説明する。図１における冷却水温度センサ１１ａ、ドアロック検知手段１１ｂ、始動検知手段１１ｄ、燃料温度センサ１１ｅ、燃料圧力センサ１１ｆ、インジェクタ・ヒータ１３ａ、デリバリ・パイプ・ヒータ１３ｂは、それぞれ図２におけるエンジン水温センサ７０、ドア・ロック・スイッチ４３、キー・スイッチ４１、デリバリ・パイプ・温度センサ７２及びインジェクション先端部温度センサ７３、燃料圧力センサ７４、インジェクタ・ヒータ６１、デリバリ・パイプ・ヒータ６２に対応する。また、図１における加熱時間カウンタ１１ｃ及び制御手段１２は、図２におけるエンジン制御コントローラ２０及びリモコン・キー・コントローラ３０の機能の一部として実現されている。図２に示す燃料供給システムによって燃料の加圧、加熱、供給等が行われる。
【００２８】
以下、図２に基づき説明する。図２では、エンジン制御コントローラ２０及びリモコン・キー・コントローラ３０の他に、バッテリ４０、キー・スイッチ４１、リモコン・キー４２、ドア・ロック・スイッチ４３、ドア・ロック・モータ４４、電源制御リレー５０〜５４、ステータ・モータ６０、インジェクタ・ヒータ６１、デリバリ・パイプ・ヒータ６２、電気式燃料ポンプ６３、インジェクタ６４、イグニッション６５、ＩＳＣ（ｉｄｌｅ  ｓｐｅｅｄ  ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ）６６、エンジン水温センサ７０、クランク角度センサ７１、デリバリ・パイプ温度センサ７２、インジェクタ先端部温度センサ７３、燃料圧力センサ７４、スロットル開度センサ７５、マニホールド圧力センサ７６、Ａ／Ｆ（空燃比）センサ７７、車速センサ７８、キー・スイッチ・センサ７９等が示されている。
【００２９】
補足すると、クランク角度センサ７１は、エンジンの回転数を検知する。デリバリ・パイプ温度センサ７２及びインジェクタ先端部温度センサ７３は、燃料の温度を検知する。キー・スイッチ・センサ７９は、エンジン・キーの差し込み及び抜き取りを検知する。インジェクタ・ヒータ６１及びデリバリ・パイプ・ヒータ６２は、例えば金属やセラッミクスからなる抵抗体を含み、通電によってジュール熱を発生する一般的なものである。
【００３０】
エンジン制御コントローラ２０は、エンジン運転を制御するマイクロコンピュータであり、電源回路２１、ＣＰＵ２２、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４、入出力インタフェース２５、出力回路２６等を備えている。リモコン・キー・コントローラ３０は、ドア施錠／開錠を制御するマイクロコンピュータであり、電源回路３１、ＲＡＭ３２、ＣＰＵ３３、ＲＯＭ３４、入出力インタフェース３５、出力回路３６等を備えている。電源回路２１，３１は、バッテリ電圧１２Ｖを直流電圧５Ｖに変換する。
【００３１】
リモコン・キー・コントローラ３０は、次の機能を有する。ドア・ロックの施錠又は開錠を判定するのに、ドア・ロック・スイッチ４３からの入力信号を用いる。ドア・ロックの開錠を検知すると、エンジン制御コントローラ２０へ電源電圧を供給するための電源制御信号を電源制御リレー５０へ出力する。
【００３２】
エンジン制御コントローラ２０は、次の機能を有する。電源電圧供給及び電源電圧停止の要求を、リモコン・キー・コントローラ２０へ出力する。燃料を加圧するための燃料ポンプ駆動信号を出力する。燃料を加熱するためのインジェクタ・ヒータ６１とデリバリ・パイプ・ヒータ６２との二系統の駆動信号を出力する。このとき、インジェクタ・ヒータ６１及びデリバリ・パイプ・ヒータ６２を選択的に別々に制御することができる。二系統の燃料加熱ヒータの選択判定基準として、エンジン水温センサ７０からの入力信号を用いる。燃料加熱状態を判定するのに、インジェクタ先端部温度センサ７３からの入力信号を用いる。加熱による消費電力増加を制限するための判定条件として、キー・スイッチ・センサ７９からの入力信号（差し込み／抜き取り）を用いる。加熱による消費電力増加を制限するための判定条件として、ドア・ロツク開錠／施錠の状態をリモコン・キー・コントローラ３０から入力する。加熱終了の判定条件として、キー・スイッチ４１のイグニッション（ＩＮＧ）ＯＮ、ＳＴＡＲＴ（エンジン始動）を検出する。
【００３３】
図３は、図２におけるリモコン・キー・コントローラの電源制御動作を示すフローチャートである。以下、図２及び図３に基づき、リモコン・キー・コントローラの動作を説明する。
【００３４】
図２の燃料供給システムは、リモコン・キー・コントローラ３０とエンジン制御コントローラ３０とを主要部品として構成される。この構成において、通常の制御系と本システムとが大きく異なる点は、エンジン制御コントローラ２０ヘ電源電圧を供給する電源制御リレー５０を、リモコン・キー・コントローラ３０が制御する点である（通常はエンジン制御コントローラ２０自身が制御する）。この構成上の特徴を前提に、図３の各ステップを説明する。
【００３５】
まず、自動車のユーザが、施錠状態のドア・ロックをリモコン・キー４２又はドア・キー（図示せず）を使って開錠する。すると、リモコン・キー・コントローラ３０は、リモコン・キー４２又はドア・ロック・スイッチ４３を介してドア・ロックの開錠を検出し（ステップ１０１）、リレーＯＮの電源制御信号を出力して電源制御リレー５０を導通させることにより、エンジン制御コントローラ２０を起動する（ステップ１０２）。また、リモコン・キー・コントローラ３０は、エンジン制御コントローラ２０からの電源電圧供給要求及び電源電圧停止要求を常に受け付けている（ステップ１０３，１０５）。
【００３６】
エンジン制御コントローラ２０から電源電圧供給要求があった場合は、リレーＯＮの電源制御信号を出力して電源制御リレー５０を導通させることにより、エンジン制御コントローラ２０に電源電圧を供給する（ステップ１０４）。この動作は、ドア・ロックが開錠された状態でエンジン制御コントローラ２０への電源電圧が遮断されている時に、キー・スイッチ４１によってイグニッション・スイッチがＯＮにされたため、エンジン制御コントローラ２０のＣＰＵ２２が割込み処理起動により電源電圧供給要求を出力した場合である。
【００３７】
エンジン制御コントローラ２０から電源電圧停止要求があった場合は、リレーＯＦＦの電源制御信号を出力して電源制御リレー５０を遮断させることにより、エンジン制御コントローラ２０への電源電圧を停止する（ステップ１０６）。この動作は、キー・スイッチ４１によってイグニッション・スイッチがＯＦＦされたため、又は燃料加熱の消費電力を制限するために、エンジン制御コントローラ２０が電源電圧停止要求を出力した場合である。
【００３８】
次に、ドア開錠から燃料の加熱を始める利点について説明する。
【００３９】
第一に、ドアが開錠された時は、長時間の駐車後であると判断できることである。つまり、施錠の後の開錠ということから、ある程度以上の長時間ソーク後と推定でき、燃料温度もある程度低下していると推定できる。例えば、ドアの開放では、ソーク時間の長短を判定することが困難である。また、燃料加熱による電力消費の増加を抑制するためにも、ドア開放に基づいて頻繁に燃料加熱を開始する場合に比べて、適切に燃料加熱を行うことができる。
【００４０】
第二に、ドア開放後の加熱開始に対して、ドア開錠後の加熱開始とした方か燃料加熱の時間が長く取れることである。特にリモコン・キー４２の普及により、カギ穴にキーを差し込んで回す方法に比べて、開錠後の加熱開始は更に加熱時間を長く取ることができる。エンジン始動するまでに所定の燃料温度まで加熱するために、できるだけ早期から燃料加熱を開始することが望ましい。
【００４１】
図４は、図２におけるエンジン制御コントローラのヒータ加熱開始制御の動作を示すフローチャートである。以下、図２及び図４に基づき、エンジン制御コントローラの動作を説明する。
【００４２】
エンジン制御コントローラ２０の起動は、ドア・ロック開錠により起動する場合と、ドア・ロック開錠状態でキー・スイッチ４１操作によりイグニッション・スイッチがＯＮされて起動する場合とがある。ここで、燃料の加熱処理を行うのは、ドア・ロック開錠により起動する場合のみである。ドアロック開錠の時は、ステップ１０７から処理が開始される。キー・スイッチ４１操作によってイグニッション・スイッチがＯＮされて起動する時は、結合子Ａから処理が開始される。
【００４３】
ドアロックが開錠されると、エンジン制御コントローラ２０が起動する。続いて、エンジン制御コントローラ２０は、電気式燃料ボンプ６３を駆動して燃料を加圧し（ステップ１０７）、エンジン水温センサ７０を介してエンジン水温を検出し（ステップ１０８）、エンジン水温に応じて燃料加熱ヒータを選択するとともに加熱時間を設定する（ステップ１０９〜１１３）。
【００４４】
次に、ヒータの選択について説明する。エンジン水温が低い時は、燃料使用量が増加するため、インジェクタ・ヒータ６１及びデリバリ・パイプ・ヒータ６２の両方を使って、デリバリ・パイプ内部及びインジェクタ内部の燃料を加熱する。一方、エンジン水温が常温相当時（例えば１５℃以上）では、始動時の燃料使用量が少ないため、インジェクタ・ヒータ６１のみを使って、インジェクタ内部の燃料のみを加熱する。二系統のヒータ選択切替えのエンジン水温値は、ＲＯＭ２３に予め設定されているＲＯＭ設定値とする。ここでは１５℃として取扱う。また、二系統のヒータを選択的に使用するが、インジェクタ・ヒータ６１は常に選択することとする。これにより、インジェクタ内部の残留燃料を低温度のまま噴射することを防止できるので、排出ガス特性を改善することが可能となる。
【００４５】
次に、加熱時間の設定について説明する。燃料を所定の温度範囲まで加熱する場合に、消費電力を制限する目的で加熱時間に上限を設ける。加熱時間上限は、エンジン水温に応じてＲＯＭ２３に予め設定された、ＲＯＭ設定値テーブルに基づき算出する。この加熱時間上限テーブルは、加熱温度上限に到達するまでの時間を考慮して設定する。以下に加熱時間上限テーブルの一例を示すが、プレッシャレギュレータの調圧圧力に応じて設定を変えるものとする。また、加熱時間上限は、インジェクタ・ヒータ６１とデリバリ・パイプ・ヒータ６２とを別々に設定する。
【００４６】
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【００４７】
ヒータを選択し加熱時間を設定した後、エンジン制御コントローラ２０はヒータに通電して燃料加熱を開始する。同時に加熱時間カウンタ（カウント値：ＨＴ−ＣＮＴ）をスタートして通電時間を計測し始める（ステップ１１４）。
【００４８】
続いて、エンジン制御コントローラ２０は、キー・スイッチ４１の操作によるイグニッション・スイッチの状態（ＯＦＦ／ＯＮ／ＳＴＡＲＴ）を検出し（ステップ１１５，１１７）、イグニッション・スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態に応じて電源制御リレー５０の制御をリモコン・キ一・コントローラ３０に要求する（ステップ１１５〜１１８）。
【００４９】
イグニッション・スイッチがＯＮであれば（ステップ１１５）、電源停止要求をリモコン・キ一・コントローラ３０へ出力し（ステップ１１６）、ステップ１１７へ進む。一方、イグニッション・スイッチがＯＦＦであれば（ステップ１１５）、そのままステップ１１７へ進む。イグニッション・スイッチがＯＦＦ状態の時のエンジン制御コントローラ２０は、電源電圧が遮断された状態（電源制御リレー５０：ＯＦＦ）であり、バックアップ電源電圧によってイグニッション・スイッチＯＮの入力待ち状態となっている。
【００５０】
続いて、車両運転（イグニッション・スイッチＯＮ）状態から、キー・スイッチ４１によって運転終了（イグニッション・スイッチＯＮ→ＯＦＦ）の操作が行われたとする。すると、エンジン制御コントローラ２０は、イグニッション・スイッチＯＮ→ＯＦＦを検出し（ステップ１１７）、電源停止要求をリモコン・キ一・コントローラ３０へ出力し（ステップ１１８）、全ての動作を終了する。これにより、リモコン・キー・コントローラ３０は、電源制御リレー５０を遮断してエンジン制御コントローラ２０への電源電圧供給を停止する。
【００５１】
ここで、キー・スイッチ４１の操作によってイグニッション・スイッチがＯＮになった場合、エンジン制御コントローラ２０は、割り込み処理により結合子Ａから処理が始め、ステップ１１５，１１６によって電源供給要求をリモコン・キー・コントローラ３０へ出力する。これにより、リモコン・キー・コントローラ３０は、電源制御リレー５０をＯＮにしてエンジン制御コントローラ２０へ電源電圧を供給する。
【００５２】
図５及び図６は、図２におけるエンジン制御コントローラのヒータ加熱停止制御の動作を示すフローチャートである。以下、図２、図５及び図６に基づき、エンジン制御コントローラの動作を説明する。
【００５３】
まず、ドア開錠及び燃料加熱後にエンジン始動に至らない場合に消費電力増加を制限する動作を説明する。スタータ・スイッチがＯＮでなければ（すなわちキー・スイッチ４１がＳＴＡＲＴでなければ）各ヒータの加熱終了を判定する（ステップ１１９〜１２３）。このとき、インジェクタ・ヒータ６１とデリバリ・パイプ・ヒータ６２とで別々に加熱時間を設定してあるため、各ヒータの加熱終了判定も別々となる。なお、ステップ１２１，１２３における加熱温度上限値は、別途説明する加熱温度上限値とする。換言すると、ステップ１２１，１２３は、イグニッション・スイッチの状態に係わらず、デリバリ・パイプ又はインジェクタの燃料加熱状態（加熱温度又は加熱時間の各上限値）に応じて加熱終了を判定する処理である（エンジン制御コントローラ２０は動作を継続）。
【００５４】
デリパリ・パイプ・ヒータ６１の加熱終了判定処理では、デリパリ・パイプの加熱開始から加熱上限時間を超えた場合、又はデリパリ・パイプ温度センサ７２による温度値が加熱温度上限値を超えた場合に、デリパリ・パイプ・ヒータ６２の加熱を停止する（ステップ１２０，１２１，１２８）。
【００５５】
インジェクタ・ヒータ加熱終了判定処理では、インジェクタの加熱開始から加熱上限時間を超えた場合、又はインジェクタ先端部温度センサ７３の温度値が加熱温度上限値を超えた場合に、インジェクタ・ヒータ６１による加熱を停止する（ステップ１２２，１２３，１２９）。
【００５６】
ステップ１２４〜１２７は、ドア・ロツク開錠により燃料加熱が開始された後、イグニッション・スイッチがＯＮとならない状況での電力消費増加を抑制するための処理である。
【００５７】
各ヒータの加熱を継続する場合又は両ヒータに通電していない場合、イグニッション・スイッチＯＦＦかつ燃料加熱開始後に所定時間経過したならば、電源電圧停止要求をリモコン・キー・コントローラ３０へ出力し（ステップ１２４，１２５，１３０）、全ての動作を終了する。これは、イグニッション・スイッチＯＦＦ相当の状態であり、車両が運転される見込みが無いと判定して、エンジン制御コントローラ２０への電源電圧供給を遮断する処理である。このときの条件は、「加熱時間カウント値：ＨＴ一ＣＮＴ＞６０ｓｅｃ（ＲＯＭ設定値）かつイグニッション・スイッチＯＦＦ状態」である。
【００５８】
続いて、ステップ１２４でキー・スイッチ４１がＯＦＦ状態（すなわちエンジン・キーが抜き取られた状態）であり、かつステップ１２５でドア・ロックが施錠されていれば、電源電圧停止要求をリモコン・キー・コントローラ３０へ要求し（ステップ１２６，１２７，１３０）、全ての動作を終了する。これは、開錠後に再度施錠された様な状況が該当する。
【００５９】
一方、ユーザがキー・スイッチ４１を操作して、イグニッション・スイッチをオン（ＩＧＮ  ＯＮ）にしエンジン始動（ＳＴＡＲＴ）にしたとする。すると、エンジン制御コントローラ２０は、ヒータヘの通電を停止し（ステップ１１９，１３１，１３２）、加熱した燃料を使ってエンジン始動制御を行う。この加熱された燃料は、エンジン水温が低い状態でも、噴射及び噴霧において微粒化及び蒸発が促進されるので、速やかに気化する。この結果、着火性及び燃焼性が向上することにより、始動性及び排出ガス特性を改善することができる。エンジン始動のスタータ・モータ６０が起動する時は、スタータ・モータ６０以外への電力供給を制限する目的で燃料加熱を停止する
【００６０】
また、ステップ１２８，１２９，１３２の後は結合子Ａ（図４）へ進む。ステップ１２７で条件不成立の場合も結合子Ａ（図４）へ進む。
【００６１】
図７は、図２の燃料加熱制御装置の動作を示すタイムチャートである。図７において、図３乃至図６に示すステップに対応する箇所に、当該ステップ番号を付記した。以下、図７を中心に図２乃至図６を参照しつつ、本実施形態の燃料加熱制御装置の動作を総括的に説明する。
【００６２】
まず、時刻ｔ１において、ドア・ロックが開錠されると、電源制御リレー５０をオンにし、エンジン水温に応じてインジェクタ・ヒータ６１及びデリバリ・パイプ・ヒータ６２に通電することにより、燃料の加熱を始める。同時に、加熱時間カウンタが動作を始める。続いて、時刻ｔ２において、ユーザがドアを開放する頃には、既に時間（ｔ２−ｔ１）が経過しているので、インジェクタ先端部温度及びデリバリ・パイプ部温度が相当加熱されている。続いて、時刻ｔ３において、インジェクタ先端部温度が上限値に達すると、インジェクタ・ヒータ６１への通電を停止する。続いて、時刻ｔ４において、デリバリ・パイプ部温度が上限値に達すると、デリバリ・パイプ・ヒータ６２への通電を停止する。続いて、時刻ｔ５において、加熱時間カウント値が６０秒を越えると、すぐには発進しないと判断して、電源制御リレー５０をオフにしてエンジン制御コントローラ２０への給電を停止することにより省エネルギを図る。続いて、時刻ｔ６において、イグニッション・スイッチがオンになると、発進すると判断して、電源制御リレー５０をオンにしてエンジン制御コントローラ２０への給電を再開する。これにより、エンジン制御コントローラ２０は、エンジン始動の制御を開始する。
【００６３】
本実施形態の燃料加熱制御装置は、予混合エンジン及び筒内直噴式エンジンのどちらにも用いることができる。図８は、内燃機関が予混合エンジンである場合の、インジェクタ・ヒータ及びデリバリ・パイプ・ヒータの一例を示す概略図である。図９は、内燃機関が筒内直噴式エンジンである場合の、インジェクタ・ヒータ及びデリバリ・パイプ・ヒータの一例を示す概略図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００６４】
図８において、燃料Ｆは、電気式燃料ポンプ８０によって燃料圧力制御用のプレッシヤ・レギュレータ８１へ導かれ、プレッシヤ・レギュレータ８１によって０．２５〜０．３ＭＰａに調圧される。調圧された燃料Ｆは、更にデリバリ・パイプ８２へ導かれ、デリバリ・パイプ８２によって各インジェクタ８３へ分配される。各インジェクタ８３は、インテーク・マニホールド８４を介して、調圧された燃料Ｆをエンジン８５へ供給する。デリバリ・パイプ８２には、デリバリ・パイプ・ヒータ８６及びデリバリ・パイプ温度センサ（図示せず）が設けられている。インジェクタ８３には、インジェクタ・ヒータ８７及びインジェクタ先端部温度センサ（図示せず）が設けられている。ドアロックが開錠されると、デリバリ・パイプ８２及びインジェクタ８３の内部は、調圧された燃料Ｆで満たされる（図４ステップ１１７参照）。
【００６５】
図９において、燃料Ｆは、電気式燃料ポンプ９０によって低圧用プレッシヤ・レギュレータ９１へ導かれ、低圧用プレッシヤ・レギュレータ９１によって１ＭＰａ以上に昇圧される。昇圧された燃料Ｆは、更に機械式燃料ポンプ９２及び高圧用プレッシヤ・レギュレータ９３によって５ＭＰａ以上に調圧されてデリバリ・パイプ９４へ導かれ、デリバリ・パイプ９４によって各インジェクタ９５へ分配される。各インジェクタ９５は、調圧された燃料Ｆを各シリンダ（燃焼室）９６へ供給する。機械式燃料ポンプ９２は、カムシャフト９７によって駆動される。デリバリ・パイプ９４には、デリバリ・パイプ・ヒータ９８及びデリバリ・パイプ温度センサ（図示せず）が設けられている。インジェクタ９５には、インジェクタ・ヒータ９９及びインジェクタ先端部温度センサ（図示せず）が設けられている。ドアロックが開錠されると、デリバリ・パイプ９４及びインジェクタ９５の内部は、調圧された燃料Ｆで満たされる（図４ステップ１１７参照）。
【００６６】
次に、本実施形態の燃料加熱制御装置における燃料の加圧と加熱との関係について説明する。燃料温度が低すぎると、燃料の粒径が大きくなったり蒸発量が少なくなったりすることにより、始動性及び排出ガス性能が損なわれる。逆に、燃料温度が高すぎると、燃料に気泡が発生することにより、今度は燃料供給不足が起こる。すなわち、燃料温度は、低すぎず高すぎず一定の範囲内にあることが望ましい。その範囲は、燃料圧力に応じて変化し、かつエンジンの動作原理によっても異なる。以下に、図面に基づき詳しく説明する。
【００６７】
図１０［１］は、自動車用ガソリンの飽和蒸気圧力曲線（ｍｏｔｏｒ  ｇａｓｏｌｉｎｅ  ｃｕｒｖｅ  ｉｎ  ’ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｄａｔａ  ｏｎ  ｆｉｌｅ，’  ｅｄ．Ｂｙ  ｊ．ｗ．ｒｏｓｅ  ａｎｄ  ｊ．ｒ．ｃｏｏｐｅｒ，ｊｏｈｕ  ｗｉｌｅｙ＆ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  １９７７，ｐ．２７５）を示す。横軸が燃料温度、縦軸が飽和蒸気圧力である。この図から、燃料温度が高いほど、飽和蒸気圧力が高くなることがわかる。また、燃料圧力が飽和蒸気圧力以下になると、燃料は管内で急激に気化する。これにより配管内に気泡が発生して、燃料供給不足が発生することも起こり得る。このため、燃料温度は燃料圧力によって変化させる必要がある。
【００６８】
図１０［２］及び図１１［１］は、ガソリンの加熱が噴霧形状及び噴霧粒径に及ぽす影響を示すグラフである。これらの図面のデータは、燃料圧力５ＭＰａかつ雰囲気圧０．１ＭＰａにおける設計噴霧角５０度のスワールインジェクタを使用した場合のものである。なお、実験における雰囲気の条件は、雰囲気温度２０℃、雰囲気圧力０．１ＭＰａである。
【００６９】
図１０［２］は横軸に燃料温度、縦軸に噴霧角、噴霧貫徹距離、噴霧幅を示したものである。この図から明らかなように、噴霧貫徹距離等は燃料温度が３２３Ｋ（５０℃）度を越えた付近から、急激に変化しており、気化が促進されている。
【００７０】
図１１［１］は横軸に燃料温度、縦軸にＰｈａｓｅ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒを用いて計測した粒径を示したものである。この図から明らかなように、燃料の加熱によって噴霧の徴粒化が促進され、燃料温度が沸点を越えた領域では、その影響が顕著である。
【００７１】
図１１［２］は、これらの実験データに基づく筒内の燃料挙動数値解析の結果を示す。この図では、エンジン筒内に付着した燃料量、エンジン筒内に浮遊している燃料量、及び気化した燃料量を表している。この図から明らかなように、燃料温度を上げることで気化が促進されることがわかる。また、滅圧沸騰が起こっている領域すなわち燃料温度が沸点を越えた領域では、更に気化が促進されることがわかる。
【００７２】
これらのことを踏まえて、内燃機関の始動性及び排出ガス特性を改善するために燃料を加熱する場合、加熱温度範囲は燃料圧力によって以下のように設定することが効果的である。
【００７３】
予混合エンジンの場合、調圧する燃料圧力の設定値によって下表のように燃料温度範囲を設定する。
2005002933.tif 000004
【００７４】
筒内噴射式エンジンの場合、調圧する燃料圧力の設定値によって下表のように燃料温度範囲を設定する。
2005002933.tif 000005
【００７５】
【発明の効果】
本発明に係る燃料加熱制御装置によれば、状態検知手段によって検知された内燃機関の状態に応じて、インジェクタ・ヒータ及びデリバリ・パイプ・ヒータの少なくとも一方を使用して燃料を加熱することにより、必要に応じて両方のヒータを使用したり片方のヒータを使用したりすることができる。例えば、内燃機関の温度が低い場合は、燃料使用量が増加するため、両方のヒータを使用して燃料を加熱することにより、始動性及び排出ガス性能を確保できる。一方、内燃機関の温度が高い場合は、燃料使用量が少ないため、片方のヒータのみを使用することにより、省エネルギを図ることができる。これに加え、本発明に係る燃料加熱制御装置によれば、各請求項ごとに次の効果も奏する
【００７６】
請求項２記載の燃料加熱制御装置によれば、状態検知手段が内燃機関の冷却水の温度を検知する冷却水温度センサであることから、内燃機関の温度に応じたインジェクタ・ヒータ及びデリバリ・パイプ・ヒータヒータの制御が可能となる。
【００７７】
請求項３記載の燃料加熱制御装置によれば、冷却水温度センサによって検知された温度が所定値よりも低い場合に、インジェクタ・ヒータ及びデリバリ・パイプ・ヒータの両方を使用して燃料を加熱することにより、始動性及び排出ガス性能を確保できるとともに、冷却水温度センサによって検知された温度が所定値よりも高い場合に、インジェクタ・ヒータのみを使用して燃料を加熱することにより、省エネルギを図ることができる。
【００７８】
請求項４記載の燃料加熱制御装置によれば、ドアロック検知手段によって閉錠状態から開錠状態への変更が検知されると、燃料を加熱する動作を開始することにより、ユーザが電源を投入してから加熱を開始する場合に比べて、燃料が十分に加熱されるまでのユーザの待ち時間を短縮できるので、利便性を向上できる。
【００７９】
請求項５記載の燃料加熱制御装置によれば、加熱時間カウンタによって所定時間が経過したことが検知されると、燃料を加熱する動作を終了することにより、すぐには発進しない場合の無駄な加熱を避けられるので、省エネルギを図ることができる。
【００８０】
請求項６記載の燃料加熱制御装置によれば、始動検知手段によって内燃機関の始動が検知されると、燃料を加熱する動作を終了することにより、内燃機関を始動するエネルギを確保できる。
【００８１】
請求項７記載の燃料加熱制御装置によれば、燃料温度センサによって検出された温度が上限値に達すると、燃料を加熱する動作を終了することにより、必要以上の燃料の加熱を回避できるので、省エネルギを図ることができる。
【００８２】
請求項８又は９記載の燃料加熱制御装置によれば、燃料温度の上限値を燃料圧力に応じて一定範囲内に設定することにより、始動性及び排出ガス性能が損なわれたり、燃料供給不足が起こったりすることを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料加熱制御装置の一実施形態における基本的構成を示すブロック図である。
【図２】図１の燃料加熱制御装置を更に具体化した燃料供給システムを示すブロック図である。
【図３】図２におけるリモコン・キー・コントローラの電源制御動作を示すフローチャートである。
【図４】図２におけるエンジン制御コントローラのヒータ加熱開始制御の動作を示すフローチャートである。
【図５】図２におけるエンジン制御コントローラのヒータ加熱停止制御の動作を示すフローチャート（その１）である。
【図６】図２におけるエンジン制御コントローラのヒータ加熱停止制御の動作を示すフローチャート（その２）である。
【図７】図２の燃料加熱制御装置の動作を示すタイムチャートである。
【図８】内燃機関が予混合エンジンである場合の、インジェクタ・ヒータ及びデリバリ・パイプ・ヒータの一例を示す概略図である。
【図９】内燃機関が筒内直噴式エンジンである場合の、インジェクタ・ヒータ及びデリバリ・パイプ・ヒータの一例を示す概略図である。
【図１０】図１０［１］は、自動車用ガソリンの飽和蒸気圧力曲線を示すグラフである。図１０［２］は、燃料温度と噴霧角、噴霧貫徹距離及び噴霧幅との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１［１］は、燃料温度と燃料粒径との関係を示したグラフである。図１１［２］は、燃料温度と燃料状態との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  燃料加熱制御装置
１１ａ  冷却水温度センサ（状態検知手段）
１１ｂ  ドアロック検知手段
１１ｃ  加熱時間カウンタ
１１ｄ  始動検知手段
１１ｅ  燃料温度センサ
１１ｆ，７４  燃料圧力センサ
１２  制御手段
１３ａ，６１，８７，９９  インジェクタ・ヒータ
１３ｂ，６２，８６，９８  デリバリ・パイプ・ヒータ
２０  エンジン制御コントローラ
３０  リモコン・キー・コントローラ
４１  キー・スイッチ（始動検知手段）
４３  ドア・ロック・スイッチ（ドアロック検知手段）
７０  エンジン水温センサ（冷却水温度センサ）
７２  デリバリ・パイプ・温度センサ（燃料温度センサ）
７３  インジェクション先端部温度センサ（燃料温度センサ）
【図１】
2005002933.tif 000006
【図２】
2005002933.tif 000007
【図３】
2005002933.tif 000008
【図４】
2005002933.tif 000009
【図５】
2005002933.tif 000010
【図６】
2005002933.tif 000011
【図７】
2005002933.tif 000012
【図８】
2005002933.tif 000013
【図９】
2005002933.tif 000014
【図１０】
2005002933.tif 000015
【図１１】
2005002933.tif 000016