(57)【要約】【課題】アルコール燃料を用いる内燃機関の制御装置に関し、供給する気化燃料が不足する状況でも、始動性を向上させるとともにエミッション特性の悪化を抑制する。【解決手段】始動時に供給する気化燃料が不足するか否かを判定する(ステップ２００〜２１２)。その結果、気化燃料が不足する場合には、気化燃料の供給に筒内燃料噴射を併用する。この際、冷却水温Ｔｅ＞所定水温Ｔｓおよびアルコール濃度Ｅ＜所定濃度Ｅｓの成立を判定し（ステップ２１６）、判定成立時には、始動時の点火気筒数のうち気化燃料が不足するまでの点火気筒には該気化燃料を供給し、不足後の点火気筒には筒内燃料噴射を行う第１の噴射形態を実行する（ステップ２１８）。一方、判定不成立時には、全ての点火気筒に気化燃料を分割して、各点火気筒の燃料不足分をそれぞれ筒内燃料噴射で補う第２の噴射形態を実行する（ステップ２２０）。【選択図】図６
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【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、
前記内燃機関の始動時に前記気化燃料供給弁を開弁し、前記気化燃料タンク内に蓄えられた気化燃料を前記吸気通路へ供給する気化燃料供給手段と、
前記燃料タンク内の燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射弁と、
前記内燃機関の始動時に必要な燃料供給量と前記気化燃料タンク内の気化燃料量とを比較して、該気化燃料量が不足するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって該気化燃料量の不足が判定された場合に、前記気化燃料供給手段の実行に加えて、前記筒内燃料噴射弁から燃料を供給する筒内噴射手段を実行する供給制御手段と、を備え、
前記供給制御手段は、前記内燃機関の暖機状態および燃料のアルコール濃度に基づいて、前記気化燃料供給手段による燃料供給量と前記筒内噴射手段による燃料供給量との割合を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記判定手段は、
前記気化燃料タンク内の燃料量、圧力および温度に基づいて、前記気化燃料量を算出する気化燃料量算出手段と、
前記内燃機関の冷却水温に基づいて、始動時に必要な燃料供給量を算出する燃料供給量算出手段と、
を含み、前記燃料供給量が前記気化燃料量よりも多量の場合に、該気化燃料量の不足を判定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】
前記供給制御手段は、
所定の点火気筒数までは前記気化燃料供給手段を実行し、その後の点火気筒には前記筒内噴射手段を実行する第１の燃料供給手段と、
各点火気筒において前記気化燃料供給手段と前記筒内噴射手段との双方を実行する第２の燃料供給手段と、を含み、
前記内燃機関の冷却水温が所定温度よりも高く、且つ、燃料のアルコール濃度が所定濃度よりも低い場合に前記第１の燃料供給手段を選択し、それ以外の場合には前記第２の燃料供給手段を選択する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】
前記第１の燃料供給手段は、
前記気化燃料タンク内の気化燃料量に基づいて、始動時に該気化燃料によって点火可能な気筒数を算出する手段と、
前記内燃機関の点火気筒数が前記点火可能気筒数を超えた場合に、前記気化燃料供給手段から前記筒内噴射手段への切り替えを行う手段と、
を備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記第１の燃料供給手段は、
前記内燃機関の機関回転数が所定値を超えた場合に、前記気化燃料供給手段から前記筒内噴射手段への切り替えを行う手段を含むことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記第１の燃料供給手段は、
前記筒内噴射手段の燃圧が所定値を超えた場合に、前記気化燃料供給手段から前記筒内噴射手段への切り替えを行う手段を含むことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記第２の燃料供給手段は、
前記各点火気筒の点火に必要な必要燃料量をそれぞれ算出する手段と、
前記各点火気筒へ供給される気化燃料量が所定量となるための前記気化燃料供給弁の開度を算出する手段と、
前記必要燃料量から前記所定量を減算した値を各点火気筒の筒内噴射量として算出する手段と、
を含むことを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記筒内噴射手段は、吸気弁が閉弁した後の圧縮行程に筒内噴射を実行することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記筒内噴射手段は、
吸気弁の閉弁時期に基づいて、筒内の圧縮端温度を推定する手段と、
前記圧縮端温度に基づいて、筒内燃料噴射弁からの噴射量を算出する手段と、
を備えることを特徴とする請求項８記載の制御装置。
【請求項１０】
燃料のアルコール濃度に基づいて、前記内燃機関の吸気弁の閉時期を可変に制御する手段を更に備えることを特徴とする請求項８または９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２００５−２２０８１１号公報
【特許文献３】特開２００９−１９１６３５号公報
【特許文献４】特開２００９−２９３５６５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ため、始動時に気化燃料を生成するのに時間がかかってしまう。このため、上記従来技術では、速やかな始動要求を優先することとすると供給する気化燃料量が不足してしまい、始動性の悪化やエミッション特性の悪化を招くおそれがあった。
【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、供給する気化燃料が不足する状況でも、始動性を向上させるとともにエミッション特性の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。
【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、
前記内燃機関の始動時に前記気化燃料供給弁を開弁し、前記気化燃料タンク内に蓄えられた気化燃料を前記吸気通路へ供給する気化燃料供給手段と、
前記燃料タンク内の燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内燃料噴射弁と、
前記内燃機関の始動時に必要な燃料供給量と前記気化燃料タンク内の気化燃料量とを比較して、該気化燃料量が不足するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって該気化燃料量の不足が判定された場合に、前記気化燃料供給手段の実行に加えて、前記筒内燃料噴射弁から燃料を供給する筒内噴射手段を実行する供給制御手段と、を備え、
前記供給制御手段は、前記内燃機関の暖機状態および燃料のアルコール濃度に基づいて、前記気化燃料供給手段による燃料供給量と前記筒内噴射手段による燃料供給量との割合を制御す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、
前記判定手段は、
前記気化燃料タンク内の燃料量、圧力および温度に基づいて、前記気化燃料量を算出する気化燃料量算出手段と、
前記内燃機関の冷却水温に基づいて、始動時に必要な燃料供給量を算出する燃料供給量算出手段と、
を含み、前記燃料供給量が前記気化燃料量よりも多量の場合に、該気化燃料量の不足を判定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、
前記供給制御手段は、
所定の点火気筒数までは前記気化燃料供給手段を実行し、その後の点火気筒には前記筒内噴射手段を実行する第１の燃料供給手段と、
各点火気筒において前記気化燃料供給手段と前記筒内噴射手段との双方を実行する第２の燃料供給手段と、を含み、
前記内燃機関の冷却水温が所定温度よりも高く、且つ、燃料のアルコール濃度が所定濃度よりも低い場合に前記第１の燃料供給手段を選択し、それ以外の場合には前記第２の燃料供給手段を選択することを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第３の発明において、
前記第１の燃料供給手段は、
前記気化燃料タンク内の気化燃料量に基づいて、始動時に該気化燃料によって点火可能な気筒数を算出する手段と、
前記内燃機関の点火気筒数が前記点火可能気筒数を超えた場合に、前記気化燃料供給手段から前記筒内噴射手段への切り替えを行う手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第４の発明において、
前記第１の燃料供給手段は、
前記内燃機関の機関回転数が所定値を超えた場合に、前記気化燃料供給手段から前記筒内噴射手段への切り替えを行う手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、第４の発明において、
前記第１の燃料供給手段は、
前記筒内噴射手段の燃圧が所定値を超えた場合に、前記気化燃料供給手段から前記筒内噴射手段への切り替えを行う手段を含むことを特徴とする。
【００１３】
第７の発明は、第３乃至第６の何れか１つの発明において、
前記第２の燃料供給手段は、
前記各点火気筒の点火に必要な必要燃料量をそれぞれ算出する手段と、
前記各点火気筒へ供給される気化燃料量が所定量となるための前記気化燃料供給弁の開度を算出する手段と、
前記必要燃料量から前記所定量を減算した値を各点火気筒の筒内噴射量として算出する手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１４】
第８の発明は、第１乃至第７の何れか１つの発明において、
前記筒内噴射手段は、吸気弁が閉弁した後の圧縮行程に筒内噴射を実行することを特徴とする。
【００１５】
第９の発明は、第８の発明において、
前記筒内噴射手段は、
吸気弁の閉弁時期に基づいて、筒内の圧縮端温度を推定する手段と、
前記圧縮端温度に基づいて、筒内燃料噴射弁からの噴射量を算出する手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１６】
第１０の発明は、第８または第９の発明において、
燃料のアルコール濃度に基づいて、前記内燃機関の吸気弁の閉時期を可変に制御する手段を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【００１８】
第１の発明によれば、始動時に供給する気化燃料が不足する場合に、筒内噴射弁から噴射される筒内噴射手段が併用される。この際に、内燃機関の暖機状態および燃料のアルコール濃度に基づいて、気化燃料タンクから供給される気化燃料量と筒内噴射弁から供給される筒内噴射燃料量との混合割合が制御される。このため、本発明によれば、筒内の燃料気化条件に基づいて、筒内噴射弁から噴射される燃料を有効に利用することができるので、気化燃料が不足している状況においても、始動性を確保することができる。
【００１９】
第２の発明によれば、気化燃料タンク内の燃料量、圧力および温度に基づいて、該気化燃料タンク内の気化燃料量を算出することができる。このため、本発明によれば、内燃機関の冷却水温に基づいて算出される始動時に必要な必要燃料量が、該気化燃料量よりも多量である場合か否かを判定することにより、始動時における気化燃料の不足有無を有効に判定することができる。
【００２０】
第３の発明によれば、始動時の気化燃料が不足する場合に、冷却水温が所定温度よりも高く、且つ燃料のアルコール濃度が所定濃度よりも低い場合には、第１の燃料供給手段が選択され、それ以外の条件では第２の燃料供給手段が選択される。このため、本発明によれば、燃料が筒内で気化しにくい条件の場合には、より多くの点火気筒に気化燃料が分割して供給されるので、始動性を確保しつつ気化燃料不足分を有効に補うことができる。また、燃料が筒内で気化しやすい条件の場合には、先ず気化燃料を用いた数回の燃焼を行うことで、筒内条件を筒内噴射燃料のみでも点火可能な状態にすることができるので、その後の気化燃料不足時の筒内噴射燃料の燃焼においても、エミッション特性の悪化を有効に抑止することができる。
【００２１】
第４の発明によれば、第１の燃料供給手段において、気化燃料タンク内の気化燃料量に基づいて、始動時に該気化燃料のみで点火可能な気筒数（点火可能気筒数）が算出される。そして、点火可能気筒数を超えた場合に気化燃料の供給から筒内噴射燃料の供給への切り替えが行われる。このため、本発明によれば、気化燃料が不足したタイミングで筒内噴射による燃料供給に切り替えることができる。
【００２２】
第５の発明によれば、第１の燃料供給手段において、機関回転数が所定値を超えた場合に、気化燃料の供給から筒内噴射燃料の供給への切り替えが行われる。このため、本発明によれば、回転数が上昇して気化燃料の供給が不要になった場合に筒内噴射燃料の供給への切り替えが行われるので、始動性を確保しつつ気化燃料の消費量を抑制することができる。
【００２３】
第６の発明によれば、第１の燃料供給手段の実行中に筒内噴射の燃圧が所定値を超えた場合に、気化燃料の供給から筒内噴射燃料の供給への切り替えが行われる。このため、本発明によれば、高い燃圧で筒内噴射を実行することにより噴射燃料の微粒化を図ることができるので、始動性を確保しつつ気化燃料の消費量を抑制することができる。
【００２４】
第７の発明によれば、始動時の第２の燃料供給手段において、各点火気筒へ所定量の気化燃料を供給するための燃料供給弁の開度が算出される。そして、各点火気筒の必要燃料量を実現すべく筒内噴射量が制御される。このため、本発明によれば、各点火気筒の必要燃料量を精度よく実現することができる。
【００２５】
第８の発明によれば、吸気弁が閉弁した後の圧縮行程に筒内噴射が実行される。このため、本発明によれば、気化燃料量が少ない場合であっても、弱成層燃焼による始動性の向上を図ることができる。
【００２６】
第９の発明によれば、吸気弁の閉時期に基づいて圧縮端温度が推定される。そして、該圧縮端温度に基づいて、筒内噴射量が算出される。このため、本発明によれば、筒内噴射量を圧縮端温度において蒸発可能な量に設定することができるので、始動性を確保しつつエミッション特性の悪化を有効に抑制することができる。
【００２７】
第１０の発明によれば、燃料のアルコール濃度に基づいて、吸気弁の閉時期が可変に制御される。吸気弁の閉時期を可変に制御すると圧縮端温度が変化する。このため、本発明によれば、吸気弁の閉時期を可変に制御することで、燃料の気化特性に応じて適切な圧縮端温度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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】始動時に気化燃料と筒内噴射燃料とを併用する第１の噴射形態を説明するための図である。
【図４】始動時に気化燃料と筒内噴射燃料とを併用する第２の噴射形態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６】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７】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８】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９】筒内噴射燃料量算出マップデータを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２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】
【００２９】
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。
【００３０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図８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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
燃料タンク３２には、その内部に貯留した燃料を噴射弁２６，２８に向けて送出する燃料ポンプ（図示せず）が設けられている。また、筒内噴射用の燃料系統には、前記燃料ポンプにより送出された燃料の圧力を更に筒内噴射用の基準圧（例えば、１０〜２０ＭＰａ程度）まで昇圧させる昇圧ポンプ３４が設置されている。昇圧ポンプ３４は、例えばエンジンのカムシャフトに連結された機械式のポンプにより構成され、カムシャフトが回転することによって作動する。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
先ず、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。更に、燃圧センサ６０は、昇圧ポンプ３４により昇圧された燃料の圧力、すなわち、筒内噴射弁２８から噴射される燃料の噴射圧を検出するものである。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
［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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。尚、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ことが好ましい。
【００４８】
（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、先ず、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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する事態や、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事態を防止することができる。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
(本実施の形態の特徴)
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気化燃料タンク３８内に蓄えておくことにより効果を発揮することができる。しかしながら、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（いわゆるショートトリップ運転）が繰返し行われた場合等においては、気化燃料生成制御の実行機会が得られずに気化燃料タンク３８内に蓄えられている気化燃料の量が不足するおそれがある。この状態で、エンジンの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、始動性が低下するという問題がある。
【００５４】
この問題を解決するための方法として、供給する気化燃料が不足する場合に、該気化燃料の供給時に筒内への燃料噴射を併用することが考えられる。これにより、気化燃料の不足分を筒内噴射燃料で補うことができるので、点火に必要な筒内燃料量を充たすことはできる。但し、筒内噴射弁２８から直接噴射される燃料は、燃料タンク３２内に貯留されている液体燃料であるため、筒内の温度条件或いは燃料の気化性によっては、該液体燃料が効率よく燃焼しないことも想定される。
【００５５】
そこで、本実施の形態のシステムでは、供給する気化燃料が不足して筒内噴射燃料を併用する場合に、筒内の温度状況および燃料のアルコール濃度に基づいて、以下に説明する第１の噴射形態と第２の噴射形態とから適した方を選択することとする。
【００５６】
図３は、始動時に気化燃料と筒内噴射燃料とを併用する第１の噴射形態を説明するための図である。尚、この図では、第１気筒（♯１）から♯２、♯３、♯４の順に燃焼するエンジン１０において、始動時の第１サイクルの様子を示している。この図に示すとおり、この噴射形態では、♯１における初爆から♯３までは気化燃料の供給を受けて筒内点火を行い、気化燃料が不足する♯４では筒内噴射燃料の供給を受けて筒内点火を行っている。この第１の噴射形態は、主として筒内の燃料が気化しやすい条件の場合に適している。すなわち、筒内に噴射された液体燃料が気化しやすい場合には、筒内噴射燃料のみを供給しても比較的良好に燃焼する。この場合には、図３に示すとおり、先ず、♯１〜♯３の気筒において気化燃料を供給することにより、始動時のエミッション悪化を有効に抑制するとともに、気化燃料が不足する♯４の気筒においても、筒内噴射燃料による比較的良好な燃焼を行うことができる。尚、第１の噴射形態による具体的な噴射処理については、図７を参照して後述する。
【００５７】
次に、図４は、始動時に気化燃料と筒内噴射燃料とを併用する第２の噴射形態を説明するための図である。尚、この図においても、上述した図３と同様に、第１気筒（♯１）から♯２、♯３、♯４の順に燃焼するエンジン１０において、始動時の第１サイクルの様子を示している。この図に示すとおり、この噴射形態では、♯１における初爆から♯４まで略均等に気化燃料を供給し、且つ、各気筒の燃料不足分を筒内噴射燃料で補うこととしている。この第２の噴射形態は、主として筒内の燃料が気化しにくい条件の場合に適している。すなわち、筒内に噴射された液体燃料が気化しにくい場合には、筒内噴射燃料のみを供給しても良好に燃焼しない可能性が高い。この場合には、図４に示すとおり、♯１〜♯４の気筒において気化燃料を均等に分割供給することにより、気化燃料が不足している場合であっても始動性を確保するとともに、失火によるエミッション悪化を有効に抑止することができる。尚、第２の噴射形態による具体的な噴射処理については、図８を参照して後述する。
【００５８】
噴射形態の選択は、始動時における筒内の燃料気化条件に基づいて行う。本実施の形態のシステムでは、筒内の燃料気化特性のパラメータとして、冷却水温度と燃料のアルコール濃度とを用いることができる。より具体的には、始動時の冷却水温度が高いほど、或いは燃料のアルコール濃度が低いほど、筒内噴射燃料（液体燃料）が気化しやすい条件となる。そこで、冷却水温度およびアルコール濃度にしきい値をそれぞれ設定して始動時の検出値と比較することにより、筒内噴射燃料（液体燃料）が着火可能な程度に気化しうるか否かを判断することができる。したがって、始動時に必要な気化燃料が不足している状況において、筒内噴射燃料が気化しやすい場合は第１の噴射形態を選択し、筒内噴射燃料が気化しにくい場合は第２の噴射形態を選択することにより、始動時の機関状態によらず安定した始動性を確保するとともに、エミッションの悪化を有効に抑制することができる。
【００５９】
［実施の形態１の具体的な処理］
次に、図５乃至図８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５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５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。
【００６０】
図５に示すルーチンでは、まず、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。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３８内に噴射する燃料の噴射量が算出され、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。
【００６１】
次に、図６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。
【００６２】
図６に示すルーチンでは、先ず、イグニッションスイッチ（ＩＧ）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。一方、本ステップ２００において、判定の成立が認められた場合には、エンジンの始動時であると判断されて、次のステップに移行し、燃料性状センサ５８を用いて、燃料タンク３２内の燃料のアルコール濃度Ｅが検出される（ステップ２０２）。
【００６３】
次に、気化燃料タンク３８内の気化燃料量Ａが算出される（ステップ２０４）。ここでは、具体的には、先ず気化燃料タンク３８内の総燃料量Ｑｔ、温度Ｔｔおよび圧力Ｐｔが検出される。総燃料量Ｑｔは、直近の気化燃料生成制御における上記ステップ１０４において気化燃料タンク３８内に噴射された燃料の噴射量が総燃料量Ｑｔとして取得される。また、気化燃料タンク３８内の温度Ｔｔおよび圧力Ｐｔは、タンク温度センサ５６およびタンク圧センサ５４によって検出される。次に、温度Ｔｔおよびアルコール濃度Ｅに基づいて飽和蒸気圧算出マップデータを参照し、気化燃料タンク３８内での燃料の飽和蒸気圧Ｐが算出される。そして、これらの算出値に基づいて、気化燃料タンク３８内の気化燃料量Ａが算出される。
【００６４】
次に、始動時の温度環境に基づいて、始動時に必要な燃料量Ｑｅが算出される（ステップ２０６）。ここで、温度環境とは、例えばエンジンの機関温度などである。ＥＣＵ７０には、機関温度（例えば、冷却水温Ｔｅ）に基づいて、始動時必要燃料量Ｑｅを算出するための始動時必要燃料量算出マップデータが予め記憶されている。始動時には、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、始動時要求量算出マップデータは、冷却水の温度が低いほど、始動時必要燃料量Ｑｅが多くなるように設定されている。ここでは、具体的には、水温センサ５２の出力に基づいて、かかる始動時必要燃料量算出マップデータを参照して、温度環境に応じた適切な始動時必要燃料量Ｑｅが算出される。
【００６５】
次に、気化燃料量Ａ＝０、または、冷却水温Ｔｅ＞所定温度Ｔｈ且つアルコール濃度Ｅ＜所定濃度Ｅｒの成立有無が判定される（ステップ２０８）。所定温度Ｔｈおよび所定濃度Ｅｒは、筒内の液体燃料が良好に気化しうる水温およびアルコール濃度のしきい値として、予め設定された値が読み込まれる。その結果、この判定の成立が認められた場合には、気化燃料に替えて筒内噴射弁２８から噴射される筒内噴射燃料を供給しても該燃料が良好に気化する、或いは、気化燃料タンク３８内に気化燃料が貯留されていないと判断されて、次のステップに移行し、筒内噴射弁２８からの燃料噴射が実行される（ステップ２１０）。
【００６６】
一方、上記ステップ２０８において、この判定の成立が認められない場合には、筒内噴射燃料のみでは良好な燃料を行うことができないおそれがあると判断されて、次のステップに移行し、始動時必要燃料量Ｑｅから気化燃料量Ａを減算した値が所定値Ｘよりも小さいか否かが判定される（ステップ２１２）。（Ｑｅ−Ａ）は、始動時に不足する気化燃料量であり、この値が所定値Ｘと比較される。所定値Ｘは、始動時に気化燃料が不足するか否かを判定するための値であって、予め設定された値（例えばＸ＝０）が読み込まれる。その結果、（Ｑｅ−Ａ）＜Ｘの成立が認められた場合には、気化燃料タンク３８内の気化燃料量Ａが始動時に必要な燃料量を充たしていると判断されて、次にステップに移行し、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４とが開弁されて気化燃料の供給が行われる（ステップ２１４）。
【００６７】
一方、上記ステップ２１２において、（Ｑｅ−Ａ）＜Ｘの成立が認められない場合には、気化燃料タンク３８内の気化燃料量Ａが始動時に必要な燃料量に対して不足していると判断されて、次にステップに移行し、冷却水温Ｔｅ＞所定温度Ｔｓ且つアルコール濃度Ｅ＜所定濃度Ｅｓの成立有無が判定される（ステップ２１６）。所定温度Ｔｓおよび所定濃度Ｅｓは、筒内の液体燃料が着火可能な程度に気化しうる水温およびアルコール濃度のしきい値として、予め設定された値が読み込まれる。その結果、この判定の成立が認められた場合には、筒内噴射弁２８から噴射される筒内噴射燃料のみを供給しても燃焼可能と判断されて、次のステップに移行し、第１の噴射形態に基づく気化燃料供給制御が実行される（ステップ２１８）。ここでは、具体的には、後述する図７に示すルーチンが実行される。一方、本ステップ２１６において、この判定の成立が認められない場合には、筒内噴射弁２８から噴射される筒内噴射燃料のみを供給しても燃焼しないおそれがあると判断されて、次のステップに移行し、第２の噴射形態に基づく気化燃料供給制御が実行される（ステップ２２０）。ここでは、具体的には、後述する図８に示すルーチンが実行される。
【００６８】
図７は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ７０により実行される第１の噴射形態に基づく気化燃料供給制御を示すフローチャートである。このルーチンは、上記ステップ２１８において実行されるサブルーチンである。図７に示すルーチンが開始されると、先ず点火可能気筒数Ｎｓが算出される（ステップ３００）。ここでは、具体的には、上記ステップ２０４において算出された気化燃料タンク３８内の気化燃料量Ａ、および上記ステップ２０６において算出された始動時必要燃料量Ｑｅに基づいて、気化燃料のみを供給した場合に点火可能な気筒数が算出される。
【００６９】
次に、機関回転数ＮＥが所定回転数ＮＥｓよりも大きいか否か、または筒内噴射弁２８から噴射される燃料の噴射圧Ｐが所定燃圧Ｐｓよりも大きいか否か、または点火気筒数Ｎが上記点火可能気筒数Ｎｓよりも大きいか否かが判定される（ステップ３０２）。所定回転数ＮＥｓは、エンジンの始動完了を判定するための回転数として予めＥＣＵ７０に記憶されていた値が読み込まれる。また、所定燃圧Ｐｓは、噴射燃料の微粒化を図ることのできる燃圧として、予めＥＣＵ７０に記憶されていた値が読み込まれる。その結果、何れの判定においても成立が認められない場合には、始動時に気化燃料を供給可能と判断されて、次のステップに移行し、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４とが開弁されて気化燃料の供給が行われる（ステップ３０４）。
【００７０】
一方、上記ステップ３０２において、何れかの判定の成立が認められた場合には、エンジンの始動完了、燃圧が十分に昇圧、または気化燃料が不足の何れかが成立しているため、次のステップに移行し、筒内噴射燃料量Ｑｄが算出されて、筒内噴射弁２８からの燃料供給が行われる（ステップ３０６）。
【００７１】
図８は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ７０により実行される第２の噴射形態に基づく気化燃料供給制御を示すフローチャートである。このルーチンは、上記ステップ２２０において実行されるサブルーチンである。図８に示すルーチンが開始されると、先ず気化燃料供給弁の開度Ｂが算出される（ステップ４００）。ここでは、具体的には、上記ステップ２０４において算出された気化燃料量Ａを始動に必要な点火気筒数で除算することにより、各点火気筒に供給しうる筒内投入気化燃料量Ｑｃが算出される。そして、当該筒内投入気化燃料量Ｑｃを実現するための気化燃料供給弁４２の開度Ｂが算出される。
【００７２】
次に、筒内噴射燃料量Ｑｄが算出される（ステップ４０２）。ここでは、具体的には、各点火気筒の必要燃料量Ｑｓから上記ステップ４００において算出された筒内投入気化燃料量Ｑｃを除算することにより、各点火気筒において必要な筒内噴射燃料量Ｑｄがそれぞれ算出される。次に、気化燃料供給弁４２が開度Ｂに開弁されて気化燃料の供給が行われるとともに、筒内噴射弁２８からの筒内噴射燃料量Ｑｄの供給が行われる（ステップ４０４）。
【００７３】
以上説明したとおり、本実施の形態１のシステムによれば、始動時に気化燃料タンク３８内の気化燃料が不足して筒内噴射燃料の供給を併用する場合に、筒内の燃料気化環境に応じて、始動性およびエミッション特性に適した噴射形態が選択される。これにより、気化燃料が不足している場合であっても、始動性を確保しつつエミッション悪化を有効に抑制することができる。
【００７４】
ところで、上述した実施の形態１のシステムでは、第１の噴射形態と第２の噴射形態との選択の際に、冷却水温と燃料のアルコール濃度を所定値と比較することとしているが、当該選択に用いるパラメータはこれに限られない。すなわち、筒内の燃料気化条件に関連するパラメータであれば、他の条件を判定に用いることとしてもよい。
【００７５】
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ている。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。
【００７６】
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ている。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。
【００７７】
尚、上述した実施の形態１においては、タンク内噴射弁４０が前記第１の発明における「タンク内燃料供給手段」に相当しているとともに、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２１４、２１８または２２０の処理を実行することにより、前記第１の発明における「気化燃料供給手段」が、上記ステップ２１８または２２０の処理を実行することにより、前記第１の発明における「筒内噴射手段」が、上記ステップ２１２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２１８または２２０の処理を実行することにより、前記第１の発明における「供給制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００７８】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ３０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「気化燃料供給手段」が、上記ステップ３０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「筒内噴射手段」が、それぞれ実現されている。
【００７９】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ４０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「供給制御手段」が実現されている。
【００８０】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ２０４の処理を実行することにより、前記第２の発明における「気化燃料量算出手段」が、上記ステップ２０６の処理を実行することにより、前記第２の発明における「燃料供給量算出手段」が、上記ステップ２１２の処理を実行することにより、前記第２の発明における「判定手段」が、それぞれ実現されている。
【００８１】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ２１８の処理を実行することにより、前記第３の発明における「第１の燃料供給手段」が、上記ステップ２２０の処理を実行することにより、前記第３の発明における「第２の燃料供給手段」が、上記ステップ２１６の処理を実行することにより、前記第３の発明における「供給制御手段」が、それぞれ実現されている。
【００８２】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ３００の処理を実行することにより、前記第４の発明における「点火可能な気筒数を算出する手段」が、上記ステップ３０２の処理を実行することにより、前記第４の発明における「切り替えを行う手段」が、それぞれ実現されている。
【００８３】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ３００の処理を実行することにより、前記第４の発明における「点火可能な気筒数を算出する手段」が、上記ステップ３０２の処理を実行することにより、前記第４の発明における「切り替えを行う手段」が、それぞれ実現されている。
【００８４】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ３０２の処理を実行することにより、前記第５の発明における「切り替えを行う手段」が、それぞれ実現されている。
【００８５】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ３０２の処理を実行することにより、前記第６の発明における「切り替えを行う手段」が、それぞれ実現されている。
【００８６】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ４００の処理を実行することにより、前記第７の発明における「必要燃料量を算出する手段」および「開度を算出する手段」が、上記ステップ４０２の処理を実行することにより、前記第７の発明における「筒内噴射量を算出する手段」が、それぞれ実現されている。
【００８７】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図９および図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成および図２に示す制御構成を用いて、ＥＣＵ７０に後述する図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００８８】
本実施の形態２のシステムは、実施の形態１と同様の構成を採用しているものの、始動時に供給する気化燃料が不足して筒内噴射弁２８を用いた筒内燃料噴射併用する場合に、当該筒内燃料噴射を圧縮行程に行う点を特徴としている。これにより、気化燃料の供給量が不足している場合でも、弱成層燃焼により始動性を向上させることが可能となる。
【００８９】
また、本実施の形態２のシステムにおいて、筒内噴射弁２８から噴射する筒内噴射燃料量は、圧縮端温度に応じて、燃焼可能な量に設定することが好ましい。図９は、筒内噴射燃料量算出マップデータを示す図である。この図に示す筒内噴射燃料量算出マップデータは、圧縮端温度に基づいて燃焼可能な筒内噴射燃料量を求めるためのデータであり、燃料のアルコール濃度毎に予めＥＣＵ７０に記憶されている。このマップデータによれば、圧縮端温度が高い場合には、筒内噴射燃料量が多量に設定され、反対に圧縮端温度が低い場合には少量に設定される。また、このマップデータには、該圧縮端温度が吸気弁の閉時期（ＩＶＣ）に関連付けられて記憶されている。より具体的には、ＩＶＣがＢＤＣ側へ遅角されるほど圧縮端温度は高くなる。したがって、かかるマップデータを参照することにより、ＩＶＣに基づいて筒内で燃焼可能な燃料量を精度よく算出することができる。
【００９０】
尚、ＩＶＣは燃料のアルコール濃度に応じて可変に制御することが好ましい。そこで、本実施の形態２のシステムでは、アルコール濃度に基づいてＩＶＣを求めるためのＩＶＣ算出マップデータを予めＥＣＵ７０に記憶しておき、かかるマップデータに基づいてＩＶＣを算出することとしている。このマップデータでは、アルコール濃度が高い場合には燃料が気化しにくいので、ＩＶＣをより遅角側に設定して圧縮端温度が高くなるようにする。反対に、アルコール濃度が低い場合には燃料が気化しやすいので、ＩＶＣをより進角側に設定して圧縮端温度が低くなるようにする。これにより、燃料の気化特性に応じたＩＶＣに設定することができるので、筒内噴射燃料の気化促進を図ることができる。
【００９１】
［実施の形態２の具体的な処理］
次に、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１０は、本発明の実施の形態２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。図１０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。
【００９２】
図１０に示すルーチンでは、先ず、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がＯＮになったか否かが判定される（ステップ５００）。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。一方、本ステップ５００において、判定の成立が認められた場合には、エンジンの始動時であると判断されて、次のステップに移行し、燃料性状センサ５８を用いて、燃料タンク３２内の燃料のアルコール濃度Ｅが検出される（ステップ５０２）。
【００９３】
次に、気化燃料タンク３８内の気化燃料量Ｑｇが算出される（ステップ５０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ２０４における気化燃料量Ａの算出と同様の処理が実行される。次に、気化燃料量Ｑｇが気化燃料始動許可残量Ｑｇｍｉｎ以下か否かが判定される（ステップ５０６）。気化燃料始動許可残量Ｑｇｍｉｎは、始動時に必要な気化燃料量の最小値として、始動時の温度環境に基づいて算出される値であって、例えば、外気温（吸気温）と機関温度（例えば、冷却水温Ｔｅ）とに関連付けられたマップデータ等を用いることにより算出することができる。その結果、Ｑｇ≦Ｑｇｍｉｎの成立が認められない場合には、始動時に気化燃料が不足しないと判断されて、次のステップに移行し、気化燃料の供給が実行される（ステップ５０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ２１４と同様の処理が実行される。
【００９４】
一方、上記ステップ５０６において、Ｑｇ≦Ｑｇｍｉｎの成立が認められた場合には、始動時に気化燃料が不足すると判断されて、次のステップに移行し、吸気弁の閉時期（ＩＶＣ）が可変制御される（ステップ５１０）。ここでは、具体的には、上記ステップ５０２において検出された燃料のアルコール濃度Ｅに基づいて上述したＩＶＣ算出マップを参照することにより、ＩＶＣが算出される。そしてＩＶＣがかかる算出値に可変制御される。
【００９５】
次に、上記ステップ５１０において算出されたＩＶＣに基づいて図９に示すデータマップを参照することにより、圧縮端温度Ｔｔｄｃが算出される（ステップ５１２）。次に、上記ステップ５１２において算出された圧縮端温度Ｔｔｄｃに基づいて図９に示すデータマップを参照することにより、筒内噴射燃料量が算出される（ステップ５１４）。
【００９６】
次に、気化燃料の供給および筒内燃料の噴射が実行される（ステップ５１６）。ここでは、具体的には、気化燃料が始動時の点火気筒に分割して供給されるとともに、上記ステップ５１４において算出された筒内噴射燃料量に基づいて、圧縮工程に筒内燃料噴射が実行される。
【００９７】
以上説明したとおり、本実施の形態２のシステムによれば、始動時に必要な気化燃料が不足する場合に、気化燃料の供給と併行して圧縮行程の筒内燃料噴射が実行される。これにより、気化燃料の供給量が不足している場合でも、弱成層燃焼により始動性を向上させることが可能となる。
【００９８】
また、本実施の形態２のシステムによれば、筒内噴射燃料量が圧縮端温度に応じて燃焼可能な量に設定されるので、始動性を確保しつつエミッションが悪化する事態を有効に抑止することができる。更に、本実施の形態２のシステムによれば、燃料のアルコール濃度に応じてＩＶＣが可変に制御されるので、筒内燃料の気化を有効に促進してエミッションの悪化を有効に抑止することができる。
【００９９】
ところで、上述した実施の形態２のシステムでは、始動時に必要な気化燃料が不足する場合に、気化燃料の供給と併行して圧縮行程の筒内燃料噴射を実行することとしているが、上述した実施の形態１のシステムにおいて圧縮行程の筒内燃料噴射を実行することとしてもよい。これにより、実施の形態１のシステムにおいても弱成層燃焼を行うことができるので、更なる始動性の向上を図ることができる。
【０１００】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ５０８または５１６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「気化燃料供給手段」が、上記ステップ５１６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「筒内噴射手段」が、上記ステップ５０６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５１６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「供給制御手段」が、それぞれ実現されている。
【０１０１】
また、上述した実施の形態２においては、気化燃料始動許可残量Ｑｇｍｉｎが前記第２の発明における「燃料供給量」に相当しているとともに、ＥＣＵ７０が、上記ステップ５０４の処理を実行することにより、前記第２の発明における「気化燃料量算出手段」が、上記ステップ５０６の処理を実行することにより、前記第２の発明における「燃料供給量算出手段」および「判定手段」が、それぞれ実現されている。
【０１０２】
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ５１６の処理を実行することにより、前記第８の発明における「筒内噴射手段」が実現されている。
【０１０３】
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ５１２の処理を実行することにより、前記第９の発明における「圧縮端温度を推定する手段」が、上記ステップ５１４の処理を実行することにより、前記第９の発明における「噴射量を算出する手段」が、それぞれ実現されている。
【０１０４】
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ７０が、上記ステップ５１０の処理を実行することにより、前記第１０の発明における「吸気弁の閉時期を可変に制御する手段」がそれぞれ実現されている。
【符号の説明】
【０１０５】
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
６０  燃圧センサ
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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