(57)【要約】    【課題】  機関始動前に燃料を加熱する際に燃料加熱制御を適切に行い、バッテリの充電容量不足を回避しつつ、機関の始動性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供する。    【解決手段】  燃料の最初の加熱が終了した時点（図５，ｔ２）から機関の始動までの期間中に、燃料温度が低下したときに燃料の再加熱が行われる。燃料の最初の加熱を開始するときに（図５，ｔ０）、バッテリの充電容量ＲＣＨＧに基づいて再加熱回数ＮＲＨＥＡＴが設定され、再加熱回数ＮＲＨＥＡＴの範囲内で燃料の再加熱が行われる。再加熱１回当たりの電力消費量を一定値に設定し、再加熱回数ＮＲＨＥＡＴの範囲内で再加熱を実行することにより、バッテリの充電容量ＲＣＨＧが不足することを確実に回避する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリから供給される電力を用いて内燃機関の始動前に、該機関に供給する燃料を加熱する燃料加熱手段を備える内燃機関の制御装置において、
前記燃料加熱手段による加熱が終了した時点から前記機関の始動までの期間中に、前記燃料温度が低下したときに前記燃料を再度加熱する再加熱手段と、
前記燃料加熱手段による加熱を開始するときに、前記バッテリの充電容量に基づいて、前記再加熱手段による加熱限度回数を設定する加熱限度回数設定手段とを備え、
前記再加熱手段は、前記加熱限度回数の範囲内で前記燃料の再加熱を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記再加熱手段は、前記燃料温度を示す温度パラメータを算出する温度パラメータ算出手段を有し、前記温度パラメータが所定閾値以下に低下したときに前記再加熱を行い、
前記温度パラメータ算出手段は、前記燃料加熱手段による加熱の終了時点からの経過時間に応じて前記温度パラメータを算出することを特徴とする請求項１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、内燃機関の制御装置に関し、特に機関に供給する燃料を始動開始前に加熱する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アルコールを主成分とする燃料を使用する内燃機関の制御装置が示されている。この機関は、吸気通路に接続された気化室と、機関始動時に気化室内に燃料を噴射する始動用燃料噴射弁と、気化室内を加熱するヒータとを備えており、始動用燃料噴射弁から噴射された燃料をヒータによって加熱することにより、燃料の気化が促進される。ヒータによる加熱は、機関が搭載された車両のドアロックが解除されたときに開始される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２４８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の装置は、気化室内を減圧することにより燃料の気化を促進し、ヒータの消費電力を節約するものであるため、ヒータの通電をバッテリの充電容量を考慮して行うことは行われない。そのため、ドアロックが解除されたときにヒータの加熱が開始され、運転者が始動を開始するまでの期間が長くなると、ヒータの消費電力が増加し、バッテリの充電容量が不足する（バッテリがあがる）可能性がある。またバッテリ上がりを回避するために、ヒータの通電時間が長くなったときは通電を停止することが考えられるが、その場合には、ヒータの通電停止及び再開の制御が適切に行われないと、機関の始動が困難となる可能性がある。
【０００５】
本発明は上述した点に着目してなされたものであり、機関始動前に燃料を加熱する際に燃料加熱制御を適切に行い、バッテリの充電容量不足を回避しつつ、機関の始動性を向上させることができる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】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、バッテリから供給される電力を用いて内燃機関の始動前に、該機関に供給する燃料を加熱する燃料加熱手段を備える内燃機関の制御装置において、前記燃料加熱手段による加熱が終了した時点（ｔ２）から前記機関の始動（ｔ４）までの期間中に、前記燃料温度（ＴＦＵＥＬ）が低下したときに前記燃料を再度加熱する再加熱手段と、前記燃料加熱手段による加熱を開始するときに（ｔ０）、前記バッテリの充電容量（ＢＲＣＨＧ）に基づいて、前記再加熱手段による加熱限度回数（ＮＲＨＥＡＴ）を設定する加熱限度回数設定手段とを備え、前記再加熱手段は、前記加熱限度回数（ＮＲＨＥＡＴ）の範囲内で前記燃料の再加熱を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記再加熱手段は、前記燃料温度を示す温度パラメータ（ＱＨＦＵＥＬ）を算出する温度パラメータ算出手段を有し、前記温度パラメータ（ＱＨＦＵＥＬ）が所定閾値（ＱＨＲＨＥＡＴ）以下に低下したときに前記再加熱を行い、前記温度パラメータ算出手段は、前記燃料加熱手段による加熱の終了時点（ｔ２）からの経過時間に応じて前記温度パラメータ（ＱＨＦＵＥＬ）を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、燃料の加熱が終了した時点から機関の始動までの期間中に、燃料温度が低下したときに燃料の再度加熱が行われる。燃料の最初の加熱を開始するときに、バッテリの充電容量に基づいて加熱限度回数が設定され、加熱限度回数の範囲内で燃料の再加熱が行われる。再加熱１回当たりの電力消費量を予め設定しておき、加熱限度回数の範囲内で再加熱を実行することにより、バッテリの充電容量不足を確実に回避することができる。また加熱開始時点のバッテリ充電容量の範囲内で、機関始動性を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、燃料温度を示す温度パラメータが、最初の加熱の終了時点からの経過時間に応じて算出され、温度パラメータが所定閾値以下に低下したときに再加熱が行われる。したがって、燃料温度を検出するセンサを設けることなく、燃料加熱制御を適切に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】燃料の加熱制御を行う処理のフローチャートである。
【図３】図２の処理で実行される再加熱処理のフローチャートである。
【図４】図２の処理で参照されるマップを示す図である。
【図５】図２及び３の処理を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下「エンジン」という）１は、アルコール、またはアルコールとガソリンの混合物を燃料として運転可能な４気筒のエンジンである。エンジン１の吸気管２には、スロットル弁３が設けられており、燃料噴射弁６は、吸気管２の途中であってエンジン１とスロットル弁３との間の吸気弁（図示せず）の少し上流側に気筒毎に設けられている。
【００１２】
燃料噴射弁６は、燃料供給通路８を介して燃料タンク（図示せず）に接続されており、燃料噴射弁６の近傍には、燃料供給通路８内の燃料を加熱するヒータ７が設けられている。燃料噴射弁６及びヒータ７は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に接続されており、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。
【００１３】
エンジン１の本体にはエンジン１の冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ４が装着されており、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。エンジン１の各気筒には点火プラグ９が設けられており、点火プラグ９にはＥＣＵ５から点火信号が供給される。
【００１４】
ＥＣＵ５には、外気温ＴＡを検出する外気温センサ１０と、ヒータ７、燃料噴射弁６などに電力を供給するバッテリ（図示せず）の入出力電流（充電電流及び放電電流）ＩＢを検出する電流センサ１１と、バッテリの出力電圧ＶＢを検出するバッテリ電圧センサ１２とが接続されており、これらのセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給される。バッテリの入出力電流ＩＢを監視することにより、バッテリ容量（残充電容量）ＢＲＣＨＧが検出される。
【００１５】
ＥＣＵ５は、上記センサ及び図示しない他のセンサの検出信号に基づいて燃料噴射弁６、点火プラグ９、及びヒータ７の作動制御を行う。
ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁６、ヒータ７、点火プラグ９などに駆動信号を供給する出力回路から構成される。
【００１６】
図２は、ヒータ７による燃料加熱の制御を行う処理のフローチャートである。この処理は、例えば運転者のリモコン操作による指示にしたがって、ＥＣＵ５のＣＰＵで開始され、その後所定時間毎に実行される。
【００１７】
ステップＳ１１では、初期化フラグＦＩＮＩが「１」であるか否かを判別する。最初は初期化フラグＦＩＮＩは「０」であるので、ステップＳ１２に進み、バッテリ容量（残充電量）ＢＲＣＨＧ及び外気温ＴＡに応じて図４（ａ）に示すＮＲＨＥＡＴマップを検索し、加熱限度回数ＮＲＨＥＡＴを算出する。図４（ａ）のＴＡ０，ＴＡ１，及びＴＡ２は、所定外気温であり、ＴＡ０＜ＴＡ１＜ＴＡ２なる関係を満たすように設定されている（例えば、それぞれ−１０℃、−５℃、０℃）。すなわち、ＮＲＨＥＡＴマップマップは、バッテリ容量ＢＲＣＨＧが増加するほど加熱限度回数ＮＲＨＥＡＴが増加し、かつ外気温ＴＡが高くなるほど加熱限度回数ＮＲＨＥＡＴが増加するように設定されている。
【００１８】
ステップＳ１３では、再加熱回数カウンタＣＲＨＥＡＴの値を加熱限度回数ＮＲＨＥＡＴに設定する。ステップＳ１４では、初期化フラグＦＩＮＩを「１」に設定する。初期化フラグＦＩＮＩを「１」に設定することにより、本処理の次の実行時以降はステップＳ１１から直ちにステップＳ１５に進む。
【００１９】
ステップＳ１５では、加熱の対象となる燃料の現在の保持熱量を示す現在熱量ＱＨＦＵＥＬを算出する。具体的には、燃料の温度（熱量）を上昇させる加熱モード（最初の加熱及び後述する再加熱を実行するモード）では、ヒータ７に供給する電流のデューティＤＵＴＹ（供給熱量）、外気温ＴＡ、及び電流供給開始時点からの経過時間ＴＳに応じて現在熱量ＱＨＦＵＥＬを算出し、現在熱量ＱＨＦＵＥＬを維持する保温モードでは、現在熱量ＱＨＦＵＥＬを前回値に保持し、ヒータ７に電流を供給しない放置モードでは、電流供給を停止した時点からの経過時間ＴＣ及び外気温ＴＡに応じて図４（ｂ）に示すＱＨＦＵＥＬマップを検索して、現在熱量ＱＨＦＵＥＬを算出する。図４（ｂ）に示すＱＨＦＵＥＬマップは、経過時間ＴＣが増加するほど現在熱量ＱＨＦＵＥＬが低下し、かつ外気温ＴＡが高くなるほど現在熱量ＱＨＦＵＥＬが大きくなるように設定されている。
【００２０】
ステップＳ１６では、現在熱量ＱＨＦＵＥＬが所定の目標熱量ＱＨＣＭＤ以上であるか否かを判別し、この答が否定（ＮＯ）であるときは、ダウンカウントタイマＴＭＨＯＬＤを所定保持時間ＴＨＯＬＤに設定してスタートさせる（ステップＳ１７）。ステップＳ１８では、外気温ＴＡに応じて設定されたＤＴＹＨＥＡＴマップ（図示せず）を検索することにより、加熱モード用デューティＤＴＹＨＥＡＴを算出する。ＤＴＹＨＥＡＴマップは、外気温ＴＡが高くなるほど加熱モード用デューティＤＴＹＨＥＡＴが減少するように設定されており、さらに燃料中のアルコール濃度が高くなるほど加熱モード用デューティＤＴＹＨＥＡＴが増加するように設定されている。
【００２１】
ステップＳ１９では、ヒータ７に供給する電流デューティＤＵＴＹを加熱モード用デューティＤＴＹＨＥＡＴに設定する。これにより、ヒータ７による燃料の加熱が行われる。
【００２２】
ステップＳ１６の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわち現在熱量ＱＨＦＵＥＬが目標熱量ＱＨＣＭＤ以上であるときは、タイマＴＭＨＯＬＤの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ２０）。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ２１に進み、外気温ＴＡに応じて設定されたＤＴＹＨＯＬＤマップ（図示せず）を検索することにより、保温モード用デューティＤＴＹＨＯＬＤを算出する。ＤＴＹＨＯＬＤマップは、外気温ＴＡが高くなるほど保温モード用デューティＤＴＹＨＯＬＤが減少するように設定されており、さらに燃料中のアルコール濃度が高くなるほど保温モード用デューティＤＴＹＨＯＬＤが増加するように設定されている。
【００２３】
ステップＳ２２では、電流デューティＤＵＴＹを保温モード用デューティＤＴＹＨＯＬＤに設定する。これにより、ヒータ７による燃料の保温が行われる。
タイマＴＭＨＯＬＤの値が「０」となると、ステップＳ２０からステップＳ２３に進み、図３に示す再加熱処理を実行する。
【００２４】
図３のステップＳ３１では、再加熱禁止フラグＦＲＨＩＮが「１」であるか否かを判別する。最初は再加熱禁止フラグＦＲＨＩＮは「０」であるので、ステップＳ３２に進み、現在熱量ＱＨＦＵＥＬが再加熱判定閾値ＱＨＲＨＥＡＴ以下であるか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、電流デューティＤＵＴＹを「０」に設定し（ステップＳ３７）、本処理を終了する。
【００２５】
ステップＳ３２の答が肯定（ＹＥＳ）であって、現在熱量ＱＨＦＵＥＬが再加熱判定閾値ＱＨＲＨＥＡＴ以下であるときは、再加熱回数カウンタＣＲＨＥＡＴの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ３３）。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ３４に進み、再加熱回数カウンタＣＲＨＥＡＴの値を「１」だけ減少させ、電流デューティＤＵＴＹを所定の再加熱モード用デューティＤＴＹＲＨＥＡＴに設定し（ステップＳ３５）、再加熱を実行する。再加熱モードでは、設定された電流デューティによる１回の通電のみ実行される（例えば５００Ｊに相当する熱量が加えられる）。
【００２６】
再加熱回数カウンタＣＲＨＥＡＴに設定された回数だけ再加熱を実行すると、ステップＳ３３の答が肯定（ＹＥＳ）となるので、ステップＳ３６に進み、電流デューティＤＵＴＹを「０」に設定するとともに、再加熱禁止フラグＦＲＨＩＮを「１」に設定する。
【００２７】
図５は、本実施形態における燃料温度ＴＦＵＥＬの推移を説明するためのタイムチャートである。この図に示すＴＥＳＴは、始動可能な最低燃料温度（以下「始動可能温度閾値」という）である。
【００２８】
時刻ｔ０において、例えばリモコンキーにより燃料加熱が指示されると、図２の処理が開始される。この時点で、バッテリ容量ＢＲＣＨＧ及び外気温ＴＡに応じて再加熱回数ＮＲＨＥＡＴの算出及び再加熱カウンタＣＲＨＥＡＴの設定が行われるとともに、加熱モードが開始される。したがって、燃料温度ＴＦＵＥＬが上昇する。
【００２９】
時刻ｔ１において現在熱量ＱＨＦＵＥＬが目標熱量ＱＨＣＭＤに達し、保温モードに移行する。時刻ｔ１から所定保持時間ＴＨＯＬＤが経過した時刻ｔ２において保温モードが終了し、放置モードに移行する。
【００３０】
時刻ｔ３において現在熱量ＱＨＦＵＥＬが再加熱判定閾値ＱＨＲＨＥＡＴ以下となり、再加熱が実行される（図示例では４回）。再加熱を実行することにより、燃料温度ＴＦＵＥＬが始動可能温度閾値ＴＥＳＴを下回ることがなく、時刻ｔ４において運転者がエンジン始動を指示したときに確実に始動することができる。なお、再加熱を行わない場合には、図５に破線で示すように燃料温度ＴＦＵＥＬが低下し、時刻ｔ４においてはエンジンを始動することができない。
【００３１】
以上のように本実施形態では、燃料の最初の加熱が終了した時点（図５，ｔ２）から機関の始動までの期間中に、燃料温度が低下したときに燃料の再加熱が行われる。燃料の最初の加熱を開始するときに（図５，ｔ０）、バッテリの充電容量ＢＲＣＨＧに基づいて再加熱回数ＮＲＨＥＡＴが設定され、再加熱回数ＮＲＨＥＡＴの範囲内で燃料の再加熱が行われる。再加熱１回当たりの電力消費量は、例えば５００Ｊに相当する値に設定されているので、再加熱回数ＮＲＨＥＡＴの範囲内で再加熱を実行することにより、バッテリの充電容量ＢＲＣＨＧが不足することを確実に回避することができるとともに、加熱開始時点（ｔ０）のバッテリ充電容量ＢＲＣＨＧの範囲内で、エンジン始動性を向上させることができる。また、再加熱を実行するたびにバッテリ容量ＢＲＣＨＧが加熱可能であるか否かを判断するには、毎回正確なバッテリ容量ＢＲＣＨＧを把握する必要があるのに対し、本実施形態では、加熱を開始するときに１回だけバッテリ容量ＢＲＣＨＧを把握することで再加熱を適切に実行することができる。
【００３２】
また燃料温度ＴＦＵＥＬと相関のある現在熱量ＱＨＦＵＥＬが、最初の加熱の終了時点（ｔ２）からの経過時間ＴＣに応じて算出され、現在熱量ＱＨＦＵＥＬが再加熱判定閾値ＱＨＲＨＥＡＴ以下に低下したときに再加熱が行われる。したがって、燃料温度ＴＦＵＥＬを検出するセンサを設けることなく、燃料加熱制御を適切に実行することができる。
【００３３】
本実施形態では、ヒータ７が燃料加熱手段及び再加熱手段の一部を構成し、ＥＣＵ５が、燃料加熱手段及び再加熱手段の一部、加熱限度回数設定手段、並びに温度パラメータ算出手段を構成する。具体的には、図２のステップＳ１５〜Ｓ２２が燃料加熱手段に相当し、図３の処理が再加熱手段に相当し、図２のステップＳ１２及びＳ１３が加熱限度回数設定手段に相当し、ステップＳ１５が温度パラメータ算出手段に相当する。
【００３４】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、加熱の対象となる燃料の保持熱量を示す現在熱量ＱＨＦＵＥＬを温度パラメータとして使用したが、現在熱量ＱＨＦＵＥＬを燃料温度に変換することにより得られる推定燃料温度ＨＴＦＵＥＬを使用してもよい。また、ヒータ７近傍の燃料温度を検出する燃料温度センサを配置し、検出される燃料温度を温度パラメータとして使用してもよい。
【００３５】
また図４に示すマップ検索には、外気温ＴＡを使用したが、これに代えて冷却水温センサ４により検出されるエンジン冷却水温ＴＷを使用してもよい。
本発明は、アルコールまたはアルコールとガソリンの混合燃料を使用する内燃機関だけでなく、軽油を燃料として使用するディーゼル内燃機関にも適用可能であり、またクランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  内燃機関
５  電子制御ユニット（燃料加熱手段、再加熱手段、加熱限度回数設定手段、温度パラメータ算出手段）
６  燃料噴射弁
７  ヒータ（燃料加熱手段、再加熱手段）
８  燃料供給通路
【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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