(57)【要約】【課題】ガソリンとアルコールの混合燃料を燃焼して駆動する内燃機関であって低温での始動性をさらに向上させた内燃機関の始動制御装置を提供することにある。【解決手段】吸気通路３における補助燃料噴射弁１１の下流側に設けられた加熱ヒータ１２と、補助燃料噴射弁１１へ供給する混合燃料２１に圧力を付与する第２の燃圧ポンプ２３と、エンジン本体１のウォータジャケット内の冷却水の温度Ｔｗを検出する水温センサ４１と、水温センサで検出された冷却水の温度が第１の所定値Ｔ１以下である場合、第１のデータマップに基づき補助燃料噴射弁１１および第２の燃圧ポンプ２３を制御すると共に、水温センサ４１で検出された冷却水の温度が第１の所定値よりも低い第２の所定値Ｔ２以下である場合、第２のデータマップに基づき加熱ヒータ１２を制御する電子制御ユニット４０とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料が使用可能であって、主燃料噴射弁より上流側の吸気通路に補助燃料噴射弁を備えた内燃機関の始動を制御する内燃機関の始動制御装置において、
前記吸気通路における前記補助燃料噴射弁の下流側に設けられた加熱手段と、
前記混合燃料の供給圧力である燃圧を調整する燃圧調整手段と、
前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出された温度が第１の所定値以下である場合は、前記補助燃料噴射弁を作動させると共に前記燃圧を上昇させるよう燃圧調整手段を制御し、前記温度検出手段で検出された冷却媒体の温度が前記第１の所定値よりも低い第２の所定値以下である場合は、更に前記加熱手段を作動させる制御手段とを具備する
ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された内燃機関の始動制御装置であって、
前記制御手段は、前記温度検出手段で検出される温度の低下に伴い前記燃圧を高くするよう前記燃圧調整手段を制御する
ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載された内燃機関の始動制御装置であって、
前記制御手段は第１のデータマップに基づいて前記燃圧調整手段を制御し、前記第１のデータマップは、前記アルコールの混合割合毎に、予め作成された前記温度と前記燃圧との関係を示すマップである
ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載された内燃機関の始動制御装置であって、
前記制御手段は、第２のデータマップに基づいて前記加熱手段を制御し、前記第２のデータマップは、前記アルコールの混合割合毎に、予め作成された前記温度と前記加熱手段の状態との関係を示すマップである
ことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境やエネルギなどの観点から、ガソリンとアルコール（例えばエタノールなど）を混合した混合燃料を燃焼して駆動する内燃機関を具備する自動車が開発されている。アルコールは単一成分でありその沸点がガソリンに含まれる低沸点成分よりも高いため、低温領域、例えばマイナス１５℃以下においては従来のガソリンを燃焼して駆動する内燃機関と比べて内燃機関の始動性が悪かった。具体的には、アルコールはガソリンと比べて理論空燃比が小さく内燃機関の筒内へアルコールを多量に送り込む必要があり、筒内に設けられた点火プラグがアルコールで濡れかぶった状態となり発火しない可能性があった。また、アルコールはガソリンと比べて気化潜熱が高くアルコール気化時にこのアルコールの周囲を冷却しており、従来のガソリンを燃焼して駆動する内燃機関と比べて内燃機関の始動性を悪くする一因でもあった。よって、低温での内燃機関の始動性を向上させるため種々の改善が行われていた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、エンジンの吸気管に設けられたサージタンク、インテークマニホールドからなる主空気通路をバイパスして各シリンダに空気を供給するバイパス通路と、このバイパス通路に設けられ、ヒータおよび副噴射弁からなる燃料気化装置とを具備する内燃機関の燃料気化装置が記載されている。この内燃機関の燃料気化装置では、内燃機関の運転状態に応じてヒータに通電するよう制御している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９４２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の内燃機関の燃料気化装置では、内燃機関の運転状態に応じてヒータを制御して燃料の気化を促進することで内燃機関の始動性がある程度向上するものの、内燃機関の始動性の更なる向上が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、ガソリンとアルコールの混合燃料を燃焼して駆動する内燃機関であって低温での始動性をさらに向上させた内燃機関の始動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】
上述した課題を解決する第１の発明に係る内燃機関の始動制御装置は、
ガソリンとアルコールとを混合した混合燃料が使用可能であって、主燃料噴射弁より上流側の吸気通路に補助燃料噴射弁を備えた内燃機関の始動を制御する内燃機関の始動制御装置において、
前記吸気通路における前記補助燃料噴射弁の下流側に設けられた加熱手段と、
前記混合燃料の供給圧力である燃圧を調整する燃圧調整手段と、
前記内燃機関の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出された温度が第１の所定値以下である場合は、前記補助燃料噴射弁を作動させると共に前記燃圧を上昇させるよう燃圧調整手段を制御し、前記温度検出手段で検出された冷却媒体の温度が前記第１の所定値よりも低い第２の所定値以下である場合は、更に前記加熱手段を作動させる制御手段とを具備する
ことを特徴とする。
【０００８】
上述した課題を解決する第２の発明に係る内燃機関の始動制御装置は、
第１の発明に係る内燃機関の始動制御装置であって、
前記制御手段が、前記温度検出手段で検出される温度の低下に伴い前記燃圧を高くするよう前記燃圧調整手段を制御する
ことを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決する第３の発明に係る内燃機関の始動制御装置は、
第２の発明に係る内燃機関の始動制御装置であって、
前記制御手段が第１のデータマップに基づいて前記燃圧調整手段を制御し、前記第１のデータマップが、前記アルコールの混合割合毎に、予め作成された前記温度と前記燃圧との関係を示すマップである
ことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する第４の発明に係る内燃機関の始動制御装置は、
第１乃至第３の何れか一つの発明に係る内燃機関の始動制御装置であって、
前記制御手段が、第２のデータマップに基づいて前記加熱手段を制御し、前記第２のデータマップが、前記アルコールの混合割合毎に、予め作成された前記温度と前記加熱手段の状態との関係を示すマップである
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置によれば、内燃機関内の温度が第１の所定値以下である場合は、補助燃料噴射弁を作動させると共に燃圧を上昇させるので、上流側からの燃料噴射による気化時間の実質的な増加（補助燃料噴射弁と内燃機関の気筒の距離が主燃料噴射弁と内燃機関の気筒の距離より長いため混合燃料の気化が促進される）と燃圧上昇による微粒化促進により低温始動性を改善できるし、温度が第１の所定値よりも低い第２の所定値以下である場合は、更に加熱手段を作動させるので、補助燃料噴射弁と燃圧上昇と加熱手段との相乗効果により極低温時でも確実な始動を実現できる。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置によれば、内燃機関内の温度に応じて的確に燃圧が調整されるので、効率よく内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００１３】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置によれば、第１のデータマップが、アルコールの混合割合毎に、予め作成された冷却媒体の温度と混合燃料の圧力との関係を示すマップであることにより、アルコールの混合割合と温度に応じて適切に燃圧を調整でき低温での内燃機関の始動性を効率よく高めることができる。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置によれば、第２のデータマップが、アルコールの混合割合毎に、予め作成された冷却媒体の温度と加熱手段の状態との関係を示すマップであることにより、アルコールの混合割合と温度に応じて加熱手段の制御を適切に調整でき、加熱手段を作動させるためのエネルギ源への負荷を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置の最良の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
［第一の実施形態］
本発明に係る内燃機関の始動制御装置をガソリンに含まれる低沸点成分よりも高沸点であるエタノールとガソリンを含む混合燃料を燃焼して駆動する内燃機関に適用した場合の第一の実施形態につき図１〜４を用いて説明する。
図１は、内燃機関の始動制御装置を４つの気筒を有する内燃機関に適用した場合を模式的に示した図であり、図２はその制御フローを示す図である。図３は、冷却水の温度と燃圧との関係の一例を示すデータマップであり、図４は、冷却水の温度とヒータ電流との関係の一例を示すデータマップである。図３,４にて、実線はエタノール濃度が８５％（Ｅ８５）の場合を示し、１点鎖線はエタノール濃度が５０％（Ｅ５０）の場合を示し、２点鎖線はエタノール濃度が２０％（Ｅ２０）の場合を示す。
【００１７】
本実施形態に係る内燃機関の始動制御装置は、アルコール、例えばエタノールとガソリンとを混合してなる混合燃料を燃焼して駆動する内燃機関の始動の制御に利用される。
この内燃機関の始動制御装置５０は、図１に示すように、主燃料噴射弁４、始動時用の補助燃料噴射弁１１、加熱ヒータ（加熱手段）１２などを具備する。前記混合燃料としては、エタノール濃度が２０％のＥ２０、エタノール濃度が５０％のＥ５０、エタノール濃度が８５％のＥ８５などが挙げられる。
【００１８】
内燃機関であるエンジン本体１は、エンジン本体１の各気筒２に空気を吸気する吸気通路３を具備する。この吸気通路３は、エンジン本体１の各気筒２に対応して分岐しこれら気筒２のそれぞれに連通する分岐部３ａと、これら分岐部３ａが上流側で集合して延在する集合部３ｂとを有する。
【００１９】
主燃料噴射弁４は、吸気通路３における気筒毎の分岐部３ａのそれぞれに配置される。補助燃料噴射弁１１は、主燃料噴射弁４より上流側に位置して吸気通路３の集合部３ｂに配置される。この吸気通路３の集合部３ｂにおける補助燃料噴射弁１１の下流側（分岐部３ａ側）に位置して加熱ヒータ１２が配置される。また、吸気通路３の集合部３ｂにおける補助燃料噴射弁１１の上流側に位置して電子制御スロットル弁６が設けられる。なお、加熱ヒータ１２は、図示しないバッテリにより作動する。
【００２０】
主燃料噴射弁４には、燃料タンク２０に貯蔵された混合燃料２１が第１の燃圧ポンプ２２により燃料噴射管５を介して送給される。補助燃料噴射弁１１には、燃料タンク２０に貯蔵された混合燃料２１が第２の燃圧ポンプ（燃圧調整手段）２３により送給される。
【００２１】
上述した内燃機関の始動制御装置５０は、制御手段である電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）４０をさらに具備する。
このＥＣＵ４０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなどを備えたマイクロコンピュータからなる。ＥＣＵ４０には、エンジン本体１のウォータジャケット内を流れる冷却水（冷却媒体）の温度Ｔｗを検出する温度検出手段である水温センサ４１の検出信号が入力される。さらに、ＥＣＵ４０には、スタータモータ４２が接続されている。
【００２２】
そして、ＥＣＵ４０は、水温センサ４１で検出された冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｔ１以下である場合、冷却水の温度Ｔｗに基づき補助燃料噴射弁１１および第２の燃圧ポンプ２３を制御すると共に、水温センサ４１で検出された冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｔ１よりも低い第２の所定値Ｔ２以下である場合は、更に第２のデータマップに基づき加熱ヒータ１２を制御する。またＥＣＵ４０は、主燃料噴射弁４を制御して第２のデータマップに基づき加熱ヒータ１２を制御した後に混合燃料３１を噴射する。
【００２３】
このようなＥＣＵ４０による制御を図２〜４を用いて説明する。
【００２４】
図２に示すように、最初に、ステップＳ１にて、水温センサ４１にて検出されたエンジン本体１のウォータジャケット内の冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｔ１、例えば、マイナス１５℃以下であるか判定する。冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｔ１以下である場合には、ステップＳ２に進む。他方、冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｔ１よりも高くなっている場合には、そのまま終了となり、通常の内燃機関の燃料噴射の制御が行われる。すなわち、冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｔ１よりも高くなっている場合には、通常時の制御として主燃料噴射弁４から混合燃料２１を噴射するように第１の燃圧ポンプ２２および主燃料噴射弁４の制御が行われる。
【００２５】
続いて、ステップＳ２にて、冷却水の温度と第２の燃圧ポンプ２３の燃料圧力との関係を示す燃圧マップ（第１のデータマップ）、例えば図３に示す燃圧マップを読み込む。この図３に示すように、低温側においては、エタノール濃度が高いほど燃圧を高く設定する。すなわち、マイナス２２℃以下において、第２の燃圧ポンプ２３の燃圧は、エタノール濃度２０％の場合と比べて、エタノール濃度５０％の場合やエタノール濃度８５％の場合の方が高く設定される。さらに、第２の燃圧ポンプ２３の燃圧は、エタノール濃度５０％の場合と比べて、エタノール濃度８５％の場合の方が高く設定される。すなわち、エタノール濃度８５％の混合燃料２１を用いてエンジン本体１を始動するときであって、冷却水の温度Ｔｗがマイナス１５℃より高い温度である第１の温度領域Ａ１にある場合には主燃料噴射弁４のみを作動するように設定する。他方、冷却水の温度Ｔｗがマイナス１５℃以下の低い温度である第２の温度領域Ａ２にある場合には補助燃料噴射弁１１を作動するように設定する。これにより、冷却水の温度Ｔｗがマイナス１５℃以下の低い温度である場合であっても、混合燃料２１に含まれる低沸点成分の気化を促進できる。
【００２６】
続くステップＳ３では、ステップＳ２で読み込んだ燃圧を実現するよう第２の燃圧ポンプ２３の作動を調整し、ステップＳ４進む。ステップＳ４では、水温センサ４１にて検出されたエンジン本体１のウォータジャケット内の冷却水の温度Ｔｗが第２の所定値Ｔ２、例えば、マイナス２４℃以下であるか判定する。冷却水の温度Ｔｗが第２の所定値Ｔ２以下である場合には、ステップＳ５に進み、所定値Ｔ２以下でない場合にはステップＳ７に進む。
【００２７】
ステップＳ５に進み、このステップＳ５にてヒータ電流マップ（第２のデータマップ）、例えば図４に示すヒータ電流マップを読み込む。この図４に示すように、低温領域においては、エタノール濃度が高いほどヒータ電流（加熱ヒータ１２）がＯＮ状態となる温度領域を広く設定する。すなわち、マイナス２４℃以下の低温領域において、ヒータ電流は、エタノール濃度２０％の場合と比べて、エタノール濃度５０％の場合やエタノール濃度８５％の場合の方が高い温度側でもＯＮとなるように設定される。さらに、ヒータ電流は、エタノール濃度５０％の場合と比べて、エタノール濃度８５％の場合の方が高い温度側でＯＮとなるように設定される。すなわち、エタノール濃度８５％の混合燃料２１を用いてエンジン本体１を始動するときであって、冷却水の温度Ｔｗがマイナス２４℃より高い温度である第３の温度領域Ｂ１にある場合には加熱ヒータ１２がＯＦＦとなるように設定する。他方、冷却水の温度Ｔｗがマイナス２４℃以下の低い温度である第４の温度領域Ｂ２にある場合には加熱ヒータ１２がＯＮとなるように設定する。よって、高沸点であるエタノールが多量に混合燃料２１に含まれている場合であっても、加熱ヒータ１２により吸気通路３内が加熱され、これによりエタノールの気化熱を得ることができるため、エンジン本体１の始動性を向上させることができる。
【００２８】
続いて、ステップＳ６に進み、ステップＳ５にて読み込まれたヒータ電流マップに基づきヒータ電流がＯＮとなる。すなわち、エンジン本体１のウォータジャケット内の冷却水の温度Ｔｗに応じ加熱ヒータ１２が通電されて吸気通路３およびその周囲が加熱される。
【００２９】
続いて、ステップＳ７に進み、このステップＳ７にてスタートインジェクタ始動時のクランキング作動に合わせて作動させるよう設定する。すなわち、ステップＳ２にて読み込まれた燃圧マップに基づき第２の燃圧ポンプ２３を制御して補助燃焼噴射弁１１から吸気通路３内へ混合燃料３２を噴射する。
【００３０】
続いて、ステップＳ９に進み、このステップＳ９にて始動判定が行われる。エンジンが回転した場合にはステップＳ１０に進み、エンジンが回転しない場合にはステップＳ７に戻る。
【００３１】
ステップＳ１０にて、ヒータ電流（加熱ヒータ１２）、スタートインジェクタをＯＦＦ状態に設定し、終了となり、上述した通常の内燃機関の燃料噴射の制御が行われる。
【００３２】
したがって、本実施形態に係る内燃機関の始動制御装置５０によれば、エンジン本体１のウォータジャケット内の冷却水の温度Ｔｗに応じて、加熱ヒータ１２を制御することで、補助燃料噴射弁１１から吸気通路３内へ噴射した混合燃料３２の気化熱を加熱ヒータ１２から得ることができ、気化した状態の混合燃料３３をエンジン本体１の各気筒２へ供給できる。さらに、エンジン本体１のウォータジャケット内の冷却水の温度Ｔｗに応じて、補助燃料噴射弁１１および第２の燃圧ポンプ２３を制御することで、補助燃料噴射弁１１から吸気通路３へ噴射する混合燃料２１の量を最適に調整することができる。また、この補助燃料噴射弁１１とエンジン本体１の気筒２の距離が主燃料噴射弁４とエンジン本体１の気筒２の距離より長いため、その間にて補助燃料噴射弁１１から噴射された混合燃料３２の気化が、エンジン本体１の気筒２内へ供給されるまでの間にて促進される。
【００３３】
すなわち、内燃機関内の温度が第１の所定値以下である場合は、補助燃料噴射弁を作動させると共に燃圧を上昇させるので、上流側からの燃料噴射による気化時間の実質的な増加と燃圧上昇による微粒化促進により低温始動性を改善できるし、温度が第１の所定値よりも低い第２の所定値以下である場合は、更にヒータを作動させるので、補助燃料噴射弁と燃圧上昇とヒータとの相乗効果により極低温時でも確実な始動を実現できる。
【００３４】
第１のデータマップが、アルコールの混合割合に相関して、予め作成された冷却水の温度と混合燃料の圧力との関係を示すマップであることにより、アルコールの混合割合に応じて補助燃料噴射弁１１から噴射する混合燃料３２の量を調整でき、混合燃料３２に含まれる低沸点成分の気化を促進して、この低沸点成分の気化により低温でのエンジン本体１の始動性を高めることができる。
【００３５】
第２のデータマップが、アルコールの混合割合に相関して、予め作成された冷却水の温度と加熱ヒータ１２の状態との関係を示すマップであることにより、アルコールの混合割合に応じて加熱ヒータ１２の制御を調整でき、加熱ヒータ１２を作動させるバッテリへの負荷を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る内燃機関の始動制御装置を４つの気筒を有する内燃機関に適用した一実施形態を模式的に示した図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の始動制御装置を４つの気筒を有する内燃機関に適用した一実施形態の制御フローを示す図である。
【図３】冷却水の温度と燃圧との関係の一例を示すデータマップである。
【図４】冷却水の温度とヒータ電流との関係の一例を示すデータマップである。
【符号の説明】
【００３７】
１      エンジン本体
３      吸気通路
１１    補助燃料噴射弁
１２    加熱ヒータ
２１    混合燃料
２３    第２の燃圧ポンプ
４０    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４１    水温センサ
【図１】
2009167964.tif 000003
【図２】
2009167964.tif 000004
【図３】
2009167964.tif 000005
【図４】
2009167964.tif 000006