(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】ラジエータ２を迂回してエンジン本体１の排出管３とこの供給管４との間で冷却水を流通させる冷却水流通経路３０、バルブ３４，３５、ウォータポンプ３６と、冷却水流通経路に設けられた冷却水貯蔵タンク３１と、水温センサ４１にて検出されたエンジン本体のウォータジャケット内の冷却水の温度が第１の所定値以上である場合にバルブおよびポンプを制御してタンクで冷却水を貯蔵すると共に、エンジン本体の始動時においてセンサにて検出された温度が第２の所定値以下である場合にバルブおよびポンプを制御してタンクに貯蔵された冷却水をウォータジャケット内へ送給する電子制御ユニット４０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の混合燃料を燃焼して駆動する内燃機関の始動を制御する内燃機関の始動制御装置であって、
前記内燃機関の冷却媒体を前記内燃機関の冷却媒体通路から迂回して流通させる迂回手段と、
前記迂回手段に設けられ、前記冷却媒体を保温した状態にて貯蔵する冷却媒体貯蔵手段と、
前記内燃機関内の冷却媒体の温度を検出する第１の冷却媒体温度検出手段と、
前記第１の冷却媒体温度検出手段にて検出された冷却媒体の温度が高温所定値以上である場合に前記迂回手段を制御して前記冷却媒体貯蔵手段に前記冷却媒体を貯蔵すると共に、前記内燃機関を始動するときにおいて前記第１の冷却媒体温度検出手段にて検出された冷却媒体の温度が低温所定値以下である場合に前記迂回手段を制御して前記冷却媒体貯蔵手段に貯蔵された冷却媒体を前記内燃機関の冷却媒体通路へ送給すると共に送給開始所定時間後に前記内燃機関の始動動作を許可する制御手段を具備する
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送給開始所定時間後に始動許可ランプを点灯させて内燃機関の始動動作を許可する
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向上するものの、ヒータで大量の電力を消費してしまう問題があった。
【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の混合燃料を燃焼して駆動する内燃機関の始動を制御する内燃機関の始動制御装置であって、
前記内燃機関の冷却媒体を前記内燃機関の冷却媒体通路から迂回して流通させる迂回手段と、
前記迂回手段に設けられ、前記冷却媒体を保温した状態にて貯蔵する冷却媒体貯蔵手段と、
前記内燃機関内の冷却媒体の温度を検出する第１の冷却媒体温度検出手段と、
前記第１の冷却媒体温度検出手段にて検出された冷却媒体の温度が高温所定値以上である場合に前記迂回手段を制御して前記冷却媒体貯蔵手段に前記冷却媒体を貯蔵すると共に、前記内燃機関を始動するときにおいて前記第１の冷却媒体温度検出手段にて検出された冷却媒体の温度が低温所定値以下である場合に前記迂回手段を制御して前記冷却媒体貯蔵手段に貯蔵された冷却媒体を前記内燃機関の冷却媒体通路へ送給すると共に送給開始所定時間後に前記内燃機関の始動動作を許可する制御手段を具備する
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送給開始所定時間後に始動許可ランプを点灯させて内燃機関の始動動作を許可する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置によれば、内燃機関を始動するときに内燃機関内の冷却媒体の温度に応じて冷却媒体貯蔵手段に貯蔵された冷却媒体を内燃機関へ送給して内燃機関を予暖気し、送給開始所定時間後に内燃機関の始動動作が許可される。よって、始動動作が許可されるときには冷却媒体貯蔵手段に貯蔵されていた冷却媒体により機関が予暖気された状態となっているため始動動作にてクランキングされると、圧縮した混合気の温度が、高くなり低温での内燃機関の始動性が向上する。また冷却媒体の温度が高温所定値以上である場合に貯蔵しておいた冷却媒体を利用するため、排熱の有効利用を図ることができ効率的にも優れる。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置によれば、制御手段は前記送給開始所定時間後に始動許可ランプを点灯させて内燃機関の始動動作を許可するので、運転者がクランキング操作を行うべきタイミングを的確に認識することができ利便性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る内燃機関の始動制御装置を実施するため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。
【００１２】
［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〜図５を参照して説明する。
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す概略構成図である。図２は内燃機関の始動制御装置を具備する車両が通常走行状態である場合における冷却水の流れを説明するための図であり、図３は冷却水を貯蔵する制御フローを示す図である。図４はエンジン始動前の冷却水の流れを説明するための図であり、図５はエンジンを予暖気する制御フローを示す図である。
【００１３】
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、内燃機関であるエンジン本体１で高温になった冷却水（冷却媒体）がラジエータ（冷却手段）２を通ってエンジン本体１へ流通する第１の冷却水流通経路２０（冷却媒体通路）と、このラジエータ２を迂回するように冷却水を流通させる第２の冷却水流通経路３０とを具備する。
【００１４】
エンジン本体１のウォータジャケットには、ウォータジャケット内を流通して高温となった冷却水を排出する排出管（内燃機関の冷却媒体排出部）３が連通して設けられると共に、ウォータジャケット内へ冷却水を供給する供給管（内燃機関の冷却媒体供給部）４が連通して設けられる。排出管３は第１の配管５を介してラジエータ２と連通する。供給管４は第２の配管６を介してラジエータ２と連通する。この第２の配管６には冷却水を送給する第１のウォータポンプ７が設けられる。第１のウォータポンプ７はエンジン本体１のクランク軸からＶベルト９により駆動される。第２の配管６における第１のウォータポンプ７の冷却水の流通方向上流側（ラジエータ２側）に位置してサーモスタット８が設けられている。
【００１５】
第２の冷却水流通経路３０には、エンジン本体１のウォータジャケット内を流れて高温となった冷却水を保温しつつ貯蔵する冷却水貯蔵タンク（冷却媒体貯蔵手段）３１が設けられている。この冷却水貯蔵タンク３１は、第１の迂回配管３２を介して排出管３と連結されていると共に、第２の迂回配管３３を介して供給管４と連結されている。第１の迂回配管３２には第１のバルブ（開閉手段）３４が設けられる。第２の迂回配管３３には第２のバルブ（開閉手段）３５が設けられる。第２の迂回配管３３における第２のバルブ３５の冷却水流通方向上流側（冷却水貯蔵タンク３１側）に位置して冷却水を送給する電動式の第２のウォータポンプ（送給手段）３６が設けられる。冷却水貯蔵タンク３１としては、冷却水の温度の低下を抑制しつつ貯蔵可能な槽、例えば魔法瓶などが挙げられる。なお、エンジン本体１のウォータジャケットおよび第１の冷却水流通経路２０は冷却媒体通路を構成している。
【００１６】
ここで、エンジン本体１のウォータジャケット内を流通した冷却水が高温になると、サーモスタット８が開放する。そして、エンジン本体１のウォータジャケット内を流れて高温となった冷却水は、第１のウォータポンプ７により、排出管３、第１の配管５、ラジエータ２へ送給され、ラジエータ２にて大気中へ放熱して冷却される。ラジエータ２で冷却された冷却水は、第２の配管６、サーモスタット８、供給管４を通じて、エンジン本体１のウォータジャケット内へ送給される。よって、エンジン本体１のウォータジャケット内で高温となった冷却水はラジエータ２を通ってエンジン本体１へ流通する第１の冷却水流通経路２０を流通することとなる。
【００１７】
そして、第１，第２のバルブ３４，３５を開放すると共に、第２のウォータポンプ３６を駆動することにより、エンジン本体１のウォータジャケット内を流れて高温となった冷却水は、排出管３、第１の迂回配管３２を通じて冷却水貯蔵タンク３１へ送給される。そして、この冷却水貯蔵タンク３１内に貯蔵された冷却水は、第２の迂回配管３３、供給管４を通じてエンジン本体１のウォータジャケット内へ送給される。よって、第１，第２のバルブ３４，３５および第２のウォータポンプ３６を制御することにより、エンジン本体１のウォータジャケット内で高温となった冷却水は、ラジエータ２を通ってエンジン本体１へ流通する第１の冷却水流通経路２０の他に、ラジエータ２を迂回してエンジン本体１へ流通する第２の冷却水流通経路３０へも流通することになる。第２の冷却水流通経路３０（第１の迂回配管３２、第２の迂回配管３３）、第１のバルブ３４、第２のバルブ３５、第２のウォータポンプ３６が迂回手段をなす。
【００１８】
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の温度を検出する第１の冷却媒体温度検出手段である第１の水温センサ４１の検出信号が入力される。さらに、冷却水貯蔵タンク３１内に貯蔵される冷却水の温度を検出する第２の冷却媒体温度検出手段である第２の水温センサ４２の検出信号が入力される。ＥＣＵ４０には、エンジン本体１の始動手段であるスタータモータ４３やクランキングＯＫランプ４４が接続されている。
【００１９】
そして、ＥＣＵ４０は、エンジン本体１の状態、第１の水温センサ４１で検出された冷却水の温度が第１の所定値（高温所定値）以上である場合に第１，第２のバルブ３４，３５および第２のウォータポンプ３６を制御して冷却水貯蔵タンク３１へ冷却水を送給する。さらに、ＥＣＵ４０は、第２の水温センサ４２で検出された冷却水の温度が第３の所定値以上となった場合に第１，第２のバルブ３４，３５および第２のウォータポンプ３６を停止する。
一方、ＥＣＵ４０は、エンジン本体１を始動するときにおいて第１の水温センサ４１にて検出された温度が第２の所定値（低温所定値）以下である場合に第１，第２のバルブ３４，３５および第２のウォータポンプ３６を制御して冷却水貯蔵タンク３１に貯蔵された冷却水をエンジン本体１のウォータジャケット内へ送給する。さらにＥＣＵ４０は、第２の冷却水流通経路３０への冷却水の流通開始から所定時間に亘ってスタータモータ４３の作動を禁止する。
【００２０】
このようなＥＣＵ４０の制御を図２〜５を用いて説明する。
最初に、上述した内燃機関の始動制御装置５０を具備する車両が通常走行している場合に高温の冷却水を冷却水貯蔵タンク３１に貯蔵するためのＥＣＵ４０の制御について図２,３に沿って説明する。この図２において、矢印線はエンジン本体１のウォータジャケット内を流通して高温となった冷却水の流れＷ１を示し、白抜き矢印線はラジエータ２で冷却された冷却水の流れＷ２を示す。
【００２１】
図３に示すように、最初にステップＳ１にてエンジン本体１を暖気できたか判定する。すなわち、第１の水温センサ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９０℃以上であるか判定する。この冷却水の温度Ｔｗが第１の所定値Ｔ１以上である場合、エンジン本体１を暖気した後であると判定し、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より低い場合、エンジン本体１を暖気する前であると判定し、そのままリターンへ進む。
【００２２】
ステップＳ２にて、第１，第２のバルブ３４，３５を開放し、第２のウォータポンプ３６を駆動する。これにより、エンジン本体１のウォータジャケット内を流れて高温となった冷却水Ｗ１は、図２に示すように、第１の冷却水流通経路２０と第２の冷却水流通経路３０を流通することとなる。そして、冷却水貯蔵タンク３１に高温の冷却水Ｗ１が送給され、冷却水貯蔵タンク３１に高温となった冷却水Ｗ１が貯蔵される。
【００２３】
続いて、ステップＳ３に進む。このステップＳ３にて第２の冷却水流通経路３０への冷却水の流通停止を判定する。すなわち、第２の水温センサ４２にて検出された冷却水貯蔵タンク３１内の冷却水の温度Ｔｔが第３の所定値Ｔ３、例えば９０℃以上であるか判定する。この冷却水の温度Ｔｔが第３の所定値Ｔ３以上である場合、冷却水貯蔵タンク３１内に高温の冷却水Ｗ１が貯蔵されたと判定し、ステップＳ４に進む。この冷却水の温度Ｔｔが第３の所定値Ｔ３より低い場合、冷却水貯蔵タンク３１内に高温の冷却水が未だ貯蔵されていないと判定し、ステップＳ２に戻る。これにより、冷却水貯蔵タンク３１内に高温となった冷却水Ｗ１が貯蔵される。
【００２４】
続いて、ステップＳ４に進む。このステップＳ４にて、第１，第２のバルブ３４，３５を停止すると共に、第２のウォータポンプ３６を停止する。すなわち、第２の冷却水流通経路３０への冷却水の流入を停止する。これにより、エンジン本体１内にて高温となった冷却水Ｗ１はラジエータ２へのみ送給される。そして、このラジエータ２で冷却された冷却水Ｗ２はエンジン本体１の供給管４へ送給される。
【００２５】
よって、通常走行時においては、図２に示すように、エンジン本体１のウォータジャケット内を流れて高温となった冷却水Ｗ１は、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および冷却水貯蔵タンク３１内の冷却水の温度Ｔｔに応じて第２の冷却水流通経路３０内へ供給される。そして、高温の冷却水Ｗ１は、冷却水貯蔵タンク３１内に貯蔵される。
【００２６】
続いて、上述した内燃機関の始動制御装置５０を具備する車両が通常走行し、冷却水貯蔵タンク３１に高温の冷却水Ｗ１を貯蔵した状態であってエンジン始動前の予暖気運転時のＥＣＵ４０の制御について図４,５に沿って説明する。この図４において、矢印線は高温となった冷却水の流れＷ１を示す。
【００２７】
図５に示すように、最初にステップＳ１１にて高水温循環が必要か判定する。すなわち、第１の水温センサ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以下、例えばマイナス１５℃以下であるか判定する。この冷却水の温度Ｔｗが第２の所定値Ｔ２以下である場合には、エンジン本体１を予暖気する必要があると判定し、ステップＳ１２に進む。冷却水の温度Ｔｗが第２の所定値Ｔ２よりも高い場合、エンジン本体１を予暖気する必要がないと判定し、ステップＳ１６に進む。
【００２８】
ステップＳ１２にて、第１のバルブ（Ｖ１）３４および第２のバルブ（Ｖ２）３５をＯＮ状態とし、第２のウォータポンプ３６を作動する。すなわち、第１，第２のバルブ３４，３５を開放し、第２のウォータポンプ３６を駆動して、冷却水貯蔵タンク３１内に貯蔵された高温の冷却水Ｗ１をエンジン本体１のウォータジャケット内へ送給する。このように冷却水貯蔵タンク３１内の高温の冷却水Ｗ１をエンジン本体１のウォータジャケット内へ送給することで、エンジン本体１を予暖気する。
【００２９】
続いて、ステップＳ１３に進む。このステップＳ１３にて、第１，第２のバルブ３４，３５、および第２のウォータポンプ３６の作動時間をカウントし所定時間、例えば数秒間これら機器を作動し続けるようにする。
【００３０】
続いて、ステップＳ１４に進む。このステップＳ１４にて、スタータモータ４３の作動を禁止する。これにより、エンジン本体１の予暖機運転終了前のエンジン本体１のクランキング駆動を禁止することができ、内燃機関の始動制御装置５０を効率良く作動させることができる。
【００３１】
続いて、ステップＳ１５に進む。このステップＳ１５にて、クランキングＯＫランプ４４を点灯する。これにより、内燃機関の始動制御装置５０が搭載された車両の運転者などがエンジン本体１の状態を確認することができ、操作性が向上する。
【００３２】
続いて、ステップＳ１６に進む。このステップＳ１６にて、スタータモータ４３の作動禁止を解除してエンジン本体１の始動を許可し、終了となる。
【００３３】
よって、エンジン始動前の予暖気運転時においては、図４に示すように、冷却水貯蔵タンク３１内に貯蔵された高温の冷却水Ｗ１が、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、エンジン本体１のウォータジャケット内へ送給される。
【００３４】
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を始動するときにエンジン本体１のウォータジャケット内の冷却水の温度Ｔｗに応じて冷却水貯蔵タンク３１に貯蔵された冷却水をエンジン本体１のウォータジャケット内へ供給してエンジン本体１を予暖気する。よって、この状態にてクランキングすると、圧縮した混合気の温度が高くなるため、低温でのエンジン本体１の始動性が向上する。
【００３５】
第１の所定値が、９０℃であることにより、冷却水貯蔵タンク３１に高温となった冷却水Ｗ１を貯蔵できる。そして、エンジン本体１を始動するときにおいてエンジン本体１のウォータジャケット内の冷却水の温度が第２の所定値以下である場合に冷却水貯蔵タンク３１に貯蔵された高温の冷却水をエンジン本体１のウォータジャケットに送給してエンジン本体１を予暖気できる。これにより、混合燃料の気化を促進して、エンジン本体１の始動性を高めることができる。
【００３６】
第２の所定値が、マイナス１５℃であることにより、混合燃料を燃焼して駆動するエンジン本体１が始動しづらい温度領域であっても、冷却水貯蔵タンク３１に貯蔵された冷却水を利用してエンジン本体１を予暖気できる。その結果、混合燃料の気化を促進して、エンジン本体１の始動性をさらに高めることができる。
【００３７】
エンジン本体１を始動する場合であって冷却水貯蔵タンク３１に貯蔵された冷却水のエンジン本体１の供給管４への送給開始から所定時間に亘ってエンジン本体１の始動を禁止することで、スタータモータ４３を作動させるバッテリへの負荷を軽減することができる。すなわち、予暖気されていない状態のエンジン本体にて燃料噴射弁から混合燃料を噴射してもその気化が進行しづらく、エンジン本体の始動に時間を要してスタータモータを作動させるバッテリに負荷がかかってしまう。これに対して、内燃機関の始動制御装置５０では、冷却水貯蔵タンク３１に貯蔵された高温の冷却水Ｗ１によってエンジン本体１が予暖気される。そして、予暖気した状態のエンジン本体１にて燃料噴射弁から混合燃料を噴射するため、この混合燃料の気化熱をエンジン本体１から得ることができ混合燃料の気化が促進される。その結果、エンジン本体１を始動する時間が予暖気していない状態のエンジン本体を始動する場合と比べて短くなり、その分スタータモータ４３を作動させるためバッテリにかかる負荷を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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す概略構成図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施形態を具備する車両が通常走行状態である場合における冷却水の流れを説明するための図である。
【図３】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施形態を具備する車両が通常走行状態である場合に冷却水を貯蔵する制御フローを示す図である。
【図４】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施形態を具備する車両がエンジン始動前である場合における冷却水の流れを説明するための図である。
【図５】本発明に係る内燃機関の始動制御装置の一実施形態を具備する車両がエンジン始動前である場合にエンジンを予暖気する制御フローを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      エンジン本体
３０    第２の冷却水流通経路
３１    冷却水貯蔵タンク
３４    第１のバルブ
３５    第２のバルブ
３６    第２のウォータポンプ
４０    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４１    第１の水温センサ
４２    第２の水温センサ
【図１】
2009167960.tif 000003
【図２】
2009167960.tif 000004
【図３】
2009167960.tif 000005
【図４】
2009167960.tif 000006
【図５】
2009167960.tif 000007