JP2006105043A - ガソリン／アルコール混合燃料エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガソリン／アルコールの混合割合が異なる場合であっても、低温始動が確実に行われ、コストの上昇を軽減させるガソリン／アルコール混合燃料エンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】 インジェクタ６に連通されたデリバリパイプ１７にガソリン／アルコール混合燃料を供給するメイン燃料系と、そのアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段２１と、デリバリパイプ１７に第１遮断弁１５を介してガソリンを供給するガソリン供給系１６と、デリバリパイプ１７から第２遮断弁１８を介して燃料を抜くメイン燃料抜き系２０と、混合燃料の温度を検出する温度検出手段２２とを備え、アルコール濃度および温度に基づき、ガソリンによる始動が必要と判断されたときは、第２遮断弁１８を開けて混合燃料を抜き、そして、第１遮断弁１５を開けてデリバリパイプ１７にガソリンを供給して始動を行わせる制御手段を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明はエンジンの制御装置、特に、ガソリン／アルコール混合燃料を噴射供給するいわゆるガソリン／アルコール混合燃料エンジンの制御装置に関する。

石油燃料に対する代替燃料の１つとしてアルコール燃料が有望視されており、ガソリン／アルコール混合燃料として一部では実用化されている例もある。ところが、このガソリン／アルコール混合燃料はガソリン１００％の燃料に比べ、その発熱量や気化特性が異なると共に、そのアルコール濃度によっても特性が異なるので、低温では始動性が極めて悪化することがある。

そこで、かかる低温始動性を向上させる技術として、例えば、特許文献１には、アルコールを主とする主燃料を噴射する主インジェクタと、ガソリンの補助燃料を噴射する補助インジェクタとを配置し、低温始動時のエンジン温度に対する始動可能な目標アルコール濃度に対し、実アルコール濃度が高く、その差が大きい場合は補助燃料であるガソリンのみを噴射制御することが開示されている。

また、特許文献２には、同じく、アルコールを主とする主燃料を噴射する主インジェクタと、ガソリンの補助燃料を噴射する補助インジェクタとを配置し、低温始動時のエンジン温度に対する始動可能な目標アルコール濃度Ａ０と、実アルコール濃度Ａ１とを比較判断し、Ａ１≦Ａ０の場合は運転状態に応じて主燃料を噴射し、Ａ１＞Ａ０の場合はエンジン温度に応じて補助燃料を噴射制御することが開示されている。
さらに、特許文献３には、気化状態の異なる複数種の燃料からなる混合燃料を供給するメインインジェクタと、その上流側の吸気系に配設され低温始動時に該混合燃料を供給するサブインジェクタとを備え、混合燃料のブレンド率が気化性の低い状態にあるときは、メインインジェクタよりもサブインジェクタからの燃料供給割合を増大制御することが開示されている。
さらに、特許文献４には、ガソリン用とアルコール混合燃料用との燃料タンクを仕切壁で仕切って別個に備え、低温始動時にはそれらを切替えて、ガソリンをアルコール混合燃料系に供給してインジェクタから噴射させ、エンジン始動を行う技術が開示されている。

特開平２−１４９７５８号公報 特開平２−１４９７５９号公報 特開平３−４７４３３号公報 特開平５−２０９５６５号公報

ところで、上述の特許文献１ないし３に開示された技術では、いずれも、アルコールを主とする主燃料を噴射する主インジェクタと、ガソリンの補助燃料を噴射する補助インジェクタとを備える必要があり、その分コストが上昇するという問題がある。
また、特許文献４に記載の技術では、一種類のインジェクタのみを備えており、上述の問題はないが、低温始動時には、燃料タンク内に設けられたバルブを切替えることによりガソリンをアルコール混合燃料系に供給してインジェクタから噴射させるようにしているので、その低温始動時の初期にはアルコール混合燃料系に残存していた低揮発性のアルコール混合燃料がインジェクタから噴射されることになり、その確実な始動が担保されないという問題があるのである。

そこで、本発明の目的は、ガソリン／アルコールの混合割合が異なる場合であっても、低温始動が確実に行われ、コストの上昇を軽減させることのできるガソリン／アルコール混合燃料エンジンの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するガソリン／アルコール混合燃料エンジンの制御装置は、インジェクタに連通されたデリバリパイプにメイン燃料タンクからガソリン／アルコール混合燃料を供給するメイン燃料系と、該ガソリン／アルコール混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、前記デリバリパイプにガソリンタンクから第１遮断弁を介してガソリンを供給するガソリン供給系と、前記デリバリパイプ内のガソリン／アルコール混合燃料を第２遮断弁を介して前記メイン燃料タンクへ抜くメイン燃料抜き系と、前記デリバリパイプ内のガソリン／アルコール混合燃料の温度を検出する温度検出手段とを備え、前記アルコール濃度検出手段により検出されたアルコール濃度および前記温度検出手段により検出された温度に基づき、ガソリンによる始動が必要と判断されたときは、前記第２遮断弁を開けて前記メイン燃料抜き系により前記デリバリパイプ内のガソリン／アルコール混合燃料を抜き、そして、前記第１遮断弁を開けて前記デリバリパイプに前記ガソリン供給系からガソリンを供給して始動を行わせる制御手段を有することを特徴とする。

上記本発明の一形態によれば、始動の際に、アルコール濃度検出手段により検出されたアルコール濃度および温度検出手段により検出された温度に基づいて、ガソリンによる始動が必要か否かが判断される。そして、必要と判断されたときは、第２遮断弁が開けられてメイン燃料抜き系によりデリバリパイプ内のガソリン／アルコール混合燃料が抜かれ、さらに、第１遮断弁が開けられてデリバリパイプにガソリン供給系からガソリンが供給されて、インジェクタに連通されたデリバリパイプ内がガソリンに置換えられた後、始動が行われる。従って、実際の始動時には、ガソリンのみがインジェクタから噴射されるので低温始動であっても確実に行われる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、ガソリン／アルコール混合燃料エンジンの制御装置の一実施形態に係るシステム構成を示す平面概略図である。まず、図１において、車両に搭載されるエンジン１の各気筒の燃焼室には、エアクリーナ２から電制スロットル弁３の制御を受けて、サージタンク４および吸気通路５を介して空気が吸入される。そして、吸気通路５にガソリン／アルコール混合燃料を噴射するように、電磁式のインジェクタ６が設けられている。インジェクタ６は、後述する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）３０からエンジン回転に同期して出力される噴射パルス信号によりソレノイドに通電されて開弁し、後述のように、所定圧力に調圧されたガソリン／アルコール混合燃料を噴射するようになっている。そして、噴射されたガソリン／アルコール混合燃料は、吸気行程噴射の場合は燃焼室内に拡散して均質な混合気を形成し、後述するＥＣＵ３０からの点火信号に基づき、点火栓７により点火されて、燃焼する。エンジン１からの排気は排気通路８より排出され、排気通路８には排気浄化用の触媒９が介装されている。

ここで、本実施の形態では、インジェクタ６は、メイン燃料タンク１０からフィードポンプ１１によってガソリン／アルコール混合燃料を供給するメイン燃料系１２と、ガソリンタンク１３からガソリン用のフィードポンプ１４によって第１遮断弁１５を介してガソリンを供給するガソリン供給系１６とに連通されたデリバリパイプ１７に共通に連通されている。なお、ガソリン供給系１６のフィードポンプ１４のポンプ圧送圧力は、メイン燃料系１２のフィードポンプ１１のポンプ圧送圧力よりも高く設定されている。これは、後述する燃料の置換を容易とするためである。さらに、このデリバリパイプ１７は、該デリバリパイプ内のガソリン／アルコール混合燃料を第２遮断弁１８を介して燃料抜き用のポンプ１９によってメイン燃料タンク１０へ抜くメイン燃料抜き系２０とも接続されている。
なお、上記メイン燃料系１２には、ガソリン／アルコール混合燃料のアルコール濃度を誘電率の変化等に基づき検出するアルコール濃度検出手段としての静電容量型のアルコール濃度センサ２１が設けられている。また、デリバリパイプ１７には、該デリバリパイプ１７内のガソリン／アルコール混合燃料の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ２２、および圧力を検出する圧力センサ２３が設けられている。

ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、後述の各種センサからの入力信号を受け、これに基づいて演算処理して、電制スロットル弁３、インジェクタ６、点火栓７、第１遮断弁１５、第２遮断弁１８、各種ポンプ１１、１４、１９などの作動を制御する。

前記各種センサとしては、エンジン１のクランク軸回転を検出するクランクポジションセンサが設けられている。クランクポジションセンサは、気筒数をｍとすると、クランク角７２０°／ｍ毎に、予め定めたクランク角位置で基準パルス信号を出力すると共に、１〜２°毎に単位パルス信号を出力するもので、基準パルス信号の周期などからエンジン回転数を算出可能である。この他、エアクリーナ２内で吸気温度を検出する吸気温センサ、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ、スロットル弁３の開度を検出するスロットルポジションセンサ、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ、排気通路８にて排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力する空燃比センサ、スロットル弁３下流の吸気通路５内の圧力を検出する吸気管圧力センサ、および上述のアルコール濃度センサ２１、温度センサ２２、圧力センサ２３を挙げることができる。

次に、上記システム構成になる実施形態において、ＥＣＵ３０により行われる制御の一例を、図２に示す制御ルーチンのフローチャートを参照して説明する。この制御ルーチンはイグニッションスイッチがオンされた後、所定時間実行される。
まず、ステップＳ２０１において、アルコール濃度センサ２１からの計測値に基づき、使用されるガソリン／アルコール混合燃料中のアルコール濃度aが読込まれる。次に、ステップＳ２０２において、温度センサ２２からの計測値に基づきデリバリパイプ１７内の燃料温度Ｔｆが読込まれる。そして、次のステップＳ２０３において、ステップ２０１で読込まれたアルコール濃度aおよびステップＳ２０２で読込まれた燃料温度Ｔｆが、それぞれ、閾値Ａおよび閾値Ｔ０と比較される。アルコール濃度aが閾値Ａを超え、且つ、燃料温度Ｔｆが閾値Ｔ０より低いときには、ガソリンによる始動が必要であるとして、ステップＳ２０４に進み、一方、それ以外のときはガソリンによる始動は不要であるとして、後述のステップＳ２０７に進む。ここで、閾値Ａとしては、用いられているアルコールがメタノールかエタノールかにより多少の違いはあるが、気化潜熱の大小による気化性等を考慮して定めることができる。また、閾値Ｔ０についても、温度が低下すると気化性も低下するので、かかる点を考慮して定めることができる。

そこで、ガソリンによる始動が必要であるとされたときのステップＳ２０４においては、まず、第２遮断弁１８が開けられると共に燃料抜きポンプ１９がオン作動されて、メイン燃料抜き系２０によりデリバリパイプ１７内のガソリン／アルコール混合燃料が抜かれる。同時に、第１遮断弁１５が開けられると共にガソリン用フィードポンプ１４がオン作動されて、デリバリパイプ１７にガソリン供給系１６からガソリンが供給される。そして、ステップＳ２０５に進み、両ポンプ、１４、１９の作動時間が所定時間τを超えたか否かが判定され、所定時間τを超えるまでステップＳ２０４が継続される。なお、この所定時間τはデリバリパイプ１７内のガソリン／アルコール混合燃料容積に相当する量のガソリンが供給されて、それに置換えられる時間に設定されている。
そして、所定時間τを超えたときには、ステップＳ２０６に進み、第２遮断弁１８が閉じられると共に燃料抜きポンプ１９がオフされて、メイン燃料抜き系２０によるガソリン／アルコール混合燃料の抜き作動が停止される。同時に、第１遮断弁１５も閉じられると共にガソリン用フィードポンプ１４がオフされて、ガソリン供給系１６からのガソリンの供給作動が停止される。
その後、ステップＳ２０７において、クランキングが行なわれているか否かが判定され、クランキングが行なわれるまで待機する。そして、クランキングが開始されると、ステップＳ２０８に進み、メイン燃料系１２のフィードポンプ１１がオン作動され、デリバリパイプ１７内が所定の噴射圧力とされる。かくて、次のステップＳ２０９において、インジェクタ６からのガソリン噴射および点火栓７による点火を含む始動が行われる。なお、上述のステップＳ２０３において、ガソリンによる始動が不要であると判定された場合には、ステップＳ２０７に直接に進むので、このステップＳ２０９においては、メイン燃料系１２のフィードポンプ１１のオン作動により、インジェクタ６からガソリン／アルコール混合燃料が噴射されて始動が行なわれる。
このように、本実施の形態によれば、使用されるガソリン／アルコール混合燃料中のアルコール濃度が所定の閾値より高く、その燃料温度が所定の閾値より低いときには、直ちに、ガソリンによる始動が行なわれるので、確実な低温始動が可能である。

本発明に係るガソリン／アルコール混合燃料エンジンの制御装置の一実施形態に係るシステム構成を示す平面概略図である。 本発明の一実施形態における制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

符号の説明

４ 電制スロットル弁
６ インジェクタ
７ 点火栓
１０ メイン燃料タンク
１１ フィードポンプ
１２ メイン燃料系
１３ ガソリンタンク
１４ ガソリン用のフィードポンプ
１５ 第１遮断弁
１６ ガソリン供給系
１７ デリバリパイプ
１８ 第２遮断弁
１９ 燃料抜き用のポンプ
２０ メイン燃料抜き系
２１ アルコール濃度センサ
２２ 温度センサ
２３ 圧力センサ
３０ 電子制御ユニット

Claims (1)

1. インジェクタに連通されたデリバリパイプにメイン燃料タンクからガソリン／アルコール混合燃料を供給するメイン燃料系と、
   該ガソリン／アルコール混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
   前記デリバリパイプにガソリンタンクから第１遮断弁を介してガソリンを供給するガソリン供給系と、
   前記デリバリパイプ内のガソリン／アルコール混合燃料を第２遮断弁を介して前記メイン燃料タンクへ抜くメイン燃料抜き系と、
   前記デリバリパイプ内のガソリン／アルコール混合燃料の温度を検出する温度検出手段とを備え、
   前記アルコール濃度検出手段により検出されたアルコール濃度および前記温度検出手段により検出された温度に基づき、ガソリンによる始動が必要と判断されたときは、前記第２遮断弁を開けて前記メイン燃料抜き系により前記デリバリパイプ内のガソリン／アルコール混合燃料を抜き、そして、前記第１遮断弁を開けて前記デリバリパイプに前記ガソリン供給系からガソリンを供給して始動を行わせる制御手段を有することを特徴とするガソリン／アルコール混合燃料エンジンの制御装置。

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