JP2008057386A - 混合燃料内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジンの始動前において水温及びアルコール濃度に応じた噴射開始行程数KINJを設定し(S12)、エンジンのクランキング開始後当該クランキング開始からの行程数SCNTをカウントし(S15)、カウント行程数SCNTが噴射開始行程数KINJ以上となるまで燃料噴射を禁止し、この間に可変燃圧ポンプ42により燃圧を上昇させ(S16)、カウント行程数SCNTが噴射開始行程数KINJ以上となると燃料噴射を開始する(S19)。
【選択図】図2
Description
当該エンジンに使用する混合燃料は、一般にはガソリンとアルコールとの混合比が一定ではなく、当該エンジンではガソリンとアルコールとの混合比が変化した場合であっても良好な運転ができるように燃料制御がなされている。
しかし、燃料噴射可能な期間は限られており、多量の燃料を噴射する必要がある場合に燃料を噴射しきれず、空燃比がリーンになり燃焼が悪化する等という問題がある。
そこで、アルコール混合燃料の性状と温度に応じて、燃料噴射の燃圧を制御する構成の技術が開発されている(特許文献1参照)。
また、エンジン始動時等はエンジンが冷態状態にある場合が多く、このようにエンジンが冷態状態である場合には燃料の気化が悪化するため、さらにエンジンの始動性が悪化するという問題がある。
請求項3の混合燃料内燃機関の制御装置では、請求項1において、前記燃料噴射の燃圧を検出する燃圧検出手段を備え、前記噴射開始時期設定手段は、前記噴射開始時期として、前記アルコール濃度検出手段により検出されるアルコール濃度及び前記内燃機関温度検出手段により検出される内燃機関の温度に応じた所定の噴射開始燃圧を設定し、前記燃料噴射制御手段は、前記燃圧検出手段により検出される燃圧が、前記噴射開始時期設定手段により設定される前記噴射開始燃圧に達するまでは燃料噴射を禁止し、該噴射開始燃圧に達してから燃料噴射を行うよう前記燃料噴射弁を制御することを特徴としている。
請求項4の混合燃料内燃機関の制御装置では、請求項1乃至3のいずれかにおいて、前記噴射開始時期設定手段にて設定される噴射開始時期は、アルコール濃度が高いほど遅くなることを特徴としている。
請求項5の混合燃料内燃機関の制御装置では、請求項1乃至4のいずれかにおいて、前記噴射開始時期設定手段にて設定される噴射開始時期は、内燃機関の温度が低いほど遅くなることを特徴としている。
請求項2の混合燃料内燃機関の制御装置によれば、噴射開始時期を行程数により設定することで、クランク角センサ等の既存の装置を用いた簡単な制御によって、アルコール濃度やエンジンの温度に応じた燃圧での燃料噴射を行うことができる。
請求項4の混合燃料内燃機関の制御装置によれば、アルコール濃度が高いほど、噴射開始時期を遅らせるため、燃圧が高い状態で噴射を開始できるので、燃料不足による始動不良を抑制することができる。
図1を参照すると、本発明に係る混合燃料内燃機関の制御装置の概略構成図が示されている。
エンジン1(内燃機関)は、ガソリン及びアルコールを混合させた混合燃料を燃焼室内に直接噴射可能な筒内噴射型の4サイクル直列4気筒型エンジンであり、図1にはそのうちの1つの気筒についての縦断面が示されている。なお、図示されていない他の気筒は、当該図1に示す気筒と同様の構成をなしている。以下、当該図1に基づき説明する。
また、エンジン1には、燃焼室2の一方の斜面に形成された2つの吸気孔4aからエンジン1の上方に連通した吸気ポート4と、燃焼室2の他方の斜面に形成された2つの排気孔6aからエンジン1の一側に連通した排気ポート6とが形成されている。
また、エンジン1の気筒には、上下摺動可能なピストン12が設けられている。当該ピストン12の頂面は、吸気ポート4側が僅かに窪んでおり排気ポート6側に向かうにつれ盛り上った凸部が形成された形状をなしており、当該ピストン形状は吸気ポート4から燃焼室2内に流入される吸気流をタンブル流とする機能を有している。
また、エンジン1には当該クランクシャフト16の回転角、即ちクランク角を検出するクランク角センサ18が設けられている。
また、クランクシャフト16の一端にはフライホイール22が設けられており、さらに当該フライホイール22と噛合してエンジン1のクランキングを行うスタータモータ22(クランキング手段)が設けられている。
また、燃焼室2には、ペントルーフの2つの斜面の稜線中央部に点火プラグ30が、吸気ポート4の下方に位置して燃料噴射弁32が、それぞれ燃焼室2内に臨んで設けられている。
そして、各気筒に設けられている燃料噴射弁32はデリバリパイプ34に接続されている。
当該デリバリパイプ34は、燃料供給管36を介し、燃料タンク38と接続されている。
また、燃料供給管36には、混合燃料を燃料タンク38内から当該燃料供給管36へ供給する低圧ポンプ40と、燃料噴射弁32による燃料噴射の燃圧を可変し調整する可変燃圧ポンプ42(燃圧調整手段)とが設けられている。なお、当該低圧ポンプ40及び可変燃圧ポンプ42はエンジン1の回転に伴って作動する。
さらに、燃料供給管36には当該燃料供給管36内を通る混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサ44(アルコール濃度検出手段)が設けられており、デリバリパイプ34には燃圧を検出する燃圧センサ46(燃圧検出手段)が設けられている。
当該ECU50は各種センサ類からの各情報に基づき各種装置を作動制御する。例えば、ECU50は、エンジン1の始動おける燃料噴射制御を行う(噴射開始時期設定手段、燃料噴射制御手段)。
まず、第1実施例について説明する。
図2乃至図4を参照すると、図2には本発明に係る混合燃料内燃機関の制御装置の第1実施例における燃圧制御ルーチンがフローチャートで示されており、図3にはアルコール濃度と噴射開始行程数との関係を示すマップが示されており、図4には本発明の第1実施例におけるエンジン始動時の各運転状態を系列的に示したタイムチャートが示されている。以下当該図2乃至図4に基づき説明する。
ステップS11では、例えば上記クランク角センサ18より検出されるエンジン1の回転速度から、エンジン1が停止中であるか否かを判別する。当該判別結果が真(Yes)である場合、即ちエンジン1の停止中、つまりエンジン始動前である場合はステップS12に進む。
以上ステップS10からS13は、ステップS11の判別結果が偽(No)となるまで、即ちエンジン回転が開始されるまで繰り返される。
ステップS14では、クランク角センサ18やスタータモータ22からエンジン1がクランキング中であるか否かを判別する。当該判別結果が偽(No)である場合、即ちスタータモータ22が停止しておりエンジン1が回転しているような通常運転時等である場合は当該ルーチンを抜ける。一方、当該判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS15に進む。
ステップS16では、上記ステップS15でカウントした行程数SCNTが、クランキング開始直前のステップS12で設定された噴射開始行程数KINJ以上であるか否かを判別する。当該判別結果が偽(No)である場合、即ちカウント行程数SCNTが噴射開始行程数KINJ未満である場合には、ステップS17に進む。
当該判別結果が偽(No)である場合、即ち燃圧Pが最高燃圧Pmax以下である場合はそのまま当該ルーチンを抜ける。
一方、当該判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS18に進む。
一方、上記ステップS16での判別結果が真(Yes)となった場合、即ちカウント行程数SCNTが噴射開始行程数KINJ以上となった場合には、次のステップS19において燃料噴射を実施し、当該ルーチンを抜ける。
そして、エンジン1のクランキングが開始されると、当該クランキング開始からの行程数SCNTをカウントし、当該カウント行程数SCNTが上記噴射開始行程数KINJに達するまでは燃料噴射を禁止する。この燃料噴射を禁止している間、クランキングによる回転に伴い可変燃圧ポンプ42は作動し、燃圧を上昇させる。ただし、この燃圧の上昇が最高燃圧値Pmaxを越えるような場合には、当該最高燃圧Pmaxを維持するように可変燃圧ポンプ42のフィードバック制御を行う。
ここで、噴射開始行程数KINJはアルコール濃度及び水温により設定されるものであり、例えばアルコール濃度が低い場合には、噴射開始行程数KINJは比較的低い値に設定され、アルコール濃度が高い場合には、噴射開始行程数KINJは比較的高い値に設定される。
これにより、エンジン1の始動時の燃焼を安定させることができ、アルコール濃度が変化した場合やエンジン冷態時における始動安定性を向上させることができる。
図5乃至図7を参照すると、図5には本発明に係る混合燃料内燃機関の制御装置の第2実施例における燃圧制御ルーチンがフローチャートで示されており、図6にはアルコール濃度と噴射開始燃圧との関係を示すマップが示されている。以下当該図5及び図6に基づき説明する。
続くステップS31では、エンジン1が停止中であるか否かを判別する。当該判別結果が真(Yes)である場合はステップS32に進む。
一方、上記ステップS31の判別結果が偽(No)である場合、即ちエンジン1が回転している場合は、ステップS34に進む。
ステップS34では、エンジン1がクランキング中であるか否かを判別する。当該判別結果が偽(No)である場合、即ちエンジン1の通常運転時は当該ルーチンを抜ける。一方、当該判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS35に進む。
ステップS36では、噴射開始フラグFの値が1であるか否かを判別する。当該判別結果が偽(No)である場合、即ち噴射開始フラグFの値が0である場合はステップS37に進む。
ステップS38では、上記ステップS35でカウントした行程数SCNTが、クランキング開始直前のステップS32で設定した強制噴射開始行程数KKINJ以上であるか否かを判別する。当該判別結果が偽(No)である場合は当該ルーチンを抜ける。
一方、上記ステップS37またはS38の判別結果が真(Yes)となった場合、即ち燃圧Pが噴射開始燃圧Ps以上となった場合、またはカウント行程数SCNTが強制噴射開始行程数KKINJ以上となった場合には、ステップS39に進む。
ここで、ステップS39において、噴射開始フラグの値が1に設定されることで、当該ルーチンを繰り返した場合にステップS36の判別結果が真(Yes)となり、これ以降クランキング中の燃料噴射は維持される。
そして、エンジン1のクランキングが開始されると、当該クランキングによる回転に伴い可変燃圧ポンプ42によって燃圧Pが上昇し、当該燃圧Pが上記噴射開始燃圧Psに達するまでは燃料噴射を禁止する。
そして、燃圧Pが噴射開始燃圧Psに達すると燃料噴射を開始する。
以上のように、本発明に係る混合燃料内燃機関の制御装置の第2実施例では、アルコール濃度及び水温に応じて噴射開始燃圧Psを設定し、燃圧Pが当該噴射開始燃圧Psに達するまで燃料噴射を禁止しクランキングを維持することで、正確に当該アルコール濃度及び水温に応じた燃圧での燃料噴射を開始することができる。
以上で本発明に係る混合燃料内燃機関の制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
また、上記実施形態では、エンジンの温度を冷却水温により検出しているが、内燃機関温度検出手段はこれに限られるものではない。
18 クランク角センサ
22 スタータモータ(クランキング手段)
26 冷却水路
28 水温センサ(内燃機関温度検出手段)
32 燃料噴射弁
34 デリバリパイプ
36 燃料供給管
38 燃料タンク
40 低圧ポンプ
42 可変燃圧ポンプ(燃圧調整手段)
44 アルコール濃度センサ(アルコール濃度検出手段)
46 燃圧センサ(燃圧検出手段)
50 ECU(噴射開始時期設定手段、燃料噴射制御手段、行程数カウント手段)
Claims (5)
- ガソリン及びアルコールが混合された混合燃料を燃料噴射弁により燃焼室内に直接噴射可能な混合燃料内燃機関において、
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、
前記内燃機関の温度を検出する内燃機関温度検出手段と、
前記内燃機関のクランキングを行うクランキング手段と、
前記内燃機関の回転に応じて作動し、前記燃料噴射弁による燃料噴射の燃圧を可変可能な燃圧調整手段と、
前記アルコール濃度検出手段により検出されるアルコール濃度及び前記内燃機関温度検出手段により検出される内燃機関の温度に応じて燃料の噴射開始時期を設定する噴射開始時期設定手段と、
前記内燃機関の始動時に、前記クランキング手段によるクランキングが開始されてから前記噴射開始時期まで燃料噴射を禁止し、該噴射開始時期に達してから燃料噴射を行うよう前記燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段とを備えたことを特徴とする混合燃料内燃機関の制御装置。 - 前記クランキング手段によるクランキング開始からの前記内燃機関の行程数をカウントする行程数カウント手段を備え、
前記噴射開始時期設定手段は、前記噴射開始時期として、前記アルコール濃度検出手段により検出されるアルコール濃度及び前記内燃機関温度検出手段により検出される内燃機関の温度に応じた所定の噴射開始行程数を設定し、
前記燃料噴射制御手段は、前記行程数カウント手段によりカウントされる行程数が、前記噴射開始時期設定手段により設定される前記噴射開始行程数に達するまでは燃料噴射を禁止し、該噴射開始行程数に達してから燃料噴射を行うよう前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする請求項1記載の混合燃料内燃機関の制御装置。 - 前記燃料噴射の燃圧を検出する燃圧検出手段を備え、
前記噴射開始時期設定手段は、前記噴射開始時期として、前記アルコール濃度検出手段により検出されるアルコール濃度及び前記内燃機関温度検出手段により検出される内燃機関の温度に応じた所定の噴射開始燃圧を設定し、
前記燃料噴射制御手段は、前記燃圧検出手段により検出される燃圧が、前記噴射開始時期設定手段により設定される前記噴射開始燃圧に達するまでは燃料噴射を禁止し、該噴射開始燃圧に達してから燃料噴射を行うよう前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする請求項1記載の混合燃料内燃機関の制御装置。 - 前記噴射開始時期設定手段にて設定される噴射開始時期は、アルコール濃度が高いほど遅くなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の混合燃料内燃機関の制御装置。
- 前記噴射開始時期設定手段にて設定される噴射開始時期は、内燃機関の温度が低いほど遅くなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の混合燃料内燃機関の制御装置。
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