JP2011220235A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばアルコール燃料のように揮発性が低い燃料を用いる内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that uses a low volatility fuel such as alcohol fuel.
従来技術として、例えば特許文献1(特開2007−224878号公報)に開示されているように、アルコール燃料を用いる内燃機関の制御装置が知られている。アルコール燃料は、特に低温時に気化し難いため、従来技術の内燃機関には、始動時に燃料を気化させるための気化室が設けられている。この気化室は、外部から遮断された密閉構造を有し、絞り通路を介して吸気通路に接続されている。また、気化室には、その内部に燃料を噴射する始動用燃料噴射弁と、噴射燃料を加熱するためのヒータとが設けられている。 As a conventional technique, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-224878), a control device for an internal combustion engine using alcohol fuel is known. Since alcohol fuel is difficult to vaporize particularly at low temperatures, the internal combustion engine of the prior art is provided with a vaporization chamber for vaporizing the fuel at start-up. The vaporizing chamber has a sealed structure that is blocked from the outside, and is connected to the intake passage through a throttle passage. Further, the vaporizing chamber is provided with a starting fuel injection valve for injecting fuel therein and a heater for heating the injected fuel.
そして、内燃機関の始動時には、まず、内燃機関に対して始動信号が出力された時点でヒータを作動させ、その後に適宜時間が経過した時点で、始動用燃料噴射弁から気化室内に燃料を噴射する。燃料が噴射されるときに、気化室は、クランキングによる吸気負圧が作用することによって減圧状態となる。この結果、噴射燃料は、減圧状態の気化室内でヒータの熱を受けることにより気化し、吸気通路を介して各気筒に供給される。このように、従来技術では、始動時に燃料を気化室内で気化させることにより、冷間始動時等の始動性を確保するようにしている。 When starting the internal combustion engine, first, the heater is operated when a start signal is output to the internal combustion engine, and then fuel is injected from the start fuel injection valve into the vaporization chamber when an appropriate time has elapsed. To do. When fuel is injected, the vaporization chamber is in a decompressed state due to the intake negative pressure due to cranking. As a result, the injected fuel is vaporized by receiving the heat of the heater in the vaporization chamber in the decompressed state, and is supplied to each cylinder through the intake passage. As described above, in the prior art, fuel is vaporized in the vaporizing chamber at the time of starting, thereby ensuring startability at the time of cold starting or the like.
ところで、上述した従来技術では、始動時にヒータを作動させてから気化室内に燃料を噴射し、気化燃料を生成するようにしている。しかしながら、この場合には、内燃機関に対して始動信号が出力された後に、ヒータの昇温、噴射燃料の加熱及び気化室の減圧が行われ、その結果として気化燃料が生成される。このため、従来技術では、始動時に気化燃料を生成するのに時間がかかり、気化燃料を筒内に速やかに供給することができないという問題がある。 By the way, in the above-described prior art, after starting the heater at the start, fuel is injected into the vaporizing chamber to generate vaporized fuel. However, in this case, after the start signal is output to the internal combustion engine, the heater is heated, the injected fuel is heated, and the vaporization chamber is depressurized. As a result, vaporized fuel is generated. For this reason, in the prior art, there is a problem that it takes time to generate the vaporized fuel at the time of starting, and the vaporized fuel cannot be quickly supplied into the cylinder.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、低温始動時等の燃料が気化し難い状況でも、気化燃料を筒内に速やかに供給することができ、始動性を向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and even when the fuel is difficult to vaporize at the time of cold start or the like, the vaporized fuel can be quickly supplied into the cylinder to improve the startability. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can be made to operate.
第1の発明は、上記目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
燃料を貯留する燃料タンクと、
内燃機関の吸気通路の途中に接続され、前記燃料が気化した気化燃料を蓄える気化燃料タンクと、
前記燃料タンク内の燃料を前記気化燃料タンクに供給するタンク内燃料供給手段と、
前記気化燃料タンクと前記吸気通路との接続部を開閉する常閉の気化燃料供給弁と、
前記吸気通路における前記接続部の上流側で吸入空気の量を調整するスロットルバルブと、
前記内燃機関の運転中に前記気化燃料供給弁を閉弁した状態で前記タンク内燃料供給手段を駆動し、前記気化燃料タンク内に気化燃料を生成する気化燃料生成手段と、
前記気化燃料タンクの内部と外部空間との連通部を開閉する常閉の大気導入弁と、
前記内燃機関の始動要求が発生した場合に、前記気化燃料タンクの内圧が大気圧よりも小さいか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記気化燃料タンクの内圧が大気圧よりも小さいと判定された場合に、クランキングの実行に先立って、前記スロットルバルブおよび前記大気導入弁を閉弁した状態で前記気化燃料供給弁を開弁し、その後前記大気導入弁を開弁する弁制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
A fuel tank for storing fuel;
A vaporized fuel tank that is connected to an intake passage of the internal combustion engine and stores vaporized fuel vaporized by the fuel;
In-tank fuel supply means for supplying fuel in the fuel tank to the vaporized fuel tank;
A normally closed vaporized fuel supply valve that opens and closes a connection between the vaporized fuel tank and the intake passage;
A throttle valve for adjusting the amount of intake air on the upstream side of the connecting portion in the intake passage;
Vaporized fuel generating means for driving the fuel supply means in the tank with the vaporized fuel supply valve closed during operation of the internal combustion engine, and generating vaporized fuel in the vaporized fuel tank;
A normally-closed air introduction valve that opens and closes a communication portion between the inside and the outside space of the vaporized fuel tank;
Determining means for determining whether or not an internal pressure of the vaporized fuel tank is smaller than an atmospheric pressure when a request for starting the internal combustion engine is generated;
When the determination means determines that the internal pressure of the vaporized fuel tank is smaller than the atmospheric pressure, the vaporized fuel supply valve is closed with the throttle valve and the air introduction valve closed before the cranking is performed. Valve control means for opening the valve and then opening the air introduction valve;
It is characterized by providing.
第2の発明は、第1の発明において、
前記弁制御手段は、
前記判定手段により前記気化燃料タンクの内圧が大気圧よりも小さいと判定された場合に、クランキングの実行に先立って、前記スロットルバルブおよび前記大気導入弁を閉弁した状態で前記気化燃料供給弁を開弁し、前記気化燃料タンクの内圧と前記吸気通路の内圧とが同等になった後に、前記大気導入弁を開弁することを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
The valve control means includes
When the determination means determines that the internal pressure of the vaporized fuel tank is smaller than the atmospheric pressure, the vaporized fuel supply valve is closed with the throttle valve and the air introduction valve closed before the cranking is performed. Is opened, and the atmospheric introduction valve is opened after the internal pressure of the vaporized fuel tank and the internal pressure of the intake passage become equal.
第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記吸気通路は前記スロットルバルブの下流側に設けられたサージタンクを含むことを特徴とする。
According to a third invention, in the first or second invention,
The intake passage includes a surge tank provided on the downstream side of the throttle valve.
第4の発明は、第1乃至第3の何れか1つの発明において、
前記内燃機関の停止時に吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップを禁止する禁止手段を更に備えることを特徴とする。
A fourth invention is any one of the first to third inventions,
The apparatus further comprises prohibiting means for prohibiting valve overlap between the intake valve and the exhaust valve when the internal combustion engine is stopped.
第5の発明は、第1乃至第4の何れか1つの発明において、
前記燃料はアルコールを含む燃料であることを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
The fuel is a fuel containing alcohol.
本発明によれば、内燃機関の運転中に気化燃料を生成し、この気化燃料を機関停止後の自然減圧を利用して気化燃料タンク内に蓄えておくことができる。これにより、始動時に気化燃料を生成する必要がないので、低温始動時でも、気化燃料を筒内に速やかに供給することができる。 According to the present invention, vaporized fuel can be generated during operation of the internal combustion engine, and the vaporized fuel can be stored in the vaporized fuel tank using natural pressure reduction after the engine is stopped. Thereby, since it is not necessary to generate vaporized fuel at the time of starting, vaporized fuel can be rapidly supplied into the cylinder even at the time of low temperature starting.
第1の発明によれば、始動時の気化燃料タンク内が負圧環境下にある場合に、クランキングの実行に先立って、スロットルバルブおよび大気導入弁を閉弁した状態で気化燃料供給弁が開弁される。これにより、吸気通路内の残留空気の一部が該気化燃料タンクに吸入されて気化燃料タンク内および該吸気通路内が一旦負圧になる。このため、その後大気導入弁が開弁されると、気化燃料タンク内の気化燃料が大気とともに吸気通路内に供給される。これにより、クランキングの実行時には、吸気通路内に供給された気化燃料を筒内に速やかに流入させることができるので、点火されずに排気系に流出する無駄な気化燃料を減少させることができる。したがって、気化燃料を有効に活用して始動性を向上させ、また排気エミッションを改善することができる。 According to the first invention, when the inside of the vaporized fuel tank at the start is in a negative pressure environment, the vaporized fuel supply valve is closed with the throttle valve and the air introduction valve closed before the cranking is performed. The valve is opened. As a result, part of the residual air in the intake passage is sucked into the vaporized fuel tank, and the inside of the vaporized fuel tank and the intake passage are once brought to a negative pressure. For this reason, when the air introduction valve is subsequently opened, the vaporized fuel in the vaporized fuel tank is supplied into the intake passage together with the atmosphere. As a result, when cranking is performed, the vaporized fuel supplied into the intake passage can be quickly flowed into the cylinder, so that useless vaporized fuel that flows out to the exhaust system without being ignited can be reduced. . Therefore, the startability can be improved by effectively using the vaporized fuel, and the exhaust emission can be improved.
第2の発明によれば、始動時の気化燃料タンク内が負圧環境下にある場合に、クランキングの実行に先立って、スロットルバルブおよび大気導入弁を閉弁した状態で気化燃料供給弁が開弁された後、該気化燃料タンクの内圧と吸気通路の内圧とが同等となった後に大気導入弁が開弁される。このため、本発明によれば、吸気通路内を確実に負圧にした後に大気導入弁が開弁されるので、気化燃料タンク内の気化燃料を効率よく吸気通路内に供給することができる。 According to the second invention, when the inside of the vaporized fuel tank at the time of starting is in a negative pressure environment, the vaporized fuel supply valve is closed with the throttle valve and the air introduction valve closed before the cranking is performed. After the valve is opened, the air introduction valve is opened after the internal pressure of the vaporized fuel tank and the internal pressure of the intake passage become equal. For this reason, according to the present invention, the air introduction valve is opened after the negative pressure in the intake passage is reliably reduced, so that the vaporized fuel in the vaporized fuel tank can be efficiently supplied into the intake passage.
第3の発明によれば、吸気通路はサージタンクを含んでいる。このため、本発明によれば、始動前に気化燃料タンク内の気化燃料を効率よくサージタンク内に供給して混合気を形成することができる。 According to the third invention, the intake passage includes a surge tank. For this reason, according to the present invention, the vaporized fuel in the vaporized fuel tank can be efficiently supplied into the surge tank before starting to form an air-fuel mixture.
第4の発明によれば、内燃機関の停止時の吸気バルブと排気バルブとのオーバーラップが禁止される。このため、本発明によれば、気化燃料供給弁が開弁されて吸気通路内の残留空気の一部が該気化燃料タンクに吸入された場合に、吸気通路内に確実に負圧を発生させることができる。 According to the fourth invention, the overlap between the intake valve and the exhaust valve when the internal combustion engine is stopped is prohibited. Therefore, according to the present invention, when the vaporized fuel supply valve is opened and a part of the residual air in the intake passage is sucked into the vaporized fuel tank, the negative pressure is surely generated in the intake passage. be able to.
第5の発明によれば、低温時に気化し難いアルコール燃料を用いる場合でも、内燃機関の運転中に気化燃料タンク内に気化燃料を蓄えておき、この気化燃料を始動時に供給することにより、始動性を向上させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, even when alcohol fuel that is difficult to vaporize at low temperatures is used, vaporized fuel is stored in the vaporized fuel tank during operation of the internal combustion engine, and the vaporized fuel is supplied at the time of start-up. Can be improved.
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The present invention is not limited to the following embodiments.
実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図9を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、FFV(Flexible Fuel Vehicle)に搭載される内燃機関としてのエンジン10を備えている。なお、図1には、4気筒エンジンを例示したが、本発明は、4気筒の内燃機関に限定されるものではない。エンジン10は、各気筒の燃焼室に吸入空気を吸込む吸気通路12と、燃焼室から排気ガスが排出される排気通路14とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system of the present embodiment includes an
吸気通路12には、上流側から順にエアクリーナ16、スロットルバルブ18及びサージタンク20が設けられている。スロットルバルブ18は、電子制御式のバタフライ弁により構成され、後述のECU70により開閉駆動される。そして、スロットルバルブ18は、全閉位置と全開位置との間で開閉され、その開度に応じて吸気通路12を流れる吸入空気量を調整する。サージタンク20は、吸気通路12の途中に一定の広がりをもつ空間を形成し、吸気脈動の減衰効果等を発揮するものである。サージタンク20の下流側は、複数の吸気管からなる吸気マニホールド22を介して各気筒の吸気ポート24に接続されている。なお、サージタンク20、吸気マニホールド22及び吸気ポート24は、吸気通路12の一部を構成している。
An
また、エンジン10の各気筒には、吸気ポート24に燃料を噴射する吸気ポート噴射弁26と、燃焼室内(筒内)に燃料を直接噴射する筒内噴射弁28とが設けられている。これらの噴射弁26,28は、一般的な電磁駆動式の燃料噴射弁により構成されている。さらに、各気筒には、筒内に流入した混合気に点火する点火プラグ30(図2参照)と、それぞれ吸気ポート24及び排気ポートを開閉するための吸気弁及び排気弁(図示せず)とが設けられている。上述した噴射弁26,28には、車両の燃料タンク32内に液化状態で貯留されたアルコール燃料が供給される。
Each cylinder of the
また、エンジン10は、始動時にクランク軸を回転駆動するスタータモータ36を備えている。車両の運転者がスタータスイッチをONにした場合には、ECU70に対してエンジンの始動要求が発生する。これにより、ECU70は、スタータモータ36を起動してクランク軸を回転させる動作(クランキング)を実行する。そして、エンジンが始動した時点、即ち、自立運転に移行した時点でクランキングを停止する。
The
次に、エンジン10に搭載された燃料気化系統について説明する。本実施の形態では、エンジンの運転中に生成した気化燃料をタンクに蓄えておき、この気化燃料を次回の始動時に使用することを特徴としている。そして、燃料気化系統は、以下に述べる気化燃料タンク38、タンク内噴射弁40、気化燃料供給弁42、大気導入弁44、リリーフ弁46等を備えている。
Next, the fuel vaporization system mounted on the
気化燃料タンク38は、密閉構造を有する耐圧容器として形成され、燃料タンク32内のアルコール燃料が気化した気化燃料を蓄えるように構成されている。また、気化燃料タンク38は、例えばエンジンルーム内において、エンジン10から熱が伝導し易い位置に設置されている。タンク内噴射弁40は、燃料タンク32に貯留された燃料を気化燃料タンク38内に噴射(供給)するもので、本実施の形態のタンク内燃料供給手段を構成している。タンク内噴射弁40は、例えば噴射弁26,28と同様の一般的な燃料噴射弁により構成され、その燃料噴射量は制御信号に応じて制御される。タンク内噴射弁40から噴射された燃料は、気化燃料タンク38内で受熱し気化することにより気化燃料となる。
The vaporized
気化燃料タンク38は、スロットルバルブ18の下流側でサージタンク20と接続されている。この接続部には、常閉(ノーマル・クローズ)の電磁弁等により構成された気化燃料供給弁42が設けられている。気化燃料供給弁42の閉弁時には、気化燃料タンク38とサージタンク20との間が遮断され、気化燃料タンク38内に気化燃料を蓄えることが可能となる。また、気化燃料供給弁42の開弁時には、前記タンク20,38が相互に連通され、気化燃料タンク38に蓄えられた気化燃料がサージタンク20に供給される。
The vaporized
また、気化燃料タンク38には、タンク内部と外部空間とを連通可能な位置に大気導入弁44が設けられている。大気導入弁44は常閉の電磁弁等により構成され、開弁時には気化燃料タンク38を大気解放するようになっている。気化燃料の供給時には、気化燃料供給弁42と大気導入弁44とが多少の時間差をもって一緒に開弁され、気化燃料を供給した分だけ大気導入弁44から気化燃料タンク38内に大気が導入される。なお、これらの弁42,44は、気化燃料の供給時を除いて閉弁状態に保持される。また、大気導入弁44は、エアクリーナ16とスロットルバルブ18との間で吸気通路12に接続されている。このため、大気導入弁44の開弁時には、エアクリーナ16より清浄化され、かつ吸気負圧の影響を受けない空気が気化燃料タンク38に導入される。
The vaporized
さらに、気化燃料タンク38には、例えばチェック弁、リード弁等により構成された常閉のリリーフ弁46が設けられている。リリーフ弁46は、気化燃料タンク38内の圧力が所定の作動圧を超えたときに、この圧力を外部(例えば、吸気通路12)に解放するもので、リリーフ弁46の作動圧は、例えば大気圧程度の圧力か、または大気圧よりも数十kPa程度高い圧力に設定されている。この設定は、例えば気化燃料タンク38が常温程度かそれよりも少し高い温度に保持され、燃料の飽和蒸気圧がこの温度領域に対応した圧力となることを前提としている。これにより、リリーフ弁46は、気化燃料タンク38内に噴射された燃料が気化するときに、タンク内の空気を外部に逃がすように構成されている。また、リリーフ弁46は、気化燃料タンク38が密閉された状態において、タンク内の圧力が過大となるのを防止する安全弁としての機能も備えている。
Further, the vaporized
次に、図2を参照しつつ、エンジン10の制御系統について説明する。図2は、本発明の実施の形態1におけるシステムの制御系統を示す構成図である。この図に示すように、本実施の形態のシステムは、後述する複数のセンサを含むセンサ系統と、エンジン10の運転状態を制御するECU(Electronic Control Unit)70とを備えている。
Next, the control system of the
まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ48は、エンジン10のクランク軸の回転に同期した信号を出力するもので、ECU70は、この出力に基づいてエンジン回転数及びクランク角を検出する。また、エアフローセンサ50は吸入空気量を検出し、水温センサ52はエンジンの冷却水温を検出する。また、タンク圧センサ54は気化燃料タンク38内の圧力を検出し、タンク温度センサ56は気化燃料タンク38内の温度を検出する。また、燃料性状センサ58は、燃料の性状として、燃料中のアルコール濃度を検出する。
First, the sensor system will be described. The crank angle sensor 48 outputs a signal synchronized with the rotation of the crankshaft of the
センサ系統には、上記センサの他にも、車両やエンジンの制御に必要な各種のセンサ(例えば排気空燃比を検出する空燃比センサ、スロットルバルブ18の開度を検出するスロットルセンサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ等)が含まれており、これらのセンサはECU70の入力側に接続されている。なお、本発明は、必ずしもタンク温度センサ56を必要とするものではなく、例えば、エンジンの温度や運転履歴、気化燃料タンク38への熱伝導特性等に基づいてタンク内温度を推定する構成としてもよい。
In addition to the above sensors, the sensor system includes various sensors (for example, an air-fuel ratio sensor that detects the exhaust air-fuel ratio, a throttle sensor that detects the opening degree of the
一方、ECU70の出力側には、スロットルバルブ18、噴射弁26,28,40、点火プラグ30、スタータモータ36、気化燃料供給弁42、大気導入弁44等を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ECU70は、センサ系統によりエンジンの運転情報を検出し、その検出結果に基づいて各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ48の出力に基づいてエンジン回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ50により吸入空気量を検出する。また、以下に述べる通常の燃料噴射制御を実行しつつ、クランク角に基づいて点火時期を決定し、点火プラグ30を駆動する。
On the other hand, on the output side of the
通常の燃料噴射制御は、後述の気化燃料供給制御が実行される場合を除いて、エンジン10の運転中に実行されるもので、始動時の燃料噴射制御も含んでいる。この燃料噴射制御では、吸入空気量、エンジン回転数、エンジン冷却水の温度等に基づいて燃料噴射量を算出し、クランク角に基づいて燃料噴射時期を決定した後に、噴射弁26,28の何れか一方または両方を駆動する。この場合、吸気ポート噴射弁26と筒内噴射弁28の噴射量の比率は、エンジンの運転状態や燃料の性状に応じて可変に設定される。さらに、ECU70は、燃料気化系統の制御として、以下に述べる気化燃料生成制御と、気化燃料供給制御とを実行する。
The normal fuel injection control is executed during the operation of the
[実施の形態1の動作]
(気化燃料生成制御)
気化燃料生成制御は、エンジン10の運転中(好ましくは、暖機終了後の運転中)に、気化燃料タンク38内で燃料を気化させ、気化燃料を生成するものである。具体的に述べると、気化燃料生成制御では、気化燃料供給弁42と大気導入弁44とを閉弁した状態で、タンク内噴射弁40から燃料を噴射する。このとき、燃料の噴射量は、噴射燃料の全てが気化し、かつ気化した燃料の蒸気圧が飽和蒸気圧となるように算出される。
[Operation of Embodiment 1]
(Vaporized fuel generation control)
The vaporized fuel generation control is to vaporize the fuel in the vaporized
そして、タンク内噴射弁40から噴射された燃料は、タンク内の空気をリリーフ弁46から追い出しつつ、速やかに気化して気化燃料となる。このとき、リリーフ弁46は、タンク内の空気圧により燃料の気化が抑制されるのを回避し、気化燃料の生成を促進することができる。この結果、燃料の気化が完了すると、タンク内の空気は殆ど排出され、気化燃料タンク38内には、気化燃料が飽和蒸気圧に近い圧力状態で充満した状態となる。
Then, the fuel injected from the in-
上述した気化燃料生成制御により、気化燃料タンク38内には、エンジンの運転中に気化燃料を蓄えることができる。そして、気化燃料タンク38は、タンク内で生じる自然減圧を利用して、エンジン停止後の冷間時にも、気化燃料の少なくとも一部を気相状態に保持することができる。なお、気化燃料生成制御は、気化燃料タンク38内の温度が気化燃料を生成し得る所定の判定温度以上の場合にのみ実行するのが好ましい。
By the vaporized fuel generation control described above, vaporized fuel can be stored in the vaporized
(気化燃料供給制御)
気化燃料供給制御は、エンジンの始動時に気化燃料供給弁42と大気導入弁44とを開弁し、気化燃料タンク38内に蓄えられていた気化燃料をサージタンク20に供給するものである。具体的に述べると、まず、ECU70は、スタータスイッチがONされたときに、始動要求が発生したことを検出する。そして、気化燃料供給弁42と大気導入弁44とを閉弁し、かつスロットルバルブ18を全閉位置に保持した状態で、スタータモータ36に通電し、クランキングを開始する。これにより、サージタンク20内には、クランキングによって吸気負圧が生じる。
(Vaporized fuel supply control)
In the vaporized fuel supply control, the vaporized
そして、ECU70は、サージタンク20内の吸気負圧が十分に増大したときに、気化燃料供給弁42と大気導入弁44とを開弁する。これにより、気化燃料タンク38内の気化燃料は、吸気負圧によってサージタンク20内に供給される。このとき、気化燃料タンク38内には、気化燃料が流出した分だけ大気導入弁44から空気が流入するので、気化燃料の供給はスムーズに行われる。また、気化燃料供給弁42と大気導入弁44とを開弁するときには、気化燃料タンク38内の圧力が大気圧以上であれば、先に気化燃料供給弁42を開弁する。一方、気化燃料タンク38内の圧力が大気圧よりも低ければ、先に大気導入弁44を開弁する。これにより、タンク内の気化燃料が大気中に流出したり、サージタンク20から気化燃料タンク38内に空気が逆流するのを防止することができる。
Then, the
気化燃料タンク38からサージタンク20に供給された気化燃料は、吸気ポート24を介して筒内に流入し、筒内で点火されて燃焼する。そして、ECU70は、エンジン回転数の上昇等により始動を確認した時点で、クランキングを停止する。また、気化燃料供給弁42と大気導入弁44とを閉弁し、気化燃料供給制御を終了する。そして、通常の燃料噴射制御を開始し、吸気ポート噴射弁26や筒内噴射弁28から燃料を噴射する。なお、気化燃料から通常の燃料噴射への切換は、必ずしもエンジンの始動を確認してから行う必要はない。一例を挙げれば、始動時に必要な量の気化燃料を供給した時点で、通常の燃料噴射に切換えてもよい。また、各気筒に対して1サイクル目の燃焼時のみ気化燃料を供給し、2サイクル目以降の燃焼時には通常の燃料噴射制御を実行してもよい。
The vaporized fuel supplied from the vaporized
このように、エンジンの運転中に蓄えておいた気化燃料を使用すれば、始動時に気化燃料を生成する場合と比較して、気化燃料を筒内に速やかに供給することができ、燃料が気化し難い低温始動時でも、始動性を向上させることができる。なお、気化燃料供給制御は、始動時の機関温度(例えば、エンジン冷却水の温度等)が気化燃料を必要とする所定の判定温度以下の場合にのみ実行するのが好ましい。 As described above, when the vaporized fuel stored during the operation of the engine is used, the vaporized fuel can be quickly supplied into the cylinder as compared with the case where the vaporized fuel is generated at the time of starting. Even at a low temperature start that is difficult to achieve, startability can be improved. Note that the vaporized fuel supply control is preferably executed only when the engine temperature at the time of starting (for example, the temperature of engine cooling water or the like) is equal to or lower than a predetermined determination temperature that requires vaporized fuel.
ところで、上述した気化燃料の供給開始時には、吸気通路12のうち気化燃料供給弁42から燃焼室に至るまでの空間に空気(残留空気)が存在している。この残留空気は、気化燃料の供給が開始されると、気化燃料よりも先に筒内に吸い込まれることになり、供給開始直後に気化燃料の濃度を低下させる原因となる。なお、上記空間は、正確に述べると、サージタンク20、吸気マニホールド22及び吸気ポート24の内部に形成された空間であるが、サージタンク20内の空間が大部分を占めている。このため、以下の説明では、上記空間内の残留空気のことを、サージタンク20等の残留空気と称するものとする。
By the way, when the above-described supply of vaporized fuel is started, air (residual air) exists in the space from the vaporized
図3は、本発明の実施の形態1による制御を実施しない比較例において、筒内に供給される気化燃料の濃度の時間的な変化を示す説明図である。この図に示すように、筒内の気化燃料濃度は、気化燃料が筒内に流入し始める時点t1から徐々に上昇し、時点t2において、始動1点火目(1サイクル目)の燃焼に必要な濃度に到達する。そして、この時点t2にて、1サイクル目の点火が行われる。時点t1からt2までの期間中には、サージタンク20等の残留空気が気化燃料と一緒に筒内に流入するので、筒内の気化燃料濃度が点火に必要なレベルに到達せず、点火を行うことができない。従って、この期間中に筒内に流入する気化燃料(図3中の斜線部分に示す流出燃料)は、そのまま未燃燃料として排気通路14に流出することになる。この結果、比較例では、始動時に気化燃料が無駄に消費され、始動性が低下するだけでなく、排気エミッションが悪化するという問題がある。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing temporal changes in the concentration of vaporized fuel supplied into the cylinder in a comparative example in which the control according to Embodiment 1 of the present invention is not performed. As shown in this figure, the vaporized fuel concentration in the cylinder gradually increases from time t1 at which vaporized fuel begins to flow into the cylinder, and is necessary for combustion at the first ignition (first cycle) at time t2. Reach concentration. At this time t2, ignition in the first cycle is performed. During the period from time t1 to time t2, residual air in the
そこで、本実施の形態のシステムでは、エンジン10の始動要求が発生した場合に、クランキングの開始に先立ってサージタンク20内に気化燃料を混合させることとする。以下、図4乃至図7を参照して詳細に説明する。エンジン10の始動要求が発生した場合に、クランキングの開始に先立って、先ず、タンク圧センサ54によって気化燃料タンク38内の圧力を検出する。そして、当該圧力が大気圧よりも低い場合、すなわち気化燃料タンク38内が負圧環境である場合には、大気導入弁44の常閉を維持し且つスロットルバルブ18を全閉位置に保持した状態で気化燃料供給弁42を開弁する。図4は、本発明の実施の形態1のシステムにおいて、気化燃料供給弁42を開弁したときの気体の流れを説明するための図である。この図に示すとおり、気化燃料供給弁42が開弁されると、気化燃料タンク38内の負圧Aによってサージタンク20等の残留空気の一部が気化燃料タンク38内へ移動する。図5は、図4に示す気体の流れが生じた後の状態を説明するための図である。上述したとおり、スロットルバルブ18は全閉位置に保持されているため、新気がサージタンク20内に流入することは抑止される。このため、図5に示すとおり、気化燃料タンク38およびサージタンク20の圧力は負圧Bにおいて平衡となり気体の流れは一旦停止される。
Therefore, in the system according to the present embodiment, when a request for starting the
次に、気化燃料供給弁42を開弁位置に保持した状態で大気導入弁44を開弁する。図6は、本発明の実施の形態1のシステムにおいて、大気導入弁44を開弁したときの気体の流れを説明するための図である。この図に示すとおり、大気導入弁44が開弁されると、気化燃料タンク38内の負圧Bによってスロットルバルブ18の上流の空気が気化燃料タンク38内へ移動する。また、これに伴い、気化燃料タンク38内の気化燃料の一部がサージタンク20内へ移動する。図7は、図6に示す気体の流れが生じた後の状態を説明するための図である。この図に示すとおり、気化燃料タンク38内の気化燃料の一部がサージタンク20内に流入することにより、該サージタンク20内に該気化燃料の混合気が形成される。そして、この後に上述した気化燃料供給制御が実行されると、クランキングの負圧によって、サージタンク20内の混合気(気化燃料)が逸早く吸気ポート24を介して筒内に流入し、筒内で点火されて燃焼する。
Next, the
このように、上述した本実施の形態1のシステムによれば、クランキングの開始前にサージタンク20内において混合気を生成することができる。これにより、エンジン10の始動時には、気化燃料の供給開始直後から高濃度の気化燃料を筒内に速やかに流入させることができる。
Thus, according to the system of the first embodiment described above, the air-fuel mixture can be generated in the
図8は、本発明の実施の形態1において、筒内に供給される気化燃料の濃度の時間的な変化を示す説明図である。この図に示すように、本実施の形態によれば、気化燃料が筒内に流入し始める時点t1から1サイクル目の点火を行う時点t2までの期間を、図3に示す比較例よりも短縮することができる。これにより、点火されずに排気系に流出する無駄な気化燃料(流出燃料)を減少させ、気化燃料を有効に活用することができる。従って、始動性を向上させ、始動時のエミッション特性を改善することができる。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing temporal changes in the concentration of vaporized fuel supplied into the cylinder in the first embodiment of the present invention. As shown in this figure, according to the present embodiment, the period from the time point t1 at which vaporized fuel starts to flow into the cylinder to the time point t2 at which ignition of the first cycle is performed is shorter than that in the comparative example shown in FIG. can do. Thereby, useless vaporized fuel (outflow fuel) flowing out to the exhaust system without being ignited can be reduced, and the vaporized fuel can be effectively utilized. Therefore, startability can be improved and emission characteristics at the time of start can be improved.
[実施の形態1の具体的な処理]
次に、図9および図10を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。まず、図9は、本発明の実施の形態1において、ECU70により実行される気化燃料生成制御を示すフローチャートである。図9に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。
[Specific Processing in First Embodiment]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIGS. 9 and 10. First, FIG. 9 is a flowchart showing vaporized fuel generation control executed by the
図9に示すルーチンでは、先ず、タンク温度センサ56により気化燃料タンク38内の温度Tが検出される(ステップ100)。次に、このタンク内温度Tが判定温度T1よりも大きいか否かが判定される(ステップ102)。ここで、判定温度T1とは、気化燃料を生成し得る温度の下限値に対応して設定されるもので、タンク内での燃料噴射を許可するための判定温度である。その結果、T>T1の成立が認められた場合には、燃料が気化し易い温度状態であると判断されて、気化燃料タンク38内に噴射する燃料の噴射量が算出されて、気化燃料供給弁42と大気導入弁44とを閉弁した状態でタンク内噴射弁40が駆動される(ステップ104)。これにより、気化燃料タンク38内には気化燃料が蓄えられる。
In the routine shown in FIG. 9, first, the temperature T in the vaporized
次に、図10は、本発明の実施の形態1において、ECU70により実行される気化燃料供給制御を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図10に示すルーチンでは、先ず、イグニッションスイッチ(IGSW)がONになったか否かが判定される(ステップ200)。その結果、判定の成立が認められない場合には、本ルーチンは速やかに終了される。
Next, FIG. 10 is a flowchart showing vaporized fuel supply control executed by the
一方、上記ステップ200において、判定の成立が認められた場合には、エンジン10の始動要求が発生したと判断されて、次のステップに移行し、気化燃料供給弁42および大気導入弁44を常閉に維持し且つスロットルバルブ18を全閉位置に保持する処理が実行される(ステップ202)。次に、タンク圧センサ54を用いて気化燃料タンク38の内圧Ptが検出される(ステップ204)。
On the other hand, if the determination in
図10に示すルーチンでは、次に、上記ステップ204において検出された気化燃料タンク38の内圧Ptが大気圧P0よりも高いか否かが判定される(ステップ206)。その結果、Pt>P0の成立が認められた場合には、後述するステップ214に移行する。一方、上記ステップ206において、Pt>P0の成立が認められない場合には、気化燃料タンク38内に負圧が発生していると判断されて、次のステップに移行し、大気導入弁44が常閉に維持され且つスロットルバルブ18が全閉位置に保持された状態で、気化燃料供給弁42が開弁される(ステップ208)。これにより、サージタンク20等の残留空気の一部が気化燃料タンク38内へ流入する。
In the routine shown in FIG. 10, it is next determined whether or not the internal pressure Pt of the vaporized
次に、気化燃料供給弁42が開弁され、且つスロットルバルブ18が全閉位置に保持された状態で、大気導入弁44が開弁される(ステップ210)。これにより、気化燃料タンク38内の気化燃料がサージタンク20内に流入して混合される。
Next, the
次に、点火開始条件が変更される(ステップ212)。ここでは、具体的には、クランキングの開始から1サイクル目の点火までのクランク角期間が通常時よりも早期に設定される。次に、スタータモータ36が起動されてクランキングが開始される(ステップ214)。これにより、サージタンク20内の気化燃料が筒内へ供給されて点火されることにより、エンジン10が始動される。
Next, the ignition start condition is changed (step 212). Specifically, the crank angle period from the start of cranking to the ignition of the first cycle is set earlier than the normal time. Next, the
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、エンジン10の始動要求が発生した場合に、クランキングの開始に先立って、サージタンク20内に気化燃料の混合気が形成される。これにより、クランキングの開始とともに逸早く必要量の気化燃料をエンジン10へ供給することができるので、冷間時の早期始動要求を満たすことができる。また、点火されずに排気系に流出する流出燃料を減少させることができるので、始動時のエミッション特性を改善することができる。
As described above, according to the system of the present embodiment, when a request for starting the
ところで、上述した実施の形態1のシステムでは、吸気通路12に対する気化燃料の供給部位として、サージタンク20を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明はこれに限らず、スロットルバルブ18の下流側であれば、吸気通路12の任意の部位に気化燃料タンク38を接続し、この部位に気化燃料を供給する構成としてよい。
By the way, in the system of Embodiment 1 mentioned above, the
また、上述した実施の形態1のシステムでは、気化燃料タンク38をエンジン10からの熱が伝わり易い場所に配置する構成とした。しかしながら、本発明はこれに限らず、エンジン10で発生する熱により気化燃料タンク38を積極的に加熱する構成としてもよい。一例を挙げれば、エンジン10と気化燃料タンク38との間に冷却水配管を設け、エンジン冷却水により気化燃料タンク38を加熱する構成としてもよい。また、排気通路14と気化燃料タンク38との間にヒートパイプ等の熱伝導部材を設け、排気熱により気化燃料タンク38を加熱する構成としてもよい。これらの構成により、気化燃料タンク38内での燃料の飽和蒸気圧を高め、蓄えられる気化燃料の量を増やすことができる。
Further, in the system of the first embodiment described above, the vaporized
また、上述した実施の形態1のシステムでは、アルコール燃料を使用するエンジン10を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明はこれに限らず、通常のガソリンや、ガソリンにアルコール以外の成分を添加した各種の燃料に対して適用することとしてもよい。
In the system of the first embodiment described above, the
また、上述した実施の形態1のシステムでは、始動前のエンジン停止時の状態において吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップが付いていないエンジンを前提にしている。このため、バルブオーバーラップ付きのエンジンを用いる場合においては、上記始動制御の実行時に、バルブオーバーラップが付いている状態を禁止するように制御すればよい。これにより、負圧が発生したサージタンク20内に排気系から空気が流入することを抑止することができるので、気化燃料タンク38内の気化燃料を効率よく該サージタンク20内に混合させることができる。
Further, the system of the first embodiment described above is based on an engine in which the valve overlap between the intake valve and the exhaust valve is not provided when the engine is stopped before starting. For this reason, when using an engine with a valve overlap, control may be performed so as to prohibit a state with a valve overlap when the start control is executed. As a result, air can be prevented from flowing from the exhaust system into the
また、上述した実施の形態1のシステムでは、ステップ210においてスロットルバルブ18を全閉位置に保持した状態で、大気導入弁44を開弁することとしているが、スロットルバルブ18の開度は全閉位置に限られない。すなわち、サージタンク20内に形成される混合気の空燃比が目標とする空燃比となるように、該スロットルバルブの開度を調整することとしてもよい。
In the system of the first embodiment described above, the
尚、上述した実施の形態1においては、ECU70が、上記ステップ104の処理を実行することにより、前記第1の発明における「気化燃料生成手段」が、上記ステップ206の処理を実行することにより、前記第1の発明における「判定手段」が、上記ステップ208〜210の処理を実行することにより、前記第1の発明における「弁制御手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the
10 エンジン(内燃機関)
12 吸気通路
14 排気通路
16 エアクリーナ
18 スロットルバルブ
20 サージタンク
22 吸気マニホールド
24 吸気ポート
26 吸気ポート噴射弁
28 筒内噴射弁
32 燃料タンク
36 スタータモータ
38 気化燃料タンク
40 タンク内噴射弁
42 気化燃料供給弁
44 大気導入弁
46 リリーフ弁
48 クランク角センサ
50 エアフローセンサ
52 水温センサ
54 タンク圧センサ
56 タンク温度センサ
58 燃料性状センサ
70 ECU
10 Engine (Internal combustion engine)
12
Claims (5)
内燃機関の吸気通路の途中に接続され、前記燃料が気化した気化燃料を蓄える気化燃料タンクと、
前記燃料タンク内の燃料を前記気化燃料タンクに供給するタンク内燃料供給手段と、
前記気化燃料タンクと前記吸気通路との接続部を開閉する常閉の気化燃料供給弁と、
前記吸気通路における前記接続部の上流側で吸入空気の量を調整するスロットルバルブと、
前記内燃機関の運転中に前記気化燃料供給弁を閉弁した状態で前記タンク内燃料供給手段を駆動し、前記気化燃料タンク内に気化燃料を生成する気化燃料生成手段と、
前記気化燃料タンクの内部と外部空間との連通部を開閉する常閉の大気導入弁と、
前記内燃機関の始動要求が発生した場合に、前記気化燃料タンクの内圧が大気圧よりも小さいか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記気化燃料タンクの内圧が大気圧よりも小さいと判定された場合に、クランキングの実行に先立って、前記スロットルバルブおよび前記大気導入弁を閉弁した状態で前記気化燃料供給弁を開弁し、その後前記大気導入弁を開弁する弁制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A fuel tank for storing fuel;
A vaporized fuel tank that is connected to an intake passage of the internal combustion engine and stores vaporized fuel vaporized by the fuel;
In-tank fuel supply means for supplying fuel in the fuel tank to the vaporized fuel tank;
A normally closed vaporized fuel supply valve that opens and closes a connection between the vaporized fuel tank and the intake passage;
A throttle valve for adjusting the amount of intake air on the upstream side of the connecting portion in the intake passage;
Vaporized fuel generating means for driving the fuel supply means in the tank with the vaporized fuel supply valve closed during operation of the internal combustion engine, and generating vaporized fuel in the vaporized fuel tank;
A normally-closed air introduction valve that opens and closes a communication portion between the inside and the outside space of the vaporized fuel tank;
Determining means for determining whether or not an internal pressure of the vaporized fuel tank is smaller than an atmospheric pressure when a request for starting the internal combustion engine is generated;
When the determination means determines that the internal pressure of the vaporized fuel tank is smaller than the atmospheric pressure, the vaporized fuel supply valve is closed with the throttle valve and the air introduction valve closed before the cranking is performed. Valve control means for opening the valve and then opening the air introduction valve;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記判定手段により前記気化燃料タンクの内圧が大気圧よりも小さいと判定された場合に、クランキングの実行に先立って、前記スロットルバルブおよび前記大気導入弁を閉弁した状態で前記気化燃料供給弁を開弁し、前記気化燃料タンクの内圧と前記吸気通路の内圧とが同等になった後に、前記大気導入弁を開弁することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。 The valve control means includes
When the determination means determines that the internal pressure of the vaporized fuel tank is smaller than the atmospheric pressure, the vaporized fuel supply valve is closed with the throttle valve and the air introduction valve closed before the cranking is performed. 2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the air introduction valve is opened after the internal pressure of the vaporized fuel tank and the internal pressure of the intake passage become equal to each other.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010090490A JP2011220235A (en) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | Control device of internal combustion engine |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012241582A (en) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Nippon Soken Inc | Fuel supply device |
JP2013164000A (en) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Nippon Soken Inc | Fuel supply device |
WO2014006761A1 (en) * | 2012-07-06 | 2014-01-09 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
KR20200047878A (en) * | 2018-10-25 | 2020-05-08 | 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 | Apparatus and method for controlling breather control valve of combustion engine |
-
2010
- 2010-04-09 JP JP2010090490A patent/JP2011220235A/en active Pending
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