JP2011236817A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、低温始動時でも気化燃料を筒内に速やかに供給し、始動性を向上させることを目的とする。
【解決手段】エンジン１０は、通常の燃料タンク３２、気化燃料タンク３６、タンク内噴射弁３８、気化燃料供給弁４０、タンク内点火プラグ４４等を備える。ＥＣＵ６０は、エンジンの運転中に気化燃料タンク３６内に蓄えておいた気化燃料を、始動時にサージタンク２０に供給する。また、始動時に気化燃料が不足していた場合には、まず、タンク内点火プラグ４４により気化燃料タンク３６内に残留している気化燃料を燃焼させる。そして、燃焼により加熱された気化燃料タンク３６内に、タンク内噴射弁３８から燃料を噴射する。これにより、始動時に止むを得ず気化燃料を生成する場合でも、気化燃料を短時間で効率よく生成し、生成した気化燃料を筒内に速やかに供給することができる。
【選択図】図１

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。

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。

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。

特開２００７−２２４８７８号公報 特開平７−１４４６９１号公報

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。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、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にある。

第１の発明は、燃料を貯留する燃料タンクと、
前記燃料タンク内の燃料を吸気通路及び／又は燃焼室に噴射する燃料噴射弁と、
前記吸気通路に接続され、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、
少なくとも内燃機関の停止中に前記気化燃料タンクの内部を加熱することが可能なタンク内加熱機構と、
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第１の気化燃料生成手段と、
内燃機関の始動時に前記気化燃料供給弁を開弁し、前記気化燃料タンクから前記吸気通路に気化燃料を供給する気化燃料供給手段と、
内燃機関の始動時に前記気化燃料タンク内の気化燃料の量が始動時要求量よりも少ない場合に、前記気化燃料供給手段が作動する前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と前記タンク内加熱機構とを駆動する第２の気化燃料生成手段と、
を備えることを特徴とする。

第２の発明によると、前記タンク内加熱機構は、前記気化燃料タンク内に保有している気化燃料に点火するタンク内点火プラグであり、
前記第２の気化燃料生成手段は、前記タンク内点火プラグにより前記気化燃料タンク内の気化燃料を燃焼させた後に、前記タンク内燃料供給手段により前記気化燃料タンク内に燃料を供給する構成としている。

第３の発明は、前記タンク内点火プラグを駆動する前に、前記気化燃料タンク内の気化燃料の量が可燃範囲内であるか否かを判定し、気化燃料の量が前記可燃範囲よりも少ない場合には、前記タンク内燃料供給手段を駆動する気化燃料補充手段を備える。

第４の発明は、前記燃料としてアルコール燃料を用いる構成としている。

第１の発明によれば、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。また、始動時に気化燃料が不足した場合には、タンク内加熱機構により気化燃料タンク内を加熱することができる。そして、タンク内燃料供給手段は、加熱されたタンク内に燃料を供給することができる。これにより、始動時に止むを得ず気化燃料を生成する場合でも、気化燃料を短時間で効率よく生成し、生成した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できる。

第２の発明によれば、タンク内点火プラグにより気化燃料タンク内の気化燃料を燃焼させた後に、タンク内に燃料を供給することができる。これにより、始動前の冷間時でも、気化燃料の燃焼によりタンク内の温度を短時間で急激に上昇させることができ、タンク内を効率よく加熱することができる。

第３の発明によれば、気化燃料補充手段は、気化燃料の量が可燃範囲よりも少ない場合に、タンク内燃料供給手段を駆動してから、タンク内点火プラグを駆動することができる。従って、始動時に気化燃料がタンク内に殆ど残っていない場合でも、気化燃料を生成して確実に燃焼させることができる。これにより、気化燃料の残量に関係なくタンクの加熱を安定的に行うことができる。

第４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。

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。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ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。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される気化燃料供給制御等を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される気化燃料供給制御等を示すフローチャートである。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図４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、本発明の内燃機関は、４気筒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。

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、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、吸気脈動を減衰するために、吸気通路１２の途中に一定の広がりをもつ空間を形成している。そして、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。

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。さらに、各気筒には、気化燃料に点火する点火プラグ３０（図２参照）と、図示しない吸気弁及び排気弁とが設けられている。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。

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３４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、後述のＥＣＵ６０に対してエンジンの始動要求が発生する。これにより、ＥＣＵ６０は、スタータモータ３４を起動してクランク軸を回転させる動作（クランキング）を実行し、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。

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３６、タンク内噴射弁３８、気化燃料供給弁４０、大気解放弁４２、タンク内点火プラグ４４等を備えている。

気化燃料タンク３６は、アルコール燃料が気化した気化燃料を蓄えるもので、気化燃料をタンク内で燃焼させることが可能な高強度の耐圧タンクとして形成されている。また、気化燃料タンク３６は、例えば車両の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３８は、燃料タンク３２に貯留された燃料を気化燃料タンク３６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３８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３８から噴射された燃料は、気化燃料タンク３６内で気化することにより気化燃料となる。

また、気化燃料タンク３６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４０が設けられている。気化燃料供給弁４０の閉弁時には、気化燃料タンク３６とサージタンク２０との間が遮断され、気化燃料タンク３６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４０の開弁時には、前記タンク２０，３６が相互に連通され、気化燃料タンク３６に蓄えられた気化燃料がサージタンク２０に供給される。なお、気化燃料供給弁４０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、気化燃料タンク３６には、タンク内の空間を外部空間に対して連通，遮断する大気解放弁４２が設けられている。大気解放弁４２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３６を大気解放するようになっている。気化燃料タンク３６内で気化燃料を生成するときには、気化燃料タンク３６内の圧力に応じて大気解放弁４２が開，閉され、タンク内の圧力は、例えば大気圧程度か、または大気圧よりも数十ｋＰａ程度高い圧力に保持される。この圧力は、例えば気化燃料タンク３６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、大気解放弁４２は、気化燃料タンク３６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、大気解放弁４２は、気化燃料タンク３６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。

一方、気化燃料タンク３６内の気化燃料を吸気系に供給するときには、気化燃料供給弁４０と大気解放弁４２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解放弁４２から気化燃料タンク３６内に大気が導入される。このとき、大気解放弁４２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に接続されているので、気化燃料タンク３６内には、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導入される。

また、本実施の形態のシステムは、気化燃料タンク３６内の気化燃料に点火するタンク内点火プラグ４４を備えている。タンク内点火プラグ４４は、例えば通常の点火プラグ３０とほぼ同様の部品により構成され、その点火動作はＥＣＵ６０により制御される。そして、タンク内点火プラグ４４は、後述のように、エンジンの停止中（始動前）に気化燃料タンク３６内に保有している気化燃料を燃焼させ、当該タンク内を加熱するもので、本実施の形態のタンク内加熱機構を構成している。

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、複数のセンサ４６〜５６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)６０とを備えている。

まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ４６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、ＥＣＵ６０は、この出力に基いてエンジン回転数及びクランク角を検出することができる。また、エアフローセンサ４８は吸入空気量を検出し、水温センサ５０はエンジン冷却水の温度を検出する。また、タンク圧センサ５２は気化燃料タンク３６内の圧力を検出するもので、タンク温度センサ５４は気化燃料タンク３６内の温度を検出する。さらに、燃料性状センサ５６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。

センサ系統には、上記センサ４６〜５６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ＥＣＵ６０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５４を必要とするものではなく、例えばタンク温度センサ５４を使用せず、エンジンの温度や運転履歴、気化燃料タンク３６への熱伝導特性等に基いてタンク内温度を推定する構成としてもよい。

一方、ＥＣＵ６０の出力側には、スロットルバルブ１８、噴射弁２６，２８，３８、点火プラグ３０、スタータモータ３４、気化燃料供給弁４０、大気解放弁４２、タンク内点火プラグ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、ＥＣＵ６０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４６の出力に基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４８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、クランク角に基いて点火時期を決定し、点火プラグ３０を駆動する。

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いて燃料噴射量を算出し、クランク角に基いて燃料噴射時期を決定した後に、噴射弁２６，２８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、ＥＣＵ６０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。

［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３６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４０と大気解放弁４２とを閉弁した状態で、タンク内噴射弁３８から燃料を噴射する。このとき、燃料の噴射量は、例えば気化燃料タンク３６内の温度、燃料中のアルコール濃度等に基いて、燃料の飽和蒸気圧に対応する最大量の気化燃料が生成され、かつ、噴射燃料の全てが気化するように決定される。噴射された燃料は、タンク内の空気を大気解放弁４２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、大気解放弁４２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、気化燃料タンク３６内には、最終的に気化燃料が充満した状態となる。

上述した気化燃料生成制御により、気化燃料タンク３６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３６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３６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。

（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４０と大気解放弁４２とを開弁し、気化燃料タンク３６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、ＥＣＵ６０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、クランキングにより吸気負圧が生じるので、ＥＣＵ６０は、気化燃料供給弁４０と大気解放弁４２とを開弁し、気化燃料タンク３６内の気化燃料を吸気負圧によってサージタンク２０に供給する。

このとき、気化燃料タンク３６内には、気化燃料が流出した分だけ大気解放弁４２から空気が流入するので、気化燃料の供給をスムーズに行うことができる。また、大気解放弁４２を開弁させるにあたり、気化燃料タンク３６内の圧力が大気圧以上である場合には、最初に気化燃料供給弁４０を開弁してから大気解放弁４２を開弁する。一方、タンク内の圧力が大気圧よりも低い場合には、最初に大気解放弁４２を開弁してから気化燃料供給弁４０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３６内に空気が逆流するのを防止することができる。

気化燃料タンク３６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。これにより、各気筒での燃焼が連続するようになると、エンジン回転数が上昇し、エンジンが自立運転に移行する。ＥＣＵ６０は、自立運転が開始されたことをエンジン回転数の上昇により確認した時点で、クランキングを停止する。また、気化燃料供給弁４０と大気解放弁４２とを閉弁し、気化燃料供給制御を終了する。そして、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通常の燃料噴射制御を開始する。

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。

上述した気化燃料供給制御は、エンジンの運転中に十分な量の気化燃料を蓄えておくことにより、効果が発揮される。しかし、例えばエンジンが始動されてから短時間で停止されるショートトリップ運転等が繰返された場合には、気化燃料タンク３６内に蓄えている気化燃料の量が不足することがある。このため、本実施の形態では、エンジンの始動時に、気化燃料タンク３６内に保有している気化燃料の量（始動時保有量）と、始動時に必要な気化燃料の量（始動時要求量）Ｆgasとを算出する。そして、始動時保有量が始動時要求量Ｆgasよりも少ない場合には、気化燃料供給制御を実行する前に、気化燃料タンク３６内を加熱し、気化燃料を新たに生成する。以下、これらの制御処理について説明する。

（始動時保有量の推定処理）
エンジンの運転中には、気化燃料生成制御が実行されるので、気化燃料タンク３６内には、気化燃料が飽和蒸気圧に近い圧力で充満した状態となる。この状態で、エンジンが停止されると、タンク内に自然減圧が生じ、気化燃料の大部分は気体として残留する。このとき、気化燃料の保有量は、気化燃料生成制御の実行時（タンク内噴射弁３８による燃料噴射時）のタンク内温度と、自然減圧後のタンク内温度（即ち、始動時のタンク内温度）とに応じて変化する。ＥＣＵ６０には、上記２つの時点のタンク温度と、気化燃料の残留量との関係をデータ化したマップデータが予め記憶されている。このため、ＥＣＵ６０は、タンク温度センサ５４により検出した上記２つの時点のタンク温度と、既知であるタンク容量とに基いて、始動時保有量を算出することができる。

また、ショートトリップ運転等により、気化燃料が生成されずに消費された場合には、気化燃料の消費量を算出し、上記保有量から消費量を減算する補正を行ってもよい。この補正は、次の手順により実現することができる。まず、気化燃料の供給時に、吸気圧センサ（図示せず）等により検出したサージタンク２０内の圧力と、タンク圧センサ５２により検出した気化燃料タンク３６内の圧力と、既知である気化燃料供給弁４０の開弁時の流路面積とに基いて単位時間当りの気化燃料の供給量を算出する。そして、単位時間当りの供給量を供給中に積算することにより、気化燃料の消費量を算出する。このように算出された気化燃料の消費量は、ＥＣＵ６０に搭載された不揮発性メモリ等に記憶され、次回の始動時に気化燃料の保有量を補正するためのパラメータとして使用される。以上の処理により、エンジンの始動時には、その時点での気化燃料の保有量を推定することができる。

（始動時要求量の算出処理）
始動時要求量Ｆgasは、エンジンの始動時に必要な気化燃料の量であり、例えば始動時の外気温や機関温度（エンジン冷却水の温度等）に基いて可変に設定される。始動時には、外気温や機関温度が低いほど、多量の気化燃料が必要となる。ＥＣＵ６０には、外気温や機関温度に基いて始動時要求量Ｆgasを算出するためのマップデータが予め記憶されており、このマップデータは、吸気温が低いほど、また、冷却水の温度が低いほど、始動時要求量Ｆgasが多くなるように設定されている。従って、ＥＣＵ６０は、水温センサ５０や吸気温センサの出力に基いて、温度環境に対応する適切な始動時要求量Ｆgasを算出することができる。なお、本実施の形態では、前述したように、気化燃料タンク３６内に気化燃料を飽和蒸気圧に近い規定の状態で蓄えるようにしており、始動時要求量Ｆgasは、この状態の気化燃料が供給されることを前提として設定されている。

（タンク内加熱制御）
エンジンの始動時には、上記方法により算出された始動時保有量と始動時要求量Ｆgasとを比較する。そして、始動時保有量が始動時要求量Ｆgasよりも少ない場合には、まず、気化燃料タンク３６内を加熱するタンク内加熱制御を実行する。タンク内加熱制御では、気化燃料供給弁４０と大気解放弁４２とを閉弁した状態で、タンク内点火プラグ４４を駆動してタンク内の気化燃料に点火し、気化燃料を燃焼させる。これにより、始動前の冷間時でも、気化燃料の燃焼によりタンク内の温度を短時間で急激に上昇させることができ、タンク内を効率よく加熱することができる。

ここで、始動時保有量が極端に少ない場合には、気化燃料に点火しても燃焼しない可能性がある。このため、タンク内加熱制御では、気化燃料への点火を行う前に、始動時保有量が所定の可燃範囲内であるか否かを判定する。可燃範囲のデータは、ＥＣＵ６０に予め記憶されている。そして、始動時保有量が可燃範囲よりも少ない場合には、タンク内噴射弁３８から燃料を噴射し、燃焼に最低限必要な量の気化燃料を生成してから、タンク内点火プラグ４４を駆動する。この場合、最低限必要な量の気化燃料であれば、冷間時でも速やかに発生させることができる。従って、エンジンの始動時に気化燃料がタンク内に殆ど残っていない場合でも、気化燃料を生成して確実に燃焼させることができる。これにより、気化燃料の残量に関係なくタンクの加熱を安定的に行うことができる。

（始動時の気化燃料生成制御）
上述したタンク内加熱制御の実行後には、タンク内噴射弁３８から燃料を噴射し、気化燃料タンク３６内に気化燃料を生成する。このとき、燃料の噴射量は、タンク内の温度や燃料の性状等に基いて、少なくとも始動時要求量Ｆgas以上の気化燃料が生成されるように設定される。気化燃料タンク３６の内部は、タンク内加熱制御により十分な高温状態となっているので、噴射された燃料は速やかに気化する。これにより、多量の気化燃料を短時間で効率よく生成することができる。そして、気化燃料の生成後には、前述した気化燃料供給制御が実行され、生成された気化燃料がサージタンク２０に供給される。

従って、上記制御によれば、始動時に気化燃料が存在しなかったり、気化燃料が不足した場合でも、気化燃料タンク３６内を加熱して気化燃料を短時間で効率よく生成し、生成した気化燃料を筒内に速やかに供給することができる。このため、例えばショートトリップ運転が繰返されることにより、始動時に止むを得ず気化燃料を生成する場合でも、始動性を向上させることができる。

［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図３及び図４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３は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ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３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３に示すルーチンでは、まず、タンク温度センサ５４により気化燃料タンク３６内の温度Ｔを検出し（ステップ１００）、このタンク内温度Ｔが判定温度Ｔ1よりも大きいか否かを判定する（ステップ１０２）。ここで、判定温度Ｔ1とは、例えば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、燃料噴射を許可するための判定温度である。ステップ１０２の判定成立時には、燃料が気化し易い温度状態なので、気化燃料タンク３６内に噴射する燃料の噴射量を算出し、気化燃料供給弁４０と大気解放弁４２とを閉弁した状態でタンク内噴射弁３８を駆動する（ステップ１０４）。これにより、気化燃料タンク３６内には気化燃料が蓄えられる。

次に、図４は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される気化燃料供給制御等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４に示すルーチンでは、まず、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）がＯＮになったか否かを判定し（ステップ２００）、この判定成立時には、各センサ５０〜５６の出力に基いて、燃料中のアルコール濃度、エンジン冷却水の温度、気化燃料タンク３６内の温度及び圧力をそれぞれ検出する（ステップ２０２，２０４，２０６）。そして、前述の算出方法により気化燃料の始動時保有量を推定し（ステップ２０８）、更にスタータスイッチがＯＮされたか否かを判定する（ステップ２１０）。

スタータスイッチがＯＮされた場合には、クランキングを開始する前に、前述の算出方法により始動時要求量Ｆgasを算出し、始動時保有量が始動時要求量Ｆgasよりも少ないか否かを判定する（ステップ２１２）。この判定が不成立の場合には、現状の気化燃料の保有量でも始動が可能なので、後述のステップ２２２に移行する。一方、ステップ２１２の判定成立時には、気化燃料を新たに生成する必要があるので、まず、始動時保有量が可燃範囲内であるか否かを判定する（ステップ２１４）。

ここで、始動時保有量が可燃範囲内の場合には、そのまま点火しても燃料するので、後述のステップ２１８に移行する。一方、始動時保有量が可燃範囲未満の場合には、点火しても燃焼しない可能性があるので、タンク内噴射弁３８を駆動し、気化燃料タンク３６内に燃料を噴射する（ステップ２１６）。このときの燃料噴射量は、例えば燃焼に最低限必要な量の気化燃料が即座に発生するような量に設定される。

次の処理では、タンク内点火プラグ４４を駆動し、気化燃料タンク３６内の気化燃料に点火する（ステップ２１８）。そして、気化燃料の燃焼によりタンク内を加熱した後に、タンク内噴射弁３８を駆動し、気化燃料タンク３６内に燃料を噴射する（ステップ２２０）。この燃料噴射は、始動用の気化燃料を新たに生成するためのもので、少なくとも始動時要求量Ｆgas以上の気化燃料が発生するような量の燃料を噴射する。

これにより、気化燃料タンク３６内には、始動に十分な量の気化燃料が短時間で生成されるので、次の処理では、スタータモータ３４を起動し、クランキングを開始する（ステップ２２２）。そして、クランキングを実行しつつ、気化燃料供給弁４０と大気解放弁４２とを開弁し、前述した気化燃料供給制御を実行する（ステップ２２４）。また、始動に必要な気化燃料の供給が済んだ後には、気化燃料供給弁４０と大気解放弁４２とを閉弁し、噴射弁２６，２８による通常の燃料噴射制御に切換える（ステップ２２６）。

なお、前記実施の形態１では、図３中に示すステップ１００〜１０４が請求項１における第１の気化燃料生成手段の具体例を示している。また、図４中に示すステップ２２４は、請求項１における気化燃料供給手段の具体例を示し、ステップ２１２，２１８，２２０は、請求項１，２における第２の気化燃料生成手段の具体例を示し、ステップ２１４，２１６は、請求項３における気化燃料補充手段の具体例を示している。

実施の形態２．
次に、図５及び図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１とほぼ同様の構成及び制御（図２、図３）を採用しているものの、タンク内加熱機構として電気式のヒータを用いたことを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態２の特徴］
図５は、本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。この図に示すように、気化燃料タンク７０の底面部には、電気式のヒータ７２が設けられている。ヒータ７２は、ＥＣＵ６０から通電されることにより作動するもので、エンジンの停止中（始動前）に気化燃料タンク３６内を加熱するタンク内加熱機構を構成している。なお、ヒータ７２は、前記図２中に示すタンク内点火プラグ４４に代えて、ＥＣＵ６０の出力側に接続されている。

そして、本実施の形態では、エンジンの始動時に始動時保有量が始動時要求量Ｆgasよりも少ない場合に、タンク内噴射弁３８から燃料を噴射し、この噴射燃料を含むタンク内の空間をヒータ７２により加熱する構成としている。この場合、基本的には、最初にヒータ７２を駆動してからタンク内噴射弁３８を駆動するのが好ましいが、本発明はこの駆動順序に限定されるものではなく、最初にタンク内噴射弁３８を駆動してもよいし、また、両者を同時に駆動する構成としてもよい。

このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得る事ができる。即ち、始動時に気化燃料が不足した場合でも、ヒータ７２により気化燃料タンク３６内を加熱して噴射燃料を効率よく気化させ、これにより生成した気化燃料を筒内に速やかに供給することができる。また、ヒータを用いることにより、始動時に気化燃料がタンク内に殆ど残っていない場合でも、気化燃料タンクの加熱を即座に開始することができる。さらに、本実施の形態では、ヒータ７２を気化燃料タンク７０の底面部に配置しているので、タンク内噴射弁３８の作動時には、タンクの底面部に溜まる噴射燃料を近傍で効率よく加熱することができる。

［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
次に、図６を参照しつつ、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。図６は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される気化燃料供給制御等を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、前記実施の形態１の図４に示すルーチンに代えて、エンジンの運転中に繰り返し実行されるものとする。図６に示すルーチンでは、まず、ステップ３００〜３１２において、前記図４中に示すステップ２００〜２１２と同様の処理を実行する。

そして、ステップ３１４では、始動時保有量が始動時要求量Ｆgasよりも少ない場合に、タンク加熱量を算出し、ヒータ７２を作動させる。ここで、タンク加熱量（ヒータの発熱量）は、例えば始動時保有量と始動時要求量Ｆgasとの差分に対応する量の燃料を蒸発させるのに必要な熱量等に基いて算出される。そして、タンク加熱量の算出値に基いてヒータ７２への印可電圧や通電量を決定し、ヒータ７２の発熱量を制御する。

次に、ステップ３１６では、図４中に示すステップ２２０とほぼ同様の処理により、気化燃料タンク３６内に燃料を噴射するが、このときの燃料噴射量は、例えば始動時保有量と始動時要求量Ｆgasとの差分以上の気化燃料が発生するように設定される。そして、ステップ３１８〜３２２では、図４中のステップ２２２〜２２６と同様の処理を実行し、制御を終了する。

なお、前記実施の形態２では、図４中に示すステップ３２０が請求項１における気化燃料供給手段の具体例を示している。また、ステップ３１２，３１４，３１６は、請求項１，４における第２の気化燃料生成手段の具体例を示している。

また、実施の形態１，２では、タンク内加熱機構として、タンク内点火プラグ４４とヒータ７２をそれぞれ個別に用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、実施の形態１，２を組合わせることにより、タンク内点火プラグ４４とヒータ７２とを併用する構成としてもよい。

また、実施の形態では、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、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３６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ものである。

また、実施の形態では、気化燃料タンク３６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、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３６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３６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３６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３６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３６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３６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。

また、実施の形態では、吸気ポート噴射弁２６と筒内噴射弁２８の両方を備えたエンジン１０を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、噴射弁２６，２８のうち何れか一方を備えず、他方のみを備えた内燃機関に適用してもよい。

また、実施の形態では、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、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も適用し得るものである。

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（吸気通路）
２２ 吸気マニホールド（吸気通路）
２４ 吸気ポート（吸気通路）
２６ 吸気ポート噴射弁（燃料噴射弁）
２８ 筒内噴射弁（燃料噴射弁）
３２ 燃料タンク
３４ スタータモータ
３６，７０ 気化燃料タンク
３８ タンク内噴射弁（タンク内燃料供給手段）
４０ 気化燃料供給弁
４２ 大気解放弁
４４ タンク内点火プラグ（タンク内加熱機構）
５２ タンク圧センサ
５４ タンク温度センサ
５６ 燃料性状センサ
６０ ＥＣＵ
７２ ヒータ（タンク内加熱機構）

Claims (4)

1. 燃料を貯留する燃料タンクと、
   前記燃料タンク内の燃料を吸気通路及び／又は燃焼室に噴射する燃料噴射弁と、
   前記吸気通路に接続され、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、
   少なくとも内燃機関の停止中に前記気化燃料タンクの内部を加熱することが可能なタンク内加熱機構と、
   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第１の気化燃料生成手段と、
   内燃機関の始動時に前記気化燃料供給弁を開弁し、前記気化燃料タンクから前記吸気通路に気化燃料を供給する気化燃料供給手段と、
   内燃機関の始動時に前記気化燃料タンク内の気化燃料の量が始動時要求量よりも少ない場合に、前記気化燃料供給手段が作動する前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と前記タンク内加熱機構とを駆動する第２の気化燃料生成手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記タンク内加熱機構は、前記気化燃料タンク内に保有している気化燃料に点火するタンク内点火プラグであり、
   前記第２の気化燃料生成手段は、前記タンク内点火プラグにより前記気化燃料タンク内の気化燃料を燃焼させた後に、前記タンク内燃料供給手段により前記気化燃料タンク内に燃料を供給する構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記タンク内点火プラグを駆動する前に、前記気化燃料タンク内の気化燃料の量が可燃範囲内であるか否かを判定し、気化燃料の量が前記可燃範囲よりも少ない場合には、前記タンク内燃料供給手段を駆動する気化燃料補充手段を備えてなる請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記燃料としてアルコール燃料を用いてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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