JP6036860B2 - フレックスフューエルエンジン - Google Patents

Description

本発明は、アルコールを含有する燃料の使用が可能なフレックスフューエルエンジンに関する。

石油消費の削減等のため、再生可能資源であるエタノール等のアルコールを含有する燃料の使用が可能なフレックスフューエルエンジンを搭載したフレックス燃料自動車（ＦＦＶ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｕｅｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が知られている。

上記アルコール燃料としては、エタノール（より詳しくは水を５％含む含水エタノール）を１００％含有する燃料（Ｅ１００と称する）や、エタノールを２２％及びガソリンを７８％含有する混合燃料（Ｅ２２と称する）等がある。ここで、地域（国等）によっては、フレックス燃料自動車の燃料として、これらアルコール燃料に加えてガソリンすなわちアルコールを含まない燃料（Ｅ０と称する）が併用される場合がある。すなわち、自動車用燃料として、アルコール含有率が０〜１００％の間で任意に設定された種々の燃料（Ｅ０〜１００）が併用される場合がある。

しかしながら、エタノールは気化性能が低く着火性が低い一方ガソリンは着火性が高く、アルコール含有率の違いによって燃料の着火性が大きく異なるため、これら燃料を併用する場合には種々の問題が生じる。

例えば、特許文献１には、使用する燃料によってノッキングの生じやすさが異なるという問題が開示されているとともに、この問題を解決するために燃料タンク内の燃料の種類を燃料センサによって検出し、この検出結果に応じて吸気弁の閉弁時期を変更するものが開示されている。

また、上記着火性の違いに伴い始動性の確保が困難になるという問題が知られている。この問題に対して、従来では、通常の燃料タンクとは別に始動用の補助燃料タンクを設け、この補助燃料タンクにエタノール含有率が小さく着火性が高い燃料を導入しておき、始動時にはこの補助燃料タンク内の燃料を用いてエンジンを始動させ、その後の通常運転では、通常の燃料タンク内の燃料を用いるようにしている。

特開２００８−１０６７６６号公報

しかしながら、上記のように通常の燃料タンクとは別に補助燃料タンクを設けた場合には、コストがかさむとともに、燃料供給系が２系統になりシステムが複雑になる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、より簡単な構成で、使用される燃料のアルコール含有率によらず始動性を確保することのできるフレックスフューエルエンジンの提供を目的とする。

本願発明者らは、上記課題について鋭意研究した結果、気筒の幾何学的圧縮比を１２以上に高めれば着火性の低いアルコール１００％の燃料であっても始動時に気筒内で適正な燃焼を行わせてエンジンを良好に始動させることが可能であることを突き止めた。しかしながら、単純に気筒の幾何学的圧縮比を高めただけでは、アルコール含有率が低く着火性の高い燃料を用いた場合に、プリイグニッションすなわち点火手段による点火の前に混合気が燃焼を開始するという現象が起き騒音等が悪化する。これについて、本願発明者らは、さらに研究した結果、気筒の幾何学的圧縮比を１２以上に高めつつエンジン始動時の吸気弁の閉弁時期を特定の範囲内に設定すればアルコール含有率が低い燃料においてプリイグニッションを回避できることを突き止めた。

本願発明は、この知見に基づいてなされたものであり、気筒内で燃焼させる燃料としてアルコールを含有する燃料の使用が可能なフレックスフューエルエンジンあって、上記気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、上記気筒内の燃料と空気の混合気に点火を行う点火手段とを備え、上記気筒の幾何学的圧縮比が１２以上に設定されるとともに、エンジン始動時における吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも遅角側であって予め設定された第１基準時期よりも進角側かつ第２基準時期よりも遅角側に設定されており、上記第１基準時期は、予め設定された第１吸気温度において気筒内でアルコール１００％の燃料を燃焼させた際にエンジンを始動させることが可能な吸気弁の閉弁時期のうち最も遅角側の時期に設定されており、上記第２基準時期は、上記第１吸気温度よりも高い第２吸気温度においてエンジン始動時に気筒内でガソリン１００％の燃料を燃焼させた際にプリイグニッションが発生しない吸気弁の閉弁時期のうち最も進角側の時期に設定されていることを特徴とするフレックスフューエルエンジンことを特徴とするフレックスフューエルエンジンを提供する。

このエンジンによれば、始動用の燃料を貯留するための補助燃料タンクを設けることなく簡単な構成で、使用される燃料のアルコール含有率によらず、吸気温度（各気筒に吸入される空気の温度）が比較的低く始動性が悪化しやすい条件下であっても始動性を確保できるとともに、吸気温度が比較的高くプリイグニッションが生じやすい条件下であってもプリイグニッションの発生をより確実に回避することができる。

上記第１基準時期および第２基準時期は、幾何学的圧縮比が高いほど遅角側になるように設定されているものが挙げられる（請求項２）。

本発明において、上記吸気弁の開閉時期を変更する油圧式の吸気開閉時期変更手段を備え、上記吸気開閉時期変更手段は、少なくともエンジン停止時に、上記吸気弁の閉弁時期を上記第１基準時期と第２基準時期との間の所定の時期にロックするロック機構を有するのが好ましい（請求項３）。

このようにすれば、エンジン始動時により確実に吸気閉弁時期を第１基準時期と第２基準時期との間の適正な時期にすることができ、始動性を確保することができる。具体的には、吸気開閉時期変更手段に供給される油圧が確保されない場合には、この吸気開閉時期変更手段によって吸気閉弁時期を第１基準時期と第２基準時期との間の時期に変更できなくなるおそれがある。これに対して、この構成によれば、エンジン停止時に吸気閉弁時期が第１基準時期と第２基準時期との間の時期にロックされるため、エンジン始動時に吸気閉弁時期をより確実に適正な時期にすることができる。

上記構成において、上記エンジン停止時にロックされる上記吸気弁の閉弁時期は、当該閉弁時期の変更可能範囲のうち最も遅角側の時期に設定されているものが挙げられる（請求項４）。

また、本発明において、エンジン始動時における上記吸気弁の開弁開始時期は、エンジン始動時において当該吸気弁の開弁期間と上記気筒に設けられる排気弁の開弁期間とがオーバーラップする期間が−５°ＣＡから５°ＣＡの範囲となるように設定されているのが好ましい（請求項５）。

このようにすれば、始動時の吸気閉弁時期を第１基準時期と第２基準時期との間の適正な時期にしつつ、始動時およびその後のアイドル運転等の低負荷運転時において、吸気弁と排気弁のオーバーラップ期間を、吸気量を適正量確保可能な期間である−５°ＣＡから５°ＣＡの期間として、燃焼安定性を高く維持することができる。

また、本発明において、上記第１基準時期は、冷間始動時において気筒内でアルコール１００％の燃料を燃焼させた際にエンジンを始動させることが可能な吸気弁の閉弁時期のうち最も遅角側の時期に設定されているのが好ましい（請求項６）。

このようにすれば、始動が困難となる冷間始動時においてもエンジンをより確実に始動させることができる。

また、本発明において、上記第２基準時期は、熱間始動時に気筒内でガソリン１００％の燃料を燃焼させた際にプリイグニッションが発生しない吸気弁の閉弁時期のうち最も進角側の時期に設定されているのが好ましい（請求項７）。

このようにすれば、プリイグニッションが生じやすい熱間始動時においてもプリイグニッションの発生をより確実に回避することができる。

本発明によれば、簡単な構成で、使用される燃料のアルコール含有率によらず始動性を確保することができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの全体構成図である。 適正領域を示したグラフである。 Ｅ１００燃料の冷間始動性を確保できる範囲を示したグラフである。 吸気閉弁時期と始動時間との関係を示したグラフである。 熱間始動時においてＥ０燃料のプリイグニッションを回避可能な範囲を示したグラフである。 吸気閉弁時期と最大筒内圧との関係を示したグラフである。

以下、本発明の実施形態に係るフレックスフューエルエンジンについて、図面を参照して説明する。

（１）全体構成
図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、複数の気筒２（図１には１つのみ図示）を有する火花点火式４サイクルエンジンであり、クランクシャフト３を回転自在に支持するシリンダブロック４と、シリンダブロック４の上方に配置されたシリンダヘッド５と、シリンダブロック４の下方に配置されたオイルパン６と、シリンダヘッド５の上方に配置されたヘッドカバー７とで、エンジン本体の外形が略形成されている。

各気筒２には、コンロッド８を介してクランクシャフト３に連結されたピストン９が摺動自在に収容され、ピストン９の上方に燃焼室１０が形成されている。シリンダヘッド５には、燃焼室１０に燃料を直接噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）１１が設けられ、燃焼室１０の天井壁部には、燃焼室１０内の燃料と空気の混合気を点火するための点火プラグ（点火手段）１２が設けられている。インジェクタ１１には、燃料タンク４０内の燃料が燃料供給管４１を介して供給され、インジェクタ１１は、この燃料を燃焼室１０に直接噴射する。本実施形態では、インジェクタ１１に供給される燃料の圧力は、燃料の微粒化を促進するために、例えば４０〜１２０ＭＰａ程度と比較的高圧に設定されている。また、燃料は、圧縮行程で燃焼室１０に直接噴射されるよう構成されている。

また、シリンダヘッド５には、吸気ポート１３を開閉するための吸気弁１４と、排気ポート１５を開閉するための排気弁１６とが設けられている。

吸気弁１４および排気弁１６は、それぞれ吸気動弁機構１７および排気動弁機構１８によって開閉駆動される。吸気動弁機構１７および排気動弁機構１８は、それぞれ、周知のチェーン／スプロケット機構等を介してクランクシャフト３に連結される吸気カムシャフト（不図示）および排気カムシャフト（不図示）を有し、クランクシャフト３に連動して吸気弁１４および排気弁１６を開閉する。

吸気動弁機構１７は、吸気弁１４の開閉時期を変更するための吸気バルブタイミング可変機構（吸気開閉時期変更手段）１７ａを含んでいる。吸気バルブタイミング可変機構１７ａは、クランクシャフト３に対する吸気カムシャフトの位相を変更することで吸気弁１４の開閉時期を変更する。本実施形態では、吸気バルブタイミング可変機構１７ａは、油圧式であり供給された油圧に応じて吸気弁１４の開閉時期を変更する。具体的には、車両にはクランクシャフト３により駆動されるオイルポンプ（不図示）が設けられており、吸気バルブタイミング可変機構１７ａは、このオイルポンプにより圧送された油圧を受けて駆動し、吸気弁１４の開閉時期を変更する。また、本実施形態では、吸気バルブタイミング可変機構１７ａは、吸気弁１４の開弁期間を一定に維持しながらその開閉時期を変更する。

吸気バルブタイミング可変機構１７ａには、吸気弁１４の開閉時期を所定の時期に固定するロック機構が設けられている。このロック機構は、クランクシャフト３に対する吸気カムシャフトの位相を所定の位置でロックし、これにより吸気弁１４の開閉時期を油圧によらず所定の時期に固定する。このロック機構としては、例えば、クランクシャフトと一体に回転する回転部材と吸気カムシャフトとを相対回転不能に連結するロックピンを有し、このロックピンによって吸気カムシャフトの位相を固定するものを用いることができる。

吸気ポート１３には吸気通路２０が接続され、排気ポート１５には排気通路３０が接続されている。吸気通路２０に吸入空気量を調節するためのスロットル弁２１が備えられ、排気通路３０に排気ガスを浄化するための図略の三元触媒を収容する触媒装置３１が備えられている。

シリンダブロック４の下部及びオイルパン６の上部に亘る空間であるクランクケースとスロットル弁２１より吸気下流の吸気通路２０との間には、燃焼室１０からクランクケースに漏れ出した未燃の混合気（ブローバイガス）を吸気通路２０に還流させるためのＰＣＶ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｃｒａｎｋｃａｓｅ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）ホース２３が設けられている。ヘッドカバー７とスロットル弁２１より吸気上流の吸気通路２０との間に、通気のためのベンチレーションホース２４が設けられている。

また、エンジン１には、その始動時にクランクキングを行わせるためのスタータモータ（不図示）が設けられている。

上記各装置は、図１に示されるＥＣＵ（エンジン制御ユニット）５０によって統括的に制御される。ＥＣＵ５０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサである。ＥＣＵ５０は、例えば、運転条件に応じて吸気弁１４の開閉時期を適正な時期に変更するように、吸気動弁機構１７に供給される油圧（オイルポンプ）を制御する。

（２）幾何学的圧縮比と始動時の吸気閉弁時期の設定
以上のように構成されたエンジン１は、エタノール（アルコール）を含有する燃料およびガソリン１００％の燃料を使用することが可能なフレックフューエルエンジンであり、ＦＦＶ（フレックス燃料自動車）に搭載される。そのため、燃料タンク４０には、例えばＥ１００（水を５％含む含水エタノールを１００％含有する燃料）やＥ２２（エタノールを２２％及びガソリンを７８％含有する混合燃料）等のエタノール含有燃料、さらにはＥ０のガソリン１００％の燃料が給油される。すなわち、燃料タンク４０には、エタノール含有率（アルコール含有率）が０〜１００％の間の任意の割合で設定された燃料が供給され、燃焼室１０にはエタノール含有率が異なる種々の燃料が供給される。

ここで、エタノールは低沸点成分がない単一成分の燃料であるため、気化性能が低くガソリンに比べて着火性が低い。特に、エタノールの精製過程で十分に水分が除去されていない水分含有のＥ１００は気化性能が低い。また、低温になるとエタノールの気化性能は急激に悪化する。そのため、Ｅ１００等のようにエタノール含有率が高い燃料を用いる場合には、始動性の確保、特に、冷間始動時における始動性の確保が課題になる。

これに対して、気筒の幾何学的圧縮比を高めれば、圧縮端温度を高めて燃料の気化を促進し、始動性を高めることができる。しかしながら、単純に幾何学的圧縮比を高めただけでは、今度は、Ｅ０等のエタノールを含まない燃料あるいはエタノール含有率が低い燃料であって着火性が高い燃料を用いた場合に、プリイグニッションすなわち点火プラグ１２による点火の前に混合気が燃焼するという現象が生じ、騒音が悪化するという問題が生じる。

これについて、本願発明者らは、鋭意研究の結果、幾何学的圧縮比と始動時の吸気閉弁時期とを図２に示す適正領域Ａ内の値に設定すれば、エタノール含有率によらず始動性の確保とプリイグニッションの回避とを両立できること、すなわち、これらを両立できる幾何学的圧縮比と始動時の吸気閉弁時期との範囲が存在することを突き止めた。

この知見に基づき、本実施形態では、幾何学的圧縮比と始動時の吸気閉弁時期とが適正領域Ａに含まれる所定の圧縮比および時期（適正時期）に設定されている。

適正領域Ａは、図２に示すように、幾何学的圧縮比が１２以上かつ吸気閉弁時期が吸気下死点よりも遅角側の領域であって、吸気閉弁時期が第１ライン（第１基準時期）Ｌ１よりも進角側かつ第２ライン（第２基準時期）Ｌ２よりも遅角側となる領域である。

第１ラインＬ１は、図３に示す領域Ｂ１のうち各幾何学的圧縮比において最も遅角側となる吸気閉弁時期をむすんだラインであり、領域Ｂ１は、上記のように最も気化性能が低いＥ１００の燃料を用いて吸気温度が所定の第１吸気温度であるときにエンジン１を始動させた際に始動性を確保できる領域である。本実施形態では、領域Ｂ１は、冷間時であって、エンジン水温および外気温−５℃の条件下にエンジンを放置しエンジン１の温度が所定温度で安定した状態、すなわち、吸気温度（各気筒に吸入される空気の温度）が外気温とほぼ同じ−５℃程度である状態で、エンジンを始動させた場合を冷間始動時としている。

図４を用いて具体的に説明する。図４は、幾何学的圧縮比が所定の値に設定されたエンジンを冷間始動させた場合において、吸気閉弁時期の変化に対する始動時間の変化を調べたものである。始動時間は、スターターモータをオンにしてからエンジン回転数が所定値まで上昇する時間である。この図４に示されるように、幾何学的圧縮比一定では、始動時間は吸気閉弁時期が遅角側になるほど長くなり始動性は悪化する。なお、この傾向は幾何学的圧縮比の値が変わっても同じである。そして、本実施形態では、この始動時間が所定時間ｔ１以下であれば始動性が確保されていると判定している。従って、上記領域Ｂ１は、始動時間がこの所定時間ｔ１となる時期ＩＶＣ１よりも吸気閉弁時期が進角側となる領域であり、この吸気閉弁時期ＩＶＣ１が第１ラインＬ１上の点となる。すなわち、本願発明者らは、幾何学的圧縮比を種々に変更し、それぞれについて吸気閉弁時期と始動時間との関係を調べた。そして、各幾何学的圧縮比について始動時間が所定時間ｔ１となる吸気閉弁時期を抽出し、これらをつないで第１ラインＬ１を決定した。

ここで、図３に示すように、第１ラインＬ１は、幾何学的圧縮比が高いほど吸気閉弁時期が遅角側になるラインである。これは、幾何学的圧縮比が高いほど圧縮端温度が高まるため、吸気弁を比較的遅く閉じても圧縮端温度を高く維持して適正な着火を実現できるすなわち始動性を確保することができるためと考えられる。また、第１ラインＬ１は、幾何学的圧縮比が１２以上の領域に存在している。

一方、第２ラインＬ２は、図５に示す領域Ｂ２のうち各幾何学的圧縮比において最も進角側となる吸気閉弁時期をむすんだラインであり、領域Ｂ２は、最も着火性が高いＥ０すなわちガソリン１００％の燃料を用い、かつ、吸気温度が上記第１吸気温度よりも高い第２吸気温度である場合に、始動時およびそれに続くアイドル運転等の低負荷運転時にプリイグニッションが発生しない領域である。本実施形態では、領域Ｂ２は、熱間始動時、例えば、エンジン冷却水温が１００℃程度であって吸気温度が少なくとも上記冷間始動時における吸気温度すなわち−５℃よりも高い温度（例えば２０℃程度）の場合にエンジンを始動させたときに、プリイグニッションが発生しない領域に設定されている。

図６を用いて具体的に説明する。図６は、幾何学的圧縮比が所定の値に設定されたエンジンを熱間始動させた場合において、吸気閉弁時期の変化に対する始動時の気筒内圧力の最大値（最大筒内圧力）Ｐｍａｘの変化を調べたものである。この図６に示されるように、幾何学的圧縮比一定では、最大筒内圧力Ｐｍａｘは吸気閉弁時期が進角側になるほど高くなる。そして、プリイグニッションは、この最大筒内圧力Ｐｍａｘが所定値Ｐ１以上になると生じる。従って、上記領域Ｂ２は、最大筒内圧力Ｐｍａｘがこの所定値Ｐ１となる吸気閉弁時期ＩＶＣ＿Ｐ１よりも吸気閉弁時期が遅角側となる領域であり、この吸気閉弁時期ＩＶＣ＿Ｐ１が第２ラインＬ２上の点となる。すなわち、本願発明者らは、幾何学的圧縮比を種々に変更し、それぞれについて吸気閉弁時期と最大筒内圧力Ｐｍａｘとの関係を調べた。そして、各幾何学的圧縮比について最大筒内圧力Ｐｍａｘが所定値Ｐ１となる吸気閉弁時期を抽出し、これらをつないで第２ラインＬ２を決定した。

このように、本実施形態では、上記ラインＬ１、Ｌ２で囲まれた領域に適正領域Ａが設定されており、適正領域Ａは、冷間始動時にＥ１００の燃料でエンジンを始動しても始動性を確保することができ、かつ、熱間始動時にＥ０の燃料でエンジンを始動してもプリイグニッションの発生を回避できる領域となっている。

そして、上記の通り、本実施形態に係るエンジン１では、幾何学的圧縮比が１２以上に、かつ、幾何学的圧縮比と始動時の吸気閉弁時期とが、適正領域Ａに含まれる圧縮比および時期になるように設定されている。例えば、幾何学的圧縮比は１４程度に設定され、適正時期はＡＢＤＣ（吸気下死点後）５０〜６０°ＣＡ程度に設定されている。

ここで、上記のように、本実施形態では、吸気閉弁時期を変更する吸気動弁機構１７が油圧式である。そのため、始動時に油圧が確保されない場合には、吸気閉弁時期を上記適正時期に変更することができないおそれがある。すなわち、油圧を供給するオイルポンプがエンジンにより駆動されるよう構成されているため、エンジン回転数が低い始動時には吸気動弁機構１７に吸気弁１４の閉弁時期を適正時期に変更するための油圧を供給できないおそれがある。

そこで、本実施形態では、始動前に吸気閉弁時期を上記適正時期に変更、ロックしておく。具体的には、エンジン停止時（例えば、エンジン回転数が所定値以下になったとき）に、吸気動弁機構１７により、吸気閉弁時期を適正時期に変更するとともにこの適正時期にロックする。ここで、本実施形態では、この適正時期は、吸気動弁機構１７により変更可能な吸気閉弁時期のうち最も遅角側の時期に設定されている。そのため、吸気動弁機構１７（ロック機構）は、エンジン停止時に吸気閉弁時期を最遅角時期に変更してロックする。なお、エンジン始動後であって吸気動弁機構１７に供給される油圧が確保されると、吸気動弁機構１７は、運転条件に応じて吸気弁の開閉時期を適宜進角して、気筒内で適正な燃焼が行われるようにする。

また、本願発明者らは、始動時の吸気閉弁時期を上記のように設定された適正時期に設定した場合において、エンジン始動時およびその後に続くアイドル運転時において気筒に導入される空気量（吸気量）を確保して燃焼安定性およびエンジン出力を確保するためには、エンジン始動時の吸気弁１４の開弁開始時期と排気弁１６の閉弁時期との差を−５°ＣＡから５°ＣＡの範囲に収めるのが好ましい、すなわち、吸気弁１４の開弁期間と排気弁１６の開弁期間とが重複する期間であるオーバーラップ期間を−５°ＣＡから５°ＣＡの範囲に収めるのが好ましいとの知見を得た。そこで、本実施形態では、エンジン始動時における吸気弁１４の開弁開始時期が、この条件、すなわち、上記オーバーラップ期間が−５°ＣＡから５°ＣＡの範囲に収まるという条件を満たすように設定する。ここで、上記のように、本実施形態では、吸気動弁機構１７（吸気バルブタイミング可変機構１７ａ）は、吸気弁１４の開弁期間を一定に維持しながらこの開閉時期を変更する。従って、エンジン始動時における吸気弁１４の開弁開始時期が上記のように設定され、エンジン始動時における吸気弁１４の閉弁時期が上記のように設定されることで、吸気弁１４の開弁期間は所定の期間に決定される。なお、オーバーラップ期間がマイナスとは、吸気弁１４の開弁期間と排気弁の開弁期間とが重複していないことを意味し、マイナスの期間とは、排気弁１６の閉弁時期から吸気弁の開弁時期までの期間をさしている。

以上のように、本実施形態に係るフレックスフューエルエンジンでは、幾何学的圧縮比が１２以上とされるとともに、幾何学的圧縮比と始動時の吸気閉弁時期とが、吸気温度が比較的低い第１吸気温度である場合の始動時にＥ１００の燃料でエンジンを始動しても始動性を確保することができ、かつ、吸気温度が比較的高い第２吸気温度である場合の始動時にＥ０の燃料でエンジンを始動してもプリイグニッションの発生を回避できる適正領域Ａ内の値に設定されている。Ｅ１００の燃料は、使用される可能性のあるＥ０〜Ｅ１００の燃料のうち最も着火性が低い燃料である。そのため、上記のように吸気温度が低く始動性が確保しにくい条件でＥ１００燃料において始動性が確保されれば、他の燃料でも始動性を確保することができる。また、Ｅ０の燃料は、上記燃料のうち最も着火性が高くプリイグニッションが発生しやすい燃料である。そのため、上記のように吸気温度が高くプリイグニッションが発生しやすい条件でＥ０燃料においてプリイグニッションが回避されれば、他の燃料でもプリイグニッションを回避することができる。

従って、幾何学的圧縮比と始動時の吸気閉弁時期とが上記のように設定されていることで、本実施形態に係るフレックスフューエルエンジンでは、Ｅ０〜Ｅ１００の燃料すなわちエタノールの含有率が０〜１００％の間で任意に設定される全ての燃料で、プリイグニッションを生じさせることなく適正にエンジンを始動させることができる。そして、本実施形態を用いれば、始動時に始動性の高い燃料を別途エンジンに供給するべく通常の燃料タンクとは別に補助燃料タンクを設ける必要、および、燃料供給系統を２つ設ける必要がなく、構成を簡素化することができるとともにコストを下げることができる。

特に、本実施形態では、第１ラインＬ１が、冷間始動時であってエンジンを始動させにくい条件下においても、Ｅ１００の燃料でエンジンを適正に始動させることができるラインに設定されている。そのため、幾何学的圧縮比と始動時の吸気閉弁時期を適正領域Ａ内の値とすれば、熱間始動時においてもすなわち冷間始動であるか熱間始動であるかによらず、確実に全ての燃料で始動性を確保することができる。

また、本実施形態では、第２ラインＬ２が、熱間始動時であってプリイグニッションが生じやすい条件下においても、Ｅ０の燃料でエンジン始動時にプリイグニッションが発生するのを回避できるラインに設定されている。そのため、冷間始動時であるか熱間始動時であるかによらず確実に全ての燃料でプリイグニッションの発生を回避することができる。

また、本実施形態では、吸気動弁機構１７のロック機構によって、始動前に吸気閉弁時期を上記適正時期にロックしているため、始動時に吸気閉弁時期を確実にこの適正時期にすることができ、プリイグニッションを回避しながら適正にエンジンを始動させることができる。
（３）変形例
ここで、上記実施形態では、第１ラインＬ１を冷間始動時にＥ１００の燃料でエンジンを適正に始動させることができるラインに設定した場合について説明したが、第１ラインＬ１を熱間始動時や吸気温度が上記の−５℃よりも高い温度におけるラインに設定してもよい。ただし、上記実施形態のように構成すれば、冷間始動時であるか熱間始動時であるかによらず始動性を確保することができる。また、上記実施形態では、外気温（吸気温度）が−５℃の条件下での始動を冷間始動とした場合について説明したが、冷間始動の定義はこれに限らず、エンジン水温が所定温度以下での始動を冷間始動としてもよい。また、例えば、本実施形態に係るフレックス燃料自動車が使用される地域の外気温の最低温度の条件下での始動を冷間始動としてもよい。

また、上記実施形態では、エンジン水温が１００℃程度での始動を熱間始動とした場合について説明したが、熱間始動の定義はこれに限らず、エンジン水温が異なる温度以上での始動を熱間始動としてもよい。また、第２吸気温度は、この冷間始動時における吸気温度に限らず、第１吸気温度よりも高い温度であればよい。

また、上記実施形態では、吸気動弁機構１７（吸気バルブタイミング可変機構１７ａ）が油圧式の場合について説明したが、この吸気動弁機構１７は電動式等であってもよい。ただし、上述のように、油圧式の場合は、エンジン始動直後は吸気動弁機構１７によって吸気閉弁時期を適正に変更することができないおそれがある。そのため、この場合には、吸気動弁機構１７に含まれるロック機構によってエンジン停止時に吸気閉弁時期を上記適正時期にロックしておくのが好ましい。

１ エンジン
１１ インジェクタ（燃料噴射手段）
１２ 点火プラグ（点火手段）
１７ａ 吸気バルブタイミング可変機構（吸気開閉時期変更手段）
Ａ 適正領域
Ｌ１ 第１ライン（第１基準時期）
Ｌ２ 第２ライン（第２基準時期）

Claims (7)

1. 気筒内で燃焼させる燃料としてアルコールを含有する燃料の使用が可能なフレックスフューエルエンジンあって、
   上記気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、
   上記気筒内の燃料と空気の混合気に点火を行う点火手段とを備え、
   上記気筒の幾何学的圧縮比が１２以上に設定されるとともに、エンジン始動時における吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも遅角側であって予め設定された第１基準時期よりも進角側かつ第２基準時期よりも遅角側に設定されており、
   上記第１基準時期は、予め設定された第１吸気温度において気筒内でアルコール１００％の燃料を燃焼させた際にエンジンを始動させることが可能な吸気弁の閉弁時期のうち最も遅角側の時期に設定されており、
   上記第２基準時期は、上記第１吸気温度よりも高い第２吸気温度においてエンジン始動時に気筒内でガソリン１００％の燃料を燃焼させた際にプリイグニッションが発生しない吸気弁の閉弁時期のうち最も進角側の時期に設定されていることを特徴とするフレックスフューエルエンジン。
2. 請求項１に記載のフレックスフューエルエンジンにおいて、
   上記第１基準時期および第２基準時期は、幾何学的圧縮比が高いほど遅角側になるように設定されていることを特徴とするフレックスフューエルエンジン。
3. 請求項１または２に記載のフレックスフューエルエンジンにおいて、
   上記吸気弁の開閉時期を変更する油圧式の吸気開閉時期変更手段を備え、
   上記吸気開閉時期変更手段は、少なくともエンジン停止時に、上記吸気弁の閉弁時期を上記第１基準時期と第２基準時期との間の所定の時期にロックするロック機構を有することを特徴とするフレックスフューエルエンジン。
4. 請求項３に記載のフレックスフューエルエンジンにおいて、
   上記エンジン停止時にロックされる上記吸気弁の閉弁時期は、当該閉弁時期の変更可能範囲のうち最も遅角側の時期に設定されていることを特徴とするフレックスフューエルエンジン。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のフレックスフューエルエンジンにおいて、
   エンジン始動時における上記吸気弁の開弁開始時期は、エンジン始動時において当該吸気弁の開弁期間と上記気筒に設けられる排気弁の開弁期間とがオーバーラップする期間が−５°ＣＡから５°ＣＡの範囲となるように設定されていることを特徴とするフレックスフューエルエンジン。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のフレックスフューエルエンジンにおいて、
   上記第１基準時期は、冷間始動時において気筒内でアルコール１００％の燃料を燃焼させた際にエンジンを始動させることが可能な吸気弁の閉弁時期のうち最も遅角側の時期に設定されていることを特徴とするフレックスフューエルエンジン。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のフレックスフューエルエンジンにおいて、
   上記第２基準時期は、熱間始動時に気筒内でガソリン１００％の燃料を燃焼させた際にプリイグニッションが発生しない吸気弁の閉弁時期のうち最も進角側の時期に設定されていることを特徴とするフレックスフューエルエンジン。

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