内燃機関の制御装置
【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３８、タンク内噴射弁４０、気化燃料供給弁４２等を備える。ＥＣＵ７０は、エンジンの運転中に気化燃料タンク３８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。このとき、ＥＣＵ７０は、気化燃料供給弁４２とスロットルバルブ１８とを閉弁した状態でクランキングを実行し、サージタンク２０等の残留空気をクランキングにより排出する。そして、残留空気の排出が済んだ時点で、気化燃料の供給を開始する。これにより、気化燃料が残留空気と一緒に筒内に流入するのを抑制し、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。
【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３８、タンク内噴射弁４０、気化燃料供給弁４２等を備える。ＥＣＵ７０は、エンジンの運転中に気化燃料タンク３８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。このとき、ＥＣＵ７０は、気化燃料供給弁４２とスロットルバルブ１８とを閉弁した状態でクランキングを実行し、サージタンク２０等の残留空気をクランキングにより排出する。そして、残留空気の排出が済んだ時点で、気化燃料の供給を開始する。これにより、気化燃料が残留空気と一緒に筒内に流入するのを抑制し、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２４８７８号公報
【特許文献２】実開平０１−１１９８７４号公報
【特許文献３】特開平０９−８８７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、
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、
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、
内燃機関の始動時に前記気化燃料供給弁と前記スロットルバルブとを閉弁した状態でクランキングを実行する閉弁クランキング手段と、
前記吸気通路のうち前記気化燃料供給弁から前記燃焼室に至るまでの空間に存在する残留空気が前記閉弁クランキング手段の作動により排出されたか否かを判定する空気排出判定手段と、
前記空気排出判定手段により前記残留空気が排出されたと判定したときに、前記気化燃料供給弁を開弁して前記気化燃料タンク内の気化燃料を前記吸気通路に供給する気化燃料供給手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明によると、前記空気排出判定手段は、前記残留空気が排出された時点での負圧状態に対応する圧力判定値を有し、前記閉弁クランキング手段の作動中に前記吸気通路内の圧力が前記圧力判定値よりも低下したときに、前記残留空気が排出されたと判定する構成としている。
【０００９】
第３の発明は、前記気化燃料タンク内に蓄えられた気化燃料の量、始動時に必要な気化燃料の量及びバッテリ電圧のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて前記圧力判定値を可変に設定する圧力判定値可変手段を備える。
【００１０】
第４の発明は、前記吸気通路のうち前記気化燃料供給弁から前記燃焼室に至るまでの空間に存在する空気を排出するのに必要なクランキング回数を算出するクランキング回数算出手段を備え、
前記空気排出判定手段は、前記閉弁クランキング手段による実際のクランキング回数が前記必要なクランキング回数に達したときに、前記残留空気が排出されたと判定する構成としている。
【００１１】
第５の発明は、前記燃料噴射弁は筒内噴射弁であって、前記筒内噴射弁に供給する燃料の圧力をクランキング中に上昇させる噴射燃料昇圧手段と、
前記気化燃料供給手段により気化燃料を供給するときに、前記筒内噴射弁を駆動して筒内に燃料を噴射する筒内噴射制御手段と、を備える。
【００１２】
第６の発明は、前記空気排出判定手段により前記残留空気が排出されたと判定しても、前記噴射燃料昇圧手段により上昇させた燃料の圧力が所定の燃圧判定値を超えるまでは気化燃料の供給を禁止する供給禁止手段を備える。
【００１３】
第７の発明は、内燃機関の温度、燃料の性状及び前記筒内噴射弁の燃料噴射量のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて前記燃圧判定値を可変に設定する燃圧判定値可変手段を備える。
【００１４】
第８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。
【発明の効果】
【００１５】
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。しかも、気化燃料の供給時には、閉弁クランキング手段により気化燃料供給弁とスロットルバルブとを閉弁した状態でクランキングを実行し、吸気通路の一部に存在する残留空気を排気系に排出することができる。これにより、始動時には、残留空気をクランキングにより排出した負圧雰囲気下において、気化燃料の供給を開始することができ、気化燃料が残留空気と一緒に筒内に流入するのを抑制することができる。また、この負圧雰囲気を利用して、気化燃料タンクから気化燃料が流出するときの流量を増大させ、気化燃料の供給を効率よく行うことができる。これにより、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、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。従って、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。
【００１６】
第２の発明によれば、空気排出判定手段は、閉弁クランキング手段の作動中に吸気通路内の圧力が圧力判定値よりも低下したときに、残留空気が排出されたと判定することができる。従って、気化燃料供給手段は、この判定時に気化燃料の供給を開始すれば、高濃度の気化燃料を筒内に速やかに供給することができる。
【００１７】
第３の発明によれば、圧力判定値可変手段は、気化燃料タンク内に蓄えられた気化燃料の量、始動時に必要な気化燃料の量及びバッテリ電圧のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて圧力判定値を適切に設定することができる。これにより、状況に応じて気化燃料の節約やバッテリ性能の温存等を行うことができる。
【００１８】
第４の発明によれば、空気排出判定手段は、閉弁クランキング手段による実際のクランキング回数が必要なクランキング回数に達したときに、残留空気が排出されたと判定することができる。従って、気化燃料供給手段は、この判定時に気化燃料の供給を開始すれば、高濃度の気化燃料を筒内に速やかに供給することができる。また、吸気圧センサを使用しなくてもよいので、システム構成を簡略化することができる。
【００１９】
第５の発明によれば、筒内噴射を開始する前に、閉弁クランキング手段によるクランキング期間を利用して、燃料の圧力を十分に上昇させておくことができる。そして、この状態で筒内噴射を開始することにより、噴射燃料の微粒化を促進することができる。このため、始動時には、微粒化した噴射燃料と気化燃料との相乗効果により、気化燃料の消費量を抑制しつつ、燃料の着火性を高めることができる。従って、気化燃料の残量が少ない場合や極低温時の始動性を確実に向上させることができる。しかも、燃料を十分に昇圧することにより、燃料の噴射時間を短くすることができる。これにより、燃料噴射時期の設定範囲が広くなるため、噴射時期を最適化して排気エミッションや始動性を効果的に向上させることができる。
【００２０】
第６の発明によれば、供給禁止手段は、筒内噴射用の燃料圧力が所定の燃圧判定値を超えるまで、気化燃料の供給を禁止することができる。これにより、筒内噴射圧が基準の圧力に達した適切なタイミングで、気化燃料の供給及び筒内噴射を開始することができる。
【００２１】
第７の発明によれば、燃圧判定値可変手段は、内燃機関の温度、燃料の性状及び筒内噴射弁の燃料噴射量のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて燃圧判定値を適切に設定することができる。これにより、筒内噴射圧を過剰に上昇させることなく、状況に応じて必要最低限の噴射圧を確保することができる。
【００２２】
第８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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３において、始動時に気化燃料と筒内噴射燃料とを併用する状態を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図６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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
燃料タンク３２には、その内部に貯留した燃料を噴射弁２６，２８に向けて送出する燃料ポンプ（図示せず）が設けられている。また、筒内噴射用の燃料系統には、前記燃料ポンプにより送出された燃料の圧力を更に筒内噴射用の基準圧（例えば、１０〜２０ＭＰａ程度）まで昇圧させる昇圧ポンプ３４が設置されている。昇圧ポンプ３４は、例えばエンジンのカムシャフトに連結された機械式のポンプにより構成され、カムシャフトが回転することによって作動する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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内で気化することにより気化燃料となる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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４８〜６４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。
【００３５】
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。吸気圧センサ５４は、例えばサージタンク２０の位置で吸入空気の圧力を検出するもので、ＥＣＵ７０は、吸気圧センサ５４の出力に基いてサージタンク２０内の圧力Ｐsを検出する。吸気温センサ５６は、吸入空気の温度を検出する。一方、タンク圧センサ５８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６０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６２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。さらに、燃圧センサ６４は、昇圧ポンプ３４により昇圧された燃料の圧力、即ち、筒内噴射弁２８から噴射される燃料の噴射圧を検出するものである。
【００３６】
センサ系統には、上記センサ４８〜６４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、必ずしも吸気圧センサ５４やタンク温度センサ６０を必要とするものではない。一例を挙げれば、吸気圧センサ５４を使用せず、エンジンの吸入空気量、回転数等に基いて吸入空気の圧力を推定してもよい。また、タンク温度センサ６０を使用せず、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いてタンク内温度を推定してもよい。
【００３７】
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、クランク角に基いて点火時期を決定し、点火プラグ３０を駆動する。
【００３８】
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。
【００３９】
［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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、気化燃料と一緒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。
【００４７】
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。
【００４８】
このため、本実施の形態では、気化燃料の供給を開始する前に、まず、気化燃料供給弁４２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クランキングを実行する。これにより、サージタンク２０等の残留空気は、クランキングにより排気系に排出される。このとき、スロットルバルブ１８を全閉しておくことにより、新気がサージタンク２０内に流入するのを抑制し、残留空気の排出を効率よく行うことができる。そして、本実施の形態では、残留空気がクランキングにより排出されたか否かを判定し、この判定が成立した時点で気化燃料の供給を開始する。
【００４９】
具体的に述べると、サージタンク２０内の圧力は、残留空気が排出されるにつれて低下し、排出が十分に済んだ時点で所定の負圧状態となる。ＥＣＵ７０には、この所定の負圧状態に対応する圧力判定値Ｐcが予め記憶されている。そして、ＥＣＵ７０は、サージタンク２０内の圧力Ｐsが前記所定の負圧状態に対応する圧力判定値Ｐcよりも低下したときに、残留空気がクランキングにより排出されたものとみなし、気化燃料の供給を開始する構成としている。
【００５０】
上記構成によれば、始動時には、サージタンク２０等の残留空気をクランキングにより排出した負圧雰囲気下において、気化燃料の供給を開始することができる。このため、気化燃料が残留空気と一緒に筒内に流入するのを抑制することができる。また、サージタンク２０内の大きな吸気負圧を利用して、気化燃料タンク３８から気化燃料が流出するときの流速（流量）を増大させ、気化燃料の供給を効率よく行うことができる。これにより、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。
【００５１】
図４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、始動時の排気エミッションを改善することができる。
【００５２】
また、上述した圧力判定値Ｐcは、定数として設定してもよいが、気化燃料タンク３８内に蓄えられた気化燃料の量、始動時に必要な気化燃料の量及びバッテリ電圧のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて可変に設定する構成としてもよい。具体的に述べると、例えば気化燃料タンク３８内の気化燃料が少ない場合には、少量の気化燃料により始動を効率的に行う必要がある。この場合には、サージタンク２０内の負圧をより増大させた上で、気化燃料を供給するのが好ましい。このため、本実施の形態では、気化燃料タンク３８内に蓄えられた気化燃料の量が少ないほど、圧力判定値Ｐcを低く設定する。なお、タンク内に蓄えられている気化燃料の量は、例えば気化燃料生成制御において気化燃料タンク３８内に燃料を噴射したときのタンク内の温度及び圧力と、自然減圧後におけるタンク内の温度とに基いて算出することができる。
【００５３】
また、始動時に必要な気化燃料の量は、外気温やエンジンの機関温度が高いほど、減少する。気化燃料の必要量が少ない場合には、サージタンク２０を極端な負圧状態にしなくても、供給動作を円滑に行うことができる。このため、本実施の形態では、始動時に必要な気化燃料の量が少ないほど（または外気温や機関温度が高いほど）、圧力判定値Ｐcを高く設定する。なお、始動時に必要な気化燃料の量は、予め実験等でデータを取得しておくことにより、外気温や機関温度に基いて算出することができる。
【００５４】
さらに、サージタンク２０の減圧はクランキングにより実現されるが、バッテリ電圧が低い場合には、クランキング時間を短縮してバッテリ性能を温存するのが好ましい。このため、本実施の形態では、バッテリ電圧が低いほど、圧力判定値Ｐcを高く設定する。これらの設定は、例えば各パラメータと圧力判定値Ｐcとの関係をデータ化したマップデータを作成し、このマップデータをＥＣＵ７０に予め記憶させておくことにより実現される。上記構成によれば、各パラメータに基いて圧力判定値Ｐcを適切に設定することができ、サージタンク２０内の圧力を無駄に減圧することなく、必要最低限の負圧状態に保持することができる。
【００５５】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図５及び図６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５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５に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。
【００５６】
図５に示すルーチンでは、まず、タンク温度センサ６０により気化燃料タンク３８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、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。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３８内に噴射する燃料の噴射量を算出し、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を駆動する（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。
【００５７】
次に、図６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、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）がＯＮになったか否かを判定する（ステップ２００）。この判定成立時には、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を全閉位置に保持する（ステップ２０２）。また、前述した各種のパラメータに基いて圧力判定値Ｐcを算出する（ステップ２０４）。そして、スタータモータ３６を起動し、クランキングを開始する（ステップ２０６）。これにより、サージタンク２０内の圧力は、残留空気の排出が進むにつれて低下する。
【００５８】
次の処理では、吸気圧センサ５４により検出したサージタンク２０内の圧力Ｐsを読込み（ステップ２０８）、この圧力Ｐsが圧力判定値Ｐcよりも低下したか否かを判定する（ステップ２１０）。そして、ステップ２１０の判定が不成立の場合には、まだ残留空気の排出が十分に済んでいないので、この判定が成立するまでステップ２０６〜２１０の処理を繰返し、クランキングを継続する。
【００５９】
一方、ステップ２１０の判定が成立した場合には、残留空気の排出が十分に済んだので、気筒判別処理等の結果に基いて始動時に最初に点火を行う初点火気筒を決定する（ステップ２１２）。そして、初点火気筒の吸気行程に合わせて、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４とを開弁し、気化燃料の供給を開始する（ステップ２１４）。続いて、初点火気筒から点火を順次開始する（ステップ２１６）。次に、例えば始動に必要な量の気化燃料を供給した時点で、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４とを閉弁し、気化燃料の供給を停止する（ステップ２１８）。そして、通常の燃料噴射制御（始動時噴射制御）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（ステップ２２０）。
【００６０】
なお、前記実施の形態１では、図５中に示すステップ１００〜１０４が請求項１における気化燃料生成手段の具体例を示している。また、図６中に示すステップ２０２，２０６が請求項１における閉弁クランキング手段の具体例、ステップ２１０が請求項１，２における空気排出判定手段の具体例、ステップ２１４が請求項１における気化燃料供給手段の具体例をそれぞれ示している。また、ステップ２０４は、請求項３における圧力判定値可変手段の具体例を示している。
【００６１】
実施の形態２．
次に、図７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１、図２、図５）を採用しているものの、クランキング回数に基いて残留空気が排出されたか否かを判定する構成とし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。
【００６２】
［実施の形態２の特徴］
サージタンク２０等の残留空気は、クランキング回数が１回増える毎に、エンジンの総シリンダ容積（＝１気筒の容積×気筒数）分だけ排気系に排出される。ここで、クランキング回数は、クランク軸が１燃焼サイクル分（７２０°ＣＡ）回転する毎に、１回ずつカウントされるものとする。従って、残留空気の排出が済むまでに必要なクランキング回数は、サージタンク２０等に存在する残留空気の空気量Ｖs（以下、サージタンク内空気量Ｖsと称す）を、総シリンダ容積で除算することにより求めることができる。
【００６３】
この原理に基いて、本実施の形態では、残留空気を排出するのに必要なクランキング回数を算出し、実際のクランキング回数が前記必要なクランキング回数に達したときに、気化燃料の供給を開始する構成としている。この構成によれば、吸気圧センサ５４を使用しなくても、残留空気の排出が済んだ時点で気化燃料の供給を開始することができる。従って、本実施の形態によれば、実施の形態１とほぼ同様の作用効果が得られる上に、システム構成を簡略化してコストダウンを促進することができる。
【００６４】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
次に、図７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７は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される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、実施の形態１の図６に代えて、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。
【００６５】
図７に示すルーチンでは、まず、ステップ３００，３０２において、前記図６中に示すステップ２００，２０２と同様の処理を行う。次に、既知であるサージタンク２０の容積及び大気圧と、吸気温センサ５６により検出した吸気温とに基いて、サージタンク内空気量Ｖsを算出する（ステップ３０４）。そして、サージタンク内空気量Ｖsと総シリンダ容積とに基いて、残留空気を排出するのに必要なクランキング回数Ｎcを算出する（ステップ３０６）。次の処理では、気筒判別処理等の結果に基いて、必要な回数のクランキングが済んだ時点で最初に点火を行う初点火気筒を決定する（ステップ３０８）。なお、吸気遅れ等により気化燃料が実際に筒内に流入するタイミングが遅れる場合には、その分だけ初点火を遅くしてもよい。
【００６６】
次の処理では、クランキングを実行しつつ、実際のクランキング回数Ｎが必要なクランキング回数Ｎcに達したか否かを判定する（ステップ３１０，３１２）。そして、この判定成立時には、残留空気の排出が済んだものと判断し、気化燃料の供給を開始する（ステップ３１４）。続いて、実施の形態１と同様に、初点火気筒から点火を順次開始し、必要量の気化燃料を供給した時点で供給を停止すると共に、通常の始動時噴射制御に移行する（ステップ３１６，３１８，３２０）。一方、ステップ３１２の判定が不成立の場合には、まだ残留空気の排出が済んでいないと判断されるので、この判定が成立するまでステップ３１０〜３１２の処理を繰返し、クランキングを継続する。
【００６７】
なお、前記実施の形態２では、図７中に示すステップ３０２，３１０が請求項１における閉弁クランキング手段の具体例を示している。また、ステップ３１２は、請求項１，４における空気排出判定手段の具体例、ステップ３１４は、請求項１における気化燃料供給手段の具体例をそれぞれ示している。
【００６８】
実施の形態３．
次に、図８及び図９を参照して、本発明の実施の形態３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１、図２、図５）を採用しているものの、気化燃料の供給と筒内への燃料噴射とを併用する構成とし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。
【００６９】
［実施の形態３の特徴］
始動時において、例えば気化燃料の残量が少ない場合や、温度環境が極端に低い場合等には、気化燃料だけでの始動が難しい場合がある。このような場合に、本実施の形態では、図８に示すように、始動時に気化燃料を供給するだけでなく、筒内への燃料噴射を併用する構成としている。図８は、本発明の実施の形態３において、始動時に気化燃料と筒内噴射燃料とを併用する状態を示す説明図である。
【００７０】
ここで、筒内での燃料噴射には高い噴射圧が必要とされるので、筒内噴射弁２８に燃料を供給する燃料系統には、燃料の圧力を筒内噴射用の基準圧に保持するための昇圧ポンプ３４が設けられている（図１参照）。しかし、昇圧ポンプ３４は、エンジンのカムシャフトにより駆動される機械式のポンプであるため、クランキングが開始されてから前記燃料系統の末端の圧力が基準圧となるまでの間には、ある程度の時間が必要となる。これに対し、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、残留空気の排出が済むまでクランキングを継続する構成としている。このため、クランキング期間を利用して前記燃料系統の圧力を基準圧まで安定的に上昇させることができる。
【００７１】
具体的に述べると、本実施の形態では、まず、クランキング期間中に昇圧ポンプ３４により筒内噴射用の燃料噴射圧を上昇させつつ、この燃料噴射圧を燃圧センサ６４により筒内噴射圧Ｐinjとして検出する。そして、残留空気の排出が済んだと判定されても、筒内噴射圧Ｐinjが所定の燃圧判定値Ｐrcを超えるまでは気化燃料の供給を禁止する構成としている。ここで、所定の燃圧判定値Ｐrcとは、前述した筒内噴射用の基準圧に対応して設定されている。そして、筒内噴射圧Ｐinjが燃圧判定値Ｐrcを超えたときには、気化燃料の供給を開始すると共に、筒内噴射弁２８からの燃料噴射を開始する。
【００７２】
上記構成によれば、クランキング期間中に燃料噴射圧を十分に昇圧しておき、その後に筒内噴射弁２８から燃料噴射を開始することができ、噴射燃料の微粒化を促進することができる。そして、微粒化した噴射燃料と気化燃料との相乗効果により、気化燃料の消費量を抑制しつつ、燃料の着火性を高めることができる。従って、気化燃料の残量が少ない場合や極低温時の始動性を確実に向上させることができる。しかも、本実施の形態では、筒内噴射圧を十分に昇圧することにより、燃料の噴射時間を短くすることができる。これにより、燃料噴射時期の設定範囲が広くなるため、噴射時期を最適化して排気エミッションや始動性を効果的に向上させることができる。
【００７３】
また、上述した燃圧判定値Ｐrcは、定数として設定してもよいが、エンジン１０の温度、燃料の性状及び筒内噴射弁２８の燃料噴射量のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて可変に設定する構成としてもよい。具体的に述べると、例えばエンジンの温度（一例を挙げれば、エンジン冷却水の水温）が低い場合や、燃料中のアルコール濃度が高い場合には、燃料噴射量が増える傾向があるので、燃料噴射圧を高くして噴射時間を短くするのが好ましい。そこで、本実施の形態では、エンジンの温度が低いほど、また、燃料中のアルコール濃度が高いほど、燃圧判定値Ｐrcを高く設定する。同様に、燃料噴射量が多いほど、燃圧判定値Ｐrcを高く設定する。これらの設定は、例えば各パラメータと燃圧判定値Ｐrcとの関係をデータ化したマップデータを作成し、このマップデータをＥＣＵ７０に予め記憶させておくことにより実現される。
【００７４】
上記構成によれば、各パラメータに基いて燃圧判定値Ｐrcを適切に設定することができる。即ち、筒内噴射圧を過剰に上昇させることなく、状況に応じて必要最低限の噴射圧を確保することができる。これにより、燃料の噴射時間を短縮し、噴射時期の設定範囲を広げることができる。なお、始動時における筒内噴射弁２８の燃料噴射量は、例えば気化燃料タンク３８内の気化燃料の残量（気化燃料の最大供給量）と始動時の要求燃料との差分、または極低温始動時の要求燃料と気化燃料の最大供給量との差分等に基いて決定されるもので、実験等により求めることができる。また、エンジンの温度としては、例えば潤滑油やエンジン本体の温度を用いてもよい。
【００７５】
［実施の形態３を実現するための具体的な処理］
次に、図９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９は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される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、実施の形態１の図６に代えて、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。
【００７６】
図９に示すルーチンでは、まず、ステップ４００〜４１０において、前記図６中に示すステップ２００〜２１０とほぼ同様の処理を行う。ただし、ステップ４０４では、前述した各種のパラメータに基いて燃圧判定値Ｐrcを算出する処理も実行する。そして、ステップ４１０において、サージタンク２０内の圧力Ｐsが圧力判定値Ｐc未満よりも低下したと判定した場合には、燃圧センサ６４により検出した筒内噴射圧Ｐinjを読込む（ステップ４１２）。
【００７７】
次に、筒内噴射圧Ｐinjが燃圧判定値Ｐrcよりも高いか否かを判定し、この判定成立時には、クランキング中に筒内噴射圧が十分に上昇したので、ステップ４１６〜４２６において、前記図６中に示すステップ２１２〜２２０とほぼ同様の処理を実行する。ただし、ステップ４２０では、筒内噴射弁２８から燃料を噴射する筒内噴射制御を実行する。一方、ステップ４１４の判定が不成立の場合には、まだ筒内噴射圧が十分に上昇していないので、この判定が成立するまで気化燃料の供給及び筒内噴射を禁止し、ステップ４０６〜４１４の処理を繰返し実行する。これにより、筒内噴射圧が基準圧に達した適切なタイミングで、気化燃料の供給及び筒内噴射を開始することができる。
【００７８】
なお、前記実施の形態３では、昇圧ポンプ３４が、筒内噴射弁２８に供給する燃料の圧力をクランキング中に上昇させる噴射燃料昇圧手段を構成している。また、図９中に示すステップ４０２，４０６は、請求項１における閉弁クランキング手段の具体例を示し、ステップ４１０は、請求項１，２における空気排出判定手段の具体例を示している。また、ステップ４１４は、請求項６における供給禁止手段の具体例、ステップ４１８は、請求項１における気化燃料供給手段の具体例、ステップ４２０は、請求項５における筒内噴射制御手段の具体例をそれぞれ示している。さらに、ステップ４０４は、請求項３における圧力判定値可変手段の具体例及び請求項７における燃圧判定値可変手段の具体例を示している。
【００７９】
また、実施の形態２，３では、それぞれの構成を個別に例示したが、本発明はこれに限らず、実施の形態２，３を組合わせた構成を実現してもよい。
【００８０】
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ものである。
【００８１】
また、実施の形態では、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、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。
【００８２】
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。
【００８３】
さらに、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。
【符号の説明】
【００８４】
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 昇圧ポンプ（噴射燃料昇圧手段）
３６ スタータモータ
３８ 気化燃料タンク
４０ タンク内噴射弁（タンク内燃料供給手段）
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 吸気圧センサ
５６ 吸気温センサ
５８ タンク圧センサ
６０ タンク温度センサ
６２ 燃料性状センサ
６４ 燃圧センサ
７０ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２４８７８号公報
【特許文献２】実開平０１−１１９８７４号公報
【特許文献３】特開平０９−８８７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、
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、
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、
内燃機関の始動時に前記気化燃料供給弁と前記スロットルバルブとを閉弁した状態でクランキングを実行する閉弁クランキング手段と、
前記吸気通路のうち前記気化燃料供給弁から前記燃焼室に至るまでの空間に存在する残留空気が前記閉弁クランキング手段の作動により排出されたか否かを判定する空気排出判定手段と、
前記空気排出判定手段により前記残留空気が排出されたと判定したときに、前記気化燃料供給弁を開弁して前記気化燃料タンク内の気化燃料を前記吸気通路に供給する気化燃料供給手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明によると、前記空気排出判定手段は、前記残留空気が排出された時点での負圧状態に対応する圧力判定値を有し、前記閉弁クランキング手段の作動中に前記吸気通路内の圧力が前記圧力判定値よりも低下したときに、前記残留空気が排出されたと判定する構成としている。
【０００９】
第３の発明は、前記気化燃料タンク内に蓄えられた気化燃料の量、始動時に必要な気化燃料の量及びバッテリ電圧のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて前記圧力判定値を可変に設定する圧力判定値可変手段を備える。
【００１０】
第４の発明は、前記吸気通路のうち前記気化燃料供給弁から前記燃焼室に至るまでの空間に存在する空気を排出するのに必要なクランキング回数を算出するクランキング回数算出手段を備え、
前記空気排出判定手段は、前記閉弁クランキング手段による実際のクランキング回数が前記必要なクランキング回数に達したときに、前記残留空気が排出されたと判定する構成としている。
【００１１】
第５の発明は、前記燃料噴射弁は筒内噴射弁であって、前記筒内噴射弁に供給する燃料の圧力をクランキング中に上昇させる噴射燃料昇圧手段と、
前記気化燃料供給手段により気化燃料を供給するときに、前記筒内噴射弁を駆動して筒内に燃料を噴射する筒内噴射制御手段と、を備える。
【００１２】
第６の発明は、前記空気排出判定手段により前記残留空気が排出されたと判定しても、前記噴射燃料昇圧手段により上昇させた燃料の圧力が所定の燃圧判定値を超えるまでは気化燃料の供給を禁止する供給禁止手段を備える。
【００１３】
第７の発明は、内燃機関の温度、燃料の性状及び前記筒内噴射弁の燃料噴射量のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて前記燃圧判定値を可変に設定する燃圧判定値可変手段を備える。
【００１４】
第８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。
【発明の効果】
【００１５】
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。しかも、気化燃料の供給時には、閉弁クランキング手段により気化燃料供給弁とスロットルバルブとを閉弁した状態でクランキングを実行し、吸気通路の一部に存在する残留空気を排気系に排出することができる。これにより、始動時には、残留空気をクランキングにより排出した負圧雰囲気下において、気化燃料の供給を開始することができ、気化燃料が残留空気と一緒に筒内に流入するのを抑制することができる。また、この負圧雰囲気を利用して、気化燃料タンクから気化燃料が流出するときの流量を増大させ、気化燃料の供給を効率よく行うことができる。これにより、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、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。従って、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。
【００１６】
第２の発明によれば、空気排出判定手段は、閉弁クランキング手段の作動中に吸気通路内の圧力が圧力判定値よりも低下したときに、残留空気が排出されたと判定することができる。従って、気化燃料供給手段は、この判定時に気化燃料の供給を開始すれば、高濃度の気化燃料を筒内に速やかに供給することができる。
【００１７】
第３の発明によれば、圧力判定値可変手段は、気化燃料タンク内に蓄えられた気化燃料の量、始動時に必要な気化燃料の量及びバッテリ電圧のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて圧力判定値を適切に設定することができる。これにより、状況に応じて気化燃料の節約やバッテリ性能の温存等を行うことができる。
【００１８】
第４の発明によれば、空気排出判定手段は、閉弁クランキング手段による実際のクランキング回数が必要なクランキング回数に達したときに、残留空気が排出されたと判定することができる。従って、気化燃料供給手段は、この判定時に気化燃料の供給を開始すれば、高濃度の気化燃料を筒内に速やかに供給することができる。また、吸気圧センサを使用しなくてもよいので、システム構成を簡略化することができる。
【００１９】
第５の発明によれば、筒内噴射を開始する前に、閉弁クランキング手段によるクランキング期間を利用して、燃料の圧力を十分に上昇させておくことができる。そして、この状態で筒内噴射を開始することにより、噴射燃料の微粒化を促進することができる。このため、始動時には、微粒化した噴射燃料と気化燃料との相乗効果により、気化燃料の消費量を抑制しつつ、燃料の着火性を高めることができる。従って、気化燃料の残量が少ない場合や極低温時の始動性を確実に向上させることができる。しかも、燃料を十分に昇圧することにより、燃料の噴射時間を短くすることができる。これにより、燃料噴射時期の設定範囲が広くなるため、噴射時期を最適化して排気エミッションや始動性を効果的に向上させることができる。
【００２０】
第６の発明によれば、供給禁止手段は、筒内噴射用の燃料圧力が所定の燃圧判定値を超えるまで、気化燃料の供給を禁止することができる。これにより、筒内噴射圧が基準の圧力に達した適切なタイミングで、気化燃料の供給及び筒内噴射を開始することができる。
【００２１】
第７の発明によれば、燃圧判定値可変手段は、内燃機関の温度、燃料の性状及び筒内噴射弁の燃料噴射量のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて燃圧判定値を適切に設定することができる。これにより、筒内噴射圧を過剰に上昇させることなく、状況に応じて必要最低限の噴射圧を確保することができる。
【００２２】
第８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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３において、始動時に気化燃料と筒内噴射燃料とを併用する状態を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図６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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
燃料タンク３２には、その内部に貯留した燃料を噴射弁２６，２８に向けて送出する燃料ポンプ（図示せず）が設けられている。また、筒内噴射用の燃料系統には、前記燃料ポンプにより送出された燃料の圧力を更に筒内噴射用の基準圧（例えば、１０〜２０ＭＰａ程度）まで昇圧させる昇圧ポンプ３４が設置されている。昇圧ポンプ３４は、例えばエンジンのカムシャフトに連結された機械式のポンプにより構成され、カムシャフトが回転することによって作動する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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内で気化することにより気化燃料となる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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４８〜６４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。
【００３５】
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。吸気圧センサ５４は、例えばサージタンク２０の位置で吸入空気の圧力を検出するもので、ＥＣＵ７０は、吸気圧センサ５４の出力に基いてサージタンク２０内の圧力Ｐsを検出する。吸気温センサ５６は、吸入空気の温度を検出する。一方、タンク圧センサ５８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６０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６２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。さらに、燃圧センサ６４は、昇圧ポンプ３４により昇圧された燃料の圧力、即ち、筒内噴射弁２８から噴射される燃料の噴射圧を検出するものである。
【００３６】
センサ系統には、上記センサ４８〜６４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、必ずしも吸気圧センサ５４やタンク温度センサ６０を必要とするものではない。一例を挙げれば、吸気圧センサ５４を使用せず、エンジンの吸入空気量、回転数等に基いて吸入空気の圧力を推定してもよい。また、タンク温度センサ６０を使用せず、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いてタンク内温度を推定してもよい。
【００３７】
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、クランク角に基いて点火時期を決定し、点火プラグ３０を駆動する。
【００３８】
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。
【００３９】
［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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、気化燃料と一緒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。
【００４７】
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。
【００４８】
このため、本実施の形態では、気化燃料の供給を開始する前に、まず、気化燃料供給弁４２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クランキングを実行する。これにより、サージタンク２０等の残留空気は、クランキングにより排気系に排出される。このとき、スロットルバルブ１８を全閉しておくことにより、新気がサージタンク２０内に流入するのを抑制し、残留空気の排出を効率よく行うことができる。そして、本実施の形態では、残留空気がクランキングにより排出されたか否かを判定し、この判定が成立した時点で気化燃料の供給を開始する。
【００４９】
具体的に述べると、サージタンク２０内の圧力は、残留空気が排出されるにつれて低下し、排出が十分に済んだ時点で所定の負圧状態となる。ＥＣＵ７０には、この所定の負圧状態に対応する圧力判定値Ｐcが予め記憶されている。そして、ＥＣＵ７０は、サージタンク２０内の圧力Ｐsが前記所定の負圧状態に対応する圧力判定値Ｐcよりも低下したときに、残留空気がクランキングにより排出されたものとみなし、気化燃料の供給を開始する構成としている。
【００５０】
上記構成によれば、始動時には、サージタンク２０等の残留空気をクランキングにより排出した負圧雰囲気下において、気化燃料の供給を開始することができる。このため、気化燃料が残留空気と一緒に筒内に流入するのを抑制することができる。また、サージタンク２０内の大きな吸気負圧を利用して、気化燃料タンク３８から気化燃料が流出するときの流速（流量）を増大させ、気化燃料の供給を効率よく行うことができる。これにより、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。
【００５１】
図４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、始動時の排気エミッションを改善することができる。
【００５２】
また、上述した圧力判定値Ｐcは、定数として設定してもよいが、気化燃料タンク３８内に蓄えられた気化燃料の量、始動時に必要な気化燃料の量及びバッテリ電圧のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて可変に設定する構成としてもよい。具体的に述べると、例えば気化燃料タンク３８内の気化燃料が少ない場合には、少量の気化燃料により始動を効率的に行う必要がある。この場合には、サージタンク２０内の負圧をより増大させた上で、気化燃料を供給するのが好ましい。このため、本実施の形態では、気化燃料タンク３８内に蓄えられた気化燃料の量が少ないほど、圧力判定値Ｐcを低く設定する。なお、タンク内に蓄えられている気化燃料の量は、例えば気化燃料生成制御において気化燃料タンク３８内に燃料を噴射したときのタンク内の温度及び圧力と、自然減圧後におけるタンク内の温度とに基いて算出することができる。
【００５３】
また、始動時に必要な気化燃料の量は、外気温やエンジンの機関温度が高いほど、減少する。気化燃料の必要量が少ない場合には、サージタンク２０を極端な負圧状態にしなくても、供給動作を円滑に行うことができる。このため、本実施の形態では、始動時に必要な気化燃料の量が少ないほど（または外気温や機関温度が高いほど）、圧力判定値Ｐcを高く設定する。なお、始動時に必要な気化燃料の量は、予め実験等でデータを取得しておくことにより、外気温や機関温度に基いて算出することができる。
【００５４】
さらに、サージタンク２０の減圧はクランキングにより実現されるが、バッテリ電圧が低い場合には、クランキング時間を短縮してバッテリ性能を温存するのが好ましい。このため、本実施の形態では、バッテリ電圧が低いほど、圧力判定値Ｐcを高く設定する。これらの設定は、例えば各パラメータと圧力判定値Ｐcとの関係をデータ化したマップデータを作成し、このマップデータをＥＣＵ７０に予め記憶させておくことにより実現される。上記構成によれば、各パラメータに基いて圧力判定値Ｐcを適切に設定することができ、サージタンク２０内の圧力を無駄に減圧することなく、必要最低限の負圧状態に保持することができる。
【００５５】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図５及び図６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５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５に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。
【００５６】
図５に示すルーチンでは、まず、タンク温度センサ６０により気化燃料タンク３８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、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。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３８内に噴射する燃料の噴射量を算出し、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を駆動する（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。
【００５７】
次に、図６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、イグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）がＯＮになったか否かを判定する（ステップ２００）。この判定成立時には、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を全閉位置に保持する（ステップ２０２）。また、前述した各種のパラメータに基いて圧力判定値Ｐcを算出する（ステップ２０４）。そして、スタータモータ３６を起動し、クランキングを開始する（ステップ２０６）。これにより、サージタンク２０内の圧力は、残留空気の排出が進むにつれて低下する。
【００５８】
次の処理では、吸気圧センサ５４により検出したサージタンク２０内の圧力Ｐsを読込み（ステップ２０８）、この圧力Ｐsが圧力判定値Ｐcよりも低下したか否かを判定する（ステップ２１０）。そして、ステップ２１０の判定が不成立の場合には、まだ残留空気の排出が十分に済んでいないので、この判定が成立するまでステップ２０６〜２１０の処理を繰返し、クランキングを継続する。
【００５９】
一方、ステップ２１０の判定が成立した場合には、残留空気の排出が十分に済んだので、気筒判別処理等の結果に基いて始動時に最初に点火を行う初点火気筒を決定する（ステップ２１２）。そして、初点火気筒の吸気行程に合わせて、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４とを開弁し、気化燃料の供給を開始する（ステップ２１４）。続いて、初点火気筒から点火を順次開始する（ステップ２１６）。次に、例えば始動に必要な量の気化燃料を供給した時点で、気化燃料供給弁４２と大気導入弁４４とを閉弁し、気化燃料の供給を停止する（ステップ２１８）。そして、通常の燃料噴射制御（始動時噴射制御）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（ステップ２２０）。
【００６０】
なお、前記実施の形態１では、図５中に示すステップ１００〜１０４が請求項１における気化燃料生成手段の具体例を示している。また、図６中に示すステップ２０２，２０６が請求項１における閉弁クランキング手段の具体例、ステップ２１０が請求項１，２における空気排出判定手段の具体例、ステップ２１４が請求項１における気化燃料供給手段の具体例をそれぞれ示している。また、ステップ２０４は、請求項３における圧力判定値可変手段の具体例を示している。
【００６１】
実施の形態２．
次に、図７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１、図２、図５）を採用しているものの、クランキング回数に基いて残留空気が排出されたか否かを判定する構成とし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。
【００６２】
［実施の形態２の特徴］
サージタンク２０等の残留空気は、クランキング回数が１回増える毎に、エンジンの総シリンダ容積（＝１気筒の容積×気筒数）分だけ排気系に排出される。ここで、クランキング回数は、クランク軸が１燃焼サイクル分（７２０°ＣＡ）回転する毎に、１回ずつカウントされるものとする。従って、残留空気の排出が済むまでに必要なクランキング回数は、サージタンク２０等に存在する残留空気の空気量Ｖs（以下、サージタンク内空気量Ｖsと称す）を、総シリンダ容積で除算することにより求めることができる。
【００６３】
この原理に基いて、本実施の形態では、残留空気を排出するのに必要なクランキング回数を算出し、実際のクランキング回数が前記必要なクランキング回数に達したときに、気化燃料の供給を開始する構成としている。この構成によれば、吸気圧センサ５４を使用しなくても、残留空気の排出が済んだ時点で気化燃料の供給を開始することができる。従って、本実施の形態によれば、実施の形態１とほぼ同様の作用効果が得られる上に、システム構成を簡略化してコストダウンを促進することができる。
【００６４】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
次に、図７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７は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される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、実施の形態１の図６に代えて、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。
【００６５】
図７に示すルーチンでは、まず、ステップ３００，３０２において、前記図６中に示すステップ２００，２０２と同様の処理を行う。次に、既知であるサージタンク２０の容積及び大気圧と、吸気温センサ５６により検出した吸気温とに基いて、サージタンク内空気量Ｖsを算出する（ステップ３０４）。そして、サージタンク内空気量Ｖsと総シリンダ容積とに基いて、残留空気を排出するのに必要なクランキング回数Ｎcを算出する（ステップ３０６）。次の処理では、気筒判別処理等の結果に基いて、必要な回数のクランキングが済んだ時点で最初に点火を行う初点火気筒を決定する（ステップ３０８）。なお、吸気遅れ等により気化燃料が実際に筒内に流入するタイミングが遅れる場合には、その分だけ初点火を遅くしてもよい。
【００６６】
次の処理では、クランキングを実行しつつ、実際のクランキング回数Ｎが必要なクランキング回数Ｎcに達したか否かを判定する（ステップ３１０，３１２）。そして、この判定成立時には、残留空気の排出が済んだものと判断し、気化燃料の供給を開始する（ステップ３１４）。続いて、実施の形態１と同様に、初点火気筒から点火を順次開始し、必要量の気化燃料を供給した時点で供給を停止すると共に、通常の始動時噴射制御に移行する（ステップ３１６，３１８，３２０）。一方、ステップ３１２の判定が不成立の場合には、まだ残留空気の排出が済んでいないと判断されるので、この判定が成立するまでステップ３１０〜３１２の処理を繰返し、クランキングを継続する。
【００６７】
なお、前記実施の形態２では、図７中に示すステップ３０２，３１０が請求項１における閉弁クランキング手段の具体例を示している。また、ステップ３１２は、請求項１，４における空気排出判定手段の具体例、ステップ３１４は、請求項１における気化燃料供給手段の具体例をそれぞれ示している。
【００６８】
実施の形態３．
次に、図８及び図９を参照して、本発明の実施の形態３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１、図２、図５）を採用しているものの、気化燃料の供給と筒内への燃料噴射とを併用する構成とし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。
【００６９】
［実施の形態３の特徴］
始動時において、例えば気化燃料の残量が少ない場合や、温度環境が極端に低い場合等には、気化燃料だけでの始動が難しい場合がある。このような場合に、本実施の形態では、図８に示すように、始動時に気化燃料を供給するだけでなく、筒内への燃料噴射を併用する構成としている。図８は、本発明の実施の形態３において、始動時に気化燃料と筒内噴射燃料とを併用する状態を示す説明図である。
【００７０】
ここで、筒内での燃料噴射には高い噴射圧が必要とされるので、筒内噴射弁２８に燃料を供給する燃料系統には、燃料の圧力を筒内噴射用の基準圧に保持するための昇圧ポンプ３４が設けられている（図１参照）。しかし、昇圧ポンプ３４は、エンジンのカムシャフトにより駆動される機械式のポンプであるため、クランキングが開始されてから前記燃料系統の末端の圧力が基準圧となるまでの間には、ある程度の時間が必要となる。これに対し、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、残留空気の排出が済むまでクランキングを継続する構成としている。このため、クランキング期間を利用して前記燃料系統の圧力を基準圧まで安定的に上昇させることができる。
【００７１】
具体的に述べると、本実施の形態では、まず、クランキング期間中に昇圧ポンプ３４により筒内噴射用の燃料噴射圧を上昇させつつ、この燃料噴射圧を燃圧センサ６４により筒内噴射圧Ｐinjとして検出する。そして、残留空気の排出が済んだと判定されても、筒内噴射圧Ｐinjが所定の燃圧判定値Ｐrcを超えるまでは気化燃料の供給を禁止する構成としている。ここで、所定の燃圧判定値Ｐrcとは、前述した筒内噴射用の基準圧に対応して設定されている。そして、筒内噴射圧Ｐinjが燃圧判定値Ｐrcを超えたときには、気化燃料の供給を開始すると共に、筒内噴射弁２８からの燃料噴射を開始する。
【００７２】
上記構成によれば、クランキング期間中に燃料噴射圧を十分に昇圧しておき、その後に筒内噴射弁２８から燃料噴射を開始することができ、噴射燃料の微粒化を促進することができる。そして、微粒化した噴射燃料と気化燃料との相乗効果により、気化燃料の消費量を抑制しつつ、燃料の着火性を高めることができる。従って、気化燃料の残量が少ない場合や極低温時の始動性を確実に向上させることができる。しかも、本実施の形態では、筒内噴射圧を十分に昇圧することにより、燃料の噴射時間を短くすることができる。これにより、燃料噴射時期の設定範囲が広くなるため、噴射時期を最適化して排気エミッションや始動性を効果的に向上させることができる。
【００７３】
また、上述した燃圧判定値Ｐrcは、定数として設定してもよいが、エンジン１０の温度、燃料の性状及び筒内噴射弁２８の燃料噴射量のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて可変に設定する構成としてもよい。具体的に述べると、例えばエンジンの温度（一例を挙げれば、エンジン冷却水の水温）が低い場合や、燃料中のアルコール濃度が高い場合には、燃料噴射量が増える傾向があるので、燃料噴射圧を高くして噴射時間を短くするのが好ましい。そこで、本実施の形態では、エンジンの温度が低いほど、また、燃料中のアルコール濃度が高いほど、燃圧判定値Ｐrcを高く設定する。同様に、燃料噴射量が多いほど、燃圧判定値Ｐrcを高く設定する。これらの設定は、例えば各パラメータと燃圧判定値Ｐrcとの関係をデータ化したマップデータを作成し、このマップデータをＥＣＵ７０に予め記憶させておくことにより実現される。
【００７４】
上記構成によれば、各パラメータに基いて燃圧判定値Ｐrcを適切に設定することができる。即ち、筒内噴射圧を過剰に上昇させることなく、状況に応じて必要最低限の噴射圧を確保することができる。これにより、燃料の噴射時間を短縮し、噴射時期の設定範囲を広げることができる。なお、始動時における筒内噴射弁２８の燃料噴射量は、例えば気化燃料タンク３８内の気化燃料の残量（気化燃料の最大供給量）と始動時の要求燃料との差分、または極低温始動時の要求燃料と気化燃料の最大供給量との差分等に基いて決定されるもので、実験等により求めることができる。また、エンジンの温度としては、例えば潤滑油やエンジン本体の温度を用いてもよい。
【００７５】
［実施の形態３を実現するための具体的な処理］
次に、図９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９は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される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、実施の形態１の図６に代えて、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。
【００７６】
図９に示すルーチンでは、まず、ステップ４００〜４１０において、前記図６中に示すステップ２００〜２１０とほぼ同様の処理を行う。ただし、ステップ４０４では、前述した各種のパラメータに基いて燃圧判定値Ｐrcを算出する処理も実行する。そして、ステップ４１０において、サージタンク２０内の圧力Ｐsが圧力判定値Ｐc未満よりも低下したと判定した場合には、燃圧センサ６４により検出した筒内噴射圧Ｐinjを読込む（ステップ４１２）。
【００７７】
次に、筒内噴射圧Ｐinjが燃圧判定値Ｐrcよりも高いか否かを判定し、この判定成立時には、クランキング中に筒内噴射圧が十分に上昇したので、ステップ４１６〜４２６において、前記図６中に示すステップ２１２〜２２０とほぼ同様の処理を実行する。ただし、ステップ４２０では、筒内噴射弁２８から燃料を噴射する筒内噴射制御を実行する。一方、ステップ４１４の判定が不成立の場合には、まだ筒内噴射圧が十分に上昇していないので、この判定が成立するまで気化燃料の供給及び筒内噴射を禁止し、ステップ４０６〜４１４の処理を繰返し実行する。これにより、筒内噴射圧が基準圧に達した適切なタイミングで、気化燃料の供給及び筒内噴射を開始することができる。
【００７８】
なお、前記実施の形態３では、昇圧ポンプ３４が、筒内噴射弁２８に供給する燃料の圧力をクランキング中に上昇させる噴射燃料昇圧手段を構成している。また、図９中に示すステップ４０２，４０６は、請求項１における閉弁クランキング手段の具体例を示し、ステップ４１０は、請求項１，２における空気排出判定手段の具体例を示している。また、ステップ４１４は、請求項６における供給禁止手段の具体例、ステップ４１８は、請求項１における気化燃料供給手段の具体例、ステップ４２０は、請求項５における筒内噴射制御手段の具体例をそれぞれ示している。さらに、ステップ４０４は、請求項３における圧力判定値可変手段の具体例及び請求項７における燃圧判定値可変手段の具体例を示している。
【００７９】
また、実施の形態２，３では、それぞれの構成を個別に例示したが、本発明はこれに限らず、実施の形態２，３を組合わせた構成を実現してもよい。
【００８０】
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ものである。
【００８１】
また、実施の形態では、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、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。
【００８２】
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。
【００８３】
さらに、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。
【符号の説明】
【００８４】
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 昇圧ポンプ（噴射燃料昇圧手段）
３６ スタータモータ
３８ 気化燃料タンク
４０ タンク内噴射弁（タンク内燃料供給手段）
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 吸気圧センサ
５６ 吸気温センサ
５８ タンク圧センサ
６０ タンク温度センサ
６２ 燃料性状センサ
６４ 燃圧センサ
７０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項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、
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、
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、
内燃機関の始動時に前記気化燃料供給弁と前記スロットルバルブとを閉弁した状態でクランキングを実行する閉弁クランキング手段と、
前記吸気通路のうち前記気化燃料供給弁から前記燃焼室に至るまでの空間に存在する残留空気が前記閉弁クランキング手段の作動により排出されたか否かを判定する空気排出判定手段と、
前記空気排出判定手段により前記残留空気が排出されたと判定したときに、前記気化燃料供給弁を開弁して前記気化燃料タンク内の気化燃料を前記吸気通路に供給する気化燃料供給手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記空気排出判定手段は、前記残留空気が排出された時点での負圧状態に対応する圧力判定値を有し、前記閉弁クランキング手段の作動中に前記吸気通路内の圧力が前記圧力判定値よりも低下したときに、前記残留空気が排出されたと判定してなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記気化燃料タンク内に蓄えられた気化燃料の量、始動時に必要な気化燃料の量及びバッテリ電圧のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて前記圧力判定値を可変に設定する圧力判定値可変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。
【請求項４】
前記吸気通路のうち前記気化燃料供給弁から前記燃焼室に至るまでの空間に存在する空気を排出するのに必要なクランキング回数を算出するクランキング回数算出手段を備え、
前記空気排出判定手段は、前記閉弁クランキング手段による実際のクランキング回数が前記必要なクランキング回数に達したときに、前記残留空気が排出されたと判定してなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料噴射弁は筒内噴射弁であって、前記筒内噴射弁に供給する燃料の圧力をクランキング中に上昇させる噴射燃料昇圧手段と、
前記気化燃料供給手段により気化燃料を供給するときに、前記筒内噴射弁を駆動して筒内に燃料を噴射する筒内噴射制御手段と、
を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記空気排出判定手段により前記残留空気が排出されたと判定しても、前記噴射燃料昇圧手段により上昇させた燃料の圧力が所定の燃圧判定値を超えるまでは気化燃料の供給を禁止する供給禁止手段を備えてなる請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関の温度、燃料の性状及び前記筒内噴射弁の燃料噴射量のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて前記燃圧判定値を可変に設定する燃圧判定値可変手段を備えてなる請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
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７のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項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、
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、
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、
内燃機関の始動時に前記気化燃料供給弁と前記スロットルバルブとを閉弁した状態でクランキングを実行する閉弁クランキング手段と、
前記吸気通路のうち前記気化燃料供給弁から前記燃焼室に至るまでの空間に存在する残留空気が前記閉弁クランキング手段の作動により排出されたか否かを判定する空気排出判定手段と、
前記空気排出判定手段により前記残留空気が排出されたと判定したときに、前記気化燃料供給弁を開弁して前記気化燃料タンク内の気化燃料を前記吸気通路に供給する気化燃料供給手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記空気排出判定手段は、前記残留空気が排出された時点での負圧状態に対応する圧力判定値を有し、前記閉弁クランキング手段の作動中に前記吸気通路内の圧力が前記圧力判定値よりも低下したときに、前記残留空気が排出されたと判定してなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記気化燃料タンク内に蓄えられた気化燃料の量、始動時に必要な気化燃料の量及びバッテリ電圧のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて前記圧力判定値を可変に設定する圧力判定値可変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。
【請求項４】
前記吸気通路のうち前記気化燃料供給弁から前記燃焼室に至るまでの空間に存在する空気を排出するのに必要なクランキング回数を算出するクランキング回数算出手段を備え、
前記空気排出判定手段は、前記閉弁クランキング手段による実際のクランキング回数が前記必要なクランキング回数に達したときに、前記残留空気が排出されたと判定してなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料噴射弁は筒内噴射弁であって、前記筒内噴射弁に供給する燃料の圧力をクランキング中に上昇させる噴射燃料昇圧手段と、
前記気化燃料供給手段により気化燃料を供給するときに、前記筒内噴射弁を駆動して筒内に燃料を噴射する筒内噴射制御手段と、
を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記空気排出判定手段により前記残留空気が排出されたと判定しても、前記噴射燃料昇圧手段により上昇させた燃料の圧力が所定の燃圧判定値を超えるまでは気化燃料の供給を禁止する供給禁止手段を備えてなる請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関の温度、燃料の性状及び前記筒内噴射弁の燃料噴射量のうち、少なくとも１つのパラメータに基いて前記燃圧判定値を可変に設定する燃圧判定値可変手段を備えてなる請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
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７のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２２０１１４（Ｐ２０１１−２２０１１４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８６４３５（Ｐ２０１０−８６４３５）
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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