JP4534866B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明はエンジンの制御装置に係り、特に、燃料としてアルコールとガソリンとをそれぞれ単独でまたは混合して使用可能であるエンジンの制御装置に関する。

近年、ガソリン燃料に加えて、代替燃料としてのアルコールを同時に使用可能なシステムが実用化されており、このシステムを搭載した自動車などの車両（ＦＦＶ; Flexible Fuel Vehicle）では、ガソリンは勿論のこと、アルコールとガソリンとの混合燃料、またはアルコールのみで走行が可能なようになっている。このＦＦＶに使用される燃料のアルコール濃度（含有率）は、燃料補給の際のユーザー事情等により、０％（ガソリンのみ）から１００％（アルコールのみ）の間で変化する。

一方、通常のエンジンにおいても、エンジン停止後にエンジンから受ける輻射熱或いは放射熱により、デリバリパイプ等の燃料通路内の温度が上昇し、燃料がベーパ化して次回始動時に始動不良を起こすという問題がある。これは、例えば車両に搭載されたエンジンの場合、高温環境下で走行後エンジンを停止し、短時間内に再びエンジンを始動するといったときなどに起こりやすい。しかも、ＦＦＶにおいては、アルコールがガソリンに比べ沸点が低く気化しやすいため、燃料のアルコール濃度が高いほど、かかる不具合が発生しやすい。

燃料のベーパ化を防止する技術としては例えば特許文献１に開示されているＬＰＧ燃料エンジンが知られている。このＬＰＧ燃料エンジンでは、ＬＰＧ燃料の性状と、ＬＰＧ燃料圧送ポンプ及びインジェクタ間の流路上の所定箇所におけるＬＰＧ燃料の温度とに基づいて、前記所定箇所にてＬＰＧ燃料がベーパ化しないように目標圧力を定め、前記所定箇所におけるＬＰＧ燃料圧力と前記目標圧力とが一致するように前記ポンプを制御する制御手段が備えられている。

特開２００４−３４６８１３号公報

しかしながら、この特許文献１に開示されたＬＰＧ燃料エンジンは、燃料の違いもさることながら、エンジン始動時にベーパの発生が推定された場合はベーパ未発生圧力を目標圧力としてポンプを駆動し、エンジン始動を開始するものであり、逆に言えば、エンジン停止期間中のベーパ発生を許容するものである。よってエンジン再始動時の始動不良を確実に防止できるものとは言い難い。また、たとえＦＦＶの燃料がアルコール１００％であるとしても、常温常圧下で気体であるＬＰＧ燃料に比べれば、エンジン停止中に燃料がベーパ化する可能性は格段に低い。実際、ＦＦＶにおいてベーパ化による始動不良が生じるのはごく限られた状況だけであり、このことを考慮するとＬＰＧ燃料エンジンの技術をＦＦＶ用エンジンにそのまま適用するのは必ずしも適当ではない。

本発明は、かかる事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、アルコール燃料を使用可能なＦＦＶ用エンジンにおいて、エンジン停止期間中の燃料のベーパ化及びこれに起因する始動不良を確実に防止することができるエンジンの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第一の形態は、燃料としてアルコールとガソリンとをそれぞれ単独でまたは混合して使用可能であるエンジンの制御装置であって、燃料を噴射するインジェクタと、該インジェクタに燃料を供給するための燃料供給通路と、エンジン停止時、前記燃料供給通路内の燃料がエンジン停止期間中にべーパ化するか否かを所定条件に従って予測する予測手段と、該予測手段によって燃料がべーパ化すると予測されたとき、前記燃料供給通路内の燃料を昇圧する昇圧手段とを備えたことを特徴とする。

この本発明の一形態によれば、エンジンの始動時ではなく停止時に、その停止期間中における燃料のべーパ化の可否が予測され、べーパ化が予測される場合は燃料供給通路内の燃料が昇圧される。従って、エンジン停止期間中における燃料のべーパ化は確実に防止され、次回再始動時の始動不良を確実に防止することができる。

ここで、好ましくは、外気温を検出するための外気温検出手段と、燃料のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度検出手段と、エンジンの暖機終了を検出するための暖機終了検出手段とをさらに備え、前記外気温検出手段によって検出された外気温が所定温度以上であり、前記アルコール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度が所定濃度以上であり、且つ前記暖機終了検出手段によってエンジンの暖機終了が検出されたとき、前記予測手段が燃料がべーパ化すると予測する。かかる条件設定により燃料のべーパ化予測を正確に行うことができる。

好ましくは、前記燃料供給通路における燃料圧を検出するための燃料圧検出手段と、燃料のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度検出手段と、該アルコール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度に基づいて、エンジン停止期間中に燃料のべーパ化を生じさせないような目標燃料圧を決定する目標燃料圧決定手段とをさらに備え、前記昇圧手段が、前記燃料圧検出手段により検出される燃料圧が前記目標燃料圧に一致するように前記燃料を昇圧する。

エンジン停止期間中に燃料のべーパ化を生じさせないような燃料圧はアルコール濃度によって異なる。従って、燃料のアルコール濃度に基づいて目標燃料圧を決定し、この目標燃料圧に一致するように燃料を昇圧することにより、エンジン停止期間中の燃料のべーパ化を確実に防止できる。

好ましくは、前記燃料供給通路に、前記昇圧された燃料の逆流を阻止するための弁が設けられる。これにより昇圧状態の燃料を次回始動時まで確実に燃料供給通路内に閉じこめておくことができる。

好ましくは、燃料のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度検出手段と、該アルコール濃度検出手段によって検出された燃料のアルコール濃度に基づいて所定の限界燃温を決定する限界燃温決定手段と、前記燃料供給通路における燃料温度を検出するための燃温検出手段と、エンジン始動時、前記燃温検出手段により検出された燃料温度が前記限界燃温より低いか否かを判定する判定手段と、該判定手段によって前記燃料温度が前記限界燃温より低いと判定されたとき、前記燃料供給通路内の燃料圧力を所定値に減圧する減圧手段とをさらに備える。

これによれば、停止時に昇圧した燃料を始動時に減圧するので、噴射期間の燃圧補正が不要となり制御の簡素化が図れる。ここで、エンジン停止期間中に燃料がベーパ化しないように昇圧状態に保持されていても、この停止期間中に燃料温度が上昇し、始動時に減圧したときにベーパ化する虞がある。かかる構成によれば、始動時の燃料温度が所定の限界燃温より低い場合にのみ減圧を行うので、減圧後のべーパ化を確実に防止し、始動不良を未然に防ぐことができる。

また、本発明の第二の形態は、燃料としてアルコールとガソリンとをそれぞれ単独でまたは混合して使用可能であるエンジンの制御装置であって、燃料を噴射するインジェクタと、該インジェクタに燃料を供給するための燃料供給通路と、エンジン停止時、前記燃料供給通路内の燃料がエンジン停止期間中にべーパ化するか否かを所定条件に従って予測する予測手段と、該予測手段によって燃料がべーパ化すると予測されたとき、前記燃料供給通路内の燃料を燃料タンクに回収する回収手段とを備えたことを特徴とする。

この本発明の第二の形態によれば、エンジン停止時に燃料がべーパ化すると予測されたとき燃料供給通路内の燃料が燃料タンクに回収される。これにより、ベーパが混入した燃料による次回の始動が回避され、始動不良を防止できる。なお、再始動時には燃料が燃料供給通路内に新たに補充される。

ここで好ましくは、外気温を検出するための外気温検出手段と、燃料のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度検出手段と、エンジンの暖機終了を検出するための暖機終了検出手段とをさらに備え、前記外気温検出手段によって検出された外気温が所定温度以上であり、前記アルコール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度が所定濃度以上であり、且つ前記暖機終了検出手段によってエンジンの暖機終了が検出されたとき、前記予測手段が燃料がべーパ化すると予測する。

また、本発明の第三の形態は、燃料としてアルコールとガソリンとをそれぞれ単独でまたは混合して使用可能であるエンジンの制御装置であって、燃料を噴射するインジェクタと、該インジェクタに燃料を供給するための燃料供給通路と、前記燃料供給通路における燃料温度を検出するための燃温検出手段と、燃料のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度検出手段と、該アルコール濃度検出手段によって検出された燃料のアルコール濃度に基づいて、所定の限界燃温を決定する限界燃温決定手段と、エンジン始動時、前記燃温検出手段により検出された燃料温度が前記限界燃温以上か否かを判定する始動時判定手段と、該始動時判定手段により前記燃料温度が前記限界燃温以上と判定されたとき、エンジンの始動を禁止する始動禁止手段とを備えたことを特徴とする。

このようにエンジンの始動が禁止された場合、ユーザは燃温が下がるまでしばらく待機することを強いられる。しかし、時間が経過すればやがて燃温が始動可能な温度まで下がるので、始動が可能となる。かかる構成によれば、燃料を昇圧したり、減圧したり、燃料タンクに回収したりする手段等が不要になるので、装置構成を簡素化でき、装置を低コスト化することができる。

好ましくは、前記始動禁止手段がエンジンの始動を禁止するときに所定の警告を発する警告手段をさらに備える。

また、本発明の第四の形態は、燃料としてアルコールとガソリンとをそれぞれ単独でまたは混合して使用可能であるエンジンの始動制御装置であって、燃料を噴射するインジェクタと、燃料タンクから前記インジェクタに燃料を供給するための燃料供給通路と、該燃料供給通路から前記燃料タンクに燃料を回収するための燃料回収通路と、該燃料回収通路に設けられた電磁弁と、前記燃料供給通路における燃料温度を検出するための燃温センサと、燃料のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度センサと、該アルコール濃度センサによって検出された燃料のアルコール濃度に基づいて、所定の限界燃温を決定すると共に、エンジン停止時、前記燃温センサにより検出された燃料温度が前記限界燃温より高いと判定したとき、前記電磁弁を開放して前記燃料供給通路内の燃料を前記燃料回収通路を通じて燃料タンクに回収する電子制御ユニットとを備えたことを特徴とする。

この本発明の第四の形態においては、エンジン停止期間中の燃料温度の上昇・下降という特性を活用し、その停止期間中に燃料温度を監視しつつ所定の限界燃温との比較を行い、燃料温度が限界燃温より高くなったとき、以降の段階で燃料がベーパ化すると予測して、本発明の第二の形態と同様、燃料供給通路内の燃料を燃料タンクに回収する。エンジン停止期間中に燃料温度を監視しつつベーパ化の予測を行うので、より高精度な制御が可能であり、ベーパ化及び再始動不良を確実に防止できる。

好ましくは、前記電子制御ユニットは、前記燃温センサにより検出された燃料温度の最大値を更新記憶し、前記燃料温度が前記限界燃温以下と判定したとき、該燃料温度が、前記燃料温度の最大値から所定値を減じて得られる値より低いか否かを判定し、該燃料温度が前記値より低いと判定したとき、自身を停止する。

燃料温度が前記値より低い場合、燃料温度はピークを越えて下がり始めたことを意味する。よってこうなれば監視は終了可能であり、電子制御ユニットを停止してエンジンを完全な停止状態とすることができる。
好ましくは、前記限界燃温は、燃料が所定圧である場合に燃料のべーパ化を生じさせるような燃料温度の下限値である。

本発明によれば、アルコール燃料を使用可能なＦＦＶ用エンジンにおいて、エンジン停止期間中の燃料のベーパ化及びこれに起因する始動不良を確実に防止することができるという、優れた効果が発揮される。

以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本実施形態にかかるエンジンの制御装置を示す。図示されるエンジン１はＦＦＶ用エンジンであり、本実施形態では４気筒であるが、気筒数に特に制限は無い。またエンジン１は、本実施形態では吸気通路内（特に吸気ポート内）に燃料を噴射する吸気通路噴射式だが、筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射式、或いはこれら両方の噴射方式を備えるデュアル噴射式であってもよい。

エアクリーナ２から吸入された空気は、吸気通路５を介して各気筒の燃焼室に分配供給される。吸気通路５は、上流側から順に配置された吸気管５１、吸気マニホールド５２、及び各気筒のシリンダヘッドに形成された吸気ポート（図示せず）により区画形成される。吸気マニホールド５２は、上流側に位置された集合部としてのサージタンク４と、各気筒の吸気ポートにそれぞれ接続された気筒毎の枝管５３とからなる。吸気管５１には電子制御式スロットル弁３が設けられている。インジェクタ１１は、各気筒毎に設けられ、各気筒の吸気通路特に吸気ポートの出口部に向けて燃料噴射を行う。インジェクタ１１から噴射された燃料は空気と混合して筒内燃焼室に比較的均質な混合気を形成する。インジェクタ１１は、制御手段としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）１００から出力されるオン信号により開弁し、燃料を噴射し、ＥＣＵ１００から出力されるオフ信号により閉弁し、燃料噴射を停止する。

燃焼室に形成された混合気は、ＥＣＵ１００からの点火信号に基づき、点火プラグ７により点火されて、燃焼する。エンジン１からの排気は排気通路８を通じて排出される。排気通路８には、エンジン１のシリンダヘッドに気筒毎に形成された排気ポートと、これら排気ポートに連通してシリンダヘッドに取り付けられる排気マニホールドの内部通路とが含まれる。排気マニホールドの下流側には排気浄化用の触媒９が配設され、触媒９の下流側には排気管が接続されている。吸気ポートの出口及び排気ポートの入口はそれぞれ図示しない吸気弁及び排気弁により開閉される。

各インジェクタ１１には、燃料タンク１０に貯留された燃料が燃料供給通路１２を介して供給される。ここで本実施形態のエンジン１は、燃料としてアルコールとガソリンとをそれぞれ単独でまたは混合して使用可能となっており、燃料タンク１０には任意のアルコール濃度を有する燃料が貯留される。この燃料は、ガソリン１００％のときもあるし、メタノール、エタノール等のアルコールがガソリンに混合された混合燃料の場合もあるし、さらにはアルコール１００％の場合もある。燃料タンク１０にどのような燃料が給油されるかは、例えば、ユーザがどのようなガソリンスタンドが利用可能かなどといったユーザの使用環境に依存することが多い。

燃料供給通路１２は、各インジェクタ１１に共通に接続されたデリバリパイプ１３と、デリバリパイプ１３及び燃料タンク１０を互いに接続する燃料供給管１６とから構成される。燃料タンク１０付近の燃料供給管１６にフィードポンプ１４が設けられる。フィードポンプ１４はその吐出流量がＥＣＵ１００によって制御される可変式である。この吐出流量の制御によって、デリバリパイプ１３内の燃料圧、即ちインジェクタ１１からの噴射圧が制御される。燃料供給管１６には、ＥＣＵ１００によって開閉制御される供給側電磁弁６が設けられる。この供給側電磁弁６は、通常は開とされるが、後に理解されるようにデリバリパイプ１３内の燃料圧が昇圧された後に閉とされ、燃料の逆流を阻止する。

デリバリパイプ１３内の燃料を燃料タンク１０に回収できるようにするため、デリバリパイプ１３と燃料タンク１０とが燃料回収通路１８によって互いに接続されている。燃料回収通路１８には回収側電磁弁２０が設けられる。ここでの回収側電磁弁２０は、ＥＣＵ１００によって全開から全閉まで開度が制御される可変式であり、後述するように、エンジン始動時に適宜開度が制御されてデリバリパイプ１３内の燃料圧を所定の目標圧に一致させる。なお燃料回収時以外は全閉とされる。燃料を積極的に回収するため、燃料回収ポンプ１７が燃料回収通路１８に設けられるのが好ましい。

燃料のアルコール濃度を検出するためアルコール濃度センサ２１が設けられる。本実施形態のアルコール濃度センサ２１は、燃料タンク１０に設置されると共に、燃料の誘電率に基づいてアルコール濃度を検出する静電容量式のものが用いられている。しかしながら、燃料の屈折率に基づいてアルコール濃度を検出する光学式のアルコール濃度センサなども使用可能である。アルコール濃度センサ２１は、燃料供給管１６やデリバリパイプ１３に設置されてもよい。デリバリパイプ１３には、その内部の燃料の圧力及び温度を検出するための燃料圧力センサ２３及び燃料温度センサ１５が設けられている。以下適宜、「燃料圧力」及び「燃料温度」を「燃圧」及び「燃温」のように略す。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、ＲＯＭに記憶されている各種マップ等を用いて、各種センサ類の検出値に基づき、所定の演算処理等を適宜行い、インジェクタ１１、点火プラグ７、電制スロットル弁３の駆動モータ１９、フィードポンプ１４、供給側電磁弁６、回収側電磁弁２０、燃料回収ポンプ１７等を制御する。

前記センサ類には、前述のアルコール濃度センサ２１、燃料圧力センサ２３及び燃料温度センサ１５以外に以下のものも含まれる。すなわち、エンジン１にはクランク角度を検出するためのクランクセンサ２４が設けられる。クランクセンサ２４は、所定のクランク角度間隔でパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてＥＣＵ１００はエンジン１のクランク角度を検出すると共に、回転速度を算出する。

また、吸気温即ち大気温を検出する吸気温センサ２６、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ２７、スロットル弁３の開度を検出するスロットルポジションセンサ２８、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ２９、及びスロットル弁３より下流の吸気通路５内の圧力を検出する吸気圧センサ２５が前記センサ類に含まれる。ＥＣＵ１００は、基本的には、スロットルポジションセンサ２８の出力値がアクセル開度センサ２７の出力値に応じた値となるように駆動モータ１９を制御し、スロットル弁３の開度を制御する。またＥＣＵ１００は、吸気圧センサ２５の出力値に基づきエンジン負荷を算出する。なお、アクセル開度センサ２７やスロットルポジションセンサ２８の出力値に基づきエンジン負荷を算出したり、空気量センサを設けてその出力値に基づきエンジン負荷を算出するようにしてもよい。

ＥＣＵ１００には、手動操作型のイグニッションスイッチ（ＩＧ）３０と、警告ランプ３１とが接続される。ユーザは、イグニッションスイッチ３０を操作してエンジンを始動又は停止する。

次に、このエンジン１における停止制御及び始動制御を説明する。なお、以下の説明において各図に示されるフローチャートはＥＣＵ１００によって実行されるものとし、また各マップは、試験等に基づいて予め作成されＥＣＵ１００のメモリ（ＲＯＭ）に記憶されたものとする。制御における各ステップを「Ｓ」で表す。

図２には停止制御の第１の形態が示されている。停止制御は、ユーザによりイグニッションスイッチ３０がオフされると開始される。ＥＣＵ１００は、まずインジェクタ１１及び点火プラグ７をオフして燃料噴射及び点火を停止し、エンジン１を停止させる（Ｓ１０１）。次に、ＥＣＵ１００は、吸気温センサ２６によって検出される外気温Ｔａが、十分高温とみなせる所定温度Ｔａ１（例えば３０℃）以上か否かを判断する（Ｓ１０２）。外気温Ｔａが所定温度Ｔａ１以上の場合、ＥＣＵ１００は、アルコール濃度センサ２１によって検出されるアルコール濃度Ｌが、十分高アルコール濃度とみなせる所定濃度Ｌ１（例えば７０％）以上か否かを判断する（Ｓ１０３）。アルコール濃度Ｌが所定濃度Ｌ１以上の場合、ＥＣＵ１００は、エンジンの暖機が終了しているか否かを判断する（Ｓ１０４）。これは具体的にはＥＣＵ１００が、水温センサ２９によって検出されるエンジン水温Ｔｗが暖機後とみなせる所定温度Ｔｗ１以上か否かを判断することによって行う。なお水温の代わりに油温やエンジンブロック温度を用いてこの判断を行ってもよい。エンジン水温Ｔｗが所定温度Ｔｗ１以上の場合、エンジンの暖機が終了していると判断して次のステップＳ１０５に進む。

これらステップＳ１０２〜１０４では、燃料供給通路１２内の燃料がエンジン停止期間中にべーパ化するか否かの予測を実行している。即ち、外気温が高いほど、また燃料のアルコール濃度が高いほど、燃料はベーパ化しやすく、またベーパ化は、エンジンの暖機が終了してエンジン本体が十分熱くなっており、エンジン本体からの輻射熱が大きいときに発生しやすい。ここで、燃料供給通路１２のうち最もベーパ化が起きやすいのはデリバリパイプ１３の中である。デリバリパイプ１３は、エンジン本体に近接して且つ全気筒を横切って配置されるからである。なおベーパ化が起きやすいのは、筒内噴射エンジンよりもむしろ本実施形態の如き吸気通路噴射エンジンである。吸気通路噴射エンジンの方が筒内噴射エンジンよりも噴射圧即ち燃圧が低いからである。ただし本発明は前述したように筒内噴射エンジンやデュアル噴射エンジンにも適用可能である。

ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２〜１０４のいずれの判定も是であるとき、燃料がベーパ化すると予測し、ステップＳ１０５において、以下のような燃料供給通路１２内の燃料の昇圧制御を実行する。即ち、フィードポンプ１４を作動させて、燃圧センサ２３の検出値（実燃圧）を所定の目標圧に一致させるように燃料の昇圧を実行し、実燃圧が目標圧に一致した時、供給側電磁弁６を閉として、昇圧後の燃料を、供給側電磁弁６の下流側の燃料供給通路１２（特にデリバリパイプ１３）に閉じ込める。このように昇圧が行われるのは、デリバリパイプ１３を含む燃料供給通路１２の所定区間だけである。

ここで、昇圧前の実燃圧は基本目標圧にほぼ一致する。基本目標圧は、燃料がガソリン１００％であるという前提の下での一定値（例えば０．４ＭＰａ）に設定されており、通常は燃料のアルコール濃度に拘わらず実燃圧がこの基本目標圧に制御される。通常は、アルコール混合燃料を用いても実燃圧がその基本目標圧に等しければ、エンジン停止期間中にべーパ化は起こらないが、前述のように外気温が高い、アルコール濃度が高いなどの悪条件が重なると、ベーパ化する可能性がある。従って、燃料がベーパ化すると予測された場合は、ステップＳ１０５で実行されたように、この基本目標圧より高い値を目標圧とし、実燃圧を一旦上昇させてこの昇圧状態を次回始動時まで維持するようにしている。

この昇圧時の目標圧は、燃料のアルコール濃度Ｌに基づいて、図３に示す昇圧時目標圧マップから算出される。見られるように、燃料のアルコール濃度Ｌが高いほど目標圧は高くなり、前記所定濃度Ｌ１＝７０％の場合でも目標圧は基本目標圧（０．４ＭＰａ）より高い値（０．５ＭＰａ）である。この昇圧時目標圧マップは以下のように作成される。図４に示すように、まず燃料のアルコール濃度毎の蒸気圧線図を考える。図にはアルコール濃度が０％の場合と７０％の場合とを例示する。見られるように、燃料のアルコール濃度が高くなるほど燃料の飽和蒸気圧は高く、燃料を液体状態に保持しようとした場合、燃料をより高圧としておかなければならない。そして、エンジン停止期間中に燃料を放置する場合（これをソークという）、図５に示すように、燃温Ｔｆは、ソーク時間ｔの経過につれ一旦上昇し、後に下降する。

かかる温度変化を伴う燃料のソーク中の、始動不良を発生させるほどのベーパ化を確実に防止するため、図４に示すように、所定アルコール濃度の燃料の蒸気圧曲線（実線）よりも高圧側の曲線（ベーパ発生予測線といい、破線で示す）を仮想し、且つ、ソーク中の最大予測燃温Ｔｍａｘ（例えば１００℃）を実験等から求める。そしてベーパ発生予測線上の最大予測温度Ｔｍａｘに対応した圧力を、昇圧時目標圧マップの値Ｐｔとして設定する。このような線図作成及び操作が各アルコール濃度毎に行われて昇圧時目標圧マップにおける各値が設定される。

図２に戻って、ＥＣＵ１００は、こうして燃料の昇圧を行った後、フィードポンプ１４を停止し（Ｓ１０６）、次いで自身を停止させる（Ｓ１０７）。なおステップＳ１０２〜１０４のいずれかの判定が否であるときも同様である。

このように、かかる停止制御によれば、エンジン停止時に燃料が昇圧され、これが保持されるので、エンジン停止期間中（ソーク中）の燃料のベーパ化を確実に防止し、次回始動時の始動不良を防止できる。

なお、エンジン停止期間中のべーパ化予測に関し補足すると、ステップＳ１０２における設定値Ｔａ１は、燃料がアルコール１００％という最悪の状態で、ソーク中の燃温上昇により、再始動不良が発生するほどのベーパ発生を起こさせる可能性のある最低の外気温が実験等から求められて設定されている。そしてステップＳ１０３におけるアルコール濃度設定値Ｌ１は、そのような外気温Ｔａ１の下で、ソーク中の燃温上昇により、再始動不良が発生するほどのベーパ発生を起こさせる可能性のある最小のアルコール濃度が実験等から求められて設定されている。ステップＳ１０４において、エンジンの暖機が終了していない場合は、たとえ外気温が高くてもエンジンからの輻射熱等の影響は少なく、ソーク中の燃温上昇は少ないので、かかる昇圧制御は実行しない。

図５に示したように、燃温Ｔｆがソーク初期に上昇するのは、主にデリバリパイプ１３がエンジンからの輻射熱を受けるのと、燃料流動がなくなるからである。この上昇後、燃温Ｔｆは外気等による冷却のため下降する。一般的にガソリンエンジンでは、かかる燃温上昇時においてもベーパ発生は起きないようにハード設計されている。しかしながら、同様の仕様で燃料を高アルコール濃度とし、高温下において、停止後すぐに再始動させる（短時間ソーク）といった特殊状況になると、かかるベーパ化、再始動不良が起こる可能性がある。しかも、こうした特殊なケースに対し、従来は殆ど対策がなされていない。本発明はかかる対策への好適な一提案を行うものであり、また、こうした特殊なケースに対し、できるだけ既存の装置構成を変えずに対応する一手法を提案するものである。

次に、このような停止制御の第１の形態と組み合わされる始動制御の第１の形態を図６に基づいて説明する。ここでの始動制御の概要は、昇圧された燃料を基本圧（前述の基本目標圧＝０．４ＭＰａ）に減圧して始動を行うというものである。燃料噴射時期や燃料噴射量等は基本圧を基準として設定されているので、このように基本圧に戻して始動を行うことで、燃料噴射量の燃圧補正等を行わないで済み、制御を簡素化できる利点がある。

始動制御は、ユーザによりイグニッションスイッチ３０がオンされると開始される。ＥＣＵ１００は、まず燃温センサ１５及びアルコール濃度センサ２１によってそれぞれ検出された燃温Ｔｆ及びアルコール濃度Ｌを取得する（Ｓ２０１）。次に、ＥＣＵ１００は、取得された燃温Ｔｆが、所定の限界燃温Ｔｆｌｉｍより低いか否かを判断する（Ｓ２０２）。この限界燃温Ｔｆｌｉｍは、取得されたアルコール濃度Ｌに基づき、図７の限界燃温マップから求められる。見られるように、アルコール濃度Ｌが高くなるほど低い限界燃温Ｔｆｌｉｍが設定されている。この限界燃温Ｔｆｌｉｍとは、昇圧された燃料が所定値即ち基本圧である場合に燃料のべーパ化を生じさせるような燃料温度の下限値をいう。即ち、燃料昇圧後、ソーク時間の経過に応じて燃温は上昇する。このままでは前述したように、昇圧時目標圧がベーパ化を防止できる値に設定されているので、ベーパ化は起こらない。しかし、再始動時に燃圧を基本圧に減圧すると、燃温が上昇した結果、ベーパ化が起きる可能性がある。この減圧後にベーパ化を生じさせるような燃温の下限値が限界燃温Ｔｆｌｉｍである。より分かり易く言えば、図５を参照して、燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍ以上のときに燃圧を基本圧に下げるとベーパ化が起こり、燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍ未満のときに燃圧を基本圧に下げるとベーパ化は起こらない。

図６に戻って、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０２において燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍより低いと判断した場合、燃圧センサ２３による燃圧値を監視しながら回収側電磁弁２０の開度を制御し、デリバリパイプ１３内の燃料を燃料タンク１０に一部回収（リリーフ）し、減圧して、基本目標圧に一致（レギュレート）させる（Ｓ２０３）。このとき、燃料回収ポンプ１７があれば、燃料回収ポンプ１７を作動させる。そして、通常の始動制御を実行する（Ｓ２０４）。即ち、フィードポンプ１４を作動させ、供給側電磁弁６を開放し、スタータを作動させ、燃料噴射及び点火を実行する。

他方、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０２において燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍ以上と判断した場合、インジェクタ１１の通電期間（これは燃料噴射量に相当する）を、燃圧センサ２３により検出される燃圧値Ｐｆに応じて補正し、始動制御を実行する（ステップＳ２０５）。即ち、ここでは燃圧を基本圧に減圧するとベーパ化が生じるケースなので、燃圧を基本圧より高い状態としたまま、その差圧分、噴射期間を所定の基本噴射期間よりも短く補正して、燃料噴射を実行する。

この始動制御によれば、始動時の燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍより低い場合に限り、燃圧が基本圧に減圧されるので、減圧によるベーパ化を防止しつつ、燃料噴射量の補正を不要として制御の簡素化を図れる。また、始動時の燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍ以上の場合、燃圧が基本圧より高い状態のまま、燃料噴射量が補正されるので、ベーパ化を防止しつつ良好な始動を行える。

ところで、この始動制御を行うには、燃温センサ１５、燃圧センサ２３、回収側電磁弁２０及び燃料回収通路１８（さらには燃料回収ポンプ１７）が必要である。かかる要素がない制御装置の場合、図８に示す始動制御の第２の形態のように、ステップＳ２０１‘即ち燃圧Ｐｆ及びアルコール濃度Ｌの取得と、ステップＳ２０５即ち燃料噴射期間の燃圧補正を伴う始動制御のみ行えば、エンジンを始動可能である。

なお、図６のステップＳ２０４，２０５も同様だが、アルコール濃度Ｌの値が必要なのは、予め定められている燃料噴射量の基本値がガソリン１００％の燃料を前提としており、この基本値に対しアルコール濃度補正を行う必要があるからである。即ち、ＥＣＵ１００は、所定のマップ等から基本噴射量を決定し、この基本噴射量に、アルコール濃度補正係数を乗じて（加算でもよい）アルコール濃度補正後の燃料噴射量を決定する。アルコール濃度補正係数は、燃料のアルコール濃度Ｌが高くなるほど大きくなる１以上の値に設定され、即ち噴射される燃料量はアルコール濃度Ｌが高くなるほど多くなる。このアルコール濃度補正後の燃料噴射量に対し上記の燃圧補正が実行されることになる。この点、後述の始動制御も同様である。

次に、停止制御の第２の形態を図９に基づき説明する。この停止制御の第２の形態は、大略前記第１の形態と同様であり、以下相違点を中心に説明する。概要としては、ＥＣＵ１００が、燃料がベーパ化すると予測したとき、燃料供給通路１２内の燃料を燃料タンク１０に回収（リターン）する回収制御を実行する。

ステップＳ４０１〜４０４は前記ステップＳ１０１〜１０４と同様である。ＥＣＵ１００は、ステップＳ４０２〜４０４の各判定が是であるとき、燃料がベーパ化すると予測し、フィードポンプ１４を停止し（Ｓ４０５）、燃料を燃料タンク１０にリターンさせる（Ｓ４０６）。このときＥＣＵ１００は、供給側電磁弁６を閉とすると共に、回収側電磁弁２０を開放し、燃料回収ポンプ１７がある場合はこれを作動させ、供給側電磁弁６の下流側の燃料供給通路１２（特にデリバリパイプ１３）にある燃料を全て燃料タンク１０に回収する。そしてＥＣＵ自身を停止し（Ｓ４０７）、本制御を終了する。なおＥＣＵ１００は、ステップＳ４０２〜４０４のいずれかの判定が否であるとき、フィードポンプ１４を停止し（Ｓ４０８）、自身を停止し（Ｓ４０７）、本制御を終了する。

図１０には、この停止制御の第２の形態と組み合わされる始動制御の第３の形態が示される。始動制御は、イグニッションスイッチ３０のオンと同時に開始され、ＥＣＵ１００は、まずフィードポンプ１４を作動させると共に供給側電磁弁６を開放し（Ｓ５０１）、デリバリパイプ１３に燃料を供給していく。この供給は、燃圧センサ２３の検出値が前述の基本目標圧に等しくなるまで続行される（Ｓ５０２）。そして両者が等しくなったら、図６のステップＳ２０４と同様、通常の始動制御を実行する（Ｓ５０３）。すなわち、スタータを作動させ、燃料噴射及び点火を実行する。

これら停止制御及び始動制御によれば、停止時にデリバリパイプ１３内の燃料が全部回収されるので、当然、そこでのソーク中の燃料ベーパ化は起こらない。また、前記のような停止時の昇圧を実行しないので、燃料噴射系の耐圧構造を特別強化する必要はない。そして燃温センサ１５は不要となり、回収側電磁弁２０も可変式とする必要はない。図３及び図７に示したマップも不要である。よって装置構成や制御が簡素化できる利点がある。

次に、始動制御の第４の形態を図１１に基づき説明する。この始動制御の第４の形態は、広く通常の燃料噴射装置と組み合わせて使用可能である。概要としては、始動時に燃料が既にベーパ化していると推定された場合、始動を禁止する。

ステップＳ６０１は、図６に示した始動制御の第１の形態のステップＳ２０１と同様である。ＥＣＵ１００は、ステップＳ６０２において燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍ以上と判断した場合、燃料がベーパ化していると推定し、警告ランプ３１を点灯させて始動不可であることを警告し（Ｓ６０３）、イグニッションスイッチ３０がスタータポジションに操作されてもスタータを非作動にするといった始動禁止制御を実行する（Ｓ６０４）。警告は、ユーザに単に待機を促すものであってもよいし、燃温と大気温とから簡易的に類推した待機時間を表示するものであってもよい。これによってユーザは、イグニッションスイッチ３０をオフにし、燃温が下がるまでしばらく待機することを強いられる。時間が経過して燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍより低くなれば、ユーザによるイグニッションスイッチ３０の再操作により、ステップＳ６０２が否判定となり、通常の始動制御が実行される（Ｓ６０５）。このときは燃温が既に十分下がっており、ベーパ化した燃料は再度液体状態に戻っていると考えられ、通常の始動が可能である。

ここでは、図７のマップに示した限界燃温Ｔｆｌｉｍを、始動時の燃料ベーパ化判定（Ｓ６０２）に用いた点が特徴的である。即ち、通常のエンジン停止の場合だと、デリバリパイプ１３内にはほぼ基本圧（＝０．４ＭＰａ）の燃料が残っている。この状態でソークが開始され燃温が上昇すると、燃料がベーパ化する可能性があるが、このベーパ化の有無を再始動時に限界燃温Ｔｆｌｉｍとの比較により判断する。なお限界燃温Ｔｆｌｉｍは図７に示されるようにあらゆるアルコール濃度Ｌに対応した値が取得可能である。

この始動制御の第４の形態によれば、供給側電磁弁６と、回収側の要素即ち回収側電磁弁２０及び燃料回収通路１８（さらには燃料回収ポンプ１７）が不要となり、装置構成を非常に簡素化できると共に汎用性に富むという利点がある。なお、この始動制御の第４の形態は、図２に示した停止制御の第１の形態と組み合わせることも可能であり、この場合はステップＳ６０５の通常の始動制御を、ステップＳ２０５の燃圧補正を伴う始動制御に置き換えればよい。ステップＳ６０３の警告は音声警告等であってもよい。

次に、停止制御の第３の形態を図１２に基づき説明する。イグニッションスイッチ３０がオフされて停止制御が開始されると、ＥＣＵ１００はまず、燃温センサ１５及びアルコール濃度センサ２１によってそれぞれ検出された燃温Ｔｆ及びアルコール濃度Ｌを取得すると共に、その取得した燃温Ｔｆを最大燃温Ｔｆｍａｘの初期値として記憶する（Ｓ７０１）。次に、ＥＣＵ１００は、燃料噴射及び点火を停止し、エンジンを停止するが、以下の燃温監視を実行するために自身を停止しない（Ｓ７０２）。そしてＥＣＵ１００は、燃温センサ１５によって検出される燃温Ｔｆを所定時間（例えば１０ｓ）毎に取得し、これを記憶しておいた最大燃温Ｔｆｍａｘと比較し、大きい方を最大燃温Ｔｆｍａｘとして更新記憶する。即ち、図５に示したように、ソーク中の燃温Ｔｆは一旦上昇した後下がっていくので、そのピークに到達する前は最大燃温Ｔｆｍａｘが順次更新され、ピーク到達後がピーク値が最大燃温Ｔｆｍａｘとして保持されることになる。

次にＥＣＵ１００は、前記所定時間毎に、取得した燃温Ｔｆを、図７のマップから求められる限界燃温Ｔｆｌｉｍと比較し、燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍより高いか否かを判断する。

燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍより高い場合、図８のステップＳ４０５，４０６同様、デリバリパイプ１３内の燃料を燃料タンク１０にリターンさせる回収制御を行う（ステップＳ７０５）。この場合は、図１３に示すように、ソーク中の燃温ピークよりも限界燃温Ｔｆｌｉｍの方が低いケースであり、燃温上昇中に燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍを超える。そして燃圧は基本圧であるから、燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍを超えると燃料がベーパ化する可能性が高い。よってこの場合は燃料を回収し、次回始動時に燃料補充を行う（これについては後述）。燃料のリターンを終えたらＥＣＵ１００を停止し（ステップＳ７０６）、本制御を終える。

他方、燃温Ｔｆが限界燃温Ｔｆｌｉｍ以下の場合、その燃温Ｔｆと、最大燃温Ｔｆｍａｘから所定温度Ａ（例えば１０℃）を減じた値とを比較し、燃温Ｔｆがその値より低いか否かを判断する。低くなければＳ７０３に戻って燃温監視を続行し、低ければＥＣＵ１００を停止し（ステップＳ７０６）、本制御を終える。この場合は、図１４に示すように、ソーク中の燃温ピークよりも限界燃温Ｔｆｌｉｍの方が高いケースである。燃温が上昇してそのピークを超えれば、この燃温ピーク時の燃温が最大値Ｔｆｍａｘとして記憶される。この後、燃温がピーク時の燃温Ｔｆｍａｘから所定温度Ａよりも大きく低下すると（Ｂ点参照）、ＥＣＵ１００は、このとき初めて燃温ピークよりも限界燃温Ｔｆｌｉｍの方が高いケースであるということを認識すると共に、以降燃料のベーパ化が生じる虞はなくなったと判断する。そこでこのときＥＣＵ１００は自身を停止し、監視を終了する。

この停止制御によれば、図２及び図９の停止制御と比較して、確実に必要なときのみ燃料の回収制御を実行するので、高精度且つより適切な制御となる。なお、ステップＳ７０５の燃料回収制御に代えて、図２のステップＳ１０５のような燃料昇圧制御を実行することも可能である。

次に、この停止制御の第３の形態と組み合わされる始動制御の第５の形態を図１５に基づいて説明する。この始動制御は図１０に示された始動制御の第３の形態とほぼ同様であるが、ステップＳ８０１が追加された点が異なる。始動制御は、イグニッションスイッチ３０のオンと同時に開始され、ＥＣＵ１００は、燃圧センサ２３により検出された燃圧Ｐｆが基本目標圧（＝０．４ＭＰａ）より低いか否かを判断する。つまりここでは、実質的に、前記始動制御において燃料回収が実行されたか否かが判断されている。燃料回収が実行されていなければ、燃圧Ｐｆは基本目標圧に等しく、通常の始動制御を実行する（Ｓ８０４）。他方、燃料回収が実行されていれば、燃圧Ｐｆは基本目標圧より低いので、フィードポンプ１４を作動させると共に供給側電磁弁６を開放し（Ｓ８０２）、燃圧Ｐｆが基本目標圧に等しくなるまでデリバリパイプ１３に燃料を補充する（Ｓ８０３：ＮＯ）。そして燃圧Ｐｆが基本目標圧に等しくなったら（Ｓ８０３：ＹＥＳ）、通常の始動制御を実行する（Ｓ８０４）。なお、停止制御時に燃料の昇圧制御を実行した場合は、図６のステップＳ２０３と同様に燃料のリリーフ・レギュレートを実行すればよい。

なお、本実施形態においては、予測手段、目標燃料圧決定手段、始動時判定手段及び始動禁止手段がＥＣＵ１００によって構成され、昇圧手段がＥＣＵ１００とフィードポンプ１４とにより構成され、外気温検出手段が吸気温センサ２６によって構成され、アルコール濃度検出手段がアルコール濃度センサ２１によって構成され、暖機終了検出手段がＥＣＵ１００と水温センサ２９によって構成され、燃料圧検出手段が燃圧センサ２３によって構成され、弁が供給側電磁弁６によって構成され、燃温検出手段が燃温センサ１５によって構成され、減圧手段がＥＣＵ１００、燃圧センサ２３、燃料回収通路１８、回収側電磁弁２０及び必要に応じて燃料回収ポンプ１７によって構成され、回収手段が燃料回収通路１８、回収側電磁弁２０及び必要に応じて燃料回収ポンプ１７によって構成され、警告手段が警告ランプ３１によって構成される。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置を示すシステム平面図である。 本実施形態に係る停止制御の第１の形態を示すフローチャートである。 目標圧マップを示す図である。 目標圧マップの作成に使用される燃料の飽和蒸気圧線図である。 燃料のソーク時間と燃温との関係を示すグラフである。 本実施形態に係る始動制御の第１の形態を示すフローチャートである。 限界燃温マップを示す図である。 本実施形態に係る始動制御の第２の形態を示すフローチャートである。 本実施形態に係る停止制御の第２の形態を示すフローチャートである。 本実施形態に係る始動制御の第３の形態を示すフローチャートである。 本実施形態に係る始動制御の第４の形態を示すフローチャートである。 本実施形態に係る停止制御の第３の形態を示すフローチャートである。 燃温変化と限界燃温との関係を示すグラフである。 燃温変化と限界燃温との関係を示すグラフである。 本実施形態に係る始動制御の第５の形態を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
６ 供給側電磁弁
１０ 燃料タンク
１１ インジェクタ
１２ 燃料供給通路
１３ デリバリパイプ
１４ フィードポンプ
１５ 燃料温度センサ
１６ 燃料供給管
１７ 燃料回収ポンプ
１８ 燃料回収通路
２０ 回収側電磁弁
２１ アルコール濃度センサ
２３ 燃料圧力センサ
２５ 吸気圧センサ
２６ 吸気温センサ
３０ イグニッションスイッチ
３１ 警告ランプ
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｔａ 外気温
Ｔｗ エンジン水温
Ｔｆ 燃料温度
Ｔｆｌｉｍ 限界燃温
Ｔｆｍａｘ 最大燃温
Ｐｆ 燃料圧力
Ｌ アルコール濃度

Claims (4)

1. 燃料としてアルコールとガソリンとをそれぞれ単独でまたは混合して使用可能であるエンジンの制御装置であって、
   燃料を噴射するインジェクタと、
   該インジェクタに燃料を供給するための燃料供給通路と、
   エンジン停止時、前記燃料供給通路内の燃料がエンジン停止期間中にべーパ化するか否かを所定条件に従って予測する予測手段と、
   該予測手段によって燃料がべーパ化すると予測されたとき、前記燃料供給通路内の燃料を昇圧する昇圧手段と、
   前記燃料供給通路における燃料圧を検出するための燃料圧検出手段と、
   燃料のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度検出手段と、
   該アルコール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度に基づいて、エンジン停止期間中に燃料のべーパ化を生じさせないような目標燃料圧を決定する目標燃料圧決定手段とを備え、
   前記昇圧手段が、前記燃料圧検出手段により検出される燃料圧が前記目標燃料圧に一致するように前記燃料を昇圧する
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 外気温を検出するための外気温検出手段と、
   燃料のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度検出手段と、
   水温が定常の状態を検出するための暖機終了検出手段とをさらに備え、
   前記外気温検出手段によって検出された外気温が所定温度以上であり、前記アルコール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度が所定濃度以上であり、且つ前記暖機終了検出手段によって水温が定常の状態が検出されたとき、前記予測手段が燃料がべーパ化すると予測することを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
3. 前記燃料供給通路に、前記昇圧された燃料の逆流を阻止するための弁が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
4. 燃料のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度検出手段と、
   該アルコール濃度検出手段によって検出された燃料のアルコール濃度に基づいて所定の限界燃温を決定する限界燃温決定手段と、
   前記燃料供給通路における燃料温度を検出するための燃温検出手段と、
   エンジン始動時、前記燃温検出手段により検出された燃料温度が前記限界燃温より低いか否かを判定する判定手段と、
   該判定手段によって前記燃料温度が前記限界燃温より低いと判定されたとき、前記燃料供給通路内の燃料圧力を所定値に減圧する減圧手段と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。

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