JP2004052636A

JP2004052636A - 内燃機関の始動装置、始動方法、制御方法および排気浄化装置

Info

Publication number: JP2004052636A
Application number: JP2002209909A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Ichihara; 市原　隆信; Masami Nagano; 永野　正美; Kozo Katogi; 加藤木　工三; Hiroaki Saeki; 佐伯　浩昭
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-02-19
Also published as: US20040016416A1; US7093426B2; EP1382826A2; EP1382826A3

Abstract

【課題】メイン通路をバイパスするバイパス通路に気化燃料を供給する構成で、始動性を改善し、始動時のＨＣ排出量を減少させる。
【解決手段】メイン空気通路３の吸気ポート１０近傍にメイン空気制御弁１６を設け、始動時にメイン空気制御弁を閉じる。または、始動クランキング初期にポート噴射弁５で追加噴射を実施する。メイン空気制御弁を設けるものでは始動クランキング初期に補助噴射弁６の燃料気化が促進され、さらに燃料の吸入遅れが減少することにより始動性が向上し、始動時のＨＣ排出量が減少する。クランキング初期にポート噴射弁５で追加噴射を実施するものでは、燃料のシリンダへの供給が早くなり始動性が向上し、始動時のＨＣ排出量が減少する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メイン空気通路およびメイン空気通路と並列に設けられるバイパス空気通路とを備え、バイパス空気通路に気化燃料を供給する手段を設け、始動クランキング時に気化燃料を供給する内燃機関の始動装置、始動方法、制御方法および、始動装置を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に内燃機関の冷機時には、燃料噴射弁からの噴射燃料が吸気通路壁面やシリンダ壁面に多く付着することでシリンダ内の点火プラグ周辺の燃料混合気が希薄となり、着火性や燃焼が悪化する。点火プラグ周辺の混合気の希薄化を防ぐため燃料供給量を増やすと、シリンダ内の壁面付着燃料が増えることで燃焼時には燃料過剰となり未燃ガス（ＨＣ）が多く排出されてしまう。
【０００３】
これを防止するための従来の技術として、吸気通路のスロットル弁をバイパスするバイパス通路内に補助噴射弁および電気式ヒータを設け、冷機時にヒータを加熱し燃料気化を促進することで、燃料付着が無く、始動時の燃焼悪化を防止しＨＣ排出量を低減するものが特開昭６３−１５０４６５号公報、特開平７−１３９４５５号公報に記載され提案されている。これらの従来技術は始動時にメイン通路に設けられるスロットル弁を閉じ、バイパス通路（ここでバイパス通路の通路面積はメイン空気通路の通路面積に対し小さいものとする）に設けられるバイパス空気制御弁を開くことにより、バイパス通路に高速の空気流を発生させ燃料の霧化とヒータ面に付着した燃料の気化を促進でき、かつメイン通路にヒータを配置しないので高速時の通気抵抗が少なくパワーの低下も防止できるという利点がある。
【０００４】
一般のマルチポイントインジェクションシステム（ＭＰＩ）では各気筒の吸気ポート近くに設けられるポート噴射弁により液体燃料を微粒化して噴射するが、吸気通路壁面や、吸気弁、シリンダ壁面に付着する燃料が多く、壁面への燃料の付着により点火プラグ周辺に気相で供給される燃料が減少し着火性や燃焼性が悪化する。これに対し燃料をヒータにより加熱気化してシリンダに供給するものでは燃料が壁面に付着することが無いので、とくに冷機時には着火性、燃焼性が著しく向上し、未燃ガス（ＨＣ）の排出量が減少することが一般に知られている。
【０００５】
従来の内燃機関の始動装置の一例を、図９を参照して説明する。内燃機関の吸気通路の構成は、吸気通路１、サージタンク２、およびその下流で分岐して各気筒の吸気ポート１０に接続される分岐通路３ａから構成されるメイン空気通路３と、メイン空気通路３と並列に設けられ各気筒の吸気ポート近傍に接続されるバイパス空気通路４と、各気筒の吸気ポート近傍または各気筒内に設けられる燃料噴射弁５と、バイパス空気通路４に補助燃料噴射弁６と、バイパス空気通路の流入空気量を調節可能なバイパス空気制御弁７とを有し、吸気通路１にはスロットル弁８が設けられ、その上流にはエアクリーナ９が配置されている。そして、補助噴射弁６の噴射燃料を加熱気化するためのヒータ１５が設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そして、図９に示す構成において、従来の方法で補助噴射弁６により始動を実施する場合、始動クランキング開始から吸気通路１のスロットル弁８を閉じたとしても、メイン通路３のスロットル弁８下流のサージタンク２やその下流の分岐通路３内に溜まっていた空気が、図１０（ｃ）に示すように始動クランキング開始からしばらくの間シリンダ１３に流入する。ここでクランキング時のエンジンの吸入空気量は所定の回転ではほぼ一定となるので、メイン通路３から空気が流入する間、図１０（ｄ）の実線のようにバイパス通路４からの流入空気量が減少する。ここで図１０（ｄ）の点線はメイン通路３からの空気の流入が無い場合のバイパス通路４からの流入空気量を示している。
【０００７】
ここで、ヒータ部の空気流速と燃料気化率の変化について、図１１，１２を参照して説明する。図１１に示すように、ヒータ部空気流速が大きくなると燃料気化率は大きくなり、図１２に示すように、吸気行程においてヒータ表面空気流速が大きくなると、燃料気化率が大きくなる。図１０（ｄ）の実線のようにバイパス通路４からの流入空気量が減少すると、ヒータ１５に付着した燃料の気化率はヒータ部の空気流速が減少するにしたがって低下する特性があり、図１０（ｅ）、（ｆ）のように始動クランキング開始直後からヒータ１５への通電、および補助噴射弁６の噴射を実施しても前述したようにクランキング初期にはバイパス通路４（ヒータ表面）の空気流速が低下するためヒータ１５の付着燃料の気化および噴射燃料の霧化が促進されないこと、およびバイパス通路４の空気流速が低下することでシリンダ１３への気化燃料の流入が遅れることにより、図１０（ｇ）の実線のようにシリンダ１３への流入燃料が減少してしまう。これによりクランキング開始から着火、完爆に至るまでの時間が長くなって始動性が悪化するという問題があった。
【０００８】
さらに、シリンダ流入燃料の立ち上がりが遅くなり、着火が遅れることで図１０（ｇ）の斜線部に示すように着火までに排出される未燃ガス（ＨＣ）の量が増加してしまうという問題があった。ここで図１０（ｇ）の点線はメイン通路３からの空気流が無い場合のシリンダ流入燃料を示している。また、完爆とはクランキングしてから着火後、エンジン回転が安定したアイドリング回転（８００ｒ／ｍｉｎなど）に達するタイミングを指す。
【０００９】
すなわち、上記従来技術では、始動時にメイン通路のスロットル弁を閉じたとしても、メイン通路のスロットル弁下流のサージタンクや通路内に溜まっていた空気が始動クランキング開始からしばらくの間シリンダに流入するので、その間バイパス通路からの空気流入量が減少し、補助噴射弁からの噴射燃料の霧化およびヒータ付着燃料の気化が促進されず、さらにバイパス空気通路の空気流速が低下してシリンダへの燃料供給が遅れるため始動クランキング開始から完爆までの始動時間が長くなる、すなわち始動性が悪化するという問題があった。また、始動クランキング開始時に、シリンダへの供給燃料量の立ち上がりが遅くなり、着火が遅れることで着火までに排出される未燃ガス（ＨＣ）の量が増大してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、始動時に燃料をヒータにより加熱気化してシリンダに供給する構成について、始動性の改善を図るものであり、始動性が向上し、始動時のＨＣ排出量が減少する内燃機関の始動装置と、始動方法を提供することにある。また、アイドルストップシステムに適用して始動性を満足しつつ、燃費を大幅に向上することができる内燃機関の制御方法を提供することにある。さらに、前記の始動装置を使用し、ＨＣ吸着材を廃止、またはＨＣ吸着材の担持量を減少させることができ、排気浄化装置の浄化性能低下を防止、または軽減でき、構成を簡単にでき車両のレイアウトが容易となる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係る第１の内燃機関の始動装置は、メイン空気通路と、メイン空気通路と並列に設けられ各気筒の吸気ポート近傍に接続されるバイパス空気通路と、バイパス空気通路に気化燃料を供給する気化燃料供給手段と、バイパス空気通路の流入空気量を調節可能なバイパス空気制御弁とを有する内燃機関の始動装置において、メイン空気通路内の吸気ポート近傍にメイン空気制御弁を設けたことを特徴とする。また、本発明に係る第２の内燃機関の始動装置は、前記した第１の始動装置において、スタータモータの始動クランキング時にバイパス空気制御弁を開き、メイン空気制御弁でメイン空気通路を絞るとともに、気化燃料供給手段によりバイパス空気通路に気化燃料を供給するように構成することを特徴とする。
【００１２】
前記のごとく構成された本発明の内燃機関の始動装置は、始動クランキング時にメイン空気通路が絞られ、または閉じられ、バイパス空気通路への空気の流入が早まることで直ちにヒータの燃料の気化が促進される。そして、バイパス空気通路の空気流速が上昇することでシリンダへの気化燃料の流入が早くなり、速やかにシリンダに気化燃料が供給される。このため着火が早く、完爆に至るまでの始動時間を大幅に短縮することができて始動性が向上し、未燃ガスの量を低減することができる。
【００１３】
本発明に係る第３の内燃機関の始動装置は、メイン空気通路と、該メイン空気通路と並列に設けられ各気筒の吸気ポート近傍に接続されるバイパス空気通路と、該バイパス空気通路の流入空気量を調節可能で始動クランキング時に開かれるバイパス空気制御弁と、前記バイパス空気通路に気化燃料を供給する気化燃料供給手段と、各気筒の吸気ポート近傍または各気筒内に設けられ、始動クランキング開始から所定時間以内に、クランキング期間の前記燃料噴射弁の噴射量の内で最大の噴射量を噴射し、前記最大の噴射量を噴射後のクランキング期間に前記燃料噴射弁の噴射量を減量または噴射停止する燃料噴射弁と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
前記のごとく構成された本発明の内燃機関の始動装置は、始動クランキング時にバイパス空気制御弁を開いてバイパス空気通路に気化燃料を供給し、始動クランキング開始から例えば０．４秒以内に、燃料噴射弁から最大の噴射をし、その後に噴射量を減量または噴射停止するため、始動時間を短縮して始動性を向上できるとともに燃料の消費を少なくでき、排気ガス中の未燃ガスを減少できる。
【００１５】
本発明に係る内燃機関の始動装置の好ましい具体的な態様として第４の始動装置は、前記気化燃料供給手段は、補助燃料噴射弁と、該補助燃料噴射弁から噴射される噴射燃料を加熱するヒータを備えていることを特徴とする。この構成によれば、補助燃料噴射弁から噴射された噴射燃料はヒータにより加熱されて気化され、気化燃料としてバイパス空気通路に供給されて各気筒内に吸気され、燃料が壁面等に付着することが無く始動時間が短縮されて始動性が向上する。
【００１６】
また、本発明に係る内燃機関の始動方法は、メイン空気通路と、各気筒の吸気ポート近傍または各気筒内に設けられる燃料噴射弁と、メイン空気通路と並列に設けられ各気筒の吸気ポート近傍に接続されるバイパス空気通路と、バイパス空気通路に気化燃料を供給する気化燃料供給手段と、バイパス空気通路の流入空気量を調節可能なバイパス空気制御弁とを有し、始動クランキング時に、バイパス空気制御弁を開き、気化燃料供給手段によりバイパス空気通路に気化燃料を供給するとともに、燃料噴射弁により、スタータモータへの通電する始動クランキング開始から所定時間以内に、クランキング期間の燃料噴射弁の噴射量の内で最大の噴射量を噴射し、最大の噴射量を噴射後のクランキング期間に燃料噴射弁の噴射量を減量または噴射停止する期間を設けるようにした。
【００１７】
前記のごとく構成された本発明の内燃機関の始動方法は、始動クランキング中に気化燃料をバイパス空気通路に供給するとともにクランキング期間の初期に燃料噴射弁により追加噴射を実施することにより、始動クランキング開始から完爆までの始動時間を短縮し始動性を向上することができる。また、燃料噴射弁による最大の噴射量を噴射後のクランキング期間に燃料噴射弁の噴射量を減量または噴射停止するので、始動性を改善しつつ排気ガス中のＨＣやＣＯ等の未燃ガスの増加を防止できる。
【００１８】
本発明に係る内燃機関の制御方法は、前記の第１から第４のいずれか一つの始動装置を備えた内燃機関の制御方法であって、車両走行後の車両停止状態で、所定のアイドルストップ許可条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ、所定のアイドルストップ許可条件の成立によるエンジン停止後に所定のエンジン始動条件が成立したときに、バイパス空気制御弁を開くとともにスタータモータに通電して始動クランキングを実施し、始動クランキング実施中に気化燃料供給手段によりバイパス空気通路に気化燃料を供給することを特徴とする。
【００１９】
前記のごとく構成された本発明の内燃機関の制御方法は、バイパス空気制御弁を開くとバイパス通路の空気流速が高いため、燃料気化が促進されることから始動性を確保でき、気化燃料の供給により吸気通路壁面やシリンダ壁面に燃料が付着することが無いので始動時の燃料供給量を少なくでき、燃費を大幅に改善できるため、特にアイドルストップシステムに好適である。
【００２０】
本発明に係る内燃機関の制御方法の他の態様は、前記の第４の始動装置を備えた内燃機関の制御方法であって、車両走行後の車両停止状態で、所定のアイドルストップ許可条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ、所定のヒータ通電条件が成立したときにヒータに所定期間通電を行い、所定期間通電後はヒータへの通電を停止する期間を設けるようにし、所定のアイドルストップ許可条件の成立による内燃機関停止後に所定のエンジン始動条件が成立したときに、スタータモータに通電して始動クランキングを実施し、始動クランキング実施中に気化燃料供給手段によりバイパス空気通路に気化燃料を供給することを特徴とする。
【００２１】
前記のごとく構成された本発明の内燃機関の制御方法は、ヒータに所定時間通電を行ってヒータを昇温させ、次回始動で燃料気化が速やかに行われるようするので、始動性を向上できる。また、ヒータへの通電を停止する期間を設けているため、ヒータの消費電力を節減できる。このため、アイドルストップシステムに好適である。
【００２２】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、前記の第１から第４のいずれか一つの内燃機関の始動装置を備えた内燃機関の排気管に設けられる排気浄化装置であって、ＨＣ吸着材を担持しない３元触媒等の触媒から構成されることを特徴とする。この構成によれば、前記の内燃機関の始動装置が未燃ガスの排出量を少なくできるため、排気浄化装置は３元触媒等の触媒のみで構成でき、構成を簡単にできるとともに車両のレイアウト性を向上できる。また、排気浄化装置の浄化性能低下を防止、もしくは軽減することができる。
【００２３】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の他の態様は、前記の第１から第４のいずれか一つの内燃機関の始動装置を備えた内燃機関の排気管に設けられる排気浄化装置であって、排気管に１個以上の担体容器を有し、その担体容器の内の１個に格納される担体にＨＣ吸着材を担持したことを特徴とする。この構成によれば、ＨＣ吸着材を１個の担体容器に格納される担体に担持させて浄化することができるため構成を簡略化でき、車両のレイアウト性を向上できる。
【００２４】
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置のさらに他の態様は、前記の第１から第４のいずれか一つの内燃機関の始動装置を備えた内燃機関の排気管に設けられる排気浄化装置であって、排気管に複数の担体容器を有し、その担体容器の内、最上流に配置される担体容器に対し、排気管の下流側に配置されるいずれか１個の担体容器に格納される担体にＨＣ吸着材を担持したことを特徴とする。この構成によれば、ＨＣ吸着材が下流側に配置されるので高温で劣化するのを防止でき、ＨＣ排出量の増加を抑制できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の始動装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本実施形態に係る内燃機関の始動装置の吸気通路の構成を示す要部構成図である。吸気通路１の上流にはエアクリーナ９が設けられ、その下流にはスロットル弁８が設けられる。ここでスロットル弁８が配置される吸気通路１、サージタンク２、およびその下流で分岐して各気筒の吸気ポート１０に接続される分岐通路３ａを総称してメイン空気通路（以下、メイン通路という）３とする。各気筒の吸気ポート１０近傍にはガソリンやアルコール等の液体燃料を微粒化して供給する燃料噴射弁（以下、ポート噴射弁という）５が設けられる。
【００２６】
一方、スロットル弁８をバイパスするようにメイン通路３と並列に設けられ、途中で分岐して各気筒の吸気ポート１０近傍に接続されるバイパス空気通路（以下、バイパス通路という）４が設けられる。バイパス通路４にはバイパス空気制御弁７、補助燃料噴射弁（以下、補助噴射弁という）６、補助噴射弁６の噴射燃料を加熱気化するためのヒータ１５が設けられる。ここで、バイパス空気制御弁７は、全開／全閉のみ可能なＯＮ／ＯＦＦ制御弁で有っても良い。
【００２７】
ヒータ１５はセラミックで構成されるＰＴＣヒータ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｈｅａｔｅｒ）等が用いられ、通電により瞬時に昇温し燃料を加熱気化することが可能となっている。ヒータ１５の形状は平板形や円筒形もしくは格子状のものなどが使用される。
【００２８】
ヒータリレー１２はヒータ１５の通電／非通電を制御するもので、バッテリ１１はヒータ１５の電源となるものである。各噴射弁５、６、バイパス空気制御弁７、ヒータリレー１２はコントローラ１４により制御される。また、図示されていないが、始動クランキングのためのスタータモータが設けられており、始動時にドライバーのスイッチ操作または、コントローラ１４等のスタータ制御手段によりスタータモータへの通電が実施される。
【００２９】
燃料をヒータ１５により加熱気化しシリンダ１３に供給する場合は、スロットル弁８を閉じて、空気を通路面積が吸気通路１に対して小さいバイパス通路４側に導入することでバイパス通路４に高速の空気流を発生させヒータ面１５に付着した燃料の気化と噴射燃料の霧化とを促進するようにしている。本構成ではメイン通路３にヒータを配置しないので高速時の通気抵抗が少なくパワーの低下も防止できるという利点がある。
【００３０】
上述したクランキング初期のメイン通路３からの空気流入による始動性の悪化に対して、本発明の第１の実施形態は図１に示すように、メイン通路３内の各気筒の吸気ポート１０の近傍にメイン空気制御弁１６を設け、クランキング開始からメイン空気制御弁１６を閉じることによりクランキング開始直後のメイン通路３からの空気の流入を遮断するようにした。メイン空気制御弁は全開／全閉のみ可能なＯＮ／ＯＦＦ制御弁を主に用いることができるが、連続的に通路面積を可変できるものであってもよい。
【００３１】
図１に示す第１の実施形態では、図２に示すように、（ａ）でクランキング開始時に（ｂ）のようにメイン通路３のメイン空気制御弁１６を閉じると（ｃ）のようにメイン通路３から流入する空気は無く、（ｄ）のように直ちにバイパス通路４に空気が導入される。ここで、前述したようにヒータ１５に付着した燃料の気化率はヒータ部の空気流速が上昇するにしたがって増加するため、クランキング開始後に図２（ｅ）、（ｆ）のようにヒータ１５への通電および補助噴射弁６の燃料噴射が開始されると、メイン空気制御弁１６が閉じてバイパス通路４への空気の流入が早まることで直ちにヒータ１５の燃料の気化が促進され、さらにバイパス通路４の空気流速が上昇することでシリンダ１３への燃料の流入が早くなり、これによって（ｇ）の実線のように速やかにシリンダ１３に気化燃料が供給される。ここで点線は、メイン通路３のメイン空気制御弁が無くメイン通路３からの空気の流入がある場合のシリンダ流入燃料量である。
【００３２】
上述のようにメイン空気制御弁１６を閉じたものでは、メイン空気制御弁１６が無い場合に比べてクランキング初期の燃料気化が促進でき、かつ気化燃料のシリンダ１３への吸入遅れが減少するので着火が早く、完爆に至るまでの始動時間を大幅に短縮することができる。また、シリンダに流入する燃料量の立ち上がりが速くなることで着火に至るまでに排出される未燃ガス（ＨＣ）の量を低減することができる。
【００３３】
ここで、メイン空気制御弁１６を設けることによるもう一つの効果について説明する。吸気行程では吸気ポート１０の圧力が低下（負圧が増加）してバイパス通路４およびメイン通路３から空気が流入するが、図９においてスロットル弁８を閉じても、スロットル弁下流のメイン通路（サージタンク２や分岐管３ａ）に溜まっていた空気が吸気ポート１０に流入する。ここで、吸気行程のあるタイミングでのエンジンの吸入空気量は所定の回転、負荷ではほぼ一定なので、メイン通路３からの空気流入によりバイパス通路４の空気流量が減少し、図１２（ａ）の点線に示すように吸気行程中期でヒータ１５表面の空気流速が低下する（ここで実線はメイン通路３からの空気の流入が無い場合の空気流速を示す）。
【００３４】
前述したようにヒータ１５の空気流速が低下するとヒータ１５の気化能力が低下するので、従来のメイン通路３からの空気流入があるものでは図１２（ｂ）の点線のように燃料の気化能力が低下していた。これに対しメイン通路３からの流入空気が無い場合はヒータ１５表面の空気流速が上昇することで図１２（ｂ）の実線のように吸気行程中期で燃料気化能力が向上する。ここで、吸気行程前、後期の空気流速はメイン通路３からの空気の流入がある場合に比べ減少するが、図１１に示したように、空気流速が小さいところでは燃料気化率の変化は少ないので、メイン通路３からの流入空気が無い場合では、メイン通路３からの空気流入がある場合に比べ燃料の平均気化能力が向上する。したがって、メイン通路３内の吸気ポート１０付近にメイン空気制御弁１６を設け、始動時に該メイン空気制御弁１６を閉じるか、絞ることによりヒータの燃料気化を促進することができ、始動性、燃焼を改善することができる。
【００３５】
ここで、メイン通路３からの流入空気を遮断するメイン空気制御弁１６は、始動クランキング時に全閉状態とすることが望ましいが、全閉状態に限定されるものではなく、バイパス通路４に始動性を確保できる程度の空気を導入できれば、メイン空気制御弁１６が多少開いていても良い（始動クランキング時にメイン空気制御弁１６を通常の走行状態の開口面積に対し絞るようにしても良い）。
【００３６】
また、メイン空気制御弁１６は始動クランキング開始（スタータモータ通電開始）から開口面積を絞るようにしても、また始動クランキング開始前（例えばキースイッチがＯＮとなってから、または前回のエンジン停止時などから）から開口面積を絞っておくようにしても良い。そしてメイン空気制御弁１６は始動後もしくは走行開始してからは開くようにする。
【００３７】
また、図１に示す構成は、近年のスロットル弁８を持たず吸気弁のリフト量をモータ等により可変として空気量を制御するエンジンにも適用でき、メイン通路３内の各気筒の吸気ポート近傍にメイン空気制御弁１６を設け、始動時にメイン空気制御弁１６を閉じてメイン通路３からの空気流を遮断することにより前述の例と同様に始動性を改善することができる。この場合のメイン通路とはメイン空気制御弁１６の設けられる通路を指し、バイパス通路とはメイン空気制御弁１６をバイパスする通路を指す。
さらに、本構成の燃料気化装置はガソリンやアルコールなどの液体燃料をヒータで強制気化するもののほか、天然ガスやＬＰＧガス、水素ガス等の気体燃料を供給する内燃機関の始動装置にも適用できる。
【００３８】
次に始動性を改善するための本発明の第２の実施形態について、図３を参照して説明する。この第２の実施形態は図９と同様の構成でポート噴射弁を追加噴射することを特徴とするものであり、図１に示す第１の実施形態のように各気筒の吸気ポート１０付近のメイン通路３にメイン空気制御弁１６を追加する必要がないので吸気通路の構成を簡素化できる。
【００３９】
この例では、メイン通路３の吸気ポート１０近傍にメイン空気制御弁１６を設けないので、図３に示すように、（ｂ）でスロットル弁８が閉じられている状態でクランキング開始からエンジン回転が立ち上がると同時に（ｃ）のようにスロットル弁８下流のサージタンク２と分岐通路３ａに相当するメイン通路３に溜まっていた空気がシリンダに流入する。このとき前述した理由により（ｄ）のようにバイパス通路４に流れる空気は減少し、ヒータ１５に付着した燃料の気化が促進されない。これに対し（ｆ）、（ｇ）のようにヒータ１５への通電および補助噴射弁６による噴射を行うことは、第１の実施形態と同様であるが、（ｈ１）のようにメイン通路３から空気が流入する期間に合わせクランキング初期にポート噴射弁５から追加噴射を実施する。
【００４０】
ポート噴射弁５は吸気ポート１０近傍に位置するので、燃料のシリンダ１３への流入が早く、ポート噴射弁５で追加噴射を実施することにより（ｉ）に示すようにようにシリンダ１３への燃料の流入量が増加し、着火、完爆に至るまでの時間が短縮され、始動性を著しく改善することができる。また、シリンダ１３への流入燃料量の立ち上がりが速くなることで、着火までに排出される未燃ガス（ＨＣ）の量を低減することができる。
【００４１】
メイン通路３から空気が流入する期間についてはメイン通路のスロットル弁８下流の通路容積やシリンダ容積、クランキング回転数に依るが、発明者らの複数のエンジンでの実験によるとスロットル弁８を閉じた状態でスタータモータ通電によるクランキング開始後から０．３〜０．４秒の間、メイン通路３から空気が流入しバイパス通路４からの供給燃料が減少することが確認された。よってポート噴射弁５による追加噴射を実施するタイミングは、スタータモータ通電によるクランキング開始から少なくとも０．４秒以内の間に実施するようにする。また、クランキング開始から時間が経過するにしたがって（ｃ）のようにメイン通路３からの空気流入量が減少し、（ｄ）のようにバイパス通路４からの気化燃料の流入量が増加するので、ポート噴射弁５からの追加噴射量はクランキング開始初期に最も多く、クランキング開始から時間が経過するにしたがって減少させるか、噴射を停止するようにする。
【００４２】
これにより、ポート噴射弁５の噴射による燃料のシリンダ１３への流入と気化燃料のシリンダへの流入が重なって燃料過剰となることを防止し、またポート噴射弁５による噴射燃料の吸気通路壁面や吸気弁への付着燃料を最小限とすることができる。さらに、ポート噴射弁５の追加噴射をクランキング初期に実施することにより、着火し回転が上昇するまでに、追加噴射で吸気通路壁面に付着した燃料の大部分が蒸発するので、回転が上昇したときの吸気通路圧力の急激な減少と吸気ポート１０の空気流速の上昇により壁面付着燃料が急速に気化して燃料過剰となることによるＨＣやＣＯの増加を防止することができる。
【００４３】
具体的にはポート噴射弁５からの追加噴射は（ｈ１）のようにクランキング開始から０．４秒以内に、クランキング期間中の最大の噴射量Ｆｍａｘで噴射を実施し、前記Ｆｍａｘで噴射後はポート噴射弁５の噴射を停止するか、（ｈ２）、（ｈ３）のようにＦｍａｘで噴射後はＦｍａｘに対し少ない噴射量で噴射する（Ｆｍａｘで噴射後は噴射量を減量する期間を設けるようにする）。
【００４４】
（ｈ３）はクランキング初期のポート噴射弁５による追加噴射に加えて、着火後の回転上昇に伴う急激なエンジン吸入空気量の増加に対してバイパス通路４からの気化燃料の供給のみでは不足する場合に、着火タイミングより少し前（クランキング中〜後半）にポート噴射弁５で再度追加噴射を行うものである。ここでクランキング中〜後期の追加噴射量は、壁面付着燃料によるＨＣの増加を防止するためクランキング初期の噴射量Ｆｍａｘに対し小さくする。
【００４５】
始動時のポート噴射弁５の噴射方法の詳細について図４により説明する。本図は４気筒エンジンの例で、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ補助噴射弁６の噴射状態、各気筒のポート噴射弁５の行程毎の噴射の状態を示しており、噴射信号がＬｏｗとなる期間に噴射を実施している。スタータ通電によるクランキング開始から、クランク軸が所定角度回転するごとに発生する回転信号が数回検出されたときにクランキング開始と判定し（ｂ）のようにポート噴射弁５による噴射を開始する。ここで図示されていないがクランキング中にヒータ１５への通電を実施している。回転信号が数回検出されたときに噴射を開始するのは、回転信号のノイズ等による誤動作を防止するためである。また、スタータの作動信号を入力し、スタータ作動開始を検知したときにポート噴射弁５の噴射を開始するようにしても良い。
【００４６】
ここで図４（ｃ）に１行程期間（１８０°）あたりのポート噴射弁５の噴射量（全気筒の噴射量合計）を示す。ここで前述したように、クランキング初期のメイン通路３からの空気流入により気化燃料の供給量が減少する期間に合わせて、クランキング期間のポート噴射弁５の最大の噴射量をクランキング開始から０．４秒以内に噴射するものとする。本例では回転信号検出時に一回、全気筒のポート噴射弁５により噴射を実施するようにしている。このときのポート噴射弁５の噴射量をＦｍａｘとする。
【００４７】
クランキング開始後、時間が経過するにしたがって、バイパス通路４からの気化燃料がシリンダに流入するので、Ｆｍａｘで噴射後は図４（ｃ）の実線のようにポート噴射弁５の噴射を停止するか、（ｃ）の点線のようにＦｍａｘに対し少ない噴射量で噴射を行うようにする。これにより、バイパス通路４から流入する気化燃料とポート噴射燃料が同時にシリンダに流入して燃料過剰とならないようにし、さらにポート噴射燃料の壁面への付着量を少なくして、回転上昇後に付着燃料が急激に蒸発してＨＣ、ＣＯが増加することを防止できる。
【００４８】
ここで図４（ｃ）の点線は着火後の回転上昇に伴う急激な吸入空気量の増加に対し燃料の供給遅れが生じないようクランキング中期からポート噴射弁５で追加噴射を行っている。このときのポート噴射弁５の噴射量はＦｍａｘを超えないようにする。
【００４９】
図４（ｄ）は本実施例での１行程期間（１８０°）あたりのポート噴射弁５の噴射量と吸入空気量の比率ηを示したもので、クランキング初期にクランキング期間で比率ηが最大となるようにηｍａｘで噴射し、ηｍａｘで噴射後は比率ηを０（噴射停止）とするか、ηｍａｘに対し少ない比率で噴射を実施する。
【００５０】
図４（ｅ）は１行程期間（１８０°）あたりのポート噴射弁５の噴射量と補助噴射弁６の噴射量の比率Ｒ（ポート噴射弁５の噴射量／補助噴射弁６の噴射量）の一例を示したもので、メイン通路３からの空気の流入によりバイパス通路４からの気化燃料の流入量が減少する期間に合わせてクランキング開始から０．４秒以内にクランキング期間の該噴射量比率Ｒの最大の噴射量比率Ｒｍａｘで両噴射弁から噴射を行い、Ｒｍａｘで噴射後は、気化燃料が流入するタイミングに合わせて（ｅ）の実線のようにポート噴射弁５の噴射を停止するか、（ｅ）の点線のようにＲｍａｘに対し少ない噴射量で噴射を実施し、ポート噴射による付着燃料を少なくし、回転上昇時のＨＣやＣＯの排出を防止するようにする。
【００５１】
上述のように各気筒の吸気ポート付近にポート噴射弁５を備え、バイパス通路４に気化燃料を供給する手段を備えた構成で、始動時に気化燃料を供給することで燃焼改善を図るようにした始動装置において、クランキング中に気化燃料を供給するとともにクランキング初期にポート噴射弁５により追加噴射を実施することにより、クランキング開始から完爆までの始動時間を短縮し始動性を向上することができる。またクランキング初期にポート噴射弁５により追加噴射を実施後に、気化燃料がシリンダに流入するタイミングでポート噴射弁５の噴射量を減量することにより始動性を改善しつつ排気ガス中のＨＣやＣＯの増加を防止できる。
【００５２】
ここで、本始動方法では、始動時にメイン通路３を絞り、バイパス通路４に空気を導入できるように、スロットル弁はモータで駆動されるもので、コントローラにより開度を制御できることが望ましいが、アクセルペダルとリンクにより接続されるメカ式のもので合っても良く、メカ式のスロットル弁の場合は、アクセルが踏み込まれていないとき（スロットル弁が閉じているとき）の始動で補助噴射弁６で噴射するようにし、アクセルが踏み込まれているときは、バイパス通路４への流入空気が減少して始動性が悪化することが無い様に、ポート噴射弁５で噴射するようにしても良い。
【００５３】
また、本構成では始動時にバイパス通路４に積極的に空気を導入してヒータ１５の燃料気化の促進、およびバイパス通路４の空気流速を早くすることによる気化燃料流入の早期化を図る必要から、始動時のメイン通路３のスロットル弁８は全閉とすることが望ましいが、これに限定されるものではなく、一般に低温時に収縮するサーモワックス等により低温時にわずかにスロットル弁８を開くものがあり、この場合などはバイパス通路４に始動性を確保できる程度の流入空気量が確保されていれば、スロットル弁８が多少開いていても良い。
【００５４】
さらに、前述した第１、第２の実施形態は、図５に示す第３の実施形態である気化燃料の供給装置にも適用できる。図５の構成ではスロットル弁８の下流にサージタンク２、分岐通路３ａを含むメイン通路３が形成され、該メイン通路をバイパスするようにバイパス通路４が形成され、該バイパス通路４は吸気ポート近傍に接続される。スロットル弁８の一方には、スロットル弁８の開度が小さいときにスロットル弁８と吸気通路１との間隙に流入する空気を遮断するようにテーパ１８が設けられ、スロットル弁８と吸気通路の他方の間隙には吸気通路１と隔壁１９で構成されるバイパス通路４の空気導入用の開口部１７が設けられる。また、スロットル弁開度が小さいときに空気がバイパス通路４に流入するように、スロットル弁８のバイパス通路４の開口部１７側にもれ防止用の遮蔽板２０が取り付けられる。吸気ポート１０の近傍にはポート噴射弁５が設けられ、バイパス通路４には補助噴射弁６および補助噴射弁６の噴射燃料を気化するためのヒータ１５が設けられる。
【００５５】
バイパス通路４に流入する空気量はスロットル弁８の開度により調整される。よって本構成ではスロットル弁８がバイパス空気制御弁に相当する。上記構成により燃焼が悪化しやすい始動時や低負荷時（スロットル弁が低開度の時）にメイン通路に流入する空気を遮断し、バイパス通路４側に空気を導入することで、バイパス通路４の空気流速を高めヒータ１５の燃料の気化および補助噴射弁６の噴射燃料の霧化を促進して気化燃料をシリンダ１３に供給する。
【００５６】
本構成においても、本発明の第１、第２の実施形態が適用でき、第１の実施形態を適用する場合は、メイン通路３の吸気ポート１０の近傍に空気遮断バルブから構成されるメイン空気制御弁１６を設けて、始動時のメイン通路３からシリンダへの空気流入を遮断し、スロットル弁８からバイパス通路４に空気を導入することでバイパス通路４の空気流速を高めて、クランキング初期にヒータ１５の燃料気化を促進することにより始動性の向上、始動時のＨＣ排出量の低減を図ることができる。また、第２の実施形態を適用する場合は、始動時に補助噴射弁６から噴射を実施するとともに、クランキング初期にポート噴射弁５により追加噴射を実施して始動性向上、始動時のＨＣ排出量の低減を図ることができる。
【００５７】
次に、前述した本発明の第１〜第３の実施形態を適用することより、エンジンの排気浄化装置の熱による性能低下を防止し、車両の長期間の走行に渡って安定した排気浄化性能が得られるようにした例について説明する。
エンジンの排気浄化装置として、冷機始動時に３元触媒が昇温し活性化するまでの間に排出される未燃ガス（ＨＣ）を吸着材により吸着しておき、３元触媒が活性するタイミングで吸着したＨＣを放出し、放出ＨＣを３元触媒で浄化できるようにした排気浄化装置が一般に知られ、特開２０００−８８３４号公報等に記載されている。
【００５８】
吸着材を用いた排気浄化装置の例を図６に示す。エンジン３０の排気管３１に上流から３元触媒を担持した担体が格納される担体容器３２、ＨＣ吸着材を担持した担体が格納される担体容器３３、３４が設けられる。なお、担体容器３３を省略して単一の担体容器３４にＨＣ吸着材を担持した担体を格納するように構成してもよい。
【００５９】
ここで、ＨＣ吸着材を担持した担体を格納する担体容器は本例のように複数設けられる場合の他、１つが設けられる場合も有り、また担体容器３２内の３元触媒と同一の担体もしくは担体容器３２内の別の担体にＨＣ吸着材が担持される場合も有る。ここでＨＣ吸着材を担持した担体またはその下流の担体にＨＣ吸着材から放出されたＨＣを浄化できるように３元触媒または酸化触媒が担持される。
【００６０】
ＨＣ吸着材が無い構成では、冷機始動直後に、容器３２内の３元触媒が昇温しておらず活性化されないのでエンジン３０から排出されたＨＣは浄化されずそのまま大気に放出されてしまう。これに対しＨＣ吸着材を担持した排気浄化装置では、容器３２内の３元触媒が活性化する以前に排出されるＨＣがＨＣ吸着材に吸着され、ＨＣ吸着材と同一の担体または下流の担体に担持される３元触媒が活性化するタイミングで吸着材からＨＣが放出され、３元触媒によりＨＣが浄化できるようにしている。上記のような排気浄化装置では、ゼオライト等のＨＣ吸着材の耐熱温度が低いため、高速走行を重ねると吸着能力が低下し、ＨＣの排出量が増大するという問題があった。
【００６１】
ここで、容器３２内の３元触媒が活性化する以前に排出されるＨＣの多くが始動時の燃料供給の遅れ（燃料の吸気通路への付着や、気化の遅れによるシリンダ供給燃料の立ち上がりの遅れ）に起因する着火の遅れ、もしくは不完全な燃焼によって排出されるので、エンジン３０に図１、図５、図９の構成で図３，４で示す始動をする本発明の内燃機関の始動装置を設けることより、一般のポート噴射弁５のみで始動時の燃料供給を行うものや、従来の始動時に気化燃料を供給するものに対し、前述したように始動時の燃料供給の遅れを少なくし担体容器３２内の３元触媒が活性するまでのエンジン３０からの排出ＨＣ量を大幅に低減することができる。
これによって、従来担持されていたＨＣ吸着材を廃止、もしくはＨＣ吸着材の担持量を減少させることが可能となり、吸着材を含む排気浄化装置にあるような高温での劣化による浄化性能低下を防止もしくは軽減することができる。
【００６２】
例としては、図６の構成ではＨＣ吸着材の担持が不用で、ＨＣ吸着材を担持しない３元触媒等の触媒から構成するか、またはＨＣ吸着材を２個の担体容器３３、３４の担体に担持していたものを１個のみで浄化することが可能となり、高温での劣化によるＨＣ排出量の増加を抑制できるほか、排気浄化装置の構成もシンプルとなり、車両のレイアウト性も向上する。
【００６３】
ここで、複数の担体にＨＣ吸着材を担持するものでは、とくに高温となる排気管上流側に設けられる担体に担持されていたＨＣ吸着材を廃止し、最上流に配置される担体容器３１に対し、下流側に配置されるいずれか１個の担体容器に格納される担体にＨＣ吸着材を担持するようにすると、高温による劣化をより抑制することができる。
【００６４】
次に、本発明の始動装置をアイドルストップシステムに適用した制御方法の実施形態について、図７，８を参照して説明する。交差点等での車両停止時にエンジンを自動停止させ、発進時にエンジンを再始動して燃費を改善するアイドルストップシステムが一般に知られている。従来システムでは、再始動時にはポート噴射弁５により噴射を行い始動するが、ポート噴射弁５で噴射を行った場合、冷機時の他、暖機後においてもシリンダ１３内に付着する燃料や吸気通路に付着する燃料が存在し、ここで、始動時にはメイン通路３の空気流速が低いため、吸気通路壁面温度が高くても壁面に付着した燃料の気化が促進されないことから点火プラグ周辺の燃料混合気が不足する。このため着火性、燃焼性を確保するために始動時に燃料供給量を増量する必要が有り、燃費を十分に改善することができないという問題があった。
【００６５】
一方、バイパス通路４に補助燃料噴射弁６およびヒータ１５を備えた構成では始動時にヒータ１５による昇温と、メイン通路３に対し通路面積が小さいバイパス通路４に発生する高速の空気流により燃料気化が十分に促進され、また下流の吸気通路やシリンダに付着する燃料が無く、このため燃料を増量する必要が無いので燃費を大幅に向上することができる。
【００６６】
しかしアイドルストップシステムにおいては、発進時に迅速に始動することが要求され、従来の気化燃料を供給するシステムではアイドルストップシステムに必要な始動性が得られなかった。気化燃料を供給する燃料供給装置に本発明を適用することによりアイドルストップからの気化燃料による始動が可能となり、これによって始動性を満足しつつ燃費を大幅に向上することができる。
【００６７】
図７において、（ａ）はエンジン回転を示しており、車両が走行後に停車し、所定のアイドルストップ条件が成立したときにエンジンを自動停止させる。このときヒータ１５に所定時間通電（プリヒート）を実施する。ここでヒータ１５に通電するのは、予めヒータ１５を昇温しておき、発進時に直ちに気化燃料をエンジンに供給できるようにするためである。ヒータ通電はエンジンが停止する直前または直後に実施し、通電時間はＰＴＣヒータ１５が昇温するまでの数秒間とする。
【００６８】
ここで、本発明のクランキング時にポート噴射弁５で追加噴射を実施する構成では、クランキング初期にポート噴射弁５の燃料がシリンダに流入すること、およびバイパス通路４の空気流速が高いため、ヒータ１５が適度に昇温していればヒータ１５の燃料気化が促進されることから始動性を確保でき、例えばＰＴＣヒータ１５の定常温度１７０℃に対し、１２０℃程度に昇温していれば十分な始動性が確保できる。このためエンジンが停止してから次の始動までにヒータ１５に通電を続ける必要がなく、通電停止後の放熱により多少ヒータ温度が低下しても始動性を確保できることから、（ｂ）（ｉ）のようにヒータ１５を所定期間通電後、次回始動まで通電を停止することによりヒータ１５の消費電力の節減を図ることができる。
【００６９】
ここで、本実施例では（ｅ）のように停車アイドル時のヒータ通電中にバイパス空気制御弁７を閉じることにより、ヒータ１５に空気が流入しないようにしてヒータ１５からの放熱を減少させ消費電力を節減するようにしている。また、エンジン停止後はヒータ１５に空気が流入せず放熱も少ないので（ｂ）（ｉｉ）のようにエンジン停止後に所定時間ヒータ１５に通電するようにしても良い。
【００７０】
そしてアイドストップ後に、所定のエンジン再始動条件が成立したとき、例えばギヤがニュートラル位置で、クラッチベダルの踏み込みを検出したときなどに（ｄ）のようにスロットル弁を閉じ、（ｅ）に示すようにバイパス空気制御弁７を開くとともに、スタータモータに通電を開始し、（ｂ）（ｉｉｉ）のようにヒータ１５に通電する。またクランキングを開始直後に（ｆ）のように補助噴射弁６による噴射を開始するとともに、（ｇ）のようにクランキング初期にポート噴射弁５による追加噴射を実施する。
【００７１】
ここで、クランキング中にヒータ１５に通電を行うことでスタータ電流が減少して始動性が悪化しないように、（ｂ）（ｉｖ）のようにクランキング中もしくはクランキング開始してから完爆までの期間はヒータ１５への通電を行わず、スタータへの通電終了後、または完爆後からヒータ１５に通電するようにしても良い。この場合はプリヒート後のヒータ１５の余熱により始動時の燃料気化が行われる。
【００７２】
さらに、図１のメイン通路３にメイン空気制御弁１６を設ける構成であれば図７（ｈ）のようにクランキング中にメイン空気制御弁を閉じて、メイン通路３からの空気流入を遮断してクランキング後、速やかに気化燃料をシリンダに供給するようにする。また、始動性をさらに向上するために、本発明のメイン空気制御弁を設ける構成とクランキング初期にポート噴射弁５で追加噴射を実施する制御を併用しても良い。
完爆後は、補助噴射弁６の噴射量を徐々に減少させ、ポート噴射弁５の噴射量を徐々に増加させて、噴射弁の切換えを行い、発進および走行は、燃料供給量の多いポート噴射弁５で噴射を実施する。
【００７３】
ここで、ヒータ１５の電流は燃料量が多いほど増加するが、ヒータリレーの遮断電流が大きいとリレーの耐久性が低下すること、およびヒータ１５上の燃料が完全に気化するまでの遅れ時間を考慮してヒータは補助噴射弁６の噴射量が減少してから所定の遅れ時間後に通電を停止するようにしている。
【００７４】
図８に制御フローチャートを示す。１００でエンジン停止中でないと判定したときに、１１０で所定のアイドルストップ条件が成立しているかを判定する。アイドルストップ条件の例としては、停車中で走行履歴があること、および、エンジン冷却水温が６０℃以上で外気温度が０℃以上であること、エアコンが動作中でないこと、バッテリ電圧が低下していないこと、ヒータ１５やバイパス空気制御弁７、補助噴射弁６、その他部品の故障が検出されていないこと、ＭＴ車ではギヤがニュートラル位置でクラッチ開放状態であることなどが挙げられる。これらの条件が全て成立していれば、１２０でバイパス空気制御弁７を閉じ、１３０でヒータ１５に所定時間通電を行いヒータ１５を昇温させ、次回始動で燃料気化が速やかに行われるようする。
【００７５】
ここで、本実施形態では、停車後のヒータ１５の通電条件は上記アイドルストップ条件となる。そして、１２０でヒータ通電中バイパス空気制御弁７を閉じることでヒータ１５への空気流入を遮断し、空気流による放熱で消費電力が増加することを防止している。
【００７６】
前記所定時間のヒータ通電を実施後、ヒータ１５の消費電力を節減するためヒータ１５への通電を停止し、ヒータ通電を実施後、１４０で点火および燃料噴射を停止しエンジンを自動停止させる。ここで、前述したようにヒータ１５への通電はエンジン停止後に実施しても良い。
【００７７】
エンジン停止後、所定のエンジン始動条件が成立したかを１５０で判定する。エンジン始動条件の例としてはギヤがニュートラルでクラッチペダルの踏み込みを検知したとき、またはアクセルペダルが踏み込まれたとき、およびブレーキブースターの負圧が低下したときなどにエンジン始動条件成立とする。エンジン始動条件が成立していないとき１６０で前回のヒータ通電から所定時間Ｔｒ以上経過したかを判定し、所定時間以上経過していればヒータ温度が次回始動に必要な温度以下に低下しているとして、１７０で再度ヒータ通電を実施し、ヒータ１５を昇温させる。
【００７８】
ここで、ヒータ再通電の判定を行うための上記所定時間Ｔｒは、外気温度やエンジン冷却水温度、バッテリ電圧等の検出値の関数としても良い。また、これらのパラメータと、前回のヒータ通電からの経過時間によりヒータ温度を推定し、推定温度が始動性を確保できる温度以下となったときにヒータ１５に再通電を実施するようにしても良い。
【００７９】
さらに、エンジン停止後の経過時間が非常に長い場合には、バッテリの容量の低下を防ぐためヒータ１５の再通電を実施せず、次回の始動はポート噴射弁５で噴射して始動するようにしても良い。また、バッテリ容量がその他の要因により低下してヒータ１５の昇温が困難となる場合もポート噴射弁５で噴射して始動するようにする。
【００８０】
１５０でエンジン始動条件が成立したとき、１８０でバイパス空気制御弁を開き、１８５でスロットル弁を閉じるようにする。メイン通路３の吸気ポート近傍にメイン空気制御弁を備えた構成であれば、１９０でメイン空気制御弁７を閉じる。また、これとほぼ同時に２００でスタータモータに通電を実施する。スタータモータへの通電開始直後に２１０でヒータ１５に通電を実施する。ここで、スタータモータの通電開始時には突入電流が多く流れるので、この期間を避けて突入電流が減衰してからヒータ１５に通電するようにしても良い。また、前述したようにヒータ通電によりスタータ電流が減少して始動性が悪化することの無いようにクランキング中は通電を行わず完爆後からヒータ１５に通電するようにしても良い。２２０では例として前述したようにクランキングを開始し、回転信号を検知したときからポート噴射弁５で所定量の追加噴射を行う。また気化燃料の供給のため２３０でクランキング期間中に補助噴射弁６による噴射を実施する。
【００８１】
ここで、始動クランキング開始時のヒータ１５の燃料気化特性は、ヒータ温度や吸気温度、バイパス通路４の空気流速に依存するので始動クランキング開始時のヒータ温度を、ヒータ通電時間、ヒータ通電後の経過時間、バッテリ電圧、外気温度、エンジン冷却水温などの関数として計算により推定温度を求め、求めた推定温度により、補助噴射弁６、およびポート噴射弁５の噴射量を補正するようにしても良い。また、吸気温度や外気温度、吸入空気量、エンジン冷却水温の検出値により補助噴射弁６、およびポート噴射弁５の噴射量を補正するようにしても良い。
【００８２】
上記のようにアイドルストップシステムに本発明を適用することにより始動性を確保することができ、気化燃料の供給により吸気通路壁面やシリンダ壁面に燃料が付着することが無いので始動時の燃料供給量を少なくでき、従来のポート噴射弁５のみで始動する構成に対し燃費を大幅に改善できる。
【００８３】
ここで、本始動装置では、電気加熱式のヒータを用いているが、電気加熱式のヒータに限定されるものではなく、ヒータの通電制御を除き、補助噴射弁６近傍のバイパス通路４の周囲に温水または、ＥＧＲガスを導入して昇温するヒータにも適用することもできる。
【００８４】
バイパス通路４周囲に温水を導入するヒータでは、ヒータ温度が暖機後で８０〜９０℃程度であるが、メイン通路３に対し、通路面積の小さいバイパス通路４では、メイン通路３のスロットル弁を絞ることにより高速の空気流が発生するので、温水導入式のヒータでも始動時の燃料の気化を促進でき、従来のポート噴射弁５の噴射により始動する構成に対し燃費を改善できる。
【００８５】
以上までに説明した各実施形態は、ポート噴射弁５を備えるエンジンに適用したものであるが、シリンダ内に噴射弁を備えたいわゆる筒内噴射エンジンにおいても、適用でき、噴射燃料がシリンダ内に付着することによる着火性、燃焼性の悪化を防止するため始動時は気化燃料を供給することが有効である。この場合も同様に始動性を確保することが必要となるので本発明の構成を適用することができる。
【００８６】
【発明の効果】
メイン通路３と並列に設けられるバイパス通路４に気化燃料を供給する手段を備え、始動時に気化燃料を供給することで燃焼改善を図るようにした始動装置において、メイン通路３の吸気ポート近傍に設けたメイン空気制御弁１６を始動時に閉じることにより、クランキング開始からバイパス通路４に設けたヒータ１５からの燃料気化が促進されるとともに、気化燃料の吸入遅れが減少し始動性の向上、ＨＣ排出量の低減が図れる。
【００８７】
また、クランキング初期に各気筒の吸気ポート近くに設けられるポート噴射弁５により追加噴射を実施することにより、クランキング開始から完爆までの始動時間を短縮し始動性の向上、ＨＣ排出量の低減が図れる。
さらに、上記本発明の始動装置により始動時のＨＣ排出量が低減されることで、高温での性能低下が問題であったＨＣ吸着材を廃止、またはＨＣ吸着材の担持量を減少させることができ、排気浄化装置の浄化性能低下を防止、または軽減できる。
【００８８】
さらに、本発明の始動装置により気化燃料による迅速な始動が可能となることにより、アイドルストップシステムにおいてアイドルストップ状態からの気化燃料による始動が可能となり、これによって始動性を満足しつつ燃費を大幅に向上することができる。
また、本発明の燃料供給装置により始動性を向上させた結果、ヒータ１５への通電時間を短縮することができヒータ消費電力を節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の始動装置の第１の実施形態を示す要部構成図。
【図２】図１に示す始動装置の始動方法を示すタイミング図。
【図３】本発明に係る内燃機関の始動装置の始動方法を示す第２の実施形態のタイミング図。
【図４】図３に示す始動方法の詳細タイミング図。
【図５】本発明に係る内燃機関の始動装置の第３の実施形態の要部構成図。
【図６】本発明に係るＨＣ吸着材を用いた排気浄化装置の要部構成図。
【図７】本発明をアイドルストップシステムへ適用したタイミング図。
【図８】図７のアイドルストップシステムでの制御フローチャート。
【図９】従来の内燃機関の始動装置を示す要部構成図。
【図１０】図９の始動装置の従来の始動方法を示すタイミング図。
【図１１】ヒータ部空気流速により変化する燃料気化特性を示す線図。
【図１２】吸気行程における空気流速と燃料気化率との関係を示す線図。
【符号の説明】
１　吸気通路、２　サージタンク、３　メイン空気通路、３ａ　分岐通路、４　バイパス空気通路、５　ポート噴射弁、６　補助燃料噴射弁、７　バイパス空気制御弁、８　スロットル弁、１０　吸気ポート、１２　ヒータリレー、１４　コントローラ、１５　ヒータ、１６　メイン空気制御弁、３１　排気管、３２，３３，３４　担体容器

Claims

メイン空気通路と、該メイン空気通路と並列に設けられ各気筒の吸気ポート近傍に接続されるバイパス空気通路と、該バイパス空気通路に気化燃料を供給する気化燃料供給手段と、前記バイパス空気通路の流入空気量を調節可能なバイパス空気制御弁とを有する内燃機関の始動装置において、
前記メイン空気通路内の吸気ポート近傍にメイン空気制御弁を設けたことを特徴とする内燃機関の始動装置。
始動クランキング時に前記バイパス空気制御弁を開き、前記メイン空気制御弁で前記メイン空気通路を絞るとともに、前記気化燃料供給手段により前記バイパス空気通路に気化燃料を供給するべく構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動装置。
メイン空気通路と、
該メイン空気通路と並列に設けられ各気筒の吸気ポート近傍に接続されるバイパス空気通路と、
該バイパス空気通路の流入空気量を調節可能で始動クランキング時に開かれるバイパス空気制御弁と、
前記バイパス空気通路に気化燃料を供給する気化燃料供給手段と、
各気筒の吸気ポート近傍または各気筒内に設けられ、始動クランキング開始から所定時間以内に、クランキング期間の前記燃料噴射弁の噴射量の内で最大の噴射量を噴射し、前記最大の噴射量を噴射後のクランキング期間に前記燃料噴射弁の噴射量を減量または噴射停止する燃料噴射弁と、を備えることを特徴とする内燃機関の始動装置。
前記気化燃料供給手段は、補助燃料噴射弁と、該補助燃料噴射弁から噴射される噴射燃料を加熱するヒータを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の始動装置。
メイン空気通路と、各気筒の吸気ポート近傍または各気筒内に設けられる燃料噴射弁と、前記メイン空気通路と並列に設けられ各気筒の吸気ポート近傍に接続されるバイパス空気通路と、前記バイパス空気通路に気化燃料を供給する気化燃料供給手段と、前記バイパス空気通路の流入空気量を調節可能なバイパス空気制御弁とを有する内燃機関の始動方法であって、
始動クランキング時に、前記バイパス空気制御弁を開き、前記気化燃料供給手段により前記バイパス空気通路に気化燃料を供給するとともに、
前記燃料噴射弁により、始動クランキング開始から所定時間以内に、クランキング期間の前記燃料噴射弁の噴射量の内で最大の噴射量を噴射し、前記最大の噴射量を噴射後のクランキング期間に前記燃料噴射弁の噴射量を減量または噴射停止する期間を設けたことを特徴とする内燃機関の始動方法。
請求項１から４のいずれか一項に記載の始動装置を備えた内燃機関の制御方法であって、
所定のアイドルストップ許可条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ、前記所定のアイドルストップ許可条件の成立によるエンジン停止後に所定のエンジン始動条件が成立したときに、前記バイパス空気制御弁を開くとともに始動クランキングを実施し、該始動クランキング実施中に前記気化燃料供給手段により前記バイパス空気通路に気化燃料を供給することを特徴とする内燃機関の制御方法。
請求項４に記載の始動装置を備えた内燃機関の制御方法であって、
所定のアイドルストップ許可条件が成立したときに内燃機関を自動停止させ、所定のヒータ通電条件が成立したときに前記ヒータに所定期間通電を行い、所定期間通電後は前記ヒータへの通電を停止する期間を設けるようにし、前記所定のアイドルストップ許可条件の成立による内燃機関停止後に所定のエンジン始動条件が成立したときに始動クランキングを実施し、該始動クランキング実施中に前記気化燃料供給手段により前記バイパス空気通路に気化燃料を供給することを特徴とする内燃機関の制御方法。
請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の始動装置を備えた内燃機関の排気管に設けられる排気浄化装置であって、
前記排気浄化装置は、ＨＣ吸着材を担持しない触媒から構成されることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の始動装置を備えた内燃機関の排気管に設けられる排気浄化装置であって、
前記排気浄化装置は、前記排気管に１個以上の担体容器を有し、前記担体容器の内の１個に格納される担体にＨＣ吸着材を担持したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の始動装置を備えた内燃機関の排気管に設けられる排気浄化装置であって、
前記排気浄化装置は、前記排気管に複数の担体容器を有し、前記担体容器の内、最上流に配置される担体容器に対し、前記排気管の下流側に配置されるいずれか１個の担体容器に格納される担体にＨＣ吸着材を担持したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。