特開 2024-140068 エンジン制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140068

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】エンジン制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20241003BHJP

   F02D 41/34 20060101ALI20241003BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20241003BHJP

   F02B 23/10 20060101ALI20241003BHJP

   F02D 19/08 20060101ALI20241003BHJP

   F02M 25/00 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 360A

F02D41/34

F02D43/00 301J

F02D43/00 301M

F02B23/10 320

F02D19/08 B

F02M25/00 H

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051060

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100154380

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 隆一

(74)【代理人】

【識別番号】100081972

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 豊

(72)【発明者】

【氏名】松浦 勝也

(72)【発明者】

【氏名】橋本 公太郎

【テーマコード（参考）】

3G023

3G092

3G301

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G023AA08

3G023AB01

3G023AC04

3G023AC08

3G092AA01

3G092AA06

3G092AB15

3G092BB01

3G092BB06

3G092BB14

3G092BB20

3G092EA04

3G092FA31

3G092GA01

3G092HA04Z

3G092HE03Z

3G092HE08Z

3G301HA01

3G301HA04

3G301JA00

3G301KA01

3G301LB04

3G301MA18

3G301NC02

3G301PA10Z

3G301PE03Z

3G301PE08Z

3G384AA02

3G384BA11

3G384BA18

3G384CA01

3G384DA13

3G384FA13Z

3G384FA28Z

3G384FA58Z

3G384FA86B

(57)【要約】

【課題】エンジンの冷間始動時における始動性を向上する。
【解決手段】エンジン制御装置１００は、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ１３と燃焼室内の燃料と空気との混合気に点火する点火プラグ１４とを有するエンジンと、エンジンの温度を検出する温度検出部１５と、検出された温度に基づいてインジェクタ１３を制御する制御部５０とを備える。インジェクタ１３から噴射される燃料は、ガソリン燃料およびガソリン燃料の一部を過酸化物に改質した改質燃料の少なくとも一方である。制御部５０は、エンジンの始動時に、検出された温度が所定温度を超えるとき、第１目標噴射時期でガソリン燃料を噴射するようにインジェクタ１３を制御する一方、検出された温度が所定温度以下のとき、第１目標噴射時期よりも遅角された第２目標噴射時期で改質燃料を噴射するようにインジェクタ１３を制御する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、前記燃焼室内の燃料と空気との混合気に点火する点火プラグと、を有するエンジンと、
前記エンジンの温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出された温度に基づいて前記インジェクタを制御する制御部と、を備え、
前記インジェクタから噴射される燃料は、ガソリン燃料および前記ガソリン燃料の一部を過酸化物に改質した改質燃料の少なくとも一方であり、
前記制御部は、前記エンジンの始動時に、前記温度検出部により検出された温度が所定温度を超えるとき、第１目標噴射時期で前記ガソリン燃料を噴射するように前記インジェクタを制御する一方、前記温度検出部により検出された温度が前記所定温度以下のとき、前記第１目標噴射時期よりも遅角された第２目標噴射時期で前記改質燃料を噴射するように前記インジェクタを制御することを特徴とするエンジン制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエンジン制御装置において、
前記エンジンは、火花点火式エンジンであることを特徴とするエンジン制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載のエンジン制御装置において、
前記温度は、前記エンジンの冷却水温であり、
前記所定温度は、前記エンジンの冷間始動時の冷却水温であり、
前記制御部は、前記第２目標噴射時期で前記改質燃料を噴射するように前記インジェクタを制御した後、所定回数の燃焼サイクルで前記点火プラグによる点火が成功すると、前記第１目標噴射時期で前記ガソリン燃料を噴射するように前記インジェクタを制御することを特徴とするエンジン制御装置。

【請求項4】

請求項１に記載のエンジン制御装置において、
前記エンジンは、予混合圧縮着火式エンジンであり、
前記制御部は、前記温度検出部により検出された温度が前記所定温度以下のとき、さらに、前記燃焼室内の前記改質燃料と空気との混合気に点火するように前記点火プラグを制御することを特徴とするエンジン制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載のエンジン制御装置において、
前記温度は、前記エンジンの冷却水温であり、
前記所定温度は、前記エンジンの冷間始動時の冷却水温であり、
前記制御部は、前記第２目標噴射時期で前記改質燃料を噴射するように前記インジェクタを制御し、前記燃焼室内の前記改質燃料と空気との混合気に点火するように前記点火プラグを制御した後、所定回数の燃焼サイクルで前記点火プラグによる点火が成功すると、前記第１目標噴射時期で前記ガソリン燃料を噴射するように前記インジェクタを制御するとともに、前記燃焼室内の前記ガソリン燃料と空気との混合気に点火するように前記点火プラグを制御することを特徴とするエンジン制御装置。

【請求項6】

請求項５に記載のエンジン制御装置において、
前記所定温度は、第１所定温度であり、
前記制御部は、前記所定回数の燃焼サイクルで前記点火プラグによる点火が成功すると、前記温度検出部により検出された温度が、前記第１所定温度より高温の第２所定温度を超えたことを条件として、点火を停止するように前記点火プラグを制御することを特徴とするエンジン制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジン制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、燃料と空気との混合気を圧縮して自己着火させる予混合圧縮着火燃焼を行うようにしたエンジンが知られている（例えば特許文献１参照）。上記特許文献１記載のエンジンでは、吸気行程または圧縮行程中にインジェクタから燃焼室内にガソリン燃料が噴射され、噴射されたガソリン燃料が燃焼室に導入された空気と混合された後に、圧縮上死点の近傍で自己着火する。また、エンジンの冷間始動時には、点火プラグによる混合気の着火アシストが行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１０５２２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、着火性の低いガソリン燃料を用いるため、点火プラグによる混合気の点火を行ったとしても、冷間始動時には火炎が十分に成長できずに失火するおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様であるエンジン制御装置は、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、燃焼室内の燃料と空気との混合気に点火する点火プラグと、を有するエンジンと、エンジンの温度を検出する温度検出部と、温度検出部により検出された温度に基づいてインジェクタを制御する制御部と、を備える。インジェクタから噴射される燃料は、ガソリン燃料およびガソリン燃料の一部を過酸化物に改質した改質燃料の少なくとも一方である。制御部は、エンジンの始動時に、温度検出部により検出された温度が所定温度を超えるとき、第１目標噴射時期でガソリン燃料を噴射するようにインジェクタを制御する一方、温度検出部により検出された温度が所定温度以下のとき、第１目標噴射時期よりも遅角された第２目標噴射時期で改質燃料を噴射するようにインジェクタを制御する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、エンジンの冷間始動時における始動性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施形態に係るエンジン制御装置のエンジンの内部構成の一例を模式的に示す図。

【図2】本発明の実施形態に係るエンジン制御装置のエンジンに燃料を供給する燃料供給路の一例を模式的に示す図。

【図3】本発明の実施形態に係るエンジン制御装置の要部構成の一例を模式的に示すブロック図。

【図4】燃料中の過酸化物濃度とオクタン価、着火性との関係について説明するための図。

【図5】燃料噴射時期と筒内温度、熱発生率との関係について説明するための図。

【図6】燃料噴射時期と筒内圧力、熱発生率との関係について説明するための図。

【図7】冷間始動時の噴射時期について説明するための図。

【図8】本発明の実施形態に係るエンジン制御装置を火花点火式エンジンに適用する場合の始動処理の一例を示すフローチャート。

【図9】本発明の実施形態に係るエンジン制御装置を予混合圧縮着火式エンジンに適用する場合の始動処理の一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１～図９を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係るエンジン制御装置は、車両に搭載された火花点火式エンジンまたは予混合圧縮着火式エンジンに適用され、冷間始動時の始動性を向上するためのエンジン制御を行う。

【0009】

通常のオクタン価のガソリン燃料は、着火性が低く、点火プラグによる混合気の点火を行ったとしても、冷間始動時には火炎が十分に成長できずに失火するおそれがある。そこで、本実施形態では、必要に応じてガソリン燃料の一部を過酸化物に改質した改質燃料を用いることで、冷間始動時における始動性を向上することができるよう、以下のようにエンジン制御装置を構成する。

【0010】

図１は、本発明の実施形態に係るエンジン制御装置（以下、装置）１００のエンジン１の内部構成の一例を模式的に示す図である。図１に示すように、エンジン１は、シリンダ２が形成されるシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部を覆うシリンダヘッド４とを有する。シリンダヘッド４には、エンジン１への吸気が通過する吸気ポート５と、エンジン１からの排気が通過する排気ポート６とが設けられる。吸気ポート５には吸気ポート５を開閉する吸気バルブ７が設けられ、排気ポート６には排気ポート６を開閉する排気バルブ８が設けられる。吸気バルブ７と排気バルブ８とは不図示の動弁機構により開閉駆動される。

【0011】

各シリンダ２には、シリンダ２内を摺動可能にピストン９が配置され、ピストン９に面して燃焼室１０が形成される。燃焼室１０に吸気ポート５を介して連通する吸気通路１１には、スロットルバルブ１２が設けられる。スロットルバルブ１２は、例えばバタフライ弁により構成され、スロットルバルブ１２により燃焼室１０に吸い込まれる空気の量（吸気量）が調整される。スロットルバルブ１２の開度（スロットル開度）は、電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））５０（図３）により制御される。

【0012】

シリンダヘッド４には、それぞれ燃焼室１０を臨むようにインジェクタ１３と点火プラグ１４とが装着される。インジェクタ１３は、筒内噴射型の燃料噴射弁として構成され、燃料を燃焼室１０に噴射する。点火プラグ１４は、電気エネルギーにより火花を発生し、燃焼室１０内の燃料と空気との混合気に点火する。インジェクタ１３の燃料噴射時期（開弁時期）、燃料噴射量（開弁時間）、点火プラグ１４の点火時期、および点火プラグ１４による点火のオン、オフは、ＥＣＵ５０（図３）により制御される。図示は省略するが、エンジン１には、エンジン冷却水の温度（水温）Ｔｗを検出する水温センサ１５（図３）、吸気温（外気温）Ｔａを検出する外気温センサ１６（図３）等も設けられる。水温センサ１５および外気温センサ１６による検出結果を示す信号は、ＥＣＵ５０（図３）に送信される。

【0013】

吸気ポート５が開放、排気ポート６が閉鎖され、ピストン９が下降すると、吸気ポート５から燃焼室１０内に空気（新気）が吸い込まれる（吸気行程）。吸気ポート５および排気ポート６が閉鎖され、ピストン９が上昇すると、燃焼室１０内の空気または混合気が圧縮され、燃焼室１０内の圧力が徐々に上昇する（圧縮行程）。

【0014】

火花点火式エンジンでは、吸気行程または圧縮行程でインジェクタ１３から燃焼室１０に燃料が噴射され、圧縮上死点ＴＤＣ（Top Dead Center）付近で点火プラグ１４により混合気が点火され、火炎伝播により燃焼室１０内の燃料が燃焼する。このような燃焼を、以下では火花点火（ＳＩ（Spark Ignition））燃焼と称する。

【0015】

予混合圧縮着火式エンジンでは、吸気行程または圧縮行程でインジェクタ１３から燃焼室１０に燃料が噴射され、燃焼室１０内の混合気が圧縮されることで温度上昇すると、圧縮上死点ＴＤＣ付近で自己着火により燃料が燃焼する。このような燃焼を、以下では予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ（Homogenous Charge Compression Ignition））燃焼と称する。

【0016】

ＨＣＣＩ燃焼を行う場合、冷間始動時には圧縮上死点ＴＤＣ付近で点火プラグ１４により混合気が点火され、火炎伝播により燃焼室１０内の燃料の一部が燃焼し、燃焼により高温となった燃焼室１０内で残りの燃料が自己着火により燃焼する。このような燃焼を、以下では火花点火アシスト予混合圧縮着火（ＳＡＨＣＣＩ（Spark Assist Homogeneous Charge Compression Ignition））燃焼と称する。

【0017】

燃焼室１０内で燃料が燃焼すると、燃焼室１０内の圧力が急激に上昇し、ピストン９が下降する（膨張行程）。吸気ポート５が閉鎖、排気ポート６が開放され、ピストン９が上昇すると、燃焼室１０内の空気（排気）が排気ポート６から排出される（排気行程）。ピストン９がシリンダ２の内壁に沿って往復動することで、コンロッド１７を介してクランクシャフト１８が回転する。エンジン１のクランクシャフト１８には、クランクシャフト１８の回転角（クランク角）を検出するクランク角センサ１９も設けられる。クランク角センサ１９による検出結果を示す信号は、ＥＣＵ５０（図３）に送信される。

【0018】

炭化水素を主成分とするガソリン燃料は、Ｎ－ヒドロキシフタルイミド（ＮＨＰＩ）等の触媒を用いて酸化改質し、過酸化物を生成することで、その着火性を向上することができる。具体的には、ＮＨＰＩは、酸素分子により容易に水素原子が引き抜かれ、フタルイミド－Ｎ－オキシル（ＰＩＮＯ）ラジカルを生成する。ＰＩＮＯラジカルは、燃料に含まれる炭化水素（ＲＨ）から水素原子を引き抜き、アルキルラジカル（Ｒ・）を生成する。アルキルラジカルは、酸素分子と結合してアルキルペルオキシラジカル（ＲＯＯ・）を生成する。アルキルペルオキシラジカルは、燃料に含まれる炭化水素から水素原子を引き抜き、過酸化物であるアルキルヒドロペルオキシド（ＲＯＯＨ）、例えばクメンヒドロペルオキシドを生成する。

【化1】

【0019】

酸化反応が進行すると過酸化物濃度が増加し、さらに酸化反応が進行すると過酸化物がアルコール、アルデヒド、ケトンなどの酸化物に分解され、過酸化物濃度が減少するとともに酸化物濃度が増加する。燃料中の過酸化物濃度を高め、燃料の着火性を向上するには、酸化反応の進行度を適正な範囲内に調整する必要がある。具体的には、ガソリン燃料の一部を酸化改質した改質燃料のオクタン価が所定値以下となるよう、改質燃料中の過酸化物濃度が所定濃度以上となるように調整する必要がある。

【0020】

図２は、装置１００のエンジン１に燃料を供給する燃料供給路２０の一例を模式的に示す図である。図２に示すように、燃料供給路２０には、ガソリン燃料を貯留する燃料タンク２１と、ガソリン燃料を酸化改質する改質器２２と、改質燃料を貯留する改質燃料タンク２３と、ガソリン燃料と改質燃料とを混合する混合器２４とが設けられる。混合器２４により混合された混合燃料は、インジェクタ１３（図１）を介してエンジン１の燃焼室１０に噴射される。

【0021】

燃料タンク２１の液相と改質器２２の入口とは、配管２５を介して接続され、配管２５に設けられた電動ポンプ２６により、配管２５を介して、燃料タンク２１に貯留されたガソリン燃料が改質器２２に供給される。電動ポンプ２６の動作は、ＥＣＵ５０（図３）により制御される。

【0022】

改質器２２には、ＮＨＰＩ等の触媒が充填される。改質器２２には、改質器２２の温度を調整するヒータ２７が設けられ、温度に応じた改質率で、燃料タンク２１から供給されたガソリン燃料の一部を過酸化物に酸化改質する。酸化改質後の改質燃料には、改質率に応じた割合で、クメンヒドロペルオキシド等の過酸化物が含まれる。ヒータ２７の動作は、ＥＣＵ５０（図３）により制御される。

【0023】

改質器２２の出口と改質燃料タンク２３とは、配管２８を介して接続される。改質器２２で改質された改質燃料は、配管２８を介して改質燃料タンク２３に供給される。改質器２２と改質燃料タンク２３との間の配管２８には、凝縮器２９が設けられる。改質後の気体の燃料は、凝縮器２９で凝縮し、液体として改質燃料タンク２３に貯留される。改質燃料タンク２３には、例えば静電容量式の濃度センサ２３ａが設けられ、改質燃料タンク２３に液体として貯留された改質燃料の過酸化物濃度Ｃ１を検出する。濃度センサ２３ａによる検出結果を示す信号は、ＥＣＵ５０（図３）に送信される。

【0024】

燃料タンク２１の液相は、さらに、配管３０を介して混合器２４に接続される。燃料タンク２１に貯留されたガソリン燃料は、配管３０に設けられた電動ポンプ３１により、配管３０を介して混合器２４に供給される。改質燃料タンク２３の液相は、配管３２を介して混合器２４に接続される。改質燃料タンク２３に貯留された改質燃料は、配管３２に設けられた電動ポンプ３３により、配管３２を介して混合器２４に供給される。電動ポンプ３１，３３の動作は、ＥＣＵ５０（図３）により制御される。混合器２４には、例えば静電容量式の濃度センサ２４ａが設けられ、混合燃料の過酸化物濃度Ｃ２を検出する。濃度センサ２４ａによる検出結果を示す信号は、ＥＣＵ５０（図３）に送信される。

【0025】

図３は、装置１００の要部構成の一例を模式的に示すブロック図である。図３に示すように、装置１００は、主にＥＣＵ５０により構成され、ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ等の処理部５１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部５２と、Ｉ／Ｏインターフェース等の図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。ＥＣＵ５０は、エンジン１の動作を制御するエンジン制御用ＥＣＵの一部として構成されてもよい。

【0026】

ＥＣＵ５０には、水温センサ１５と、外気温センサ１６と、クランク角センサ１９と、濃度センサ２３ａ，２４ａとが電気的に接続され、各センサからの信号が入力される。また、ＥＣＵ５０には、スロットルバルブ１２、インジェクタ１３、点火プラグ１４、電動ポンプ２６，３１，３３、およびヒータ２７のアクチュエータが電気的に接続され、ＥＣＵ５０から各アクチュエータに制御信号が送信される。

【0027】

ＥＣＵ５０は、エンジン回転数、要求トルク等のエンジン１の運転条件に応じて、スロットルバルブ１２の開度、インジェクタ１３の燃料噴射時期および燃料噴射量、点火プラグ１４の点火時期、および点火プラグ１４による点火のオン、オフ等を制御する。スロットルバルブ１２の目標開度、インジェクタ１３の目標燃料噴射時期および目標燃料噴射量、点火プラグ１４の目標点火時期等は、エンジン１の運転条件に応じて予め定められ、特性マップ等としてＥＣＵ５０の記憶部５２に記憶される。また、ＥＣＵ５０は、濃度センサ２３ａにより検出される改質燃料の過酸化物濃度Ｃ１が、所定オクタン価に対応する所定濃度以上となるように、電動ポンプ２６およびヒータ２７を制御する。これにより、改質燃料タンク２３には、過酸化物濃度Ｃ１が所定濃度以上、オクタン価が所定値以下の改質燃料が貯留される。

【0028】

図４は、エンジン１に供給される燃料中の過酸化物濃度Ｃ２とオクタン価および着火性との関係について説明するための図である。図４に示すように、過酸化物濃度Ｃ２が高いほど、オクタン価が低く、着火性が高くなる。

【0029】

図５は、燃料噴射時期と筒内温度および熱発生率との関係について説明するための図であり、常圧低温（－３０℃）条件下で混合気を圧縮するときの計算結果を示す。図５に示すように、ガソリン燃料では、圧縮上死点ＴＤＣを基準とするクランク角度－１８０度で燃料噴射する吸気行程噴射とした場合でも、－３０度で燃料噴射する圧縮行程噴射とした場合でも、燃料の着火による筒内温度の急激な温度上昇は見られなかった。また、吸気行程噴射とした場合でも圧縮行程噴射とした場合でも、圧縮上死点ＴＤＣ付近で発熱が殆ど見られず、燃料分子の緩慢な酸化反応により生じる発熱反応である低温酸化反応が殆ど進行していないことが確認された。

【0030】

一方、改質燃料では、圧縮行程噴射とした場合に、圧縮上死点ＴＤＣ付近で着火による急激な温度上昇が見られた。また、吸気行程噴射とした場合でも圧縮行程噴射とした場合でも、圧縮上死点ＴＤＣ付近で発熱が見られ、低温酸化反応が進行していることが確認された。圧縮行程噴射とした場合には、圧縮上死点ＴＤＣ付近で発熱率の急激な上昇が見られ、低温酸化反応に加え、燃焼反応が開始したことが確認された。

【0031】

図６は、燃料噴射時期と筒内圧力および熱発生率との関係について説明するための図であり、吸気圧１３０［ｋＰａ］の条件下で改質燃料を噴射したときの筒内圧力および熱発生率の変化を示す。図６に示すように、－３０度で燃料噴射する圧縮行程噴射とした場合には、圧縮上死点ＴＤＣ付近で着火による筒内圧力の急激な上昇が見られた。噴射時期を遅角し、圧縮行程後半で燃料噴射を行うと、筒内の空気が圧縮されて筒内温度が高まった状態で燃料が噴射されるとともに、筒内の燃料分布が不均一になるため、低温酸化反応が十分に進行し、自己着火に至る温度まで筒内温度を昇温することができる。

【0032】

ＥＣＵ５０は、エンジン１の始動時に、水温センサ１５により検出された水温Ｔｗおよび外気温センサ１６により検出された外気温Ｔａに基づいて、冷間始動であるか否かを判定する。より具体的には、水温Ｔｗが第１所定水温Ｔｗ１以下、かつ、外気温Ｔａが所定外気温Ｔａ１以下のとき、冷間始動であると判定し、水温Ｔｗが第１所定水温Ｔｗ１を超えている、あるいは外気温Ｔａが所定外気温Ｔａ１を超えているとき、通常始動であると判定する。第１所定水温Ｔｗ１は、冷間始動時の水温Ｔｗであり、所定外気温Ｔａ１は、冷間始動時の外気温Ｔａである。

【0033】

ＥＣＵ５０は、通常始動であると判定すると、通常の目標噴射時期（以下、第１目標噴射時期）でガソリン燃料を噴射するように、電動ポンプ３１，３３およびインジェクタ１３を制御する。より具体的には、電動ポンプ３３をオフ、電動ポンプ３１をオンにして、燃料タンク２１に貯留されたガソリン燃料をそのままインジェクタ１３に導くとともに、第１目標噴射時期でガソリン燃料を噴射するようにインジェクタ１３を制御する。

【0034】

ＥＣＵ５０は、冷間始動であると判定すると、第１目標噴射時期よりも遅角された第２目標噴射時期で改質燃料を噴射するように、電動ポンプ３１，３３およびインジェクタ１３を制御する。より具体的には、電動ポンプ３１をオフ、電動ポンプ３３をオンにして、改質燃料タンク２３に貯留された改質燃料をインジェクタ１３に導くとともに、第２目標噴射時期でガソリン燃料を噴射するようにインジェクタ１３を制御する。改質燃料タンク２３に貯留された改質燃料の残量が不足している場合には、電動ポンプ３３に加えて電動ポンプ３１もオンにして、ガソリン燃料と改質燃料との混合燃料をインジェクタ１３に導いてもよい。

【0035】

図７は、冷間始動時の噴射時期について説明するための図であり、第１目標噴射時期に対する第２目標噴射時期の遅角量の特性マップの一例を示す。図７に示すように、第１目標噴射時期に対する第２目標噴射時期の遅角量は、エンジン１の水温Ｔｗが低く、エンジン１に供給される燃料中の過酸化物濃度Ｃ２が低いほど、遅角側に設定される。このような特性マップは、予め設定され、ＥＣＵ５０の記憶部５２に記憶される。ＥＣＵ５０（処理部５１）は、水温センサ１５により検出された水温Ｔｗおよび濃度センサ２４ａにより検出された過酸化物濃度Ｃ２に基づいて、記憶部５２に記憶された特性マップを参照して遅角量を算出し、第２目標噴射時期を算出する。

【0036】

通常運転時はガソリン燃料を用いるエンジン１について、冷間始動時は通常時よりも噴射時期を遅角し、吸気が圧縮されて比較的高温となった燃焼室１０に着火性の高い改質燃料を噴射することで、始動性を向上することができる。

【0037】

エンジン１が予混合圧縮着火式エンジンにより構成される場合、ＥＣＵ５０は、冷間始動であると判定すると、上述した改質燃料の供給および噴射時期の遅角に加え、燃焼室１０内の改質燃料と空気との混合気に点火するように点火プラグ１４を制御する。すなわち、ＳＡＨＣＣＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。

【0038】

ＥＣＵ５０は、上述した改質燃料の供給、噴射時期の遅角、およびＳＡＨＣＣＩ燃焼を行った後、例えばクランク角センサ１９により検出されたクランク角の変動に基づいて、点火プラグ１４による点火が所定回数の燃焼サイクルで成功したか否かを判定する。ＥＣＵ５０は、所定回数の燃焼サイクルで点火が成功し、エンジン１が確実に始動されたと判定すると、改質燃料の供給および噴射時期の遅角を終了し、第１目標噴射時期でガソリン燃料を噴射するように、電動ポンプ３１，３３およびインジェクタ１３を制御する。エンジン１が確実に始動された後は、通常の点火時期でのガソリン燃料噴射に切り替えることで、エンジン１の熱効率を向上することができる。

【0039】

エンジン１が予混合圧縮着火式エンジンにより構成される場合、ＥＣＵ５０は、水温Ｔｗが、第１所定水温Ｔｗ１より高温の第２所定水温Ｔｗ２を超えたことを条件として、点火を停止するように点火プラグ１４を制御する。水温Ｔｗが第２所定水温Ｔｗ２を超え、筒内温度が所定温度を超えている状態では、点火を伴うＳＡＨＣＣＩ燃焼を継続するとノッキングが発生する可能性が高まる。第２所定水温Ｔｗ２は、ノッキングの可能性が高まる所定の筒内温度に対応する水温Ｔｗである。水温Ｔｗが第２所定水温Ｔｗ２を超えると点火を終了し、ＳＡＨＣＣＩ燃焼から熱効率の高いＨＣＣＩ燃焼に切り替えることで、ノッキングの可能性を低減できるとともに、エンジン１の熱効率を一層向上することができる。

【0040】

図８は、装置１００を火花点火式エンジンに適用する場合の始動処理の一例を示すフローチャートであり、図３のＥＣＵ５０（処理部５１）により実行される始動処理の一例を示す。図８の始動処理は、エンジン１の始動時に実行される。図８に示すように、先ずステップＳ１で、各センサからの信号を読み込み、水温Ｔｗが第１所定水温Ｔｗ１以下、かつ、外気温Ｔａが所定外気温Ｔａ１以下であるか否かを判定する。ステップＳ１で肯定されると、冷間始動であると判定してステップＳ２に進む。ステップＳ１で否定されると、通常始動であると判定してステップＳ４に進む。

【0041】

ステップＳ２では、第２目標噴射時期で改質燃料を噴射するように電動ポンプ３１，３３およびインジェクタ１３を制御する。次いでステップＳ３で、点火プラグ１４による点火が所定回数の燃焼サイクルで成功したか否かを判定する。ステップＳ３で否定されると、ステップＳ２に戻り、改質燃料の供給および噴射時期の遅角を継続する。ステップＳ３で肯定されると、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、第１目標噴射時期でガソリン燃料を噴射するように電動ポンプ３１，３３およびインジェクタ１３を制御する。

【0042】

図９は、装置１００を予混合圧縮着火式エンジンに適用する場合の始動処理の一例を示すフローチャートであり、図３のＥＣＵ５０（処理部５１）により実行される始動処理の一例を示す。図９の始動処理は、エンジン１の始動時に実行される。図９に示すように、先ずステップＳ１０で、各センサからの信号を読み込み、水温Ｔｗが第１所定水温Ｔｗ１以下、かつ、外気温Ｔａが所定外気温Ｔａ１以下であるか否かを判定する。ステップＳ１０で肯定されると、冷間始動であると判定してステップＳ１１に進む。ステップＳ１０で否定されると、通常始動であると判定してステップＳ１４に進む。

【0043】

ステップＳ１１では、第２目標噴射時期で改質燃料を噴射するように電動ポンプ３１，３３およびインジェクタ１３を制御するとともに、燃焼室１０内の改質燃料と空気との混合気に点火するように点火プラグ１４を制御する。すなわち、改質燃料によるＳＡＨＣＣＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。次いでステップＳ１２で、点火プラグ１４による点火が所定回数の燃焼サイクルで成功したか否かを判定する。ステップＳ１２で否定されると、ステップＳ１１に戻り、改質燃料によるＳＡＨＣＣＩ燃焼を継続する。ステップＳ１２で肯定されると、ステップＳ１３に進む。

【0044】

ステップＳ１３では、第１目標噴射時期でガソリン燃料を噴射するように電動ポンプ３１，３３およびインジェクタ１３を制御するとともに、燃焼室１０内のガソリン燃料と空気との混合気に点火するように点火プラグ１４を制御する。すなわち、ガソリン燃料によるＳＡＨＣＣＩ燃焼を行うようにエンジン１を制御する。次いでステップＳ１４で、水温Ｔｗが第２所定水温Ｔｗ２を超えているか否かを判定する。ステップＳ１４で否定されると、ステップＳ１３に戻り、ガソリン燃料によるＳＡＨＣＣＩ燃焼を継続する。ステップＳ１４で肯定されると、ステップＳ１５に進み、点火を停止してガソリン燃料によるＳＡＨＣＣＩ燃焼からガソリン燃料によるＨＣＣＩ燃焼に切り替えるようにエンジン１（点火プラグ１４）を制御する。

【0045】

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）装置１００は、燃焼室１０に燃料を噴射するインジェクタ１３と燃焼室１０内の燃料と空気との混合気に点火する点火プラグ１４とを有するエンジン１と、エンジン１の水温Ｔｗを検出する水温センサ１５と、水温センサ１５により検出された水温Ｔｗに基づいてインジェクタ１３を制御するＥＣＵ５０とを備える（図１、図３）。インジェクタ１３から噴射される燃料は、ガソリン燃料およびガソリン燃料の一部を過酸化物に改質した改質燃料の少なくとも一方である（図２）。

【0046】

ＥＣＵ５０は、エンジン１の始動時に、水温センサ１５により検出された水温Ｔｗが第１所定水温Ｔｗ１を超えるとき、第１目標噴射時期でガソリン燃料を噴射するようにインジェクタ１３を制御する一方、水温センサ１５により検出された水温Ｔｗが第１所定水温Ｔｗ１以下のとき、第１目標噴射時期よりも遅角された第２目標噴射時期で改質燃料を噴射するようにインジェクタ１３を制御する（図８のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４、図９のステップＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１３）。通常運転時はガソリン燃料を用いるエンジン１について、冷間始動時は通常時よりも噴射時期を遅角し、吸気が圧縮されて比較的高温となった燃焼室１０に着火性の高い改質燃料を噴射することで、始動性を向上することができる。

【0047】

（２）エンジン１は、火花点火式エンジンであり、第１所定水温Ｔｗ１は、エンジン１の冷間始動時の水温Ｔｗである。ＥＣＵ５０は、第２目標噴射時期で改質燃料を噴射するようにインジェクタ１３を制御した後、所定回数の燃焼サイクルで点火プラグ１４による点火が成功すると、第１目標噴射時期でガソリン燃料を噴射するようにインジェクタ１３を制御する（図８のステップＳ３，Ｓ４）。エンジン１が確実に始動された後は、通常の点火時期でのガソリン燃料噴射に切り替えることで、エンジン１の熱効率を向上することができる。

【0048】

（３）エンジン１は、予混合圧縮着火式エンジンである。ＥＣＵ５０は、水温センサ１５により検出された水温Ｔｗが第１所定水温Ｔｗ１以下のとき、さらに、燃焼室１０内の改質燃料と空気との混合気に点火するように点火プラグ１４を制御する（図９のステップＳ１０，Ｓ１１）。予混合圧縮着火式エンジンの冷間始動時は、改質燃料の供給および噴射時期の遅角に加えて点火を行うＳＡＨＣＣＩ燃焼に切り替えることで、始動性を一層向上することができる。

【0049】

（４）第１所定水温Ｔｗ１は、エンジン１の冷間始動時の水温Ｔｗである。ＥＣＵ５０は、第２目標噴射時期で改質燃料を噴射するようにインジェクタ１３を制御し、燃焼室１０内の改質燃料と空気との混合気に点火するように点火プラグ１４を制御した後、所定回数の燃焼サイクルで点火プラグ１４による点火が成功すると、第１目標噴射時期でガソリン燃料を噴射するようにインジェクタ１３を制御するとともに、燃焼室１０内のガソリン燃料と空気との混合気に点火するように点火プラグ１４を制御する（図９のステップＳ１１～Ｓ１３）。エンジン１が確実に始動された後は、通常の点火時期でのガソリン燃料噴射に切り替えることで、エンジン１の熱効率を向上することができる。

【0050】

（５）ＥＣＵ５０は、所定回数の燃焼サイクルで点火プラグ１４による点火が成功すると、水温センサ１５により検出された水温Ｔｗが、第１所定水温Ｔｗ１より高温の第２所定水温Ｔｗ２を超えたことを条件として、点火を停止するように点火プラグ１４を制御する（図９のステップＳ１４，Ｓ１５）。水温Ｔｗが第２所定水温Ｔｗ２を超えると点火を終了し、ＳＡＨＣＣＩ燃焼から熱効率の高いＨＣＣＩ燃焼に切り替えることで、ノッキングの可能性を低減できるとともに、エンジン１の熱効率を一層向上することができる。

【0051】

上記実施形態では、エンジン１が火花点火式エンジンの場合と予混合圧縮着火式エンジンの場合とについて説明したが、インジェクタと点火プラグとを有するエンジンは、このようなものに限定されない。例えば、運転条件に応じてＳＩ燃焼とＨＣＣＩ燃焼とを含む複数の燃焼形態を切り替えるものであってもよい。

【0052】

上記実施形態では、図１等でエンジン１の内部構成を例示して説明したが、インジェクタや点火プラグの配置等のエンジンの内部構成は、図示したものに限定されない。

【0053】

上記実施形態では、車両に搭載された改質器２２によりオンボードで改質した改質燃料を用いる例を説明したが、ガソリン燃料の一部を過酸化物に改質した改質燃料は、このようなものに限定されない。例えば、予め製造され、車載燃料タンクに貯留された改質燃料であってもよい。

【0054】

上記実施形態では、図２、図３等で改質燃料を改質燃料タンク２３に貯留し、ＥＣＵ５０が電動ポンプ３３およびインジェクタ１３を制御することで改質燃料をエンジン１に供給する例を説明したが、インジェクタを制御する制御部は、このようなものに限定されない。例えば、電動ポンプ３３に代えて電動ポンプ２６およびヒータ２７を制御し、改質器２２のオン、オフを切り替えたり、改質器２２による改質率や改質量を調整したりすることで改質燃料をエンジン１に供給してもよい。この場合、改質燃料タンク２３および電動ポンプ３３を設けなくてもよい。

【0055】

上記実施形態では、図２等でガソリン燃料と改質燃料とを混合する混合器２４を設ける例を説明したが、十分な量の改質燃料を供給できる場合には混合器２４を設けなくてもよい。

【0056】

上記実施形態では、図８、図９等で水温Ｔｗと外気温Ｔａとに基づいて冷間始動であるか否かを判定する例を説明したが、エンジンの温度に基づいてインジェクタを制御する制御部は、このようなものに限定されない。例えば、水温Ｔｗのみに基づいて冷間始動であるか否かを判定してもよい。

【0057】

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0058】

１ エンジン、１０ 燃焼室、１３ インジェクタ、１４ 点火プラグ、１５ 水温センサ、１６ 外気温センサ、１９ クランク角センサ、２０ 燃料供給路、２１ 燃料タンク、２２ 改質器、２３ 改質燃料タンク、２３ａ，２４ａ 濃度センサ、２４ 混合器、２６，３１，３３ 電動ポンプ、２７ ヒータ、５０ ＥＣＵ、５１ 処理部、５２ 記憶部、１００ エンジン制御装置（装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】