(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の始動後、排気ガス中の酸素濃度を測定するための空燃比検出手段が活性化する前の時期において、
燃料の性状如何によらず空燃比がリッチである状態で内燃機関の運転を確実に継続し得る燃料噴射量及び吸入空気の補正値を限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量として設定するにあたり、始動時における冷却水温または機関温度、吸入空気量または吸入空気圧に対応して燃料噴射量及び吸入空気補正量の初期値を設定し、それら各初期値に基づいて前記時期における限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量をそれぞれ演算するとともに、
ある性状の燃料を使用して限界適合噴射量よりも少ない燃料噴射量で内燃機関の運転を継続し得る燃料噴射量をリーン適合噴射量として設定するにあたり、始動時における冷却水温または機関温度、吸入空気量または吸入空気圧に対応して燃料噴射量の初期値を設定し、その初期値に基づいて前記時期におけるリーン適合噴射量を演算し、
前記限界適合噴射量と前記リーン適合噴射量との差分を演算し、
かつその限界適合噴射量とリーン適合噴射量との差に対応しその差が大きいほど多く設定する吸入空気の補正量をリーン適合吸気補正量として設定し、
前記時期において、前記限界適合噴射量と前記リーン適合噴射量との差分が０でないことを条件として前記リーン適合噴射量と前記リーン適合吸気補正量とを用いて内燃機関を運転する内燃機関の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動時に燃料噴射量を増量した後における内燃機関の運転制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関であるガソリンを燃料とするエンジンでは、始動を良好にするために、燃料噴射量を一時的に多くして、その後は漸次燃料噴射量を減量して空燃比が理論空燃比となるように運転を制御することが知られている。この場合に、燃料噴射量を減量する量は、例えばガソリンの性状による影響やシステムのばらつきにより空燃比がリーンになり、回転変動が生じることを防止するために、そのような場合においても空燃比がリッチになるように設定してある。
【０００３】
その一方で、始動時の、Ｏ2センサが活性するまでの間の、全炭化水素（ＴＨＣ）の排出量を低減するために、その間において空燃比をできる限りリーンにしてエンジンを運転する傾向にある。例えば、特許文献１に記載のものでは、エンジンの回転変動をモニタしながら、始動時に燃料噴射量を補正して増量し、その増量した燃料噴射量を減量することにより、冷間始動直後から空燃比をリーンにして、運転を制御するものである。この場合に、始動完了後の所定期間においては燃料噴射量の減量を、その所定期間の経過後の減量よりも多くするように設定している。
【特許文献１】特開平１０-１８４４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような構成のものであると、燃料噴射量を減量するのみで空燃比がリーンになるように調整しているので、空燃比の変化によりトルクが変化し、回転変動を生じる場合がある。このような場合に、例えば重質ガソリンを利用している場合、上述のように燃料を減量すると、トルクが低下して回転変動を引き起こす可能性が生じる。このような場合、吸入空気量を補正する必要があるが、吸入空気量をフィードバック制御により補正しようとすると、補正した吸入空気がエンジンの運転に反映するまでに時間がかかるものとなった。
【０００５】
そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明の内燃機関の運転制御方法は、内燃機関の始動後、排気ガス中の酸素濃度を測定するための空燃比検出手段が活性化する前の時期において、燃料の性状如何によらず空燃比がリッチである状態で内燃機関の運転を確実に継続し得る燃料噴射量及び吸入空気の補正値を限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量として設定するにあたり、始動時における冷却水温または機関温度、吸入空気量または吸入空気圧に対応して燃料噴射量及び吸入空気補正量の初期値を設定し、それら各初期値に基づいて前記時期における限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量をそれぞれ演算するとともに、ある性状の燃料を使用して限界適合噴射量よりも少ない燃料噴射量で内燃機関の運転を継続し得る燃料噴射量をリーン適合噴射量として設定するにあたり、始動時における冷却水温または機関温度、吸入空気量または吸入空気圧に対応して燃料噴射量の初期値を設定し、その初期値に基づいて前記時期におけるリーン適合噴射量を演算し、前記限界適合噴射量と前記リーン適合噴射量との差分を演算し、かつその限界適合噴射量とリーン適合噴射量との差に対応しその差が大きいほど多く設定する吸入空気の補正量をリーン適合吸気補正量として設定し、前記時期において、前記限界適合噴射量と前記リーン適合噴射量との差分が０でないことを条件として前記リーン適合噴射量と前記リーン適合吸気補正量とを用いて内燃機関を運転することを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、限界適合噴射量を基準として、リーン適合噴射量との減量した燃料量に応じて吸入空気の補正量すなわちリーン適合吸気補正量により内燃機関を運転することにより、空燃比が変わった状態におけるトルクの差を、リーン適合吸気補正量にして把握するものである。したがって、内燃機関の回転を安定させることが可能になる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以上説明したような構成であり、始動後に空燃比をリーンにして、全炭化水素量を減少させるようにしても、トルクの変動に起因して機関回転が低下することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１に概略的に示したエンジン１００は、自動車用の火花点火式４サイクル４気筒のもので、その吸気系１には図示しないアクセルペダルに応動してモータを駆動して開閉するいわゆる電子式のスロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられている。サージタンク３に連通する一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁４が設けてあり、その燃料噴射弁４を、電子制御装置５により制御するようにしている。燃焼室６を形成するシリンダヘッド７には、吸気弁８及び排気弁９が配設されるとともに、火花を発生するスパークプラグ１０が取り付けてある。また排気系１１には、排気ガス中の酸素濃度を測定するための空燃比検出手段を構成するＯ2 センサ１２が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された触媒である三元触媒１３の上流の位置に取り付けられている。なお、図１にあっては、エンジン１００の１気筒の構成を代表して図示している。
【００１１】
エンジン１００の運転状態を検出して制御する電子制御装置５は、中央演算処理装置１４と、記憶装置１５と、入力インターフェース１６と、出力インターフェース１７とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。入力インターフェース１６には、サージタンク３内の圧力すなわち吸気管圧力を検出するための吸気圧センサ１８から出力される吸気圧信号ａ、エンジン１００の回転状態を検出するためのカムポジションセンサ１９から出力される気筒判別信号Ｇ１とクランク角度基準位置信号Ｇ２とエンジン回転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ２０から出力される車速信号ｃ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ２１から出力されるＩＤＬ信号ｄ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ２２から出力される水温信号ｅ、上記したＯ2 センサ１２から出力される電流信号ｈ等が入力される。一方、出力インターフェース１７からは、燃料噴射弁４に対して燃料噴射信号ｆが、またスパークプラグ１０に対してイグニションパルスｇが出力されるようになっている。
【００１２】
電子制御装置５には、吸気圧センサ１８から出力される吸気圧信号ａとカムポジションセンサ１９から出力される回転数信号ｂとを主な情報とし、エンジン１００の運転状態に応じて決まる各種の補正係数で基本噴射時間（基本噴射量）を補正して燃料噴射弁開成時間すなわちインジェクタ最終通電時間Ｔを決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁４を制御して、エンジン負荷に応じた燃料を吸気系１に噴射させるためのプログラムが内蔵してある。また、このようにエンジン１００の燃料噴射を制御する一方、エンジン１００の始動後、空燃比がリッチである状態でエンジン１００の運転を確実に継続し得る燃料補正量及び吸入空気の補正値を限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量として設定し、限界適合噴射量よりも少ない燃料噴射量で運転する場合の燃料噴射量をリーン適合噴射量とし、かつ限界適合噴射量とリーン適合噴射量との差に対応しその差が大きいほど多く設定する吸入空気の補正量をリーン適合吸気補正量と設定し、エンジン１００の始動後における運転において可能である場合に、リーン適合噴射量とリーン適合吸気補正量とを用いて内燃機関を運転する運転制御プログラムが、電子制御装置５に内蔵してある。
【００１３】
図４のフローチャートを交えて、この運転時期制御プログラムの動作を説明する。なお、この運転時期制御プログラムは、エンジン１００が始動された後、Ｏ2センサ１２が活性して空燃比フィードバック制御を実行するまでの間、所定間隔を置いて繰り返し実行されるものである。この運転制御プログラムには、始動時における制御データとして、冷却水温度もしくは機関温度、負荷（吸入空気量又は吸入空気圧）、エンジン回転数に対応して、燃料噴射量及び吸気補正量の初期値を、例えばマップにして設定してある。マップは、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量のためのものと、リーン適合噴射量のためのものとを備えるものである。
【００１４】
限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量は、冷間始動において、燃料である一般的に使用可能なガソリンの性状の如何によらず、エンジン１００を始動し、かつＯ2センサ１２が活性して空燃比フィードバック制御を実行し得る状態まで、エンジン１００を運転し続けることができる量に演算により設定するものである。特には、例えば、重質ガソリンを使用する場合においても、冷間時においてエンジン１００を始動することができ、しかも始動後、例えばアイドル運転が継続されて理論空燃比になるように空燃比フィードバック制御を実行し得るような空燃比を維持するように、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量を設定するものである。したがって、請求項１における、空燃比がリッチである状態とは、エンジン１００を始動し得るに十分な燃料量による空燃比の状態であればよく、理論空燃比を中心としてリッチである状態と若干リーンである状態とを包含し、必ずしも空燃比が理論空燃比に対してリッチである状態だけに限定するものではない。図２において、実線により限界適合噴射量を噴射した場合の空燃比の変化を示す。
【００１５】
一方、リーン適合噴射量は、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量により始動した直後から、Ｏ2センサ１２が活性するまでの期間において、できうる限り早期に空燃比を理論空燃比近傍から若干リーンになるように演算により設定するもので、最も空燃比をリッチにする時点までは、限界適合噴射量と同等である。特には、例えば、重質ガソリンとは反対の性状の良質のガソリンを使用する場合において、限界適合噴射量の変化より急激に噴射量を減量しても、アイドル運転を継続し得るように、リーン適合噴射量を設定するものである。図２において、点線によりリーン適合噴射量を噴射した場合の空燃比の変化を示す。
【００１６】
運転制御プログラムを実行すると、まずステップＳ１では、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量を演算する。この演算に際しては、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量の初期値を、この時点の冷却水温度及び負荷に基づいて決定した後、そのそれぞれの初期値に基づいて演算するものである。
【００１７】
次に、ステップＳ２では、限界適合噴射量の演算と同様にして、リーン適合噴射量を演算する。ステップＳ３では、演算して得られた限界適合噴射量とリーン適合燃料噴射量との差分を演算する。
【００１８】
ステップＳ４では、得られた差分が０か否かを判定する。そして差分が０でないならステップＳ５に進み、０ならステップＳ６に進む。
【００１９】
ステップＳ５では、得られた差分に基づいてリーン適合吸気補正量を演算する。この場合に、リーン適合吸気補正量は、例えばマップにより設定するものであってよい。そして、例えば図３に示すように、差分が大きい程、吸気補正量が多くなる、すなわちアイドル回転制御（ＩＳＣ）における吸入空気量を増量する補正量が多くなるように設定してある。一方、ステップＳ６では、演算した限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量によりエンジン１００を運転制御する。
【００２０】
ステップＳ７では、リーン適合噴射量の燃料を噴射するとともに、リーン適合吸気補正量に基づいて吸入空気量を補正して、内燃機関を運転する。
【００２１】
このような構成において、エンジン１００を始動し、演算した限界適合噴射量とリーン適合噴射量との差分が０である場合は、制御は、ステップＳ１〜ステップＳ４、ステップＳ６と進んで、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量によりエンジン１００を運転する。これにより、エンジン１００は、空燃比がリッチである状態で運転されることになるので、失火することなくエンジン１００を確実に始動することができる。
【００２２】
そしてこのように空燃比がリッチである状態で運転が継続され、差分が０でない、つまり０を上回っていると判定した場合は、ステップＳ１〜ステップＳ５及びステップＳ７を実行して、差分に基づいて演算したリーン適合吸気補正量とリーン適合噴射量とによりエンジン１００を運転する。この場合、リーン適合噴射量は限界適合噴射量より少なくなるようにその初期値が設定してあるので、リーン適合噴射量及びリーン適合吸気補正量により運転する場合は、限界適合噴射量及び限界適合吸気補正量により運転している場合に比較して空燃比がリーンとなる。この場合に、差分が多い程リーン適合吸気補正量は多くなり、したがって吸入空気量はアイドル回転制御において増量されるものである。
【００２３】
したがって、リーン適合噴射量は、限界適合噴射量より減量するものの、吸入空気量が増加するため、空燃比の変化によるトルクの低下を抑制することができる。したがって、安定した回転でエンジン１００を運転することができるとともに、空燃比を限界適合噴射量によるリッチな空燃比より理論空燃比に近くすることができるので、全炭化水素の排出量も減らすことができる。
【００２４】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
上述の実施形態においては、限界適合噴射量とリーン適合噴射量との差分により、リーン適合吸気補正量を演算したが、この差分をリーン適合噴射量の補正限界量とするものであってもよい。すなわち、リーン適合噴射量を演算するに際して、差分に基づいて設定される補正限界量により、リーン適合噴射量の減量を規制して、リーン適合噴射量が過度に少なくなることを防止するものである。補正限界量は、差分が大きくなりに応じて大きく設定するものである。
【００２６】
したがって、例えば、重質ガソリンを使用する場合に、リーン適合噴射量により回転数が低下したりしても、補正限界量によりリーン適合噴射量を補正して設定することにより、最大、限界適合噴射量により燃料を噴射することで、トルクの変動による回転変動を抑制することができる。したがって、Ｏ2センサが活性するまでの間において、空燃比の状態を検知することなく、エンジンの運転を制御することができる。
【００２７】
上述の実施形態においては、アイドル回転制御をスロットルバルブの開度を調整することにより行ったが、スロットルバルブを迂回する迂回路を設け、その迂回路に電磁開閉弁を設け、迂回路を通過する空気量を増減する構成であってもよい。
【００２８】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態のエンジンの概略構成を示す構成説明図。
【図２】同実施形態の限界適合噴射量及びリーン適合噴射量を噴射した場合の空燃比の変化を示すグラフ。
【図３】同実施形態のリーン適合吸気補正量と差分との関係を示すグラフ。
【図４】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３０】
１４…中央演算装置
１５…記憶装置
１６…入力インターフェース
１７…出力インターフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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