(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気量に応じた量の燃料を吸気系に噴射する燃料噴射弁と、
吸気弁の作動時期を可変的に制御する可変動弁機構とを備えた可変動弁エンジンにおいて、
エンジン低温時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料を増量制御するにあたり、
エンジン冷却水温が低下するほど前記燃料を増量し、かつブースト圧が大きいほど前記燃料増量の増量率を低下させる燃料増量手段を備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射量制御装置。
【請求項２】
前記エンジンは各気筒毎にそれぞれ独立して吸排気弁を駆動しかつその駆動時期を調整可能な可変動弁機構と、エンジン冷却水温を検出する手段と、ブースト圧を検出する手段とを備える請求項１に記載のエンジンの燃料噴射量制御装置。
【請求項３】
前記ブースト圧の検出手段は、吸気弁の閉時期とスロットルバルブの開度とに基づいてブースト圧を推定する請求項２に記載のエンジンの燃料噴射量制御装置。
【請求項４】
前記ブースト圧の検出手段は、吸気系に設けたブースト圧センサの出力からブースト圧を検出する請求項２に記載のエンジンの燃料噴射量制御装置。
【請求項５】
前記燃料増量手段は、エンジン冷却水温に応じて設定した燃料増量特性をブースト圧に応じて補正し、この補正特性に基づいてそのときの冷却水温から燃料増量を算出する請求項１〜４のいずれか一つに記載のエンジンの燃料噴射量制御装置。
【請求項６】
前記燃料増量手段は、エンジン冷却水温に応じて設定した燃料増量特性に基づいてそのときの冷却水温から燃料量を求め、この燃料量をそのときのブースト圧に応じて補正する請求項１〜４のいずれか一つに記載のエンジンの燃料噴射量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はブーストに応じて低温時の燃料噴射量を補正するエンジンの燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明の課題】
エンジンの吸、排気弁をカム駆動に代えて各気筒毎に電動で駆動（ソレノイド駆動）するものが、例えば特開昭６１−２４７８０７号公報によって、また油圧的に駆動するものが、特開平７−３１７５１６号公報によって知られている。
【０００３】
これによると、カムシャフト等の機構を省略することができ、エンジンの運転状態に合った弁開閉タイミングに設定できると共に、弁開閉タイミングによって、シリンダの吸入空気量および排気ガスの排出を制御することが可能である（特開昭６１−２４７８０７号公報等）。
【０００４】
ところで、エンジンの低温時に燃焼条件が悪化するのに伴い回転数変動が大きくなるの防ぐため、通常は燃料噴射量を増量し、燃焼の安定化をはかっている。しかし、この燃料増量はそのまま燃費の悪化にもつながることから、低温増量は必要最小限に留めることが望ましい。
【０００５】
吸気ポートに噴射される燃料はそのときのブースト圧に応じて気化し、一般には燃料の気化割合が多いほど燃焼条件は良好となるが、従来はこの気化条件を含ませることなく、燃料増量を行っている。このため、低温時の燃料増量が常に効率的に行われるという保証がなかった。
【０００６】
とくに可変動弁エンジンでは、吸気弁の閉弁時期に応じて吸入空気量が変化し、これに応じて発生するブースト圧も変化し、ブースト圧の変化幅は通常のエンジンよりも大きく、燃料効率の変動も大きい。
【０００７】
なお従来、例えば特開平３−２３３３９号公報にもあるが、エンジン過給圧に応じて燃料噴射量を補正してるものは、過給圧によって空気質量流量（密度）が大きくなるのに伴って燃料供給量を変化させることで、空燃比の実質的な変動を抑制するものであって、エンジン始動時、低温時などの燃焼特性を改善するものとは、本質的に異なる。
【０００８】
そこで本発明は、ブースト圧に応じて燃料増量を調整することにより、低温時の燃料増量を必要最小限にとどめ、燃費の改善を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、吸入空気量に応じた量の燃料を吸気系に噴射する燃料噴射弁と、吸気弁の作動時期を可変的に制御する可変動弁機構とを備えた可変動弁エンジンにおいて、エンジン低温時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料を増量制御するにあたり、エンジン冷却水温が低下するほど前記燃料を増量し、かつブースト圧が大きいほど前記燃料増量の増量率を低下させる燃料増量手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記エンジンは各気筒毎にそれぞれ独立して吸排気弁を駆動しかつその駆動時期を調整可能な可変動弁機構と、エンジン冷却水温を検出する手段と、ブースト圧を検出する手段とを備える。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明において、前記ブースト圧の検出手段は、吸気弁の閉時期とスロットルバルブの開度とに基づいてブースト圧を推定する。
【００１２】
第４の発明は、第２の発明において、前記ブースト圧の検出手段は、吸気系に設けたブースト圧センサの出力からブースト圧を検出する請求項２に記載のエンジンの燃料噴射量制御装置。
【００１３】
第５の発明は、第１から第４の発明において、前記燃料増量手段は、エンジン冷却水温に応じて設定した燃料増量特性をブースト圧に応じて補正し、この補正特性に基づいてそのときの冷却水温から燃料増量を算出する。
【００１４】
第６の発明は、第１から第４の発明において、前記燃料増量手段は、エンジン冷却水温に応じて設定した燃料増量特性に基づいてそのときの冷却水温から燃料量を求め、この燃料量をそのときのブースト圧に応じて補正する請求項１〜４のいずれか一つに記載の可変動弁エンジンの燃料噴射量制御装置。
【００１６】
第１〜第６の発明において、エンジンの低温時の燃料供給量は、エンジン冷却水温が低くなるほど増量されるが、そのときのブースト圧に応じてこの増量幅が補正される。同一の冷却水温のときでも、ブースト圧が高い（気圧が低い）ほど燃料の蒸発量が多く、燃焼条件が良くなるので、燃料供給量を減らしても燃焼の安定性は維持される。これにより低温時の燃焼特性を良好に保ちつつ、燃費の改善をはかることが可能となる。
【００１７】
なお、第３の発明では、ブースト圧センサを設けなくても、適切な燃料の増量が行える。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１において、１はエンジン、２はシリンダ（燃焼室）、３は吸気弁、４は排気弁、５は吸気管、６は排気管、７は点火栓、８は燃料噴射弁、９は排気浄化用触媒である。
【００２０】
吸気弁３、排気弁４を駆動する電磁アクチュエータ１０，１１は、図２のように可動部１２を開弁方向と閉弁方向に付勢する２つのスプリング１３，１４と、可動部１２を開弁方向と閉弁方向に吸引する２つの電磁石１５，１６とが設けられる。
【００２１】
駆動回路１７によって、図２の状態から開弁側の電磁石１５の電磁コイルの電流が遮断されると、閉弁側のスプリング１４のバネ力により、可動部１２は中立位置を通過して閉弁側の電磁石１６に接近すると共に、このとき閉弁側の電磁石１６の電磁コイルに通電しておくことで、その電磁吸引力により可動部１２は開弁側のスプリング１３のバネ力に打ち勝って閉弁側の電磁石１６に吸引され、閉弁される。次に、この状態から閉弁側の電磁石１６の電磁コイルの電流が遮断されると、今度は開弁側のスプリング１３のバネ力により、可動部１２は中立位置を通過して開弁側の電磁石１５に接近すると共に、このとき開弁側の電磁石１５の電磁コイルに通電しておくことで、その電磁吸引力により可動部１２は閉弁側のスプリング１４のバネ力に打ち勝って開弁側の電磁石１５に吸引され、開弁される。なお、両電磁石１５，１６の電磁コイルに電流が流れていない場合には、可動部１２は両スプリング１３，１４のバネ力により両電磁石１５，１６の吸着面からそれぞれ所定の位置だけ離間した中立位置に保持される。
【００２２】
一方、吸気管５には、図示しないアクセルに連動して開閉するスロットルバルブ１８が設けられ、エンジンの運転条件を検出する手段として、エンジンの吸入空気量を検出するエアフローメータ（吸気量センサ）２１からの信号がコントロールユニット２０に入力される。また、エンジンの運転条件を検出する手段として、エンジン回転数、クランク角を検出するクランク角センサ２２、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ２３、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ２４等が設けられ、これらの信号もコントロールユニット２０に入力される。
【００２３】
これらのセンサ信号に基づき運転状態に応じて、コントロールユニット２０によって、吸、排気弁３，４の開閉時期が駆動回路１７を介して制御される一方、燃料噴射弁８から噴射される燃料噴射量を吸入空気量に応じて所定の空燃比となるように制御する。さらにコントロールユニット２０では、エンジン低温時や始動直後など、そのときのエンジン冷却水温に応じて行う燃料噴射量の増量制御をそのときのブースト圧に基づいて補正するようになっている。
【００２４】
同一の冷却水温ならばブースト圧が高いほど吸気系に噴射した燃料の蒸発量が多くなり、燃焼条件が良好となり、その分だけ燃料供給量を減らしても低温時などの燃焼安定性が確保できる。
【００２５】
このため、本発明ではブースト圧を推定しながら燃料増量を補正するようにしたもので、具体的な制御内容について、図３のフローチャートにしたがって説明する。
【００２６】
ステップＳ１では吸気弁３の閉時期（ＩＶＣ）と、スロットルバルブ開度（ＴＶＯ）とを読み込み、これらに基づいてステップＳ２においてブースト圧（ＢＯＯＳＴ）を推定する。
【００２７】
図５に同一吸入空気量のときの吸気弁閉時期と、スロットル開度と、そのときのブースト圧の関係を示す。同一吸入空気量を維持するのに、スロットル開度が大きいときは要求される吸気弁閉時期は早く、すなわち吸気上死点からのクランク角が小さくなり、スロットル開度が小さくなると、吸気弁閉時期は遅くなる。そしてこのとき吸気弁閉時期が遅くなるほど、またスロットル開度が小さくなるほどブースト圧が高くなる。したがってこれらの特性に応じて、そのときの吸気弁閉時期とスロットル開度からブーストを推定することができる。
【００２８】
ただし、吸気弁３の閉時期のみからでもブースト圧の推定は可能である。
【００２９】
ステップＳ３ではエンジン冷却水温に応じての燃料噴射特性を設定した水温増量テーブルを推定したブースト圧に基づいて補正する。水温増量テーブルは例えば図６に示すように、冷却水温が低いときほど大きな燃料増量を行い、冷却水温が高温になるほど増量を小さくする。このような水温増量テーブルの特性をそのときのブースト圧に応じて補正し、つまり増量率を変化させる。ブースト圧が高くなるほど燃料蒸発量が多くなり、燃焼条件がよくなるため、同一の燃焼安定性を得るのに必要な燃料の増量率がそれだけ小さくなる。そこでブースト圧に対応して燃料増量率を相対的に増減するのであり、ブースト圧が高くなるほど増量率を小さくするように補正する。もしくは、ブースト圧に応じて複数の異なる特性の水温増量テーブルを用意しておき、そのときのブースト圧によって対応する水温増量テーブルを選択する。この場合もブースト圧が高いものほど、燃料の増量率は小さくなる。
【００３０】
そして、ステップＳ４でエンジン冷却水温を読み込み、ステップＳ５でこの冷却水温により、前記した水温増量テーブルの補正特性に基づいて燃料の水温補正量を算出する。したがって、この水温補正量はそのときのエンジン冷却水温にブースト圧を考慮したものとなり、同一の冷却水温ならばブースト圧が高いときほど燃料の補正増量は少なくなる。
【００３１】
図４に燃料増量の補正をするための別のフローチャートを示す。
【００３２】
ステップＳ１１で冷却水温を読み込んだら、ステップＳ１２で図６のような水温増量テーブルから水温補正量を算出する。ステップＳ１３で吸気弁閉時期（ＩＶＣ）、スロットル開度（ＴＶＯ）を読み込んだら、これらに基づいてステップＳ１４でブースト圧を推定する。そしてステップＳ１５でこのブースト圧に基づいて前記した水温補正量を補正する。この補正は、上記と同じように、ブースト圧が高いときほど燃料の水温増量率を小さくするものである。
【００３３】
次に全体的な作用について説明する。
【００３４】
エンジンの始動直後あるいは低温時など、燃焼条件が悪化し、燃焼が不安定となるので、これを防ぐために通常の燃料噴射量よりも燃料を多く、つまり空燃比を濃くする補正が行われる。
【００３５】
この場合、可変動弁エンジンでは同一の吸入空気量であっても、そのときのスロットル開度、吸気弁３の閉時期によってブースト圧が変化し、これに応じて吸気系に噴射された燃料の蒸発特性が異なってくる。燃料の蒸発率が高くなるほど燃焼条件は良くなり、燃焼条件が良くなれば、要求される燃料の増量率も相対的に減少する。つまり、より少ない燃料の増量でもって安定した燃焼特性が確保されるのである。
【００３６】
冷却水温に基づく低温時の燃料の増量は、ブースト圧に基づいて補正が行われ、ブースト圧が高く蒸発量が多くなるほど、増量率は少なくなる。したがって、本発明では燃料増量を不必要に大きくすることなく、燃焼安定性を維持することが可能となり、それだけ燃費特性を向上させられる。
【００３７】
上記実施の形態では、吸排気弁の作動を各気筒毎に独立して制御できる可変動弁エンジンに本発明を適用した例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限られるわけではなく、カムにより吸排気弁を駆動する通常のエンジンにも適用することができる。
【００３８】
図７は通常エンジンについての実施の形態のフローチャートを示すもので、図３のフローチャートと相違する部分について説明する。ステップＳ２１でスロットル開度（ＴＶＯ）とエンジン回転数（ｒｐｍ）を読み込み、これらに基づいてステップＳ２１でブースト圧を推定する。
吸気弁の作動時期が変化しないときは、そのときのスロットル開度と回転数とからブースト圧が決まり、同一のスロットル開度ならば回転数が高いほどブースト圧は高くなる。
【００３９】
このようにしてブースト圧を推定したら、以下、これと水温とに基づいて燃料の補正量を決めることは、図３と同じであり、通常のエンジンであっても、ブースト圧が高いほど、燃料の増量率は低く抑えられ、これにより低温時の燃焼特性を燃費の悪化を最小限に留めつつ向上させられる。
【００４０】
なお、この制御は図４のフローチャートと同じようにして、実施することも可能である。
【００４１】
なお、上記各実施形態において、ブースト圧は吸気系にブースト圧センサを設けて直接的に検出することも可能である。
【００４２】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成断面図。
【図２】電動式の吸、排気弁の構成図。
【図３】制御内容を示すフローチャート。
【図４】同じく他の制御内容を示すフローチャート。
【図５】同一吸入空気量における吸気弁閉時期、スロットル開度とブースト圧の関係を示す説明図。
【図６】燃料の水温補正特性を示す説明図。
【図７】他の実施形態での制御内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２  シリンダ
３  吸気弁
４  排気弁
５  吸気管
６  排気管
８  燃料噴射弁
１０，１１  電磁アクチュエータ
１５，１６  電磁石
１７  駆動回路
２０  コントロールユニット
２２  クランク角センサ
２３  スロットル開度センサ
２４  冷却水温センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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