(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態に応じて、前記機関の燃焼室に供給されるべき要求燃料量を演算する要求燃料量演算手段と、
前記機関の始動完了を判定する始動完了判定手段と、
前記機関の始動完了前に、前記機関の運転状態に応じて吸気通路内の燃料付着特性を表すパラメータを演算する第１のパラメータ演算手段と、
前記機関の始動完了後に、前記機関の運転状態に応じて吸気通路内の燃料付着特性を表すパラメータを演算する第２のパラメータ演算手段と、
前記燃料付着特性を表すパラメータに基づいて燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量のうち、前記燃焼室に直接吸入される第１の燃料量と前記吸気通路の壁面に付着している燃料量が蒸発して前記燃焼室に吸入される第２の燃料量とを演算する燃料量演算手段と、
前記第１及び第２の燃料量に基づいて前記要求燃料量を補正することにより前記燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、
前記機関始動完了後の前記燃料量演算手段の演算に用いる燃料付着特性を表すパラメータを、前記機関の始動完了前の前記機関の運転状態に応じて演算する第３のパラメータ演算手段とからなることを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項２】
前記機関の始動完了時に前記第１のパラメータ演算手段により演算された前記パラメータから、前記第２のパラメータ演算手段により演算された前記パラメータへ徐々に移行させる過渡制御手段をさらに設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項３】
前記機関始動完了後の前記燃料量演算手段の演算に用いる燃料付着特性を表すパラメータは、前記吸気通路に付着している燃料量に相当するパラメータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は内燃機関の燃料供給制御装置に関し、特に内燃機関の吸気管壁面に付着する燃料量を考慮して燃料噴射量を決定する燃料供給制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射弁により吸気管内に噴射された燃料は、その大部分が機関の燃焼室に直接供給されるが、一部は吸気管壁面に付着するため、この点を考慮して燃料噴射量を決定する、いわゆる付着補正を行うようにした燃料供給制御装置は、従来より知られている。
【０００３】
また、機関の始動中は吸気管壁面に付着する燃料量を精度よく予測することが困難であるため、始動中は付着補正を行わないようにした制御装置や始動中及び機関回転数の変化率が所定以上のときは付着補正を行わないようにした制御装置が、従来より知られている（特開平３−１８９３４４号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置では、始動完了後の付着補正開始時には付着燃料量の予測値が演算されていないため、正確な付着補正を行うことができず、供給燃料量が大きく変化して、機関回転の変動を招く場合があった。
【０００５】
一方、始動中も始動後と同様の付着補正を行うようにすると、以下のような問題がある。即ち、特に機関の低温時には燃料が吸気管壁面に大量に付着することが予測されるので、燃料を多く供給するように補正してしまうが、始動時においては供給した燃料が燃焼しないことがあるため、燃料が残存して空燃比が極端なリッチ状態となり、機関の始動性を悪化させる場合があった。
【０００６】
本発明は上述した点に鑑みなされたものであり、機関始動中においても始動性を悪化させない範囲で付着補正を行い、実際に燃焼室に供給される燃料量をより適切に制御するとともに、始動後の付着補正開始時における供給燃料量の急変を防止することができる内燃機関の燃料供給制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、内燃機関の運転状態に応じて、前記機関の燃焼室に供給されるべき要求燃料量を演算する要求燃料量演算手段と、前記機関の始動完了を判定する始動完了判定手段と、前記機関の始動完了前に、前記機関の運転状態に応じて吸気通路内の燃料付着特性を表すパラメータを演算する第１のパラメータ演算手段と、前記機関の始動完了後に、前記機関の運転状態に応じて吸気通路内の燃料付着特性を表すパラメータを演算する第２のパラメータ演算手段と、前記燃料付着特性を表すパラメータに基づいて燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量のうち、前記燃焼室に直接吸入される第１の燃料量と前記吸気通路の壁面に付着している燃料量が蒸発して前記燃焼室に吸入される第２の燃料量とを演算する燃料量演算手段と、前記第１及び第２の燃料量に基づいて前記要求燃料量を補正することにより前記燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、前記機関始動完了後の前記燃料量演算手段の演算に用いる燃料付着特性を表すパラメータを、前記機関の始動完了前の前記機関の運転状態に応じて演算する第３のパラメータ演算手段とからなることを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置を提供するものである。
【０００８】
また、前記機関の始動完了時に前記第１のパラメータ演算手段により演算された前記パラメータから、前記第２のパラメータ演算手段により演算された前記パラメータへ徐々に移行させる過渡制御手段をさらに設けることが望ましい。
【０００９】
また、前記機関始動完了後の前記燃料量演算手段の演算に用いる燃料付着特性を表すパラメータは、前記吸気通路に付着している燃料量に相当するパラメータとすることが望ましい。
【００１０】
【作用】
請求項１記載の燃料供給制御装置によれば、機関の始動中においては、機関の始動性を悪化させずに付着補正を行った上で、燃料付着パラメータの演算を別個に継続することにより、始動後の付着補正に反映させることができる。
【００１１】
請求項２記載の燃料供給制御装置によれば、機関の始動完了時においては、始動中の付着補正値から始動後の付着補正値へ徐々に移行するように制御される。
【００１２】
請求項３記載の燃料供給制御装置によれば、機関の始動中に吸気通路に付着する燃料量を推定することができる。
【００１３】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施例に係る内燃機関（以下「エンジン」という）及びその空燃比制御装置の全体の構成図であり、エンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００１５】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００１６】
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７を介して吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ８が設けられており、この絶対圧センサ８により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ）センサ９が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１７】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１８】
また、エンジン１の図示しないカム軸周囲またはクランク軸周囲には、クランク角度（ＣＲＫ）センサ１１と、気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２とが取り付けられている。ＣＲＫセンサ１１は、エンジン１のクランク軸の１／２回転（１８０°）より短い一定のクランク角周期（例えば３０°周期）でもって所定のクランク角度位置でパルス（以下、ＣＲＫパルスという）を発生する。ＣＲＫパルスはＥＣＵ５に供給され、前記ＣＲＫパルスに基づいてＴＤＣパルスを出力する。すなわち、ＴＤＣパルスは各気筒の基準クランク角度位置を表すものであって、クランク軸の１８０°回転毎に発生する。
【００１９】
また、ＥＣＵ５は、ＣＲＫパルスの発生時間間隔を計測してＣＲＭＥ値を算出し、さらにこのＣＲＭＥ値をＴＤＣパルスの発生時間間隔に亘って加算してＭＥ値を算出し、該ＭＥ値の逆数であるエンジン回転数ＮＥを算出する。ＣＹＬセンサ１２は、特定の気筒の吸入行程開始時に対応するＴＤＣパルス発生位置よりも前の所定クランク角度位置（例えば、１０°ＢＴＤＣ）でパルス（以下、ＣＹＬパルスという）を発生する。
【００２０】
ＥＣＵ５には、さらに大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ１７が接続されており、その検出信号がＥＣＵ５に供給される。
【００２１】
ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａ、複数の中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成される。
【００２２】
次に吸気管２の壁面に付着する燃料を考慮した燃料噴射弁６の開弁時間ＴＯＵＴの算出手法を説明する。なお、本実施例では、燃料噴射弁６の開弁時間は、燃料噴射量に対応するので、以下の説明では、実際は燃料噴射時間に換算して表されているパラメータを、燃料噴射量あるいは燃料量として記載している。
【００２３】
図２は、燃料噴射量ＴＯＵＴを算出する処理のフローチャートであり、本処理はＴＤＣパルスの発生毎にＥＣＵ５のＣＰＵ５ｂで実行される。
【００２４】
先ずステップＳ１では、壁面付着補正パラメータである直接率Ａ及び持ち去り率Ｂを算出する。直接率Ａは、あるサイクルで噴射した燃料のうち、そのサイクル中に蒸発等により燃焼室に吸入される燃料の割合であり、持ち去り率Ｂは、前回までに吸気管壁面に付着した燃料のうち、そのサイクル中に蒸発等により燃焼室に吸入される燃料の割合である。このステップにおける算出処理の詳細は、図３を参照して後述する。
【００２５】
続くステップＳ２では、始動モード（クランキング中）か否かを判別し、始動モードでなければ直ちにステップＳ４に進み、始動モードであればステップＳ４の演算で用いる付着燃料量ＴＷＰを後述する始動時用の付着燃料量ＴＷＰＣＲに置き換えて、ステップＳ４に進む。
【００２６】
ステップＳ４では、下記式により今回噴射すべき燃料量である噴射燃料量ＴＮＥＴを算出する。
【００２７】
ＴＮＥＴ＝（ＴＣＹＬ（Ｎ）−Ｂ×ＴＷＰ（Ｎ−１））／Ａ
ここで、ＴＣＹＬ（Ｎ）は、要求燃料量（実際に燃焼室に吸入されるべき燃料量）であり、エンジン運転状態に応じて以下のように算出される。即ち、エンジンの始動モード（クランキング中）においては、エンジン回転数ＮＥに応じて設定される基本燃料量を、エンジン水温ＴＷ及び大気圧ＰＡに応じて補正することにより算出され、エンジンの基本モード（始動モード以外の制御モード、通常運転状態）においては、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定される基本燃料量を、エンジン水温ＴＷ、大気圧ＰＡ等を含む各種センサからのエンジン運転パラメータに応じて補正することにより算出される。
【００２８】
また、ＴＷＰ（Ｎ）は、後述する図４の処理で算出される吸気管付着燃料量（予測値）であり、（Ｂ×ＴＷＰ（Ｎ−１））は、前回のサイクルまでに吸気管に付着した燃料量から今回のサイクルで燃焼室に持ち去られる持ち去り燃料量に相当する。持ち去り燃料量分は新たに噴射する必要がないので、ＴＣＹＬ（Ｎ）値からこの分を減算するようにしている。
【００２９】
続くステップＳ５では、ステップＳ２で算出した噴射燃料量ＴＮＥＴのリミットチェックを行う。具体的には、ＴＮＥＴ値が負値のときはＴＮＥＴ＝０とし、所定上限値ＴＮＥＴＬＭＴＨを越えるときは、ＴＮＥＴ＝ＴＮＥＴＬＭＴＨとする。
【００３０】
次いで、最終的な燃料噴射時間ＴＯＵＴ（Ｎ）をＴＮＥＴ値に設定して（ステップＳ６）、本処理を終了する。
【００３１】
図３は図２のステップＳ１における直接率Ａ及び持ち去り率Ｂを決定する処理のフローチャートである。
【００３２】
先ずステップＳ１１では、始動モードか否か、即ちエンジンのクランキング中か否かを判別する。この判別は、例えばエンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥＣＲより低いか否かを判別することにより行う。
【００３３】
始動モードであるときは、図５に示すようにエンジン水温ＴＷに応じて設定されたＡＣＲ／ＢＣＲテーブルを検索して始動時用の直接率ＡＣＲ及び持ち去り率ＢＣＲを決定するとともに、図７に示すようにエンジン水温ＴＷに応じて設定されたＡＴＷテーブル及びＢＴＷテーブルを検索して付着燃料量ＴＷＰの仮演算用の直接率ＡＴＷ及び持ち去り率ＢＴＷを算出する。
【００３４】
ＡＣＲ／ＢＣＲテーブルは、エンジン水温ＴＷが上昇するほどＡＣＲ値及びＢＣＲ値が減少するように設定されている。ＡＣＲ値及びＢＣＲ値は１．０に近いほど、吸気管付着燃料量が少ないことに対応するので、ＡＣＲ／ＢＣＲテーブルは、エンジン水温ＴＷが低下するほど、付着補正の度合いが低下するように設定されている。また、このテーブル設定値は、基本モードにおいてマップ検索により決定される基本モード用の直接率のマップ値ＡＭＡＰ及び持ち去り率のマップ値ＢＭＡＰより大きな値（１．０に近い値）、即ち付着補正の度合いの低い値に設定されている。
【００３５】
このようにして決定した始動時用の付着パラメータＡＣＲ，ＢＣＲを用いることにより、始動中においても始動性を悪化させない範囲で付着補正を行うことができる。
【００３６】
また、ＡＴＷテーブル及びＢＴＷテーブルは、それぞれ図７（ａ），（ｂ）に示すように、エンジン水温ＴＷが上昇するほどＡＴＷ値及びＢＴＷ値が増加するように設定されている。ＡＴＷ値及びＢＴＷ値を用いて算出する付着燃料量ＴＷＰは、始動完了時において始動後の付着燃料量の初期値として用いるために算出するものである。
【００３７】
続くステップＳ１３では、始動時用の付着パラメータＡＣＲ，ＢＣＲについて各種の補正を行う。具体的には例えば、エンジン回転数ＮＥ、大気圧ＰＡ、吸気温ＴＡ等に応じて補正係数を算出し、これをステップＳ１２で決定したテーブル検索値ＡＣＲ，ＢＣＲに乗算することにより、補正直接率ＡＣＲＭ及び補正持ち去り率ＢＣＲＭを算出する。そして、これのＡＣＲＭ値及びＢＣＲＭ値を直接率Ａ及び持ち去り率Ｂとするとともに、仮演算用の付着パラメータＡＴＷ，ＢＴＷをＡ’，Ｂ’として（ステップＳ１４）、本処理を終了する。
【００３８】
一方ステップＳ１１で、始動モードでないとき、即ち基本モードであるときは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたマップを検索して、直接率のマップ値ＡＭＡＰ及び持ち去り率のマップ値ＢＭＡＰを算出する（ステップＳ１５）。次いで、過渡処理を行う（ステップＳ１６）。この処理は、基本モードに移行する直前のＡＣＲ値及びＢＣＲ値と、ステップＳ１５で算出したマップ値ＡＭＡＰ，ＢＭＡＰとの差が大きい場合には、直前のＡＣＲ値及びＢＣＲ値から、徐々にＡＭＡＰ値及びＢＭＡＰ値に移行させる処理である。
【００３９】
この過渡処理により、付着パラメータ値の急変を防止し、エンジン回転数ＮＥの変動を防止することができる。
【００４０】
続くステップＳ１７では、過渡処理後のＡＭＡＰ値及びＢＭＡＰ値に、エンジン水温ＴＷ、吸気温ＴＡ、大気圧ＰＡ等に応じて算出される補正係数を乗算して、補正マップ値ＡＭＡＰＭ，ＢＭＡＰＭを算出し、これらを直接率Ａ及び持ち去り率Ｂとして（ステップＳ１８）、本処理を終了する。
【００４１】
図４は、吸気管付着燃料量ＴＷＰを算出する処理のフローチャートである。
【００４２】
先ずステップＳ２１では、始動モードか否かを判別し、始動モードのときは、図３のステップＳ１４で算出された最新の直接率Ａ、Ａ’及び持ち去り率Ｂ，Ｂ’を読み込み（ステップＳ２２）、次いで下記式により始動時用付着燃料量ＴＷＰＣＲ（Ｎ）及び付着燃料量ＴＷＰ（Ｎ）を算出する（ステップＳ２３）。
【００４３】
ＴＷＰＣＲ（Ｎ）＝（１−Ａ）×ＴＯＵＴ（Ｎ）＋（１−Ｂ）×ＴＷＰＣＲ（Ｎ−１）
ＴＷＰ（Ｎ）＝（１−Ａ’）×ＴＯＵＴ（Ｎ）＋（１−Ｂ’）×ＴＷＰ（Ｎ−１）
ここで、ＴＷＰＣＲ（Ｎ−１），ＴＷＰ（Ｎ−１）は、前回算出値であり、右辺第１項は、直前に終了した噴射により新たに付着した燃料量を表し、右辺第２項は、既に付着していた燃料の一部が持ち去られ、その残りの分に相当する。
【００４４】
続くステップＳ２４では、ＴＷＰＣＲ（Ｎ）値及びＴＷＰ（Ｎ）値のリミットチェックを行い、本処理を終了する。
【００４５】
一方前記ステップＳ２１で始動モードでないときは、図３のステップＳ１８で算出された最新の直接率Ａ及び持ち去り率Ｂを読み込み、次いで下記式により付着燃料量ＴＷＰ（Ｎ）を算出する。
【００４６】
ＴＷＰ（Ｎ）＝（１−Ａ）×ＴＯＵＴ（Ｎ）＋（１−Ｂ）×ＴＷＰ（Ｎ−１）
続くステップＳ２３では、ＴＷＰ（Ｎ）値のリミットチェックを行い、本処理を終了する。
【００４７】
図６は、エンジンの移動開始から基本モードへ移行する場合の、直接率Ａ、持ち去り率Ｂ、付着燃料量ＴＷＰ及びエンジン回転数ＮＥの推移の一例を示す図である。この例では始動時の直接率ＡＣＲ及び持ち去り率ＢＣＲが０．８に設定されており、これを用いて算出される始動時用の付着燃料量ＴＷＰＣＲは、時間経過とともに徐々に増加する。これにより、エンジンの始動性を悪化させない範囲で付着補正を行うことができる。また、始動中においては仮演算用の直接率ＡＴＷ及び持ち去り率ＢＴＷを用いて、付着燃料量ＴＷＰが算出される。そして、エンジン回転数ＮＥが上昇し、時刻ｔ０において基本モードに移行すると、基本モードにおける付着燃料量ＴＷＰの初期値は、始動モードにおいてＡＴＷ値及びＢＴＷ値を用いて算出したＴＷＰ値の最終値に設定され、直接率Ａ及び持ち去り率Ｂの決定処理において過渡処理が実行され（過渡処理実行中の直接率及び持ち去り率をＡＴＲ，ＢＴＲで示す）、直接率Ａ及び持ち去り率Ｂの値は、ＡＣＲ値及びＢＣＲ値から徐々にＡＭＡＰ値及びＢＭＡＰ値に移行する。
【００４８】
このように本実施例では、エンジンの始動中においてもエンジン水温ＴＷに応じて始動時用の直接率ＡＣＲ及び持ち去り率ＢＣＲを設定し、これらの値を基本モードにおけるマップ値より大きな値に設定し、さらにエンジン水温ＴＷが低下するほど補正の度合いを小さくしたので、例えばエンジンの低温始動時においても始動性を悪化させることがない。
【００４９】
さらに、始動時用の直接率ＡＣＲ及び持ち去り率ＢＣＲより小さな値（始動後に使用するマップ値ＡＭＡＰ，ＢＭＡＰとほぼ同程度の値）に設定される仮演算用の直接率ＡＴＷ及び持ち去り率ＢＴＷを用いて、付着燃料量ＴＷＰを算出するようにしたので、基本モードへの移行時点における付着燃料量ＴＷＰの初期設定を、適切に行うことができ、移行直後の付着補正の精度を向上させることができる。
【００５０】
さらに、始動モードから基本モードへの移行直後における過渡処理により、付着補正量の急変による燃料供給量の変動を防止することができる。
【００５１】
なお、上述した実施例では、エンジン水温ＴＷに応じて始動時用の直接率ＡＣＲ及び持ち去り率ＢＣＲ及び仮演算用の直接率ＡＴＷ及び持ち去り率ＢＴＷを決定するようにしたが、これに限るものではなく、例えば吸気温ＴＡ又はエンジンオイル温度に応じて、図５又は図７と同様の傾向で設定するようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１記載の燃料供給制御装置によれば、機関の始動中においては、機関の始動性を悪化させずに付着補正を行った上で、燃料付着パラメータの演算を別個に継続することにより、始動後の付着補正に反映させるようにしたので、始動中において実際に燃焼室に供給される燃料量をより適切に制御するとともに、始動完了直後の付着補正の精度を向上させることができる。
【００５３】
請求項２記載の燃料供給制御装置によれば、機関の始動完了時においては、始動中の付着補正値から始動後の付着補正値へ徐々に移行するように制御されるので、始動完了直後の付着補正の精度をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】燃料噴射時間（ＴＯＵＴ）を算出する処理のフローチャートである。
【図３】付着補正パラメータ（Ａ，Ｂ）を決定する処理のフローチャートである。
【図４】吸気管付着燃料量を算出する処理のフローチャートである。
【図５】始動時用の付着補正パラメータ（ＡＣＲ，ＢＣＲ）を算出するためのテーブルを示す図である。
【図６】付着補正パラメータ、吸気管付着燃料量及びエンジン回転数の推移を示す図である。
【図７】付着パラメータ算出用のテーブルを示す図である。
【符号の説明】
１  内燃機関
２  吸気管
５  電子コントロールユニット
６  燃料噴射弁
９  吸気温センサ
１０  エンジン水温ＴＷ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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