(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガソリンで燃料供給される自動車の多重シリンダー式の内燃エンジンの低温始動のための方法であって、
前記自動車は、前記エンジンへの燃料の配給を制御し該エンジンの前記シリンダー内の該燃料の点火のタイミングを取るようにプログラムされたマイクロプロセッサ、エンジン速度データを該マイクロプロセッサに提供するためのエンジン速度センサー、未知の揮発性特性を持つガソリンが入っている燃料タンク、及び、前記エンジンを始動するようにクランク作動させるための車両オペレータ作動型スターターモータを備えるエンジン制御モジュールを含み、前記エンジンは、前記燃料タンクから燃料を受け取って該燃料を前記シリンダーに配給するための少なくとも１つの燃料インジェクタを備えており、前記方法は、
前記エンジンのクランク動作時に、第１の予め較正された燃料リッチ率で１つ又はそれ以上の前記インジェクタにより前記シリンダーへの前記燃料の配給を開始し、及び、エンジン運転動作を達成するため点火を開始し、
エンジン運転動作の開始を検出するため前記エンジンの速度を検出し、
エンジン運転動作を検出したとき、前記燃料の配給率を第２の予め較正された燃料率に減少させ、
引き続くシリンダー点火事象に亘って前記エンジンの速度値を検出して、ピークエンジン速度値及び該ピーク値より低い最小エンジン速度値を検出し、
前記ピーク値と前記最小値との間のエンジン速度の差を計算し、
前記差を、前記燃料の揮発性特性を決定するための測度として使用する、各工程を含む、前記マイクロプロセッサの制御下で実行される、前記方法。
【請求項２】
エンジン事象の検出窓を設定し、該検出窓内で、前記ピーク値及び最小即ち終端速度値を検出する工程を含む、請求項１に記載の低温始動のための方法。
【請求項３】
前記予め較正された燃料リッチの注入率を、前記燃料に対して決定された揮発性特性に基づく燃料注入率に調整する工程を含む、請求項１に記載の低温始動のための方法。
【請求項４】
前記予め較正された燃料リッチの注入率を、前記燃料に対して決定された揮発性特性に基づく燃料注入率に調整する工程を含む、請求項２に記載の低温始動のための方法。
【請求項５】
ガソリンで燃料供給される自動車の多重シリンダー式の内燃エンジンの低温始動のための方法であって、
前記自動車は、前記エンジンへの燃料の配給を制御し該エンジンの前記シリンダー内の該燃料の点火のタイミングを取るようにプログラムされたマイクロプロセッサ、エンジン速度データを該マイクロプロセッサに提供するためのエンジン速度センサー、未知の揮発性特性を持つガソリンが入っている燃料タンク、及び、前記エンジンを始動するようにクランク作動させるための車両オペレータ作動型スターターモータを備えるエンジン制御モジュールを含み、前記エンジンは、前記燃料タンクから燃料を受け取って該燃料を前記シリンダーに配給するための少なくとも１つの燃料インジェクタを備えており、前記方法は、
前記エンジンのクランク動作時に、第１の予め較正された燃料リッチ率で１つ又はそれ以上の前記インジェクタにより前記シリンダーへの前記燃料の配給を開始し、及び、エンジン運転動作を達成するため点火を開始し、
エンジン運転動作の開始を検出するため前記エンジンの速度を検出し、
エンジン運転動作を検出したとき、前記燃料の配給率を第２の予め較正された燃料率に減少させ、
引き続くシリンダー点火事象に亘って前記エンジンの速度値を検出し、
前記エンジン速度の時間的変化率を計算して、該速度値の時間変化率の少なくとも１つのピーク値及び最小値を検出し、
前記ピーク値及び最小値を、前記燃料の揮発性特性を決定するための測度として使用する、各工程を含む、前記マイクロプロセッサの制御下で実行される、前記方法。
【請求項６】
特定の検出窓に亘って前記速度変化率の前記ピーク値及び最小値の間の差を計算し、該差を前記燃料の揮発性特性を決定するための測度として使用する、各工程を含む、請求項５に記載の低温始動のための方法。
【請求項７】
引き続くシリンダー点火事象に亘って前記エンジンの速度値を検出し、
前記エンジン速度の時間的変化率を計算して、特定の検出窓に亘る前記速度変化率の値に基づいてゼロ交差数を検出し、
前記ゼロ交差数を前記燃料の揮発性特性を決定するための測度として使用する、各工程を含む、請求項５に記載の低温始動のための方法。
【請求項８】
前記予め較正された燃料リッチの注入率を、該燃料に対して決定された前記揮発性特性に基づく燃料注入率に調整する工程を含む、請求項５に記載の低温始動のための方法。
【請求項９】
前記予め較正された燃料リッチの注入率を、該燃料に対して決定された前記揮発性特性に基づく燃料注入率に調整する工程を含む、請求項６に記載の低温始動のための方法。
【請求項１０】
前記予め較正された燃料リッチの注入率を、該燃料に対して決定された前記揮発性特性に基づく燃料注入率に調整する工程を含む、請求項７に記載の低温始動のための方法。
【請求項１１】
エンジン速度における前記差若しくは該差と相互関係する前記速度の時間的変化率を、前記モジュール内のメモリに記憶された参照ガソリンの既知の揮発性特性と比較することによって、前記燃料の揮発性特性を決定する工程を含む、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の低温始動のための方法。
【請求項１２】
前記予め較正された燃料注入率を、前記モジュール内のメモリに記憶された参照ガソリンの既知の揮発性特性に対する燃料注入率の相互関係を参照することによって調整する工程を含む、請求項３、４又は８乃至１０のいずれか１項に記載の低温始動のための方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温エンジン始動の間に空燃比を調整するときに使用するためのガソリン燃料の揮発性を決定するための車両エンジン又は動力伝達機構の制御モジュールのマイクロプロセッサを用いて実行されるべきプロセスに関する。
【０００２】
【従来技術】
自動車の内燃エンジンから排気される排気ガスの処置のための触媒コンバータ、及び、エンジンスパークタイミング及び空燃比管理のための洗錬されたコンピュータベースの制御の開発にも拘わらず、低温エンジンの始動及びウォームアップの間の排出を減少させる際の改善に対する必要性が残っている。かなりの量の一酸化炭素及び未燃焼の炭化水素の排気物が、最初の１分間即ち始動時及び触媒がそのライトオフ温度に達しないとき低温ガソリンで駆動されるエンジンの作動中に、大気中に排出される。低温エンジンの実際の温度は、周囲の条件に依存して大幅に変化し得るが、熱帯環境でさえ、エンジン及び排気システムをそれらの有効な作動領域まで加熱しない。低温始動の間、貴金属ベースの触媒コンバータは、不完全燃焼の燃料の酸化を促すほど熱くはない。更には、エンジンの空燃比を調整することは困難である。排気システム内の酸素センサーがウォームアップされておらず、燃焼のためシリンダーに入る燃料に対する空気の比率に係るエンジンコントローラにとって利用可能な情報が存在しないからである。
【０００３】
エンジンに導入される液体燃料の量は、エンジンの較正された燃料インジェクタの作動時間によって制御することができる。しかし、低温始動の間では、実際には、注入された燃料の一部分だけが効率的な燃焼のため蒸発し、当該一部分は、低温エンジンのシリンダーに配給される燃料の揮発性に非常に影響される。
【０００４】
市販されている燃料の揮発性は、シーズン及び場所によって変化する。通常では、より低い揮発性燃料は、夏や、より暖かい場所で供給される。操縦性の問題を回避するため、より低い温度では、より高い揮発性の燃料が冬に提供される。しかし、そのような燃料揮発性の変化は、排気規制及び顧客の満足のための操縦性の両方に関して自動車産業の懸念の一原因となっている。自動車の設計者は、顧客を満足させるため急速且つ滑らかなエンジン始動を可能にする、エンジン制御及びその較正を提供しなければならない。そのような制御及び較正は、一酸化炭素及び不完全燃焼する種類の燃料の更により低い排気吐出へと導かなければならない。実際には、エンジン制御の設計はより簡単となってきており、車両中で使用される燃料の実際の揮発性はリアルタイムでエンジンコントローラに通知されている。
【０００５】
燃料揮発性の良く認識されている測度は、お馴染みの操縦性指標（ＤＩ）である。
ＤＩ＝１．５Ｔ１０＋３Ｔ５０＋Ｔ９０
ここで、Ｔ１０、Ｔ５０、及びＴ９０は、°Ｆ単位の温度を表し、各々の温度では、燃料のうち１０％、５０％及び９０％がＡＳＴＭＤ８６蒸留テストの間に各々蒸発される。上記式により、高揮発性の燃料がより低いＤＩ値を持ち、その逆もまた真であることが見て取れる。一般に、より高いＤＩ値、即ちより低い揮発特性を備えた燃料は、始動するのがより困難であり、ウォームアップ中により粗いエンジン作動を引き起こす。
【０００６】
現在のエンジンコンピュータ制御戦略は、可能性のあるエンジン失速及び又は、市場のより低い揮発性燃料に関する操縦性の問題を回避するため、低揮発性燃料（最悪のシナリオ）に対してエンジンを較正することである。これは、エンジン制御及び作動に関する初期の低温始動した遷移位相の間に、かなりの燃料リッチ化を必要とする。そのような燃料を意識しない較正処理では、（たいていの排気保証テストで使用される）高揮発性燃料に対する排気レベルは、そうでない場合に可能となるものより遥かに高い。他方では、エンジンが保証燃料用に較正された場合でも、現実の世界での車両作動における操縦性の問題、よって顧客の不満の可能性が存在し得る。かくして、ＤＩの現実世界の推定に基づいて適合されたエンジン制御戦略が、排気及び操縦性の両方を援助しよう。
【０００７】
燃料揮発性の直接的な測定のため高信頼性で且つコスト効果のあるセンサーが無い場合、初期の低温始動遷移の間の最適な燃料制御は、困難なタスクとなる。低温始動の間にエンジンの燃焼室にどのくらいの気化燃料が出力されるかについての知識が無ければ、不可能ではないにしても、空気及び燃料の比率の制御は困難となる。燃料ＤＩの知識が欠けている場合、全ての現在のエンジン制御戦略が、保存的な高いＤＩ較正ベースへと戻された。これは、ドライバーの満足のための燃料リッチの始動を確保するが、排気物の放出が増大する。その結果、実際には、幾つかのシステム上では、コスト高となる追加の事後処理的プロセスが、非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を、関連する公式指令の排気水準により与えられる許容可能なレベルにまで減少させるため、排気制御システムに追加された。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特に、低温エンジン始動の間に、顧客の操縦上の満足及び排気水準への従属の両方を同時に確保するため、ソフト的なセンサー即ち燃料揮発性の実時間検出用のコンピュータベースのプロセスに対するかなりの必要性が存在することは明らかである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料の揮発性、又は、これと等価な、始動中の車両エンジンの吸引ポート又は燃焼シリンダー内に実際にポンプ供給され注入されるガソリンの操縦性指標ＤＩを検出するための包括的なプロセスを提供する。本発明は、エンジンへの燃料注入率を確立するとき燃料の実際の揮発性を高信頼度で推定することを伴った、低揮発性燃料ベースの較正を調整即ち補償するための補償プロセスも提供する。これらの検出及び補償プロセスは、適切にプログラムされたエンジン制御モジュール又は車両の動力伝達制御モジュールにおけるクランクシャフト位置センサー情報（未処理のｒｐｍデータ）を使用してエンジン始動から約１秒以内で実行されるのが好ましい。
【００１０】
車両オペレータが、エンジン若しくは動力伝達機構の制御モジュールの管理下で、現在のガソリン駆動の内燃エンジン（好ましくは、スロットルペダル無しに）を始動させるように点火キーを回したとき、スターターモータは、始動を可能にするためエンジンを数回転クランク作動させる。動力伝達制御モジュール（ＰＣＭ）が作動される。低温エンジンを始動させるため点火システム並びに空気及びガソリンの流れを制御することが予め較正された。その作動の部分として、ＰＣＭは、点火事象を時間計測しエンジンの始動及びアイドルを確かめるため、クランクシャフト位置センサーから未処理の信号を受け取って処理する。クランク作動の後の最初の数事象の間、ＰＣＭがクランクシャフト位置を学習するのに十分なセンサーデータを処理するまで、燃料は全てのシリンダーの空気入口ポートに注入される（非同期的燃料注入）。次に、同期的な燃料注入が開始する。ポート当たりに注入された燃料の量は、エンジン制御設計者の較正によって予め決定されたが、任意の与えられたエンジン内の燃焼に実際利用可能となる燃料蒸気の量は、周囲温度で燃料の実際の揮発性にほとんど依存する。
【００１１】
注入された燃料により生成された蒸気の比率は、低い揮発性（高いＤＩ）燃料で比較的低く、高い揮発性（低いＤＩ）燃料で比較的高い。ＰＣＭは、車両が低い揮発性燃料を含むという設計者の仮定の故に、比較的大量の燃料を注入するように較正された。燃料リッチエンジンは、アイドルを迅速に開始する。ＰＣＭがエンジン駆動条件を検出するや否や、燃料注入率は、特定数のエンジン点火又は燃料供給事象に亘って鋭くカットバック（ｃｕｔ  ｂａｃｋ）される。エンジンは、より燃料リーンの条件で作動し、毎分当たりの回転数（ｒｐｍ）でのエンジン速度は、予め特定されたレベルにまで減少する。
【００１２】
既に述べたように、ＰＣＭ作動の一部分は、表示及びカウントのエンジン事象、並びに、それらの間の時間を含む。エンジン事象は、点火タイミング即ちシリンダー内への燃料注入を参照する。燃料注入は、シリンダー用の燃料ポートへか、或いは、シリンダー内に直接なされる。事象期間は、多重シリンダーエンジン内で２つの連続した注入即ち点火の間のミリ秒単位の時間である。
【００１３】
本発明は、ＰＣＭが燃料リッチから燃料リーンの作動領域へエンジン作動を変えるとき、エンジンのシリンダー内の燃焼に利用可能な燃料蒸気の実際の量に低下領域が存在するという事実を利用する。既に述べられたように、最初の遷移低温始動の間では、ＩＣエンジンのシリンダー内の実際の燃料蒸気は、燃料注入量及び燃料揮発性の両方に依存する。更には、燃料供給のレベルの突然のカットバッグは、その結果として、異なる揮発性の燃料に対して異なる蒸気ダイナミックスを生じさせる。
【００１４】
クランク作動後の燃料カットバッグに起因して、蒸気低下は、より高い揮発性を備えた燃料に対してより高くなることが観察された。エンジントルク（即ちパワー）レベルがシリンダー内で燃焼される燃料蒸気の実際のレベルに比例しているので、突然の燃料カットバッグの直後に、より揮発性の高い燃料に対して、より大きなトルクの落ち込み（ここでは、トルクホールと呼ぶ）が存在することが本願の発明者によって予測され、発見された。トルクホールに伴うものは、対応する速度低下（本明細書では、トルクホールの大きさが「速度低下（ｓｐｅｅｄ  ｄｒｏｏｐ）」と称される）であり、その実際の値は、クランクシャフト位置センサーからのタイミング信号によって容易に測定された。そのため、本発明によれば、初期の低温始動遷移の間の突然の燃料カットバッグに続く速度低下は、燃料揮発性の有用且つ信頼度の高い測度となる。
【００１５】
実際には、全てのエンジン低温始動の戦略では、より大きな燃料リッチ化が、エンジンを始動させるため最初に使用される。この後には、燃料カットバッグのためのスケジュールが続く。この燃料スケジュール（ＰＣＭの内部にある）は、追加のセンサー又は外部探索信号を一切使用すること無しに燃料揮発性を検出するために、本発明の実施において利用される。点火キーがオンにされた後の最初の１秒かそこらで測度低下データから燃料揮発性を検出することは、実際の燃料揮発性を補償するため使用される。エンジン及び排気ウォームアップ期間の間の燃料の引き続く注入（排気酸素センサーがウォームアップされ、ＰＣＭによる閉ループ燃料制御が可能化されるまで）は、予め較正された燃料リッチ値というより推定された燃料揮発性に基づいている。
【００１６】
燃料揮発性の補償工程に関しては、可能となる低温始動温度の範囲に亘って、代表的な燃料に対する空気／燃料比のリッチ化閾値を実験的に決定することが好ましい。較正テーブルは、特定のファミリーのエンジンに対して確立される。このプラクティスは、操縦性のリスク無しに排気を減少させるため、そのピークポテンシャルの近傍にエンジン制御システムを作動させる信頼度の高い方法である。あらゆるエンジンファミリー及び燃料のＤＩ、並びに、任意に与えられた温度（５０°Ｆ（２８３Ｋ）でより重要となる、−５０°Ｆ乃至１２０°Ｆ（２２７．６Ｋ乃至３２２Ｋ）の範囲）に対して、エンジン失速を回避し及び良好な操縦性を提供する最適なＡ／Ｆリッチ化が決定される。このデータは、ＰＣＭのメモリ内にルックアップテーブルの形態で記憶されている。これは、図８でＣカーブに示されている。
【００１７】
夫々のガソリン燃料に対する低温始動中の速度低下は、それらの燃料ＤＩ値を用いて修正される。これらのＤＩ値及びこれに関連する速度低下は、応用可能な温度範囲に亘って、ＰＣＭによりアクセス可能なルックアップテーブル内に記憶されている。例えば、図９のカーブＤを見よ。次に、実際の低温始動の間、一旦、ＰＣＭがエンジン始動及び燃料カットバックに続く速度低下を検出したならば、ＰＣＭは、適切な燃料揮発性の決定のためルックアップテーブルを参照する。Ｄカーブのテーブルの参照から燃料揮発性を推定したとき、ＰＣｍは、最適な燃料／空気のリッチ化を決定するためＣカーブのテーブルの参照を使用する。引き続いて、燃料リッチ化の必要となる度合いは、ＰＣＭにより使用され、燃料注入が適切に調整される。
【００１８】
本発明の他の目的及び利点は、以下に記載された好ましい実施形態の詳細な説明から明らかとなろう。このとき、本明細書の図面の簡単な説明で説明される図面が参照される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、自動車内燃エンジン１０と、マイクロプロセッサベースのエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）１２と、を表している。制御モジュールが、エンジン及びトランスミッションの作動の両方を制御するようにプログラムされているとき、それは、しばしば、動力伝達制御モジュール（ＰＣＭ）と称される。いずれのモジュールも本発明の実行において使用することができ、いずれも本明細書中で参照することができる。
【００２０】
図示の目的のため、エンジン１０は、４つのシリンダー１４、スロットルバルブ１８を備えた吸引マニホルド１６、及び、三方触媒コンバータ２２を備える排気マニホルド２０を有するものとして表される。排気ガス再循環（ＥＧＲ）バルブ２４は、排気マニホルド２０から吸引マニホルド１６まで排気ガスの一部分を戻す。各々のシリンダー１４は、スパークプラグ２６、吸引マニホルド１６に連結された吸引バルブ２８、及び、排気マニホルド２０に連結された排気バルブ３０が設けられる。燃料は、夫々の燃料インジェクタ３２により各々の吸引バルブ２８において吸引マニホルド１６に配給される。図示しない幾つかのエンジンでは、燃料は、エンジンの各シリンダーに直接注入される。
【００２１】
図１では図示しないが、各々のシリンダー１４は、クランクシャフトに機械的に連結されたピストンを収容し、順次トランスミッション及び動力伝達経路を通して車両に駆動パワーを提供する。クランクシャフトの回転の間、ピストンは、ピストンの上死中心位置に対するクランクシャフト角度により通常特徴付けられる位置に亘って、シリンダー内で往復運動する。
【００２２】
ＥＣＭ１２は、様々なエンジン及び環境パラメータを表す多数の入力信号を受け取り、該入力信号に全て基づいて、燃料インジェクタ３２のための制御信号Ｆ１〜Ｆ４、スパークプラグ２６のためのＳ１〜Ｓ４信号及びＥＧＲバルブ２４のためのＥＧＲ信号を生成する。従来では、これらの入力信号は、可変磁気抵抗センサー３４により提供されるクランクシャフト（又はカムシャフト）位置、酸素センサー３６により提供される排気ガス空気／燃料比、及び、圧力センサー３８により提供される吸引マニホルド絶対圧力（ＭＡＰ）を含む。他の形式の入力信号は、マニホルド絶対圧力（ＭＡＴ）、周囲環境（気圧）圧力（ＢＡＲＯ）、燃料レール圧力（ＦＲＰ）、空気流量（ＭＡＦ）、スロットルバルブ位置（ＴＰＳ）及びアイドル空気制御（ＩＡＣ）バルブ位置を含む。
【００２３】
ほとんどの部分に対して、燃料及びスパークの制御信号を生成するための制御アルゴリズムは、従来からあり、周知されている。例えば、燃料は、酸素（Ｏ２）センサー３６のフィードバッグに基づく閉ループ修正を用いて、ＭＡＦに基づいて、或いは、速度−密度アルゴリズムによって、供給することができる。このプラクティスは、製品のＯ２センサーを使用して化学量論通りの空気／燃料比に近いところか、或いは、ワイドレンジの空気／燃料センサーを使用して化学量論通りでない空気／燃料比混合物に対して作動するように較正されたエンジンで、良好に働く。スパークタイミングは、エンジン速度及びスロットル位置に基づいてクランクシャフト位置に関連して制御することができる。定常状態及びウォームアップエンジン条件の下では、本閉ループフィードバッグプロセスは、ＥＣＭ１２が、性能及び操縦性を維持する一方で放出を最小にするためエンジン１０を合理的に制御することを可能にする。
【００２４】
本発明は、変動する揮発性を持つ燃料に低温始動から直ちに追従して変動するエンジン速度又は加速度（エンジントルクの測度）の応答を使用する。本発明の基礎は、図２及び図３に示されている。図２は、低温エンジンの始動の間に、蒸気形態でシリンダーに入る燃料のパーセンテージを示す概念的なグラフである。このグラフは、異なる揮発性を持つ燃料に関する蒸気質量のパーセンテージを反映する。このグラフの垂直軸は、蒸気形態にある燃料質量のパーセンテージを表し、このグラフの水平軸は、点火キーがオンにされた時刻からのエンジン事象を表している。水平ライン４０は、エンジン始動のための動力伝達制御モジュール内でプログラムされた手続きに従ってエンジンの吸引マニホルド内に注入された燃料の総合量を表している。ライン４０により示された量は、エンジン内に導入された空気と燃料リッチ混合物を提供する上で十分な量である。この量の燃料は、エンジン駆動モードが検出されるまで、幾つかのエンジン事象の期間に亘って連続的に注入される。その後、燃料の総合量は、より低いレベル（水平ライン４４）まで急速に減少し（ライン４２を見よ）、このレベルでは、空気質量に対する燃料質量の比率が、エンジンアイドル状態及びウォームアップ期間の間に実質的に減少される。図２のカーブＡは、この燃料リッチ及び燃料リーンの作動期間の間に比較的高い揮発性燃料における蒸気の高いパーセンテージを反映している。カーブＢは、幾分低い揮発性燃料により生成された燃料蒸気のパーセンテージを表している。カーブＣは、更により低い揮発性燃料蒸気により生成された燃料蒸気のパーセンテージを表している。かくして、相対的な揮発性は、燃料Ａから燃料Ｃまで減少する。
【００２５】
エンジンクランク回転期間の間、定常スロットル及びアイドル空気バルブ位置に対して、シリンダーに入る、燃料Ａでの蒸気のパーセンテージは、特定のレベルを超えて持続するエンジン速度が確立されるまで、定常的に増加する。燃料Ｂにおける蒸気のパーセンテージは、同様に増加するが、燃料全体の幾分低いパーセンテージまでの増加である。燃料Ｃにおける蒸気のパーセンテージは、増加するが、燃料Ａ及びＢに対して生成された蒸気の量より低い量までの増加である。
【００２６】
一旦、エンジンが運転開始し、エンジン制御モジュールが燃料の量（ライン４２）を減少させたならば、夫々の燃料に対して燃料蒸気の低下が存在する。カーブ４６は燃料Ａに対する燃料蒸気の低下を示し、カーブ４８は燃料Ｂに対する燃料蒸気のあまり大きくない低下を示し、及び、カーブ５０は、エンジンの吸引ポートに注入された燃料の大幅な低下に追従する燃料Ｃに対する燃料蒸気のより小さい低下を示している。図２に示されているように、エンジン駆動モード検出に続いて、全体としてＮエンジン事象が生じた後、燃料Ａに対するトータルの蒸気低下量は、垂直ライン５２により表され、燃料Ｂに対するトータルの蒸気低下量は、垂直ライン５４により表され、燃料Ｃに対するトータルの蒸気低下量は、垂直ライン５６により表される。明らかに、エンジンの燃焼室内の蒸気としての燃料の比率は、空気燃料混合物の燃焼能力及びエンジンのトルク出力に影響を及ぼす。本発明の発明者は、シリンダー内の空気との混合工程に利用可能な燃料蒸気の量が低下したとき、エンジン速度もこれに従って低下することを観察した。このことは、図３に示される。
【００２７】
図３は、ｒｐｍ単位のエンジン速度変動、対、時間の概念的なグラフである。この時間は、エンジン点火の発生から、エンジンが駆動しエンジンウォームアップの期間内に入ったと判定される時間を通してのエンジン事象を意味している。カーブ６０は、高い揮発性（低い操縦性の指標）燃料に対する低温始動遷移の間のエンジン速度を示している。カーブ６２は、低い揮発性即ち低温始動遷移フェーズの間の高い操縦性を指標する燃料に対する同様のグラフである。このグラフにおいて重ね合わせられたものは、低温始動遷移フェーズの間の典型的な燃料注入量及びタイミングのプロットである。この重ね合わせられたプロットは、異なる揮発性特性を有する２つの燃料に関するエンジン速度の大きさの変化の理由を説明するのに役立つ。水平ライン６４は、低温始動の間、最初にシリンダー内に非同期的に、次に同期的に注入された比較的大量の燃料を示している。この量は、車両の所有者がどのような燃料を使おうとも適合するためエンジン制御モジュール内に予め組み込まれている。一旦、ある一定速度レベル（約５００ｒｐｍ）が安定した燃焼状態で達成されると、燃料の量は僅かに減少される（垂直ライン６６を見よ）。エンジンが駆動するまで、より少ない燃料注入率（ライン６８）が、より少ないエンジン事象に亘って維持される。一旦エンジンが駆動すると、燃料の量は、ライン７０により示されるように３又は４のクランクシャフトサイクルに亘ってレベル７２まで減少される。レベル７２におけるより少ない作動事象の後、燃料の量は、エンジン及び触媒コンバータが閉ループ燃料制御を作動させる上で十分にウォームアップするまで、カーブ７４に示されるように、漸次減少される。
【００２８】
図３の重要な特徴は、エンジン駆動開始後、図中の燃料注入量のかなり急速な減少（ライン７０）の間における、エンジン速度の応答にある。比較的高い燃料揮発性に対しては、領域７６において示されるようにエンジン速度の急速な落ち込みが存在することが見て取れる。低い揮発性燃料（領域７８を見よ）に対しては、減少された燃料注入に従うエンジン速度の応答も存在するが、この減少は急勾配の度合いがより少ない。高い揮発性燃料に関する速度のトータルの減少量、即ち速度低下量は、ライン８０により表される。一般に、エンジントルクは、シリンダー流量率、エンジン速度、シリンダー空気／燃料比及びスパーク進角の関数である。しかし、エンジン駆動時間が確立された後の短いテスト期間の間、これらの独立変数の平均値は、それらの燃料揮発性の差により引き起こされる空気／燃料値の変動を除き、ほとんど定常に保たれる。そのため、シリンダー空気／燃料の差は、使用された異なる燃料に対し、短期間でのトルク差へと導く。領域７６におけるカーブ６０の形状は、より高い揮発性の燃料に対する燃料カットバックに従う燃料蒸気生成での比較的短い落ち込みに起因して、（カーブ６０の実際の経路内に引かれた仮想ラインセグメント８１より下方に視角化された）トルクホール８２を画成するものとして説明された。それがエンジントルクホール、即ち、それに付随して起こる速度低下である。この速度低下は、様々に変動する揮発性を持つ燃料の存在を検出するため本発明で使用された当該燃料に対するものである。
【００２９】
図４は、（上述したように）様々な燃料揮発性を持つ４つの異なる燃料に対する、エンジン速度対時間のグラフである。燃料８３は、最も高い揮発性（最も低い操縦性指標）の燃料であり、燃料８４、８５及び８６は、この順に、より低い揮発性値を持つ。これらの燃料を使用した低温始動遷移の間のｒｐｍカーブでは、速度の減少が、最も高い揮発性の燃料８３に対して最大であり、より低い揮発性燃料８４、８５及び８６に対してこの順に低くなっていることが見て取れる。
【００３０】
図５は、燃料揮発性の関数として測定されたＶ６エンジンに対する速度低下における平均（カーブ１）及び標準偏差（カーブ２）における変化を示すグラフである。カーブ１では、燃料８３に対するバンド８７は、高い揮発性燃料に対するｒｍｐの平均速度低下における関係の９５％の信頼区間のレベルを示している。燃料８４に対するバンド８８は、より少ない揮発性燃料に対するより少ない速度低下を示している。同様に、バンド８９及び９０は、より少ない揮発性燃料に対するより少ない速度低下を示している。カーブ２は、夫々の燃料に対する、速度低下値の標準偏差を示している。かくして、本発明のプラクティスは、エンジン低温始動の最初の秒の間に使用された燃料の揮発性と相互に関係付けることができる、速度の再現可能且つ高信頼性の速度低下に基づいている。
【００３１】
ここで提案されたアルゴリズムを実時間で実行する際のリソースを計算する上での効率的な使用のため、ｒｐｍサンプルの数が、図６の事象番号ｉにおける値Ｚｉにより示されるｒｐｍ信号における極大値及び極小値のみのトラックを保つことによって減少される。縮約データセットＺは、図６で変数ｒ（ｔ）により表されたエンジン速度得変化を計算するためにも使用される。瞬間的な平均エンジン速度に正規化されたエンジン加速度ｒ（ｔ）を実時間で計算するため必要となるステップは、図６に示されている。本発明の本実施形態によれば、低温始動期間の間のエンジンの加速度が計算され、利用される。この図で示されたように、エンジン速度は、ある特定の時間区間即ち与えられた数の事象に亘って平均化され、該時間期間即ち事象数で該平均速度を割ることによって速度の加速度又は減速度が計算される。これは、加速の増分値を与える。検出窓内では、加速度の低下が大きくなるほど、この低温始動期間の間の燃料の揮発性も高くなることが見出された。
【００３２】
図７は、燃料揮発性をオンラインで決定する手段としてエンジン加速度を利用するための更なるプラクティスを示している。図６で示されたプロセスと関連して計算された加速度の値ｒ（ｔ）が、図７でなされたように時間即ちエンジン事象に対してプロットされた場合、カーブ９１により反映されたように、より高い揮発性燃料に対する加速度信号が、より高いバンド幅を持つことが見出される。加速度信号が安定化する前により多くのオーバーシュート及びアンダーシュートが存在する。これは、例えば燃料カットバックなどの撹乱がより多くの動的効果を生じさせるように、より高い揮発性を備えたシステム内におけるより低い減衰及びより高い固有周波数に相当している。同様に、より低い揮発性燃料に対してカーブ９２により表される加速度信号が図７に示されている。より高い揮発性燃料が、安定状態に達する前により大きい数のゼロ交差を含むことが図７から明らかに見て取れる。そのため、ｒｐｍに関する燃料揮発性の明らかな兆候、及び、エンジンが駆動開始した後、急速な燃料カットバッグにより引き起こされた加速度信号が存在する。検出窓（エンジン事象数における）は、通常、与えられた数の事象により表され、ＥＣＭにおける燃料カットバッグの期間に関連する。本発明のプラクティスの各々が、エンジン速度低下又は加速度（正又は負の加速度）の関数として燃料を特徴付けるため利用することができるのは、この検出期間中である。
【００３３】
図９は、速度低下、即ち、変動する揮発性即ち操縦性指標値を持つ燃料の代表的なファミリーに関するｒｐｍ単位の速度減少の簡単なグラフである。このデータは、低温始動中の与えられたエンジンファミリーで生成された。エンジン速度低下は、各燃料形式に対して測定され、それらは、与えられた温度でそれらの操縦性指標値に対してプロットされた。この場合には、データが蓄積された低温始動温度は、５０°Ｆ（２８３Ｋ）、即ち主要な低温始動温度であった。通常では、関心のある温度範囲は、−５０°Ｆ乃至＋１２０°Ｆ（２２７．６Ｋ乃至３２２Ｋ）の間である。本発明のこの実施形態では、このカーブは、速度低下が存在する燃料のＤＩ（又は、その代わりに揮発性）値に関連し、Ｄカーブ（Ｄは検出を表す）として知られている。検出フェーズ図は、本発明の文脈では第１義的な重要性を持っている。
【００３４】
図８に戻ると、グラフは、与えられたテスト温度（例えば５０°Ｆ（２８３Ｋ））でエンジンファミリーに対して、及び、低温始動フェースの間に空気／燃料リッチ化の最適量を決定するため各燃料形式に対して、実験的に準備される。ここで、最小放出及び良好な操縦性が同時に達成される。かくして、垂直軸では、正確な空気／燃料リッチ化データが、様々な揮発性を持った形式の燃料に対して得られ、それらの操縦性指標値に従ってプロットされる。本発明のこの実施形態によれば、このカーブはＣカーブ（Ｃは補償を表す）として知られている。
（燃料揮発性を検出し、補償するためのアルゴリズムの特定例）
本発明の好ましい実施形態に関する以下の図解では、時間の経過は、秒又は秒の分数の見地から表されるというより、エンジン事象の累積的なカウント値として、しばしば表される。これは、エンジン低温始動遷移期間の研究が、エンジン事象に観点からより良く理解され、通常、そのような事象が約１００より少なくて完了されるからである。
【００３５】
上述したように、エンジン事象は、２つのシリンダーにおける等価な連続的な作動、即ち連続スパーク点火若しくは燃料注入などの作動の間の時間である。知られているように、そのような連続事象は、必ずしもエンジンブロック内の隣接するシリンダーにおいて起こるわけではない。３０００ｒｐｍにおける４シリンダーエンジンに対して、２つのエンジン事象間の時間間隔は、１０ミリ秒である。６シリンダーエンジンの作動では、例えば、エンジンのクランクシャフトの各回転に対して、通常、３つの点火事象が存在する。そのようなエンジン作動を制御しているマイクロプロセッサは、各クランク回転に対して３回、クランクシャフト位置センサー（ＣＰＳ）から信号を受け取る。クランクシャフトの２回の全回転は、４ストローク内燃エンジンの完全なサイクルを必要とされる。かくして、４ストロークの６シリンダーエンジンの全サイクルにおいて、６つの燃料注入事象及び６つの点火事象が存在する。
【００３６】
エンジン制御マイクロプロセッサは、典型的には、あらゆる事象において、クランクシャフト位置センサーから少なくとも１つの信号を受け取る。この信号は、エンジン制御モジュールのプログラマーによって（Ｖ６エンジンに対して）３Ｘ参照パルスとして知られている。３Ｘ信号は、ＥＣＭが、クランクシャフトの位置を知り、かくして、燃料注入及び点火のタイミングを制御するため各シリンダーの各ピストンの位置を知ることを可能とする。更には、マイクロプロセッサのクロックは、エンジン事象間の期間を時間計測できるので、マイクロプロセッサは、各々のそのような３Ｘで、毎分あたりの回転エンジン速度、又はこれと等価なＣＰＳ信号を計算することができる。換言すれば、ＥＣＭは、３Ｘ信号に従うエンジンｒｐｍを、次の信号がくる前の時間の何分の一かの時間内で、計算することができる。
【００３７】
図１０は、エンジンｒｐｍ対図３に類似したエンジン事象の概念グラフである。それは注入された燃料量対エンジン事象数の概念グラフでもある。図１０の目的は、本発明の一実施形態を詳細に示した、燃料揮発性検出及び補償アルゴリズムを示す次のフローチャートで使用される専門用語を示すためである。次の専門用語は、図１０を参照する際に使用される。
【００３８】
事象専門用語
Ｎｅ＝始動時からのエンジン事象カウンター値
Ｎｒｔ＝駆動時間モードへの遷移を示す事象
Ｎｍａｘ＝最大速度の位置を示す事象
Ｎｐ＝ピーク速度を示す事象（Ｎｍａｘ）
Ｎｄ＝ピーク速度Ｎｐの位置からの検出窓のサイズ（典型的には２０〜２４事象）
Ｎｔ＝駆動時間Ｎｒｔからの検出窓のサイズ（「検出水平成分」とも呼ばれ、典型的には２０〜２４事象である）
Ｎｆ＝最終的な（最小の）速度決定のための事象数（この事象数の経過によって、燃料揮発性検出が完了される）
Ｎｃ＝Ｎｆの後の燃料補償窓のサイズ（典型的には、燃料リッチ化に対しては１事象、又は、燃料リーン化に対しては２０〜６０事象）
図１０のグラフは、点火キーがオンにされ、エンジンクランク動作が始まった状態で開始する。このとき、事象カウンターＮｅがゼロにセットされ、最初に予めプログラムされた比較的高いレベルの燃料が注入される。ＥＣＭで計算されたエンジン速度は、クランク作動の間の多数の事象に対する揺らぎを表している。エンジン速度がある一定のレベル、例えば十分な数の事象に対して通常５００ｒｐｍ付近を超えて維持された後、マイクロプロセッサは、エンジン駆動モードの開始を示すＮｒｔとして現在の事象数を記録する。次に、ＥＣＭは、その予めプログラムされた低温始動の作動モードに従って次の数注入事象に亘って燃料注入率を減少開始する。図３に関して十分に説明されたように、エンジンｒｐｍは、エンジン始動後にピークに達し、実際の揮発性に依存した速度低下、即ち、これと等価には、使用された燃料の操縦性指標ＤＩを被る。本発明によれば、ＥＣＭは、次の数エンジン事象に亘ってピーク速度を探し、ピーク速度に直ちに続く速度低下の量を決定する。
【００３９】
この例では、マイクロプロセッサは、エンジン始動時Ｎｒｔに続く予めセットされたエンジン事象数が提供され、この事象数以内で、又は検出窓内で、ＥＣＭはピーク速度事象Ｎｐを同定するため探索し、最小速度Ｎｆの検出を完了させる。Ｎｄは、最小速度が検出されるまでのピーク速度の位置からエンジン事象単位で検出窓のサイズであり、典型的には約２０乃至２４エンジン事象である。
【００４０】
使用される燃料の揮発性に起因して、エンジンは、エンジン事象Ｎｐ＝Ｎｍａｘで検出される最大ｒｐｍに迅速に達し、その後、エンジン速度は減少する。それは、区間Ｎｄに亘って減少する。この区間Ｎｄは、マイクロプロセッサがクランクシャフトセンサーから３Ｘ信号を分析し、事象Ｎｆが終了する前に最大速度を決定するため探している間のエンジン事象期間である。この検出窓における最大速度及び最小速度の間の相違は、エンジンの吸引ポートに実際に注入されている燃料の揮発性を高信頼度で推定するため、ＥＣＭ内に記憶された実験的に得られたテーブルのルックアップ値と比較することができる。検出プロセスは、駆動モードが合図された後の数分の一秒以内で完了される。
【００４１】
揮発性検出期間Ｎｆの完了時において、１期間は、開ループの態様でエンジンが過度にリッチ化又はリーン化される場合に注入される燃料の量へ修正がなされたとき始まる。当該期間は、図１０のグラフ上にＮｃとして示されている。燃料補償プロセスは、更なるリッチ化が必要とされた場合、次の事象で通常完了される。他の場合には、更なる燃料のリーン化のため、突然のシリンダー燃料の没収を避けるように多数の事象に亘って漸減的な燃料減少を生成することが選択される。これは、通常、２０乃至６０事象の間に達成することができる。一般には、速度低下を検出し、実際の燃料揮発性を評価し、実際の燃料特性に対して予めプログラムされた燃料注入率を調整するこのプロセスは、エンジン駆動時間フラグがセットされた後１秒又は２秒以内で完了する。
【００４２】
図１１は、その低温始動遷移開ループエンジン制御プログラムと並行にＥＣＭ又はＰＣＭで実行される、本発明の処理工程を要約した流れ図である。ブロック１００は、アルゴリズムの最初のエントリー時にマイクロプロセッサにより取られる工程を要約している。ブロック１００は、より詳細に、この例示のアルゴリズムを記載している、引き続く流れ図（図１２〜図１５）の部分を調整している。ブロック１００の部分Ａは、図１３における流れ図のＡ部分に対応している。
【００４３】
ブロック１００では、使用される燃料に伴う速度低下を検出するとき使用される、幾つかの変数及びパラメータがセットされる。このとき、コンピュータは、エンジン事象の検出窓、Ｎｔ、及び、補償窓Ｎｃをセットする。この補償窓の間、本発明に従って空気燃料比を補償することができる。
【００４４】
図１３におけるステップＢとも関連する、ブロック１０２では、マイクロプロセッサは、検出期間のエントリー時にエンジンｒｐｍを読み込み、事象カウンターを読み込む。それは、該ｒｐｍを有効な制限に対してチェックし、Ｖ６のためのクランクシャフト位置センサーから３Ｘ信号に基づいて、ｒｐｍデータで可能となる信号ノイズ及びスパイクを退けるため、データ処理工程を課する。次に、要約アルゴリズムは、ブロック１０４に移行する。ブロック１０４では、マイクロプロセッサは、クランクシャフト位置センサーデータを受け取ると、ピークｒｐｍ及びその事象番号を検出する。それは、ピークｒｐｍが許される検出窓内で生じたか否かを判定する。もしそうであるならば、アルゴリズムは、一般に、ブロック１０６に移行し、該ブロックで、ピークｒｐｍに続く最低のｒｐｍが、このプロセスの実行のため許される時間が、質問ブロック１０８に従って経過していない場合、検出窓内で検出される。マイクロプロセッサは、次に続く詳細な流れ図における処理ステップに従っている速度低下を計算するため移行する。上述され、及び、後述されるように、速度低下の計算された値は、燃料揮発性を推定し、燃料リッチ化又はリーン化を作動させる際の適切な補償を推定するためルックアップテーブルデータと比較される。
【００４５】
次のテーブルは、図１２乃至図１５で表されたアルゴリズムで使用された、幾つかの初期パラメータ及び値を定義する。
アルゴリズム初期パラメータ及び値の定義
ａｆ及びｂｆ＝ｒｐｍフィルター定数（典型的には、ａｆ＝０．６８、ｂｆ＝０）
ＡＦＲｉ＝検出が完了する前に使用された初期空燃比
δ＝速度変化に対する閾値（典型的には、１〜５ｒｐｍ）
ε＝縮約データ（ｒｐｍ）の変化（典型的には１〜５ｒｐｍ）に対する閾値
Ｒｍ及びＲＭ＝各々、最小及び最大の有効速度範囲（典型的には、夫々６００及び２０００ｒｐｍ）
ｇ＝ノイズに起因する可能となる最大のｒｐｍスパイク（典型的には１００ｒｐｍ）
ｓ＝未処理のｒｐｍ信号（変数ｘとして使用されてもいる）
Ｓ＝フィルター処理されたｒｐｍ信号
Ｚ＝縮約ｒｐｍ信号（有意な極大及び極小を記録する）
Ｓ０，ｓ０，Ｚ０，ｘ０＝アルゴリズムを開始するため、下付き変数Ｓ、ｓ、Ｚ及びｘに対する初期ｒｐｍ
Ｚｍａｘ及びＺｍｉｎ＝各々、縮約ｒｐｍデータにおける極大及び極小
Ｚｍａｘｖ及びＺｍｉｎｖ＝各々、検出窓内の大域的な極大及び極小
Ｙ＝連続的なフィルター処理されたｒｐｍ変化
Ｗ＝縮約データセットＺにおける連続的なｒｐｍ変化
ＳＤＲＰ＝速度低下
図１２乃至１５は、本発明の好ましい実施形態の実施を示す相互関連する詳細な流れ図のシリーズである。最初に図１２を参照すると、点火キーがオンにされるとき、マイクロプロセッサが作動され、エンジンのクランク工程が開始する。ステップ２００のプロセスでは、マイクＲプロセッサは、各クランクシャフトセンサーの事象信号を受け取ると、エンジンｒｐｍを計算する。それは、Ｖ６エンジンにおけるクランクシャフトの周期回転毎に３つの信号を受け取る。既に説明されたように、この信号は、３Ｘ信号として当該技術分野で知られている。各エンジン事象のシーケンス及び該事象に対し関係のあるデータは、一時的に、マイクロプロセッサのメモリ内に記憶される。同様に、Ｌ４及びＶ８エンジンでは、適切な信号が、各々、２Ｘ及び４Ｘである。
【００４６】
当該プロセスは、クランクモードの質問ブロック２０２に移行する。この質問ブロック２０２では、マイクロプロセッサは、例えば５００ｒｐｍなどのｒｐｍの予め特定化された値に基づいて、エンジンが駆動モードを達成したか否かを決定する。エンジンが駆動モードとみなされるほど十分に高く安定したｒｐｍを達成していなかった場合、判定はイエスと答えられ、当該プロセスはブロック２０４に移行する。プロセスブロック２０４では、エンジンが駆動しているとみなされないので、指標カウンターｉは、ゼロに再セットされ、最大速度検出に対する事象数もゼロにセットされる。ブロック２００、２０２及び２０４の間のプロセスは、マイクロプロセッサが、エンジンがクランクモードから出たことを満足される時間まで循環され、満足されたとき当該プロセスはブロック２０６に移行する。
【００４７】
エンジン駆動モードを確立したとき、マイクロプロセッサは、エンジン冷却剤センサーから温度を読み取り、ブロック２０６で、データＴｃｏｏｌを記録する。マイクロプロセッサは、スロットル位置センサーの示度ＴＰＳも読み取る。マイクロプロセッサは、トランスミッションが実際にニュートラル状態又は駐車モードであることを判定するためトランスミッションシフトアクチュエータから、トランスミッションの駐車モード／ニュートラルフラグを読み取る。マイクロプロセッサは空気温度Ｔａｉｒを読み取り、アイドル空気制御（ＩＡＣ）レベルを記録する。判定は、ブロック２０８に移行し、該ブロックでは、マイクロプロセッサは、エンジンが駆動モードに入ったことを満足されるまで再び循環する。
【００４８】
このとき、プロセスは、質問ブロックであるブロック２１０に移行し、そこで、マイクロプロセッサは、これが駆動時間フラグがセットされたと決定された最初の時間であったか否かを判定する。もしそうであるならば、エンジン駆動時間事象カウンターＮｒｔを、カウンター事象カウンターＮｅにセットする。このステップはステップ２１２に示されている。
【００４９】
ＥＣＭが駆動時間フラグがセットされていることを満足された後、当該プロセスは、ブロック２１４に移行する。ここでは、ＥＣＭは、スロットルが、車両オペレータにより駆動されなかったこと、及び、エンジンがその真の低温始動モードにあると判定する。マイクロプロセッサは、エンジンがウォームアップされていないと判定し、即ち、冷却液の温度がエンジン内に導入された空気の温度とおおよそ同じであると判定する。マイクロプロセッサは、トランスミッション制御レバーがニュートラル位置又は駐車位置にあり、アイドル空気制御ＩＡＣが定常であり、即ち、空気誘導プロセスがＩＡＣバルブ動的作動により影響を受けないと判定する。マイクロプロセッサが、それが予めプログラムされた作動の遷移モードに入ることができる低温始動条件を認識しない場合、ブロック２１６に移行する。ブロック２１６では、マイクロプロセッサは、高いＤＩ燃料に対しては保存値を単に割り当てるだけであり、即ち許容可能な学習操縦性指標値と共に移行し、このエンジン始動の試みに関しては本発明のプロセスに入らない。
【００５０】
しかし、マイクロプロセッサが、本発明の検出プロセスに入るための低温始動の基礎の全てが合致されたと決定した場合には、マイクロプロセッサは、質問ブロック２１８に移行し、そこで、車両の不調インジケータ処置が失敗と診断したか否かを判定する。判定の答えがイエスの場合、マイクロプロセッサは、ブロック２１６に似たプロセスブロック２２０に移行し、適切な燃料操縦性指標を割り当て、エンジンを従来技術のプラクティスに従ってウェームアップさせる。しかし、失敗の診断が検出されなかった場合、当該プロセスは、本発明のアルゴリズムの実行を開始するように移行する。マイクロプロセッサは、図１３の最初のブロック３００から始まるプロセスシーケンス「Ａ」に移行する。
【００５１】
図１３では、サブルーチンＡ、即ちブロック３００は、エンジン事象ベースの操縦性指標検出及び本発明の基礎である補償アルゴリズムへのエントリーを表している。ブロック３００へ入ったとき、操縦性指標検出及び補償プロセスで利用される幾つかの定数及びパラメータに対して値がセットされる。当該プロセスは、クランクシャフト位置センサー（ＣＰＳ）信号からＥＣＭによるｒｐｍ単位のエンジン速度の計算、及び、幾つかの数のエンジン事象即ち検出窓内のｒｐｍの最大及び最小値の決定を含んでいる。
【００５２】
ＣＰＳから計算されたｒｐｍ信号は、エンジン速度における電子ノイズ即ち通常の揺らぎを被る可能性があり、使用前にフィルター処理を必要とする。このフィルター処理プロセスは、マイクロプロセッサにより実行される数学的プロセスである。ブロック３００を参照すると、ａｆ及びｂｆは、エンジンｒｐｍの計算で適用されるフィルター定数データである。定数ａｆ及びｂｆは、クランクシャフトセンサーのようなセンサーから出力されたノイズを含む電圧の分析で使用される典型的な定数を有する。典型的には、０＜ａｆ＜１及び０＜ｂｆ＜１である。
【００５３】
他のパラメータはブロック３００内で初期化される。これらのパラメータの多くは、上記テーブル内で同定される。低温始動空気対燃料比の予め較正された値、ＡＦＲｉが、このプロセスで使用するため記憶されている。これらの値は、典型的には２４乃至３０事象のテスト窓Ｎｔ、典型的には２０乃至２４事象の検出窓Ｎｄ、Ｎｆの後、典型的には１事象（燃料リッチ化に対して）或いは２０〜６０事象（リーン化に対して）のいずれかでである補償窓Ｎｃの各サイズに対してセットされる。パラメータδ及びεに対する値が確立される。スカラーパラメータδは、マイクロプロセッサが典型的には１乃至５ｒｐｍの速度変化を認識する際の閾値であり、εは、ｒｐｍの縮約データの値において変化が認識される際の閾値である。再び、εに対する典型値は１乃至５ｒｐｍである。ｇに対する値が確立される。ｇは、クランクシャフト位置センサーからの信号ノイズに起因するｒｐｍにおける最大の許容可能なスパイクである。フィルター定数ｃに対する値は、ブロック３００で示された式から計算される。
【００５４】
最初にフィルター処理されたｒｐｍ信号Ｓ０、最初の未処理ｒｐｍ信号ｓ０、縮約ｒｐｍデータにおける極大及び極小、示された他の変数に対する値は、全て、現在のｒｐｍの計算値に最初にセットされる。当該プロセスはブロック３０２に移行する。
【００５５】
ブロック３０２では、マイクロプロセッサは、そのメモリから現在のｒｐｍを読み取る。この値は、クランクシャフト位置センサーから３Ｘ参照パルス信号（Ｖ６に対して）を使用して計算されたものである。同様に、２Ｘ及び４Ｘ信号は、Ｌ４及びＶ８に対して各々読み込まれる。指標カウンターｉはインクリメントされ、ｒｐｍに対する現在の計算値は、現在の未処理ｒｐｍ信号ｓｉとしてメモリの所定位置内に記憶される。
【００５６】
当該プロセスは、ブロック３０４に移行し、そこで、ｓｉの現在値がブロック３０４内に記載された式に従ってフィルター処理されたｒｐｍ信号Ｓｉに転換される。
【００５７】
当該プロセスは、質問ブロック３０６に移行し、そこで、現在のフィルター処理されたｒｐｍ信号が、速度値（Ｒｍ、ＲＭ）の許容可能な範囲内にあるか否かを見るためテストされる。現在のフィルター処理されたｒｐｍ信号値は、最小及び最大の有効低温始動遷移速度に対して各々予め確立された値と比較される。これらの値は、典型的には、約６００乃至２０００ｒｐｍである。フィルター処理されたｒｐｍ信号Ｓｉの現在値が予測範囲内にない場合、当該アルゴリズムは停止され、当該プロセスはブロック３０８に移行する。このブロックでは、高いＤＩ燃料に対して予め特定化された値は、ＥＣＭ又はＰＣＭで割り当てられ、当該プロセスは形式的に閉じられ、遷移的な低温始動に対する開ループ作動に戻る。
【００５８】
質問ブロック３０６の答えが肯定的である場合、当該プロセスはブロック３１０に移行する。ブロック３１０では、フィルター処理されたｒｐｍにおける連続的な変化Ｙｉが計算される。当該プロセスはブロック３１２に移行し、そこで、フィルター処理されたｒｐｍにおける変化Ｙｉの大きさは、それが許容可能な最大のｒｐｍスパイクレベル、即ちスカラー値ｇより大きいか否かに関してテストされる。過度に大きいｒｐｍスパイクが存在し、ブロック３１２の判定への答えがイエスであった場合、フィルター処理されたｒｐｍ信号Ｓｉ及び縮約ｒｐｍ信号Ｚｉに対する値は、ブロック３１４で定常に保持され、当該プロセスはブロック３０２に戻る。換言すれば、フィルター処理されたｒｐｍの変化Ｙｉの過剰な部分は破棄され、当該プロセスは次のＣＰＳ信号及びＥＣＭ計算に移行する。
【００５９】
しかし、フィルター処理されたｒｐｍの変化Ｙｉがスカラー値ｇによって上限を制限される場合、当該プロセスはブロック３１６に移行し、そこで、ｒｐｍ値の変化は、数ｒｐｍの最小閾値変化δに対してテストされる。フィルター処理されたｒｐｍの変化が最小閾値変化を越えた場合、当該プロセスはブロック３１８に移行し、そうでない場合は、その変化は無視できるものとみなされ、ブロック４００（ステップＤ）に移行される。ブロック３１８では、現在の縮約ｒｐｍデータＺｉは、以前にセットされた最小値Ｚｍｉｎとして取られ、フィルター処理された速度に対する現在値は、現在のＺｍａｘ値としてセットされる。次に、この値はブロック３２０に移行する。
【００６０】
質問ブロックであるブロック３２０では、マイクロプロセッサは、ｒｐｍの極大値（Ｚｍａｘ）が、以前に決定された大局的最大値Ｚｍａｘｖより現在の定数εだけ大きいか否かを決定する。それが大きい場合、当該プロセスはブロック３２２に移行し、そこで、事象Ｎｍａｘの値は、エンジン駆動モード検出に続く事象カウンターＮｅの現在値に更新される。極大値が定数εだけ大局的極大値を超えない場合には、当該プロセスは、図１４でサブルーチンＣ（ブロック４０６）に移行する。
【００６１】
図１４を参照すると、流れ図の最上部分がサブルーチンＤを開始する。サブルーチンＤの質問ブロック４００において、フィルター処理されたｒｐｍ変化の現在値は、それが、速度変化閾値の負の値より小さくなるか否かを見るためテストされる。もしそうでない場合、当該プロセスは、ブロック４０２に移行し、そこで縮約ｒｐｍの現在値が定常に保持され、当該プロセスはステップＢのブロック３０２に移行する。
【００６２】
質問ブロック４００では、速度変化の現在値がδの負の値より小さいと場合において、当該プロセスはブロック４０４に移行する。ブロック４０４では、縮約ｒｐｍデータＺｉの現在値は、Ｚｍａｘとしてセットされ、現在の最小速度Ｚｍｉｎは、現在のフィルター処理されたｒｐｍ値としてセットされる。サブルーチンＣは、ブロック４０４の下方に入り、ブロック４０６で開始する。ブロック４０６では、縮約ｒｐｍデータにおける連続的なｒｐｍ変化が縮約ｒｐｍ信号の現在値及び以前の値の差異にセットされる。当該プロセスはブロック４０８に移行する。ブロック４０８では、連続的なｒｐｍ変化Ｗｉの値は、それが縮約データの変化εに対する閾値より小さいか否かを見るためテストされる。判定への答えが肯定である場合、当該プロセスは、ブロック４１０に移行する。そうでない場合、当該プロセスはブロック４１４に移行する。
【００６３】
ブロック４１０では、現在のｒｐｍデータＺｉは、ｒｐｍに対する新しいより高い値に達したか否かを決定するため、以前の最大値Ｚｍａｘｖと比較される。このテストが肯定的である場合、当該プロセスはブロック４１２に移行し、そうでなければ、当該プロセスはブロック４１４に流れる。ブロック４１２では、縮約ｒｐｍデータの現在の最大値は、現在の値Ｚｉにセットされ、現在のピーク速度の位置は、現在の事象カウンターＮｅにセットされる。ブロック４１４では、事象カウンターＮｅは、検出窓の満了に対してテストされる。
【００６４】
図１０を参照すると、速度低下の決定のための２つの技術は、（１）エンジンが駆動し始めた後のＮｔ事象で、実際の極小速度を反転指定する局所的な有意速度の決定、（２）ピーク速度が達成された後のＮｄ事象における最小速度のおおよその計算を含む。ブロック４１４では、事象カウンターは、いずれかの技術によって検出窓の満了に対してテストされる。検出窓が超えられていない場合、アルゴリズムは、更なる実行のためサブルーチンＢに移行する。そうでなければ、制御はブロック４１６に移行され、そこで、最小速度値Ｚｍｉｎｖがフィルター処理されたｒｐｍの現在の終端値にセットされる。次に、実際の速度低下ＳＤＲＰは、特定化された検出窓に亘る最大値Ｚｍａｘｖ及び最小値Ｚｍｉｎｖの間の差としてブロック４１８で計算される。この段階で、検出フェーズは完了し、計算は図１５のサブルーチンＥのブロック５００に移行する。
【００６５】
かくして計算された速度低下及び測定冷却液温度を用いて、燃料補償フェーズに入る。図１５のブロック５００は、特定温度（−５０°Ｆ乃至＋１２０°Ｆ（２２７．６Ｋ乃至３２２Ｋ））で特定化された燃料ＤＩに対して測定された速度低下により特徴付けられる、任意の与えられたエンジンファミリー（Ｌ４、Ｖ６、Ｖ８等）のための実験的テーブルを参照させる、Ｄカーブを含んでいる。測定された速度低下及び冷却液温度を使用することによって、そのＤＩ値により表された燃料揮発性の実際の値が決定される。ブロック５０２は、Ｃカーブの形態で、空気／燃料のリッチ化の必要とされる度合い、対、燃料ＤＩ値に関する実験的テーブルの参照を含んでいる。ブロック５０からの推定されたＤＩ値及び測定された冷却液温度を使用するブロック５０２では、燃料リッチ化の必要とされる度合いが決定される。次に、本プロセスは、ブロック５０４に移行し、そこでブロック５０２で決定された空気対燃料のリッチ化の決定値が適用される。これは、必要とされた空気燃料比率の補償が、低温エンジン始動に対してマイクロプロセッサ内で予めセットされていた最初の空気対燃料比率より大きい場合には瞬間的になされる。そうでない場合、更なるリーン化のため、燃料は、長さＮｃの補償窓に亘って徐々にカットバッグされる。当該プロセスは、アルゴリズムから出て、終了する。
【００６６】
図１２〜図１５を参照して示されたプロセスは、低温始動の間に使用される燃料の揮発性を検出するため、速度低下ＳＤＲＰの決定を使用した。しかし、上述したように、速度値の時間的変化率（加速度）の変化を計算し分析する等の他のプラクティスは、大局的又は局所的なピーク及び最小加速度値を決定するため、図６及び７を参照して説明されたように使用することもできる。使用される燃料に対するリッチ化の最適な度合いの決定に主要な努力が払われる一方で、燃料リッチ化信号の形状及び期間を修正する他の方法を、本発明の文脈内で使用することもできる。本文中で論じられた方法は、あらゆるエンジン点火に関する燃料揮発性も検出する。しかし、燃料タンクが一杯にならない限り、将来の点火サイクルでＥＣＭにより参照するための学習値を記憶することも考えられる。
【００６７】
本発明は、幾つかの特定の実施形態を参照して説明されたが、他の形態も当業者により容易に適合することができることは明らかである。従って、本発明の範囲に請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る、エンジンと、マイクロプロセッサベースのコントローラ並びに連係するセンサー及びアクチュエータを備えるエンジン制御システムと、の概略図である。
【図２】図２は、異なる揮発性の３つの代表燃料に対して、連続する点火事象毎に測定された、ある時間期間に亘って吸引ポート内に注入されたトータルの燃料のパーセンテージとしての燃料蒸気形成のダイナミックスを示すグラフである。
【図３】図３は、最初の点火から低温始動遷移位相の間におけるエンジン速度即ちｒｐｍの変化の概念グラフである。このグラフは、低いＤＩ燃料及び高いＤＩ燃料に対して変化する速度低下を示す。
【図４】図４は、４つの代表ガソリン燃料に対する、低温始動遷移期間の間の、エンジン速度（ｒｐｍ）対時間の典型的な実験グラフである。この図では、ＣＡＰｈ２は、平均ＤＩ＝１１２０°Ｆ（８７７．６Ｋ）におけるカリフォルニアフェーズＩＩ燃料に言及し、Ｉｎｄｏｌｅｎは、ＤＩ＝１１６０°Ｆ（９００Ｋ）、中間ＤＩ＝１２３０°Ｆ（９３９Ｋ）及び高ＤＩ＝１２８５°Ｆ（９６９Ｋ）におけるＥＥＥ連邦保証燃料に言及する。
【図５】図５は、低温始動遷移の最初の秒の間に得られた、４つの代表的ガソリン燃料に対する速度低下と燃料揮発性との間の典型的な実験的相関関係を示す。このグラフも、様々な揮発性の燃料に対する、速度低下の平均及び標準偏差統計値を示している。
【図６】図６は、如何に実際のエンジン速度が実時間でコンピュータメモリ内の極小値にのみ効率的に減少され得るかを実証している。ＥＣＭが各事象毎に単一のｒｐｍ値を生成し、実時間の計算効率の目的のために、縮約ｒｐｍデータＺのみによって実際の極小値及び極大値を探し出し、記憶する。その上、この縮約データセットＺは、低温始動遷移の間のより効率的なエンジン加速度計算を可能にする。
【図７】図７は、高い揮発性燃料及び低い揮発性燃料に対して、計算されたエンジン加速度（平均エンジン速度で正規化される）対エンジンが駆動開始した後におけるエンジン内の時間の実験的グラフである。
【図８】図８は、燃料揮発性（ＤＩ値）を変化させたときの、任意の与えられた時刻における、低温始動遷移の間の良好な車両操縦性のため必要とされる空気／燃料のリッチ化の典型的なグラフである。
【図９】図９は、ＥＣＭによる将来的な参照のためのＤカーブルックアップテーブル（ここで、Ｄは検出を表す）の形態における、任意の与えられた温度での、低温始動遷移の間の速度低下（ｒｐｍで表す）の典型的なグラフである。
【図１０】図１０は、図１１〜１５で表されるアルゴリズムを実行する間のｒｐｍ信号の低温始動分析におけるエンジン速度及び燃料注入の顕著な事象を表す概念グラフである。
【図１１】図１１は、図１２〜１５で完全に示されるアルゴリズムの一部分を要約した流れ図である。
【図１２】図１２は、本発明の実行のためのアルゴリズムの流れ図である。
【図１３】図１３は、本発明の実行のためのアルゴリズムの流れ図である。
【図１４】図１４は、本発明の実行のためのアルゴリズムの流れ図である。
【図１５】図１５は、本発明の実行のためのアルゴリズムの流れ図である。
【符号の説明】
１０    自動車内燃エンジン
１２    マイクロプロセッサベースのエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）
１４    シリンダー
１６    吸引マニホルド
１８    スロットルバルブ
２０    排気マニホルド
２２    三方触媒コンバータ
２６    スパークプラグ
２８    吸引バルブ
３０    排気バルブ
３２    燃料インジェクタ
３４    可変磁気抵抗センサー
３６    酸素センサー３６
３８    圧力センサー
４０、４２、４４    水平ライン
４６    燃料Ａに対する燃料蒸気の低下を示すカーブ
４８    燃料Ｂに対する燃料蒸気のあまり大きくない低下を示すカーブ
５０    エンジンの吸引ポートに注入された燃料の大幅な低下に追従する燃料Ｃに対する燃料蒸気のより小さい低下のカーブ
５２、５４、５６    各々燃料Ａ、Ｂ、Ｃに対するトータルの蒸気低下量の垂直ライン
６０    高い揮発性（低い操縦性の指標）燃料に対する低温始動遷移の間のエンジン速度を示すカーブ
６２    低い揮発性即ち低温始動遷移フェーズの間の高い操縦性を指標する燃料に対するエンジン速度を示すカーブ
６４    水平ライン
６６    垂直ライン
６８    ライン
７０    ライン
７２    レベル
７４    カーブ
７６    エンジン速度の急速な落ち込み領域
７８    低い揮発性燃料に対する領域７８
８０    高い揮発性燃料に関する速度のトータルの減少量、即ち速度低下量を示すライン
８１    仮想ラインセグメント
８２    トルクホール
８３、８４、８５、８６    揮発性の高い順の燃料
８７    高い揮発性燃料に対するｒｍｐの平均速度低下における関係の９５％の信頼区間のレベルを示すバンド
８８、９０        より少ない揮発性燃料に対するより少ない速度低下を示すバンド
９１、９２    カーブ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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