(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた空燃比検出手段の検出結果に基づいて、前記内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料供給装置の燃料噴射量を制御し、前記内燃機関における空燃比を目標空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行するフィードバック制御手段を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の始動時に前記燃料供給装置内の燃料にベーパが発生しているか否かを予測するベーパ予測手段と、
前記ベーパ予測手段により前記ベーパが発生していると予測された場合に、前記内燃機関の始動から所定時間の間、前記ベーパが発生していないと予測された場合と比較して前記燃料噴射量を増量させる燃料増量手段と、を備え、
前記フィードバック制御手段は、前記ベーパ予測手段により前記ベーパが発生していると予測された場合には、前記内燃機関の始動から前記所定時間の間、前記ベーパが発生していないと予測された場合と比較して前記空燃比フィードバック制御におけるフィードバックゲインを低下させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記ベーパ予測手段は、前記始動時における前記内燃機関の潤滑油温および冷却水温と、前記始動前の前記内燃機関の停止時間とに基づいて前記燃料供給装置内の燃料にベーパが発生しているか否かを予測することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記フィードバック制御手段は、前記内燃機関の始動から前記所定時間の経過後に前記フィードバックゲインの低下を終了することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、前記内燃機関に吸入される空気量を検出する吸入空気量検出手段と、をさらに備え、
前記フィードバック制御手段は、前記機関回転数および前記吸入空気量検出手段により検出された空気量に基づいて、前記所定時間における前記内燃機関の負荷を算出し、該負荷に応じて前記所定時間を設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関により駆動される車両は、内燃機関の排気通路に排気浄化触媒及び空燃比センサを備えており、排気浄化触媒における排気浄化性能が高まるよう、空燃比センサによって検出された検出結果に基づいて内燃機関の空燃比を理論空燃比に近づける制御装置を搭載している。
【０００３】
また、一般に、車両には内燃機関の燃焼室内に燃料を供給する燃料供給装置が設置されており、燃料タンク内の燃料がこの燃料供給装置によって所定の燃料圧に高められ、内燃機関の燃焼室内に供給されるようになっている。この燃料供給装置においては、内燃機関が停止すると、燃料供給装置の燃焼室近傍に溜まっている燃料が高温になることにより、燃料内にベーパが発生することがある。そのため、燃料供給装置内の燃料にベーパが発生している状態で内燃機関が再始動した場合に、制御装置が空燃比フィードバック制御を実行すると、燃焼室内に供給される燃料量が目標の燃料量と乖離することにより、フィードバックが不安定となり、燃費や排気ガス特性に影響を及ぼす可能性が生じる。そこで、内燃機関の停止中に燃料供給装置内の燃料にベーパが発生した場合には、内燃機関の再始動時に空燃比フィードバック制御を中止する内燃機関の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に記載された従来の内燃機関の制御装置は、内燃機関の始動後に燃料噴射量を通常より増量させるとともに、内燃機関の始動開始から所定時間は空燃比フィードバック制御を停止するようになっている。
【０００５】
この構成により、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置は、内燃機関の始動直後には燃料噴射量を通常より増加させるので、燃料供給装置からベーパが速やかに除去されるとともに、ベーパを含んだ燃料が内燃機関に供給されることにより、空燃比に変動が生じる可能性のある状況においては、空燃比フィードバック制御の開始を遅延させて、燃料供給装置からベーパが十分に除去された後に空燃比フィードバック制御を実行するようになっていた。これにより、内燃機関を安定して再始動することが可能となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１７０５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような特許文献１に記載の従来の内燃機関の制御装置にあっては、内燃機関の再始動の段階では、空燃比フィードバック制御の実行を中止し、燃料の増量を継続するようになっていた。そのため、燃料が過剰に内燃機関に供給される場合があり、内燃機関の再始動時に空燃比が大幅にリッチ側に振れる場合があった。そのため、特許文献１に記載の内燃機関の制御装置は、燃費が悪化したり、排気ガス特性が悪化するという問題があった。
【０００８】
また、上述のような特許文献１に記載の従来の内燃機関の制御装置において、仮に内燃機関の再始動時に空燃比フィードバック制御の実行を中止せずに、内燃機関の再始動時の燃料増量を実行すると、空燃比がリッチ側に振れることになるため、空燃比フィードバック制御の実行により空燃比がリーン側に補正されるよう燃料噴射量が減少する。この状態において燃焼室内に噴射された燃料がベーパを多量に含んでいると、内燃機関に供給される燃料量が内燃機関の回転を維持するために必要な最少量を下回り、結果としてエンジンストールを発生させる可能性があった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、内燃機関の始動時における空燃比制御を最適化し、排気ガス特性の悪化やエンジンストールの発生を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関の排気通路に設けられた空燃比検出手段の検出結果に基づいて、前記内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料供給装置の燃料噴射量を制御し、前記内燃機関における空燃比を目標空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行するフィードバック制御手段を備えた内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の始動時に前記燃料供給装置内の燃料にベーパが発生しているか否かを予測するベーパ予測手段を備え、前記フィードバック制御手段は、前記ベーパ予測手段によりベーパが発生していると予測された場合には発生していないと予測された場合と比較して前記空燃比フィードバック制御におけるフィードバックゲインを低下させることを特徴とする。
【００１１】
この構成により、燃料供給装置にベーパが発生している場合には、空燃比フィードバック制御におけるフィードバックゲインを低下することができる。これにより、燃料供給装置からベーパを早急に除去するために燃料噴射量を増加させた場合においても、空燃比フィードバック制御により空燃比がリーン側に補正されるよう燃料噴射量を低下させたことに起因してエンジンストールが発生することを抑制することができる。また、内燃機関の始動時から空燃比フィードバック制御を実行できるので、内燃機関の始動時に空燃比フィードバック制御を実行しない場合のように燃料供給装置内のベーパを除去する際に過剰に燃料噴射量が増量されることを抑制できる。したがって、内燃機関の始動時における空燃比フィードバック制御を最適化し、排気ガス特性の悪化やエンジンストールの発生を抑制することができる。
【００１２】
また、上記（１）に記載の内燃機関の制御装置において、（２）前記ベーパ予測手段は、前記内燃機関の潤滑油温、冷却水温および前記内燃機関の停止時間に基づいて前記燃料供給装置内の燃料にベーパが発生しているか否かを予測することを特徴とする。
【００１３】
この構成により、ベーパの発生の有無を精度よく予測し、ベーパの発生状況に応じた空燃比フィードバック制御を実行することができる。
【００１４】
また、上記（１）または（２）に記載の内燃機関の制御装置において、（３）前記フィードバック制御手段は、前記内燃機関の始動から所定時間の経過後に前記フィードバックゲインの低下を終了することを特徴とする。
【００１５】
この構成により、燃料供給装置内の燃料に含まれていたベーパが除去された場合には、フィードバックゲインを通常の値に戻すことにより、実空燃比と目標空燃比とをより迅速に一致させることができる。
【００１６】
また、上記（３）に記載の内燃機関の制御装置において、（４）前記内燃機関に吸入される空気量を検出する吸入空気量検出手段を備え、前記フィードバック制御手段は、前記吸入空気量検出手段により検出された空気量に基づいて、前記所定時間を設定することを特徴とする。
【００１７】
この構成により、燃料供給装置内の燃料に含まれていたベーパが除去される時間を精度よく推定できるので、ベーパが除去された場合には、迅速にフィードバックゲインを通常の値に戻すことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、内燃機関の始動時における空燃比制御を最適化し、排気ガス特性の悪化やエンジンストールの発生を抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る空燃比センサおよびＯ２センサの特性を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る燃料供給機構を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るベーパ発生予測マップを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る内燃機関の状態を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る空燃比フィードバック制御処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。  
まず、構成について説明する。
【００２１】
本実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、図１に示すように、複数の気筒２を有するエンジン１に装備されており、各気筒２に独立して燃料を噴射するようになっている。なお、以下の説明においては、本発明に係る内燃機関が、直列４気筒のガソリンエンジンにより構成される場合を例に説明するが、２気筒以上を有するエンジンにより構成されていればよく、気筒数や形式に限定されるものではない。
【００２２】
エンジン１は、＃１気筒２ａ、＃２気筒２ｂ、＃３気筒２ｃおよび＃４気筒２ｄの４気筒が形成されたシリンダブロック１２および図示しないシリンダヘッドと、車両外部からの空気を＃１気筒２ａ乃至＃４気筒２ｄに供給するための吸気系部４と、＃１気筒２ａ乃至＃４気筒２ｄからの排気ガスを車両外部へ排出するための排気系部５と、を備えている。なお、以下の説明において各気筒２の区別を必要としない場合には、気筒２として説明する。
【００２３】
気筒２は、燃焼室１４を形成しており、燃焼室１４内において燃料および空気の混合気を燃焼させることにより、燃焼室１４内に往復動可能に設置されたピストンを往復動させることにより動力を発生する。各ピストンは、コネクティングロッドを介してクランクシャフトと接続されており、各気筒２において発生した動力は、クランクシャフトや変速機などを介して駆動輪に伝達される。
【００２４】
シリンダヘッドには、吸気ポート１ａを開閉する吸気弁および排気ポートを開閉する排気弁が配設されている。また、シリンダヘッドの頂部には、燃焼室１４に導入された混合気に点火するための点火プラグ１６が設置されている。
【００２５】
吸気ポート１ａには、燃料を噴射するインジェクタ３２が各気筒２ごとに設置されており、インジェクタ３２から噴射された燃料と吸気系部４により導入された空気とが混合することにより混合気が生成される。
【００２６】
吸気系部４は、枝管１８と、サージタンク２０と、吸気管３０と、エアクリーナ２４と、を備えている。サージタンク２０の吸気上流側は、吸気管３０と接続されており、吸気管３０の吸気上流側はエアクリーナ２４と接続されている。また、吸気管３０には、吸入空気量を検出するためのエアフロメータ２６と、電子制御式のスロットルバルブ２８とが吸気上流側から順に設置されている。
【００２７】
排気系部５は、排気マニホールド３４と、排気管３６と、触媒コンバータ４０と、を備えており、排気通路３８を形成している。
【００２８】
排気マニホールド３４は、シリンダヘッドに形成されている排気ポートに接続されており、排気マニホールド３４と排気管３６とは枝管３４ａおよび排気集合部３４ｂを介して接続されている。
【００２９】
触媒コンバータ４０は、三元触媒を有しており、燃焼室１４における空燃比が理論空燃比の近傍である場合に排気が流入すると、排気中の有害成分であるＮＯｘ、ＨＣおよびＣＯを同時に浄化するようになっている。
【００３０】
ここで、空燃比とは、燃焼室１４に供給される混合気の空気の質量を燃料の質量で割った値を示すが、当該混合気が燃焼室１４で燃焼された後に排出され後述する空燃比センサ４１およびＯ２センサ４２により検出される排気ガスの成分から空燃比を求めることが可能である。
【００３１】
触媒コンバータ４０の排気上流および下流の排気管３６には、空燃比センサ４１およびＯ２センサ４２が設置されている。ここで、空燃比センサ４１およびＯ２センサ４２は、本発明に係る空燃比検出手段を構成する。なお、これらのセンサの組み合わせは一例であり、これらのセンサが出力値から空燃比を検出可能なセンサにより構成されていればよい。また、空燃比センサあるいはＯ２センサが触媒コンバータ４０の排気上流側あるいは下流側のいずれか一方のみに設置されていてもよい。
【００３２】
図２に示すように、空燃比センサ４１は、排気ガスから広範囲の空燃比を連続的に検出するようになっており、検出した空燃比に比例した電圧信号をＥＣＵ５０に出力するようになっている。例えば、空燃比センサ４１は、理論空燃比において約３．３Ｖの電圧信号を出力するようになっている。
【００３３】
一方、Ｏ２センサ４２は、混合気の空燃比が理論空燃比である場合を境に、出力値が急激に変化する特性を有している。そして、混合気が理論空燃比である場合に約０．４５Ｖの電圧信号をＥＣＵ５０に出力するようになっている。また、混合気の空燃比がリーン側の時は電圧信号の出力値が０．４５Ｖより小さくなり、リッチ側の時は電圧信号の出力値が０．４５Ｖより大きくなる。
【００３４】
図３に示すように、本実施の形態に係る車両は、エンジン１で消費されるガソリンを貯留する燃料タンク４３と、その燃料タンク４３のサブタンク４３ａ（以下、単に燃料タンク４３という）内に貯留された燃料をエンジン１の複数のインジェクタ３２に圧送・供給し、これらのインジェクタ３２から燃焼室１４内に燃料を供給する燃料供給装置４４と、を備えている。また、燃料供給装置４４は、インジェクタ３２に供給される燃料を導入して予め設定されたシステム圧Ｐ１に調圧するとともに、そのシステム圧Ｐ１を複数の設定圧のうち任意の１つの設定圧、例えば高圧側の設定圧と低圧側の設定圧のうちいずれか一方に切り換えることができるプレッシャレギュレータ５７と、プレッシャレギュレータ５７の現在の設定圧を他の設定圧に切り換えるよう３方電磁弁５９によってプレッシャレギュレータ５７を切換え操作することができる設定圧切換操作機構５８と、を備えている。
【００３５】
エンジン１の複数の気筒２に対応して設けられたインジェクタ３２は、例えばその噴孔側の端部３２ａを各気筒２に対応する吸気ポート１ａ内に露出している。また、燃料供給装置４４は、デリバリーパイプ３１を介して各インジェクタ３２に燃料を分配するようになっている。
【００３６】
燃料供給装置４４は、燃料タンク４３内の燃料を汲み上げるとともに加圧して吐出する燃料ポンプユニット４５と、燃料ポンプユニット４５の吸入口側で異物の吸入を阻止するサクションフィルタ４６と、燃料ポンプユニット４５の吐出口側で吐出燃料中の異物を除去する燃料フィルタ４７と、その燃料フィルタ４７の上流側または下流側に位置するチェック弁４８と、を含んで構成されている。
【００３７】
燃料ポンプユニット４５は、詳細を図示しないが、例えばポンプ作動用の羽根車を有する燃料ポンプ４５ｐと、その燃料ポンプ４５ｐを回転駆動する内蔵直流モータであるポンプ駆動モータ４５ｍとを有している。この燃料ポンプユニット４５は、そのポンプ駆動モータ４５ｍへの通電を後述するＥＣＵ５０により制御されることで駆動および停止されるようになっている。
【００３８】
また、燃料ポンプユニット４５は、燃料タンク４３内から燃料を汲み上げ加圧して吐出することができるとともに、同一の供給電圧に対しそのポンプ駆動モータ４５ｍの回転速度［ｒｐｍ］を負荷トルクに応じて変化させたり、供給電圧の変化に対応してポンプ駆動モータ４５ｍの回転速度を変化させたりすることで、その単位時間当りの吐出量や吐出圧を変化させることができるようになっている。
【００３９】
チェック弁４８は、燃料ポンプユニット４５からインジェクタ３２側への燃料供給方向に開弁する一方、インジェクタ３２側から燃料ポンプユニット４５側への燃料の逆流方向には閉弁し、加圧された供給燃料の逆流を阻止するようになっている。
【００４０】
また、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転に要求される燃料噴射量に応じて燃料ポンプユニット４５の吐出量を最適値にするようその吐出量に対応するポンプ駆動モータ４５ｍの駆動電圧をコマンド値を生成し、燃料ポンプコントローラ６０と協働してポンプ駆動モータ４５ｍの駆動電圧をフィードバック制御する機能を有している。
【００４１】
プレッシャレギュレータ５７の流体導入口は、チェック弁４８より下流側の回路部分である燃料通路４９に分岐通路４９ａを介して接続されており、プレッシャレギュレータ５７の操作圧導入孔は、チェック弁４８より上流側の回路部分である分岐通路５６に３方電磁弁５９を介して接続されている。
【００４２】
図１に戻り、本実施の形態に係るエンジン１は、さらに、内燃機関の制御装置を構成するＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。
【００４３】
ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびバックアップメモリなどを備えている。なお、本実施の形態に係るＥＣＵ５０は、本発明に係る制御装置、フィードバック制御手段、ベーパ予測手段および吸入空気量検出手段を構成する。
【００４４】
ＲＯＭは、後述する空燃比フィードバック制御および気筒２における燃料噴射制御を実行するための制御プログラムを含む各種制御プログラムや、これらの各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどを記憶している。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行するようになっている。また、ＲＡＭは、ＣＰＵによる演算結果や、上述した各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するようになっている。バックアップメモリは、不揮発性のメモリにより構成されており、例えばエンジン１の停止時に保存すべきデータ等を記憶するようになっている。
【００４５】
ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびバックアップメモリは、バスを介して互いに接続されるとともに、入力インターフェースおよび出力インターフェースと接続されている。
【００４６】
また、エンジン１は、クランクシャフトの回転数、すなわちエンジン回転数を検出するためのクランク角センサ５１と、アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ５２と、エンジン１の冷却水温を検出するための水温センサ５３と、エンジン１の潤滑油温を検出する油温センサ５４と、を備えており、これらのセンサの信号はＥＣＵ５０に送信されるようになっている。
【００４７】
スロットルバルブ２８には、図示しないスロットル開度センサが設置されており、スロットル開度に応じた信号をＥＣＵ５０に送信するようになっている。ＥＣＵ５０は、スロットルバルブ２８の開度がアクセル開度に応じて定まるスロットル開度となるようスロットル開度センサから入力される信号に基づいてフィードバック制御を実行する。
【００４８】
また、ＥＣＵ５０は、エアフロメータ２６から入力された信号に基づいて、単位時間当たりの吸入空気量を算出する。そして、ＥＣＵ５０は、検出した吸入空気量およびエンジン回転数から機関負荷を算出するようになっている。
【００４９】
また、ＥＣＵ５０は、実空燃比を目標空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行するようになっている。本実施の形態においては、ＥＣＵ５０は、触媒コンバータ４０の排気上流側に設置された空燃比センサ４１から入力された信号に基づいて各気筒２における燃料噴射量を調節し、空燃比センサ４１により検出される実空燃比を理論空燃比などの目標空燃比に近づけるメインフィードバック制御を実行するようになっている。
【００５０】
このメインフィードバック制御は、実空燃比と目標空燃比との差と、予め実験的に求められた比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインから比例項、学習値としての積分項および微分項をそれぞれ算出し、比例項、積分項および微分項の和から現在設定されている燃料噴射量に対する補正量を算出する公知のＰＩＤ制御により構成されている。なお、メインフィードバック制御は、比例項および積分項に基づいて補正量を算出するＰＩ制御など公知のフィードバック制御であればよい。
【００５１】
さらに、ＥＣＵ５０は、触媒コンバータ４０の排気下流側に設置されたＯ２センサ４２から入力された信号に基づいて、メインフィードバック制御により算出される補正量をさらに補正するサブフィードバック制御を実行するようになっている。本実施の形態においては、ＥＣＵ５０は、Ｏ２センサ４２の出力電圧値の目標値と、現在Ｏ２センサ４２が出力している出力電圧値とが一致するよう、出力電圧値の目標値と実出力電圧値との差に基づいてＰＩＤ制御あるいはＰＩ制御などの公知のフィードバック制御を実行するようになっている。ここで、出力電圧値の目標値は、通常は理論空燃比に対応する電圧値、すなわち０．４５Ｖの近傍に設定されているが、Ｏ２センサ４２の経年劣化や、後述する目標空燃比変更制御などの各種制御により変更されるようになっている。
【００５２】
以下、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置を構成するＥＣＵ５０の特徴的な構成について、図１ないし図５を参照して説明する。
【００５３】
上述したように、ＥＣＵ５０は、エンジン１の始動中に触媒コンバータ４０の排気上流側に設置された空燃比センサ４１から入力された信号に基づいて各気筒２における燃料噴射量を調節し、空燃比センサ４１により検出される実空燃比を理論空燃比などの目標空燃比に近づけるメインフィードバック制御を実行するようになっている。
【００５４】
ＥＣＵ５０は、エンジン１の停止中に燃料供給装置４４の内部に溜まっている燃料にベーパが発生しているか否かを判定するようになっている。具体的には、ＥＣＵ５０は、油温センサ５４から、エンジン１の潤滑油温を表す信号を取得するとともに、水温センサ５３から、エンジン１の冷却水温を表す信号を取得する。
【００５５】
また、ＥＣＵ５０は、タイマを参照してソーク時間を取得する。具体的には、ＥＣＵ５０は、エンジン１の停止時にタイマによる計時を開始するようになっており、今回エンジンを再始動する際にタイマを参照し、前回のエンジン停止時からの経過時間であるソーク時間を取得するようになっている。
【００５６】
そして、ＥＣＵ５０は、これらの油温、冷却水温およびソーク時間に基づいて、デリバリーパイプ３１など燃料供給装置４４にベーパが発生しているか否かを判定するようになっている。ＥＣＵ５０は、ベーパの発生の有無を、図４に示すベーパ発生予測マップを参照することにより判定するようになっている。
【００５７】
ベーパ発生予測マップは、ソーク時間を横軸、油温と冷却水温との積を縦軸としたグラフにより表されるようになっている。なお、実際には、ＥＣＵ５０は、油温と冷却水温との積に係数ｋを掛けた値を使用するようになっている。この係数ｋは、車両の諸元値に応じて設定されるようになっており、予め実験的な測定により求められている。また、以下の説明において、油温と冷却水温との積とは、油温と冷却水温との積に係数ｋが掛けられた値を意味する。
【００５８】
また、このベーパ発生予測マップにおいては、ベーパが発生するか否かを判定する判定ライン６１が設定されており、ＥＣＵ５０は、あるソーク時間において、油温と冷却水温との積がこの判定ライン６１を超えている場合には、燃料供給装置４４内の燃料にベーパが発生していると判定するようになっている。
【００５９】
例えば、前回のエンジン停止時、すなわちソーク時間０において、油温と冷却水温との積が実線６２上の値である場合には、ソーク時間がＴ１より長くなると判定ライン６１を超えることになる。また、前回のエンジン停止時における油温と冷却水温との積が実線６３上の値である場合には、ソーク時間がＴ２より長くなると判定ライン６１を超えることになる。
【００６０】
また、前回のエンジン停止時における油温と冷却水温との積が実線６４上の値である場合には、ソーク時間にかかわらず判定ライン６１を超えることがない。
【００６１】
このように、ベーパの発生の有無は、油温、冷却水温およびソーク時間により変化するものであり、ＥＣＵ５０は、図４に示したベーパ発生予測マップに基づいてベーパ発生の有無を判定するようになっている。
【００６２】
また、ＥＣＵ５０は、ベーパ発生予測マップに基づいてベーパが発生していると判定した場合には、燃焼室１４内に燃料が噴射された際にベーパが含まれていることに起因して燃料量が低下し、エンジンストールが発生しないよう、エンジン１の再始動時に燃料噴射量を通常より増加させるようになっている。
【００６３】
このとき、燃料を増量することにより空燃比がリッチ側に振れるが、空燃比フィードバック制御が実行されているため、従来は、リッチ側に振れた空燃比をリーン側に補正するよう燃料噴射量を低下させるようになっていた。そのため、燃料噴射量が低下したタイミングでインジェクタ３２からベーパが噴射されると、実際に供給される燃料がさらに低下し、エンジンストールが発生する可能性があった。
【００６４】
そのため、本実施の形態に係るＥＣＵ５０は、エンジン１の再始動時にベーパが発生していると判定した場合には、燃料噴射量を増加させるとともに、空燃比フィードバック制御におけるフィードバックゲインを低下させ、急激な燃料噴射量の減少を抑制するようになっている。
【００６５】
図５は、ベーパ発生時におけるエンジン回転数、空燃比および燃料噴射割合の時間に対する変化を表すグラフである。図５のグラフにおいて、実線は本実施の形態におけるエンジン回転数、空燃比および燃料噴射割合の時間変化を表している。また、破線はフィードバックゲインを低下させない従来の空燃比フィードバック制御におけるエンジン回転数、空燃比および燃料噴射割合の時間変化を表している。
【００６６】
従来は、時刻Ｔ０においてエンジン１が再始動すると（破線７２参照）、空燃比は、一旦リーン側に振れた後（破線７４参照）、通常より燃料噴射量が増加されることによりリッチ側に振れる。そして、空燃比フィードバック制御が実行されていることにより、ＥＣＵ５０は、リッチ側に振れた空燃比をリーン側に補正されるよう時刻Ｔ１において燃料噴射割合を低下させる（破線７６参照）。
【００６７】
そのため、燃料に多量にベーパが含まれていると、時刻Ｔ２において、空燃比が大幅にリーン側に振れ（破線７４参照）、結果としてエンジンストールが発生する（破線７２参照）。
【００６８】
これに対し、本実施の形態に係るＥＣＵ５０は、時刻Ｔ０においてエンジン１が始動すると（実線７１参照）、燃料増量に起因して空燃比がリッチ側に振れるものの（実線７３参照）、フィードバックゲインが低下された空燃比フィードバック制御は実行されているため、ベーパが除去されるまで空燃比フィードバック制御を中止する場合と異なり、過剰な燃料噴射量の増加が抑制されているため、リッチ側への振れ方が抑制される。また、フィードバックゲインを低下させない従来の空燃比フィードバック制御の実行時と異なり、空燃比がリッチ側に振れた場合においてもリーン側へ急激に補正されることが抑制されるので（実線７３参照）、結果としてエンジンストールが発生することなく通常の燃料噴射制御に移行するようになっている。
【００６９】
また、ＥＣＵ５０は、時刻Ｔ３において燃料供給装置４４内のベーパが除去されると、フィードバックゲインの低下を終了し、通常のフィードバック制御に移行するようになっている。
【００７０】
なお、ベーパ発生時において用いられるフィードバックゲインは、通常のフィードバックゲインに対して、例えば１／１０〜１／１５となるように設定されると好適である。また、このフィードバックゲインの変更は、空燃比フィードバック制御のうち、上述したメインフィードバック制御あるいはサブフィードバック制御のいずれかで実行されていればよく、また、メインフィードバック制御およびサブフィードバック制御のいずれの制御に適用してもよい。また、メインフィードバック制御あるいはサブフィードバック制御における比例ゲインおよび微分ゲインのうち少なくともいずれか一方は、本発明に係るフィードバックゲインを構成するが、積分ゲインも本発明に係るフィードバックゲインを構成するようにしてもよい。
【００７１】
また、ＥＣＵ５０は、ベーパ発生時の空燃比フィードバック制御を開始すると、所定時間後に通常の制御に復帰するようになっている。所定時間とは、燃料供給装置４４に発生したベーパが除去されるのに必要となる時間として算出される。ここで、ベーパが除去されるのに必要となる時間は、燃料消費量に応じた値となる。したがって、ＥＣＵ５０は、エンジン回転数と機関負荷との積に基づいて燃料消費量を算出するとともに、燃料供給装置４４においてベーパが発生しうる範囲に存在する燃料量を燃料消費量で割ることにより、所定時間を算出するようになっている。ここで、ベーパが発生しうる範囲に存在する燃料量は、予め実験的な測定により求められている。
【００７２】
機関負荷は、上述したように、吸入空気量およびエンジン回転数に基づいて算出するようになっている。なお、機関負荷は、車両に搭載されているオルタネータやエアコンなど補機類の作動状態に応じて変化するため、ＥＣＵ５０は、オルタネータやエアコンなどの作動状態を取得し、これらの作動状態と機関負荷とを対応付けたマップを参照することにより機関負荷を算出してもよい。
【００７３】
次に、本実施の形態に係る空燃比フィードバック制御処理について図６を参照して説明する。
【００７４】
なお、以下の処理は、ＥＣＵ５０を構成するＣＰＵによってエンジン１の始動要求を表す信号が取得された場合に実行されるとともに、ＣＰＵによって処理可能なプログラムを実現する。
【００７５】
まず、ＥＣＵ５０は、油温、水温、およびソーク時間を取得する（ステップＳ１１）。具体的には、ＥＣＵ５０は、油温センサ５４および水温センサ５３からエンジン１の潤滑油温および冷却水温を表す信号を取得するとともに、タイマを参照してソーク時間を取得する。このタイマは、前回エンジン１が停止した時に計時が開始されている。
【００７６】
次に、ＥＣＵ５０は、燃料供給装置４４にベーパが発生しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。具体的には、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１で取得した情報と図４に示したベーパ発生予測マップとに基づいて、燃料供給装置４４にベーパが発生しているか否かを判定する。
【００７７】
ＥＣＵ５０は、燃料供給装置４４にベーパが発生していると判定した場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１３に移行する。一方、燃料供給装置４４にベーパが発生していないと判定した場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、ステップＳ１６に移行して、通常のフィードバック制御を実行する。ここで、通常のフィードバック制御とは、変更前のフィードバックゲインを用いた空燃比フィードバック制御を意味する。
【００７８】
ステップＳ１３に移行した場合、ＥＣＵ５０は、フィードバックゲインを変更する。変更後のフィードバックゲインの値は、予め実験的な測定により求められており、ＲＯＭに記憶されている。また、上述したように、フィードバックゲインの変更はメインフィードバック制御およびサブフィードバック制御の少なくともいずれか一方において実行されればよい。したがって、ＥＣＵ５０は、ＲＯＭを参照して変更後のフィードバックゲインを表す値を参照すると、この値を用いて空燃比フィードバック制御を実行する。
【００７９】
次に、ＥＣＵ５０は、ベーパ発生時間予測を実行する（ステップＳ１４）。ＥＣＵ５０は、上述したように、エンジン回転数および機関負荷に基づいて、燃焼室１４内に供給される燃料にベーパが含まれている可能性のある時間を表すベーパ発生時間を予測する。
【００８０】
次に、ＥＣＵ５０は、ベーパ発生終了時刻に達したか否かを判定する（ステップＳ１５）。ベーパ発生終了時刻は、エンジン１の始動から、ステップＳ１４で予測されたベーパ発生時間の経過後を表す時刻である。ＥＣＵ５０は、エンジン１の始動開始時にタイマによる計時を開始し、このタイマによる計時がベーパ発生終了時刻に達しているか否かを判定する。
【００８１】
ＥＣＵ５０は、ベーパ発生終了時刻に達していないと判定した場合には（ステップＳ１５でＮＯ）、このステップを繰り返す。一方、ベーパ発生終了時刻に達したと判定した場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ１６に移行して、通常のフィードバック制御を実行する。
【００８２】
以上のように、本実施の形態に係るＥＣＵ５０は、燃料供給装置４４にベーパが発生している場合には、空燃比フィードバック制御におけるフィードバックゲインを低下することができる。これにより、燃料供給装置４４からベーパを早急に除去するために燃料噴射量を増加させた場合においても、空燃比フィードバック制御により空燃比がリーン側に補正されるよう燃料噴射量を低下させたことに起因してエンジンストールが発生することを抑制することができる。また、エンジン１の始動時から空燃比フィードバック制御を実行できるので、エンジンの始動時に空燃比フィードバック制御を実行しない場合のように燃料供給装置４４内のベーパを除去する際に過剰に燃料噴射量が増量されることを抑制できる。したがって、エンジン１の始動時における空燃比フィードバック制御を最適化し、排気ガス特性の悪化やエンジンストールの発生を抑制することができる。
【００８３】
また、ＥＣＵ５０は、エンジン１の潤滑油温、冷却水温およびエンジン１の停止時間に基づいて燃料供給装置４４内の燃料にベーパが発生しているか否かを予測することができるので、ベーパの発生の有無を精度よく予測し、ベーパの発生状況に応じた空燃比フィードバック制御を実行することができる。
【００８４】
また、ＥＣＵ５０は、エンジン１の始動から所定時間の経過後にフィードバックゲインの低下を終了するので、燃料供給装置４４内の燃料に含まれていたベーパが除去された場合には、フィードバックゲインを通常の値に戻すことにより、実空燃比と目標空燃比とをより迅速に一致させることができる。
【００８５】
また、ＥＣＵ５０は、エアフロメータ２６により検出された空気量に基づいて、所定時間を設定するので、燃料供給装置４４内の燃料に含まれていたベーパが除去される時間を精度よく推定し、ベーパが除去された場合には、迅速にフィードバックゲインを通常の値に戻すことができる。
【００８６】
なお、以上の説明においては、本発明に係る内燃機関がガソリンエンジンにより構成される場合を例に説明したが、これに限定されず、軽油やアルコールを燃料とする内燃機関により構成されていてもよい。
【００８７】
また、以上の説明においては、本発明に係る内燃機関がポート噴射式のエンジンに適用される場合について説明したが、これに限定されず、燃焼室１４内に直接燃料を供給する筒内噴射式のエンジンや、ポート噴射および筒内噴射のいずれをも実行するデュアル式のエンジンに適用されてもよい。
【００８８】
以上のように、本発明に係る制御装置は、内燃機関の始動時における空燃比制御を最適化し、排気ガス特性の悪化やエンジンストールの発生を抑制することができるという効果を奏するものであり、内燃機関の制御装置に有用である。
【符号の説明】
【００８９】
１  エンジン（内燃機関）
１ａ  吸気ポート
２  気筒
４  吸気系部
５  排気系部
１２  シリンダブロック
１４  燃焼室
１６  点火プラグ
２６  エアフロメータ（吸入空気量検出手段）
２８  スロットルバルブ
３０  吸気管
３１  デリバリーパイプ
３２  インジェクタ
３４  排気マニホールド
３４ａ  枝管
３４ｂ  排気集合部
３６  排気管
３８  排気通路
４０  触媒コンバータ
４１  空燃比センサ（空燃比検出手段）
４２  Ｏ２センサ（空燃比検出手段）
４３  燃料タンク
４３ａ  サブタンク
４４  燃料供給装置
４５  燃料ポンプユニット
５０  ＥＣＵ（制御装置、フィードバック制御手段、ベーパ予測手段、吸入空気量検出手段）
５１  クランク角センサ
５２  アクセル開度センサ
５３  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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