(57)【要約】【課題】エンジンの燃料噴射量制御装置において、エンジン始動後における触媒の早期活性化とエンジン回転数の安定化とを両立させ、これにより、排気ガス浄化システムが機能を果たすための環境を、早期に整えることにある。【解決手段】エンジン水温検出手段により検出されたエンジン水温が設定水温より低く、且つ、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が目標回転数よりも設定回転数差以上低いときには、燃料噴射量を設定時間経過毎に設定噴射量ずつ増量制御する増量制御部が備えられた制御手段を設けている。【選択図】図１
2006274952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのエンジン水温を検出するエンジン水温検出手段と、前記エンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記エンジンの排気系に設けられて前記エンジンから排気されるガスの空燃比の状態を検出する空燃比検出手段とを備え、前記エンジンの運転状態に応じて空燃比を制御するように燃料噴射量を制御するエンジンの燃料噴射量制御装置において、前記エンジン水温検出手段により検出されたエンジン水温が設定水温より低く、且つ、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が目標回転数よりも設定回転数差以上低いときには、燃料噴射量を設定時間経過毎に設定噴射量ずつ増量制御する増量制御部が備えられた制御手段を設け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】
エンジンのエンジン水温を検出するエンジン水温検出手段と、前記エンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記エンジンの排気系に設けられて前記エンジンから排気されるガスの空燃比の状態を検出する空燃比検出手段とを備え、前記エンジンの運転状態に応じて空燃比を制御するように燃料噴射量を制御するエンジンの燃料噴射量制御装置において、予め設定された触媒早期活性化実行条件を満たすときに、少なくとも点火時期制御量を設定する触媒早期活性化制御部と、この触媒早期活性化制御部が実行され、且つ、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が目標回転数よりも設定回転数差以上低いときには、燃料噴射量を設定時間経過毎に設定噴射量ずつ増量制御する増量制御部とが備えられた制御手段を設けたことを特徴とするエンジンの燃料噴射量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの燃料噴射量制御装置に係り、特に直噴エンジンやポート噴射エンジン等のエンジンにおいてエンジン始動後における触媒の早期活性化とエンジン回転数の安定化とを両立するエンジンの燃料噴射量制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の直噴エンジンやポート噴射エンジン等のエンジンには、エンジン水温を検出するエンジン水温検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、排気系に設けられてエンジンから排気されるガスの空燃比（Ａ／Ｆ）の状態を検出する空燃比検出手段とを備え、エンジンの運転状態に応じて空燃比を制御するように燃料噴射量を制御するエンジンの燃料噴射量制御装置を設けているものがある。
【０００３】
従来、エンジンの制御装置には、触媒の早期活性化のための点火時期遅角制御時に、エンジン負荷の平均値とエンジン負荷の生値との比又は偏差に基づいて燃料増量補正値を設定し、この燃料増量補正値に基づいて最終的な燃料供給量を設定し、壁流燃料量の変化がある場合でも、空燃比を目標値に制御するものがある。
【特許文献１】特開平１１−２８０５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来、エンジンの燃料噴射量制御装置においては、エンジン運転時の燃料制御における空燃比（Ａ／Ｆ）学習制御は、エンジン回転数とエンジン負荷とにより運転領域を分け、λ＝１で制御するために、制御のズレ分を学習して制御性を向上させている。この学習補正がうまく補正できないときには、燃料噴射量の増減によるエンジントルクの増減があり、エンジン回転数が目標回転数から外れてしまうことがあり、そして、補正により空燃比がリーンになった場合は、エンジン回転数が低下する場合がある。一方、学習補正は、運転領域により各ゾーンに分けしているが、学習する条件と学習を反映する条件とでは、エンジンの運転状態が異なる場合に、補正にズレが生ずることがある。このような状態でエンジンを始動した場合には、空燃比検出手段としての酸素センサ（Ｏ２センサ）によるフィードバック（Ｆ／Ｂ）の開始前の空燃比がリーンになり、エンジン回転数が目標回転数を下回ることがあり、改善が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、エンジンのエンジン水温を検出するエンジン水温検出手段と、前記エンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記エンジンの排気系に設けられて前記エンジンから排気されるガスの空燃比の状態を検出する空燃比検出手段とを備え、前記エンジンの運転状態に応じて空燃比を制御するように燃料噴射量を制御するエンジンの燃料噴射量制御装置において、前記エンジン水温検出手段により検出されたエンジン水温が設定水温より低く、且つ、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が目標回転数よりも設定回転数差以上低いときには、燃料噴射量を設定時間経過毎に設定噴射量ずつ増量制御する増量制御部が備えられた制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明のエンジンの燃料噴射量制御装置は、エンジン水温が設定水温より低く、且つ、エンジン回転数が目標回転数よりも設定回転数差以上低いときには、燃料噴射量を設定時間経過毎に設定噴射量ずつ増量制御することから、エンジン始動後における触媒の早期活性化とエンジン回転数の安定化とを両立させることが可能であり、これにより、排気ガス浄化システムが機能を果たすための環境を、早期に整えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
この発明は、エンジン始動後における触媒の早期活性化とエンジン回転数の安定化とを両立させる目的を、エンジン水温が設定水温より低く、且つ、エンジン回転数が目標回転数よりも設定回転数差以上低いときには、燃料噴射量を設定時間経過毎に設定噴射量ずつ増量制御して実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
【実施例】
【０００８】
図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。
【０００９】
図３において、２は車両（図示せず）に搭載された直噴エンジンやポート噴射エンジン等のエンジン、４はシリンダブロック、６はシリンダヘッド、８はシリンダヘッドカバー、１０は燃焼室である。車両には、図示しないが、エンジン２の他に、変速機や空調装置等が搭載されている。
【００１０】
エンジン２には、吸気系において、エアクリーナ１２とこのエアクリーナ１２からエンジン２に吸入空気を導く吸気管１４とスロットルボディ１６とサージタンク１８が一体の吸気マニホルド２０とを順次に接続し、燃焼室１０に連通する吸気通路２２が形成されている。スロットルボディ１６内には、スロットルバルブ２４が設けられている。また、排気系において、エンジン２からの排気を導く排気マニホルド２６と排気管２８と排気ガス浄化システムを構成する触媒コンバータ３０とを順次に接続し、燃焼室１０に連通する排気通路３２が形成されている。
【００１１】
エンジン２には、エアクリーナ１２からの吸入空気を過給する過給機（ターボチャージャ）３４が設けられる。この過給機３４は、吸気管１４途中に設けられたコンプレッサ３６と排気管２８途中に設けられて該コンプレッサ３６を駆動するタービン３８とを備えるとともに、コンプレッサ３６とタービン３８とをターボ軸４０で連結し、タービン３８の上流側の排気管２８と下流側の排気管２８とを連通してタービン３８を迂回するように、バイパス通路４２を備えている。
【００１２】
コンプレッサ３６よりも下流側の吸気管１４の途中には、過給機３４で過給された吸入空気を冷却するインタクーラ４４が設けられている。
【００１３】
シリンダヘッド６には、燃料であるガソリンを燃焼室１０内に直接噴射する燃料噴射弁４６が取り付けられている。この燃料噴射弁４６には、燃料供給通路４８の一端側が接続している。この燃料供給通路４８の他端側は、燃料タンク５０内に設置した電磁式の燃料ポンプ５２に接続している。燃料供給通路４８の途中には、燃料フィルタ５４が設けられている。これにより、燃料タンク５０内の燃料は、燃料ポンプ５４の作動により燃料供給通路４８に圧送され、燃料フィルタ５４により塵埃が除去されて燃料噴射弁４６に送給され、終には、この燃料噴射弁４６から燃焼室１０内に直接噴射される。
【００１４】
燃料噴射弁４６と燃料フィルタ５４との間の燃料供給通路４８には、レギュレータ通路５６の一端側が接続している。レギュレータ通路５６には、燃料の圧力を調整するプレッシャレギュレータ５８が設けられている。このレギュレータ通路５６の他端側は、燃料タンク５０内に開口して配置されている。
【００１５】
燃料タンク５０には、２ウエイチェックバルブ６０を介装したエバポ通路６２の一端側が連通している。このエバポ通路６２の他端側は、キャニスタ６４に連通している。このキャニスタ６４には、１ウエイチェックバルブ６６を介装したパージ通路６８の一端側が連通している。このパージ通路６８の他端側は、スロットルボディ１６内に連通している。
【００１６】
また、エンジン２においては、スロットルバルブ２４を迂回してスロットルボディ１６内とサージタンク１８内とを連通するように、アイドル空気通路７０が設けられている。このアイドル空気通路７０の途中には、アイドル空気量を調整するＩＳＣバルブ（アイドルスピードコントロールバルブ）（アイドル空気量制御バルブ）７２が設けられている。
【００１７】
シリンダヘッドカバー８には、イグニションコイル７４とＰＣＶバルブ７６とが取り付けられている。このＰＣＶバルブ７６には、サージタンク１８内に連通する第１ブローバイガス通路７８が接続されている。また、シリンダヘッドカバー８内とエアクリーナ１２の直下流の吸気通路２２とを連通するように、第２ブローバイガス通路８０が設けられている。
【００１８】
また、エンジン２においては、該エンジン２の始動を検出するイグニションスイッチ８２と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段として機能するクランク角センサ８４と、スロットルバルブ２４のスロットル開度を検出するスロットルセンサ８６と、ノッキングを検出するノッキングセンサ８８と、吸入空気の温度を検出する吸気温検出手段である吸気温センサ９０と、エンジン水温を検出するエンジン水温検出手段である水温センサ９２と、過給機３４によって過給される吸入空気の圧力を過給圧として検出する圧力センサ９４と、排気ガスの空燃比状態を検出する空燃比検出手段として排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ（Ｏ２センサ）９６と、エンジン２の停止・始動モード等を検出するエンジンモードスイッチ９８と、エンジン２のアイドリング状態を検出するアイドルスイッチ１００と、車両の速度を検出する車速センサ１０２と、空調装置のオン・オフ状態を検出するエアコンスイッチ１０４と、変速レンジを検出する変速レンジスイッチ１０６とが設けられている。
【００１９】
燃料噴射弁４６と燃料ポンプ５２とＩＳＣバルブ７２とイグニションコイル７４とイグニションスイッチ８２とクランク角センサ８４とスロットルセンサ８６とノッキングセンサ８８と吸気温センサ９０と水温センサ９２と圧力センサ９４と酸素センサ９６とエンジンモードスイッチ９８とアイドルスイッチ１００と車速センサ１０２とエアコンスイッチ１０４と変速レンジスイッチ１０６とは、制御手段（ＥＣＭ）１０８に連絡している。また、この制御手段１０８には、メインスイッチ１１０とフューズ１１２とを介してバッテリ１１４が連絡しているとともに、燃圧センサ１１６が連絡している。
【００２０】
ここで、前記燃料噴射弁４６は、前記制御手段１０８で決定された後のパルスに応じて燃料を噴射する。前記制御手段１０８は、直噴エンジンの場合に、駆動部１０８Ｃで電圧を昇圧して燃料噴射弁４６を駆動する。前記クランク角センサ８４は、制御手段１０８で燃料噴射開始時期を決定させる機能を有している。前記吸気温センサ９０は、制御手段１０８で吸気温補正値を決定させる機能を有している。前記水温センサ９２は、制御手段１０８で燃料噴射量を決定させる機能を有している。前記圧力センサ９４は、サージタンク１８内の吸気圧を検出し、制御手段１０８で燃料噴射量を計算させる機能を有している。前記酸素センサ９６は、燃料噴射量の制御に用いられる。前記燃圧センサ１１６は、直噴エンジンの場合に、制御手段１０８で燃圧補正値を決定させる機能を有している。
【００２１】
この制御手段１０８は、水温センサ９２により検出されたエンジン水温が設定水温（ＸＷＴＣＦＢ）より低く、且つ、クランク角センサ８４により検出されたエンジン回転数が目標回転数よりも設定回転数差（ＸＮＥＵＰ）以上低いときには、燃料噴射量を設定時間（ＸＴＭＦＵＰ）経過毎に設定噴射量（ＸＣＦＵＰ）ずつ増量制御する第１の増量制御部１０８Ａ−１を備えている。
【００２２】
また、制御手段１０８は、予め設定された触媒早期活性化実行条件を満たすときに、少なくとも点火時期制御量を設定する触媒早期活性化制御部１０８Ｂと、この触媒早期活性化制御部１０８Ｂが実行され、且つ、クランク角センサ８４により検出されたエンジン回転数が目標回転数よりも設定回転数差（ＸＮＥＵＰ）以上低いときには、燃料噴射量を設定時間（ＸＴＭＦＵＰ）経過毎に設定噴射量（ＸＣＦＵＰ）ずつ増量制御する第２の増量制御部１０８Ａ−２とを備えている。
【００２３】
前記予め設定された触媒早期活性化実行条件は、図１に示す如く、イグニションスイッチ８２がオンの条件と、エンジン２が停止・始動モード以外のモードの条件と、アイドルスイッチ１００がオンの条件と、車速が零（０Ｋｍ／ｈ）の条件と、エアコン信号がオフの条件と、変速がニュートラル（Ｎ）レンジの条件と、水温センサ９２が正常で且つ低側水温設定値（ＸＷＴＡ）≦始動時水温＜高側水温設定値（ＸＷＴＢ）の条件と、吸気温センサ９０が正常で且つ低側吸気温設定値（ＸＡＴＡ）≦吸気温＜高側吸気温設定値（ＸＡＴＢ）の条件と、エンジン始動後の設定時間（ＸＴＦＩＲＤ）経過後の条件との、全ての条件を満たしたときに、成立する。
【００２４】
次に、この実施例の作用を、図１のフローチャートに基づいて説明する。
【００２５】
制御手段１０８において、プログラムがスタートすると（ステップ２０２）、先ず、  触媒早期活性化実行条件が成立、又は、水温≦設定水温（ＸＷＴＣＦＢ）か否かを判断する（ステップ２０４）。
【００２６】
このステップ２０４がＹＥＳの場合には、触媒早期活性化実行条件が成立し、又は、水温≦設定水温（ＸＷＴＣＦＢ）であり、目標回転数−エンジン回転数＞設定回転数差（ＸＮＥＵＰ）か否かを判断し、目標回転数との差分を判定する（ステップ２０６）。
【００２７】
このステップ２０６がＹＥＳの場合には、フィードバック（Ｆ／Ｂ）補正係数に設定時間（ＸＴＭＦＵＰ）毎に設定噴射量（ＸＣＦＵＰ）を加算し、燃料噴射量を増量する（ステップ２０８）。つまり、フィードバック（Ｆ／Ｂ）補正係数は、燃料噴射量を算出するのに利用されるパラメータであることから、フィードバック（Ｆ／Ｂ）補正係数を増量（増加）させれば、燃料噴射量が増量される。
【００２８】
そして、フィードバック（Ｆ／Ｂ）補正係数（値）＝上限値（ＸＣＦＭＸ）か否かを判断する（ステップ２１０）。このステップ２１０がＮＯの場合には、前記ステップ２０６に戻す。
【００２９】
このステップ２１０がＹＥＳの場合には、燃料噴射量の増量制御を終了し、その値を保持し（ステップ２１２）、プログラムをエンドとする（ステップ２１４）。
【００３０】
前記ステップ２０６がＮＯの場合には、直ぐに、ステップ２１２に移行させ、増量制御を終了してその値を保持する。
【００３１】
また、前記ステップ２０４がＮＯの場合には、直ぐに、プログラムをエンドとする（ステップ２１４）。
【００３２】
次いで、図２のタイムチャートに基づいて、燃料噴射量制御について説明する。
【００３３】
図２に示す如く、エンジン２が始動し（時間ｔ１）、その後、エンジン回転数が上昇しているときには、点火時期が一定の進角に制御されており、エンジン回転数が、目標回転数の手前の設定値Ｎ１（時間ｔ２）を超え、そして、目標回転数を超え（時間ｔ３）、さらに、設定値Ｎ２（時間ｔ４）になったときに、点火時期が遅角側に制御され始め、その後、エンジン回転数が、最大の値となり（時間ｔ５）、この時点から、エンジン回転数の回転落ちした場合と回転落ちしない場合とに分かれる。
【００３４】
そして、エンジン回転数が回転落ちした場合には、エンジン回転数が設定値Ｎ１付近まで低下したときに（時間ｔ６）、つまり、エンジン回転数が目標回転数よりも設定回転数以上低い場合には、フィードバック（Ｆ／Ｂ）補正係数が第１の係数Ｃ１まで増加し、そして、エンジン回転数が設定値Ｎ１を超えてさらに低下する場合には、設定時間（ＸＴＭＦＵＰ）の経過時に（時間ｔ７）、フィードバック（Ｆ／Ｂ）補正係数が第２係数Ｃ２まで増加し、また、設定時間（ＸＴＭＦＵＰ）の経過時に（時間ｔ８）、フィードバック（Ｆ／Ｂ）補正係数が第３の係数Ｃ３まで増加し、さらに、設定時間（ＸＴＭＦＵＰ）の経過時に（時間ｔ９）、フィードバック（Ｆ／Ｂ）補正係数が第４の係数Ｃ４まで増加し、これにより、燃料噴射量を一定の段階的に増量する。このとき、点火時期は、一定の遅角で制御される。
【００３５】
その後、エンジン回転数が設定値Ｎ１に達した設定時間（ＸＴＭＦＵＰ）の経過時に（時間ｔ１０）、フィードバック（Ｆ／Ｂ）補正係数が第４の係数Ｃ４に維持され、そして、エンジン回転数が目標回転数に近づいたときに（時間ｔ１１）、酸素センサ９６によるフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を開始する。
【００３６】
即ち、この実施例においては、エンジン２の始動直後で、酸素センサ９６によるフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を開始する前に、エンジン回転数が目標回転数を一定に下回った場合に、フィードバック（Ｆ／Ｂ）補正係数を、一定量／一定間隔で増加、つまり、燃料噴射量を増加させることにより、エンジントルクを増加させ、エンジン回転数の低下を防止し、エンジン回転数を目標回転数に収束させる制御を実施する。特に、排気ガス浄化性能の向上のための触媒早期活性化必要な領域（図２の時間ｔ４以降）では、エンジン２の点火時期を遅らせて触媒温度を上昇させているため、エンジンが不安定になっているので、エンジン回転数の安定化は、必須条件になる。そして、その条件として、触媒早期活性化条件成立、又は、水温≦設定水温（ＸＷＴＣＦＢ）とし、そのフィードバック（Ｆ／Ｂ）補正係数の操作方法は、目標回転数−エンジン回転数＞設定回転数差（ＸＮＥＵＰ）のときに、設定時間（ＸＴＭＦＵＰ）毎に、設定噴射量（ＸＣＦＵＰ）ずつ増量し、このときのフィードバック（Ｆ／Ｂ）補正係数の上限を上限値（ＸＣＦＭＸ）とする。その後、この制御の解除は、目標回転数とエンジン回転数との差分が、設定回転数差（ＸＮＥＵＰ）未満のとき、増量制御を停止する。つまり、エンジン回転数が目標回転数を上回った時点で、燃料噴射量の増量を停止する。
【００３７】
この結果、水温センサ９２により検出されたエンジン水温が設定水温より低く、且つ、クランク角センサ８４により検出されたエンジン回転数が目標回転数よりも設定回転数差（ＸＮＥＵＰ）以上低いときには、燃料噴射量（ＸＣＦＵＰ）を設定時間（ＸＴＭＦＵＰ）経過毎に設定噴射量ずつ増量制御することにより、エンジン始動後における触媒の早期活性化とエンジン回転数の安定化とを両立させることが可能であり、これにより、排気ガス浄化システムが機能を果たすための環境を、早期に整えることが可能となる。
【００３８】
また、予め設定された触媒早期活性化実行条件を満たすときに、少なくとも点火時期制御量を設定し、且つ、クランク角センサ８４により検出されたエンジン回転数が目標回転数よりも設定回転数差（ＸＮＥＵＰ）以上低いときには、燃料噴射量を設定時間（ＸＴＭＦＵＰ）経過毎に設定噴射量ずつ増量制御することにより、エンジンの始動後における触媒の早期活性化とエンジン回転数の安定化とを両立させることが可能であり、これにより、排気ガス浄化システムが機能を果たすための環境を、早期に整えることが可能となる。
【００３９】
なお、この発明においては、上記の燃料噴射量の増量制御の条件が成立した場合に、設定時間経過毎で、最初は、燃料噴射量の増量を少な目にし、その後、燃料噴射量の増量を漸次に多くすることにより、エンジンの始動後における触媒の早期活性化とエンジン回転数の安定化とを効率良く両立させることが可能である。また、触媒の温度状態に応じて燃料噴射量の増量を調整することにより、触媒の早期活性化を効率良く向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
エンジン水温が設定水温より低く、且つ、エンジン回転数が目標エンジン回転数よりも設定回転数差以上低いときには、燃料噴射量を設定時間経過毎に設定噴射量ずつ増量制御することを、他のエンジン制御にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】燃料噴射量制御のフローチャートである。
【図２】燃料噴射量制御のタイムチャートである。
【図３】燃料噴射量制御装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
２  エンジン
４６  燃料噴射弁
４８  燃料供給通路
５０  燃料タンク
８２  イグニションスイッチ
８４  クランク角センサ
８６  スロットルセンサ
９０  吸気温センサ
９２  水温センサ
９４  圧力センサ
９６  酸素センサ
９８  エンジンモードスイッチ
１００  アイドルスイッチ
１０２  車速センサ
１０４  エアコンスイッチ
１０６  変速レンジスイッチ
１０８  制御手段
【図１】
2006274952.tif 000003
【図２】
2006274952.tif 000004
【図３】
2006274952.tif 000005