(57)【要約】【課題】揮発性が比較的低い燃料が使用された場合における、内燃機関の始動後のアイドル回転数の不当な低落を抑止する。【解決手段】内燃機関の始動のためのクランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇しなかった場合、そうでない場合と比較して、その後の燃料噴射量を増量補正する内燃機関の制御装置であって、前記増量補正において、その増量分がある期間を経過した後に０まで減少する第一の補正項と、その増量分が前記第一の補正項が０になるのに要する期間よりも長い期間が経過した後に０まで減少する第二の補正項とを重ね合わせたものを燃料噴射量の基本量に加味する内燃機関の制御装置を構成した。並びに、前記増量補正において、増量分の補正項を燃料噴射量の基本量に加味することとし、その補正項による増量分を０まで減少させる際には当該増量分を徐々に減少させる内燃機関の制御装置を構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の始動のためのクランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇しなかった場合、そうでない場合と比較して、その後の燃料噴射量を増量補正する内燃機関の制御装置であって、
前記増量補正において、その増量分がある期間を経過した後に０まで減少する第一の補正項と、その増量分が前記第一の補正項が０になるのに要する期間よりも長い期間が経過した後に０まで減少する第二の補正項とを重ね合わせたものを燃料噴射量の基本量に加味する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
内燃機関の始動のためのクランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇しなかった場合、そうでない場合と比較して、その後の燃料噴射量を増量補正する内燃機関の制御装置であって、
前記増量補正において、増量分の補正項を燃料噴射量の基本量に加味することとし、その補正項による増量分を０まで減少させる際には当該増量分を徐々に減少させる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、内燃機関の運転制御を司る制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路には、内燃機関の気筒から排出される排気ガス中に含まれる有害物質ＨＣ、ＣＯ、ＮＯxを酸化／還元して無害化する三元触媒が装着されている。三元触媒による有害物質の浄化処理の能率を高めるには、触媒に流入するガスの空燃比を理論空燃比近傍の一定の範囲内に収束させることが求められる。そのために、排気通路を流れるガスの空燃比を空燃比センサを介して計測し、その実測空燃比と目標空燃比即ち理論空燃比との偏差を縮小する方向に燃料噴射量を増減操作するフィードバック制御を実施することが通例となっている。
【０００３】
停止していた内燃機関を始動する際には、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトを電動機により回転駆動しつつ、インジェクタから燃料を噴射してこれを気筒において燃焼させ、クランクシャフトの回転を加速するクランキングを行う。クランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、クランクシャフトの回転速度即ちエンジン回転数が内燃機関の冷却水温等に応じて定まる閾値を超えたときに、完爆したものと見なして終了する。その上で、内燃機関の始動直後の時期には、燃料噴射量を空燃比が理論空燃比よりもリッチとなるように調整しているが、エミッションの悪化を抑止するためには、内燃機関の始動後可及的速やかに空燃比を理論空燃比に近づけるフィードバック制御を開始することが望ましい（例えば、下記特許文献を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８８０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
揮発性の低い重質燃料が使用される場合、内燃機関の始動のためのクランキング中にエンジン回転数が十分に加速せず、始動が遅れることがある。そこで、重質燃料が使用されたとしても内燃機関を確実に始動できるよう、従来より、クランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値に到達しない場合には、燃料噴射量を平常よりもさらに増量することで、混合気の燃焼を安定させるようにしている。
【０００６】
図３に、その具体例を示す。内燃機関を始動する際には、燃料噴射量の基本量（原則として、気筒に吸入される空気の量との比が理論空燃比またはその近傍の値となるような燃料の量）に、増量補正項Ａ、Ｂ及びＣを加味することで、燃料噴射量を基本量よりも増量している。増量補正項Ａは、内燃機関の始動のためのクランキングを終了した時点ｔ2以降減衰する。増量補正項Ｂもまた同様に、クランキングの終了時点ｔ2以降減衰するが、その減衰の速さは増量補正項Ａよりも緩やかである。増量補正項Ｂは、主として内燃機関が低温であるときに大きくなるフリクションロスを補償するもので、内燃機関の現在の温度が低いほど大きな値に設定する。増量補正項Ｃは、増量補正項Ａ及びＢとは異なり、ステップ的に増減する。
【０００７】
従来の始動制御において、クランキングの開始時点ｔ0から所定時間が経過した時点ｔ1までにエンジン回転数が閾値に到達しなかった場合、図３に示しているように、増量補正項Ｃにさらなる増量分ΔＣを加増することで、燃料噴射量を増量していた。そして、内燃機関が完爆に至り始動した後、ある一定以上の時間が経過して混合気の燃焼が十分に安定化したと思しき時点ｔ4で、増量補正項Ｃによる燃料噴射量の増量分をステップ的に削減するようにしていた。
【０００８】
しかしながら、このような制御によれば、時点ｔ4において、燃料噴射量がΔＤ分大きく急減することとなり、混合気の空燃比が一時的にリーンとなって、内燃機関の出力するエンジントルクが変動し、エンジン回転数に乱れが生じてしまう。このとき既に、空燃比のフィードバック制御を開始していたとしても、時点ｔ4にて発生する外乱を吸収するには至らず、エンジン回転数の低落を抑止することができなかった。
【０００９】
本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたものであり、揮発性が比較的低い燃料が使用された場合における、内燃機関の始動後のアイドル回転数の不当な低落を抑止することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、内燃機関の始動のためのクランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇しなかった場合、そうでない場合と比較して、その後の燃料噴射量を増量補正する内燃機関の制御装置であって、前記増量補正において、その増量分がある期間を経過した後に０まで減少する第一の補正項と、その増量分が前記第一の補正項が０になるのに要する期間よりも長い期間が経過した後に０まで減少する第二の補正項とを重ね合わせたものを燃料噴射量の基本量に加味する内燃機関の制御装置を構成した。
【００１１】
並びに、本発明では、内燃機関の始動のためのクランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇しなかった場合、そうでない場合と比較して、その後の燃料噴射量を増量補正する内燃機関の制御装置であって、前記増量補正において、増量分の補正項を燃料噴射量の基本量に加味することとし、その補正項による増量分を０まで減少させる際には当該増量分を徐々に減少させる内燃機関の制御装置を構成した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、揮発性が比較的低い燃料が使用された場合における、内燃機関の始動後のアイドル回転数の不当な低落を抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。
【図２】同実施形態の制御装置が実施する制御の内容を説明するタイミング図。
【図３】従来の内燃機関の始動の際の制御の内容を説明するタイミング図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
【００１５】
吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。
【００１６】
排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させたことで生じる排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。
【００１７】
排気通路４における触媒４１の上流及び下流には、排気通路を流通する排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ４３、４４を設置する。空燃比センサ４３、４４はそれぞれ、排気ガスの空燃比に対して非線形な出力特性を有するＯ2センサであってもよく、排気ガスの空燃比に比例した出力特性を有するリニアＡ／Ｆセンサであってもよい。Ｏ2センサの出力特性は、理論空燃比近傍の範囲では空燃比に対する出力の変化率が大きく急峻な傾きを示し、それよりも空燃比が大きいリーン領域では低位飽和値に漸近し、空燃比が小さいリッチ領域では高位飽和値に漸近する、いわゆるＺ特性曲線を描く。本実施形態では、触媒４１の上流側の空燃比センサ４３としてリニアＡ／Ｆセンサを想定し、下流側の空燃比センサ４４としてＯ2センサを想定している。
【００１８】
排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通するＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３３に接続している。
【００１９】
本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
【００２０】
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求される負荷率）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、触媒４１の上流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ４３から出力される空燃比信号ｆ、触媒４１の下流側における排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ４４から出力される空燃比信号ｇ、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号ｈ等が入力される。
【００２１】
出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ等を出力する。
【００２２】
ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、要求ＥＧＲ量（または、ＥＧＲ率）等といった運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。
【００２３】
ＥＣＵ０は、内燃機関のクランキング中や始動直後その他の例外的な場合を除き、気筒１に充填される混合気の空燃比、ひいては気筒１から排出され触媒４１へと導かれる排気ガスの空燃比をフィードバック制御する。ＥＣＵ０は、まず、吸気圧及び吸気温、エンジン回転数、要求ＥＧＲ率等から、気筒１に充填される新気の量を算出し、これに見合った基本噴射量ＴＰを決定する。基本噴射量ＴＰは、典型的には、気筒１に吸入される空気の量との比が理論空燃比またはその近傍の値となるような燃料の量である。
【００２４】
次いで、この基本噴射量ＴＰを、触媒４１の上流側及び／または下流側の空燃比に応じて定まるフィードバック補正係数ＦＡＦで補正する。一般に、フィードバック補正係数ＦＡＦは、空燃比センサ４３、４４を介して実測されるガスの空燃比と目標空燃比との偏差に応じて調整され、実測空燃比が目標空燃比に対してリーンであるときには増加し、実測空燃比が目標空燃比に対してリッチであるときには減少する。平常の目標空燃比は、理論空燃比またはその近傍に設定する。
【００２５】
そして、内燃機関の状況に応じて定まる各種補正係数Ｋや、インジェクタ１１の無効噴射時間ＴＡＵＶをも加味して、最終的な燃料噴射時間（インジェクタ１１に対する通電時間）Ｔを算定する。燃料噴射時間Ｔは、
Ｔ＝ＴＰ×ＦＡＦ×Ｋ＋ＴＡＵＶ
となる。しかして、燃料噴射時間Ｔだけインジェクタ１１に信号ｊを入力、インジェクタ１１を開弁して燃料を噴射させる。
【００２６】
触媒４１の上流側及び／または下流側の空燃比信号ｆ、ｇを参照したフィードバック制御は、例えば、内燃機関の冷却水温が所定温度以上であり、燃料カット中でなく、パワー増量中でなく、内燃機関の始動からある程度の時間が経過し、空燃比センサ４３、４３の温度が高まり空燃比センサ４３、４４が活性中、吸気圧が正常である、等の諸条件がおしなべて成立しているときに実施する。
【００２７】
また、ＥＣＵ０は、停止している内燃機関を始動するにあたり、電動機（スタータモータまたはＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ））を稼働させるための制御信号ｏを電動機に入力し、当該電動機によりクランクシャフトを回転させるクランキングを行う。内燃機関の始動のためのクランキングは、内燃機関が初爆から連爆へと至り、エンジン回転数即ちクランクシャフトの回転速度が閾値を超えたときに、完爆したものと見なして終了する。クランキングの終了条件となる閾値は、内燃機関の温度等に応じて上下し得る。具体的には、内燃機関の冷却水温が低いほど高く設定することとなる。
【００２８】
しかして、本実施形態のＥＣＵ０は、内燃機関の始動のためのクランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇しなかった場合、そうでない場合と比較して、その後の燃料噴射量を増量補正する。
【００２９】
図２に、本実施形態のＥＣＵ０による、内燃機関の始動時及び始動後の制御の模様を示している。この図２に実線で表しているのは、揮発性の低い重質燃料が使用されたときの、エンジン回転数及び燃料噴射量の増量分のそれぞれの推移である。内燃機関の始動のためのクランキングの開始時点ｔ0から所定時間が経過した時点ｔ1において、エンジン回転数が閾値に到達していない場合、ＥＣＵ０は、燃料噴射量をさらに増量する補正を加えることで、混合気の燃焼の安定化を図り、以て内燃機関を確実に完爆まで持っていくようにする。
【００３０】
燃料噴射量の基本量に加味する補正項には、増量補正項Ａ、増量補正項Ｂ及び増量補正項Ｃの三つが存在する。燃料補正量を増量補正するためには、（１＋増量補正項Ａ＋増量補正項Ｂ＋増量補正項Ｃ）を補正係数Ｋの一部または全部として基本噴射量ＴＰに乗算し、燃料噴射時間Ｔを算定することとなる。なお、増量補正項Ａ、Ｂ及びＣは、クランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇する平常の場合であっても、即ち揮発性が必要十分に高い燃料が使用されたとしても、図２中に破線で表しているように０ではなく、基本噴射量ＴＰに加味される。
【００３１】
増量補正項Ａは、主としてクランキング中及びクランキング終了後のエンジン回転数の高低に応じて決定される、エンジン回転数の加速の促進または吹き上がりの抑制のための補正項である。クランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇しなかった場合における増量補正項Ａの時点ｔ1以降の値は、平常の場合におけるクランキング中の増量補正項ＡよりもΔＡだけ増量する。この増量分ΔＡの大きさは、クランキング中のエンジン回転数が低いほど大きく設定する。そして、増量補正項Ａは、内燃機関が完爆に至った時点ｔ2以後、０まで徐々に減少させてゆく。そのときの増量補正項Ａの減衰の速さは、完爆時点ｔ2後のエンジン回転数が高いほど速くする。換言すれば、完爆時点ｔ2後のエンジン回転数が高くなるほど、増量補正項Ａの単位時間あたりの減少量を大きくする。
【００３２】
増量補正項Ｂは、主としてクランキング中及びクランキング終了後の内燃機関の温度（冷却水温）の高低に応じて決定される、内燃機関のフリクションロスの補償のための補正項である。クランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇しなかった場合における増量補正項Ｂの時点ｔ1以降の値は、平常の場合におけるクランキング中の増量補正項ＢよりもΔＢだけ増量する。この増量分ΔＢの大きさは、クランキング中の内燃機関の冷却水温が低いほど大きく設定する。そして、増量補正項Ｂは、内燃機関が完爆に至った時点ｔ2以後、０まで徐々に減少させてゆく。そのときの増量補正項Ｂの減衰の速さは、完爆時点ｔ2後の内燃機関の冷却水温が高いほど速くする。換言すれば、完爆時点ｔ2後の冷却水温が高くなるほど、増量補正項Ｂの単位時間あたりの減少量を大きくする。なお、増量補正項Ｂの減衰の速さは、増量補正項Ａの減衰の速さよりも遅く緩やかであり、増量補正項Ｂが０となるのは増量補正項Ａが０となった後である。
【００３３】
増量補正項Ｃは、原則として、増量補正項Ａ及びＢのように逓減はせず、ある期間同じ大きさを保ち、かつステップ的に変動する補正項である。クランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇しなかった場合における増量補正項Ｃの時点ｔ1以降の値は、平常の場合におけるクランキング中の増量補正項ＣよりもΔＣだけ増量する。この増量分ΔＣの大きさは、図３に示している従来の始動制御における増量補正項Ｃの増量分ΔＣよりも小さくなる。そして、増量補正項Ｃは、内燃機関が完爆に至った時点ｔ2以後、段階的に減少させてゆく。
【００３４】
ＥＣＵ０は、内燃機関が完爆状態に至った時点ｔ2でクランキングを終了するとともに、完爆後ある程度の時間が経過した時点ｔ3で、空燃比センサ４３、４４を介して計測される実測空燃比を目標空燃比に追従させる空燃比フィードバック制御を開始する。その一方で、増量補正項Ａ、Ｂ及びＣの減少により、混合気の空燃比は理論空燃比よりもリッチの状態から理論空燃比へと近づいてゆく。
【００３５】
しかして、空燃比フィードバック制御を開始した後、混合気の燃焼が十分に安定化したと思しき時点ｔ4以後、増量補正項Ｃを０まで（ステップ的に減少させるのではなく）徐々に減少させてゆく。増量補正項Ａ及びＢは、時点ｔ４を迎える前に０まで減少している。
【００３６】
本実施形態では、内燃機関の始動のためのクランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇しなかった場合、そうでない場合と比較して、その後の燃料噴射量を増量補正する内燃機関の制御装置０であって、前記増量補正において、その増量分がある期間を経過した後に０まで減少する第一の補正項（増量補正項Ａまたは増量補正項Ｂ）と、その増量分が前記第一の補正項が０になるのに要する期間よりも長い期間が経過した後に０まで減少する第二の補正項（増量補正項Ａに対する増量補正項Ｂ若しくは増量補正項Ｃ、または増量補正項Ｂに対する増量補正項Ｃ）とを重ね合わせたものを燃料噴射量の基本量（基本噴射量ＴＰ）に加味する内燃機関の制御装置０を構成した。
【００３７】
並びに、本実施形態では、内燃機関の始動のためのクランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇しなかった場合、そうでない場合と比較して、その後の燃料噴射量を増量補正する内燃機関の制御装置０であって、前記増量補正において、増量分の補正項（増量補正項Ａ、ＢまたはＣ）を燃料噴射量の基本量（基本噴射量ＴＰ）に加味することとし、その補正項による増量分を０まで減少させる際には当該増量分をステップ的にではなく徐々に減少させる内燃機関の制御装置０を構成した。
【００３８】
本実施形態によれば、揮発性が比較的低い燃料が使用された場合における、内燃機関の始動後のアイドル回転数の不当な低落を抑止できる。特に、図３に示しているように、クランキング中の所定時間内にエンジン回転数が閾値まで上昇しなかった場合における燃料噴射量の増量分を、増量補正項Ａ、Ｂ及びＣに分配していることから、その増量補正を終了する時点ｔ4における増量の残存分ΔＤが、従来の始動制御におけるΔＤよりも小さくなる。従って、増量補正を終了する時点ｔ4の前後で燃料噴射量が減少する割合を縮小することができる、つまりは時点ｔ4にて発生する外乱を小さくすることができ、エンジントルクの変動及びエンジン回転数の低落の幅を極小化することが可能となる。
【００３９】
加えて、燃料噴射量の増量補正を終了する時点ｔ4以後、増量の残存分ΔＤを徐々に減少させるようにしており、このこともまたエンジントルクの変動及びエンジン回転数の低落の抑制に寄与し得る。
【００４０】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態には限られない。上記実施形態では、燃料噴射量の増量補正項Ａ、Ｂ及びＣを燃料噴射量の基本噴射量ＴＰに乗算する係数としていたが、増量補正項Ａ、Ｂ及びＣを基本噴射量ＴＰ（または、基本噴射量ＴＰにフィードバック補正係数ＦＡＦ等を乗じたもの）に加算する補正量としても構わない。
【００４１】
その他、各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１１…インジェクタ
４…排気通路
４１…触媒
４３…触媒上流の空燃比センサ
４４…触媒下流の空燃比センサ
ｆ…触媒上流の空燃比信号
ｇ…触媒下流の空燃比信号
ｊ…燃料噴射信号
ｏ…クランキング用の電動機の制御信号
【図１】
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【図２】
2018141396.tif 000004
【図３】
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