(57)【要約】【課題】機関始動時に未燃ＨＣの排出量を抑制する。【解決手段】機関回転数が上昇していく正常始動時における燃料噴射の最初の１サイクルにおいて各気筒に対し順次噴射される燃料の噴射量を、最初に噴射される気筒に対する噴射量よりも最後に噴射される気筒に対する噴射量が大きくなるように設定する。【選択図】　　　図３
2004068621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関の始動時燃料噴射装置において、機関回転数が上昇していく正常始動時における燃料噴射の最初の１サイクルにおいて各気筒に対し順次噴射される燃料の噴射量を、最初に噴射される気筒に対する噴射量よりも最後に噴射される気筒に対する噴射量が大きくなるように設定した内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項２】
上記最初の１サイクルにおける燃料噴射量を、後で噴射される気筒に対する噴射量が先に噴射される気筒に対する噴射量よりも少くならないように設定した請求項１に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項３】
上記最初の１サイクルにおける燃料噴射量を、噴射される気筒毎に順次増大させる請求項２に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項４】
上記最初の１サイクルに続く２番目のサイクルにおいて各気筒に対し順次噴射される燃料の噴射量を、噴射される気筒毎に順次減少させる請求項３に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項５】
上記最初の１サイクルから予め定められたサイクルが完了までに各気筒に対し噴射された燃料の合計が全気筒を通じて等しくなるように各サイクルにおける各気筒に対する噴射量を設定した請求項１に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項６】
上記最初の１サイクルから予め定められたサイクルまでの各サイクルにおいて各気筒に対し噴射される燃料の噴射量をサイクル毎に順次減少させる請求項５に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項７】
上記各気筒に対し噴射された燃料の合計が噴射された燃料の気化に影響を与えるパラメータの関数であり、該燃料の合計は該パラメータが噴射された燃料の気化をより促進する方向に変化するほど小さくされる請求項５に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項８】
上記パラメータが機関冷却水温であり、上記燃料の合計は機関冷却水温が高くなるほど小さくされる請求項７に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項９】
上記パラメータが吸気ポート内に設けられた吸入空気流路制御弁の開度、吸気弁および排気弁のバルブオーバラップ量、エアアシスト式燃料噴射弁のアシストエア量、噴射すべき燃料の温度、吸入空気温から選ばれた少くとも一つである請求項７に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項１０】
上記最初の１サイクルにおいて最初に噴射される気筒に対する噴射量と最後に噴射される気筒に対する噴射量との噴射量差が噴射された燃料の気化に影響を与えるパラメータの関数であり、該噴射量差は該パラメータが噴射された燃料の気化をより促進する方向に変化するほど小さくされる請求項１に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項１１】
上記パラメータが機関冷却水温であり、上記噴射量差は機関冷却水温が高くなるほど小さくされる請求項１０に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項１２】
上記最初の１サイクルにおいて最初に噴射される気筒への噴射量に対する、最後に噴射される気筒への噴射量の増加率が、噴射された燃料の気化に影響を与えるパラメータの関数であり、該増加率は該パラメータが噴射された燃料の気化をより促進する方向に変化するほど小さくされる請求項１に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項１３】
上記パラメータが機関冷却水温であり、上記増加率は機関冷却水温が高くなるほど小さくされる請求項１２に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項１４】
上記パラメータが吸気ポート内に設けられた吸入空気流路制御弁の開度、吸気弁および排気弁のバルブオーバラップ量、エアアシスト式燃料噴射弁のアシストエア量、噴射すべき燃料の温度、吸入空気温から選ばれた少くとも一つである請求項１０又は１２のいずれか一項に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項１５】
上記最初の１サイクルにおける最初の噴射気筒への噴射量に対する残りの噴射気筒への噴射量の増大率が算出され、該最初の１サイクルに続く２番目のサイクルにおける最初の噴射気筒への噴射量に対する残りの噴射気筒への噴射量の減少率が該増大率に応じて決定される請求項１に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項１６】
上記最初の１サイクルにおいて、燃料が噴射された気筒の点火後における機関回転数の上昇割合から次に燃料が噴射される気筒に対する噴射量が決定される請求項１に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項１７】
機関始動時の機関回転数の上昇割合から次に機関が始動されるときの上記最初の１サイクルにおける噴射量を決定する請求項１に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【請求項１８】
気筒数が４気筒又はそれ以上である請求項１に記載の内燃機関の始動時燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の始動時燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関始動時において機関が始動され、機関回転数が増大すると機関シリンダ内に供給される吸入空気量は減少し、機関シリンダ内の負圧が大きくなる。即ち、機関回転数が増大するほど機関シリンダ内に供給される吸入空気の質量は減少する。従って従来より機関始動時において機関回転数が立上るときには、即ち機関回転数が増大しているときにはそれに伴って燃料噴射量を減少させるように噴射制御が行われている（例えば特開平１１−１７３１８８号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで暖機完了後はもとより機関始動時においても機関シリンダ内における空燃比がリッチになると多量の未燃ＨＣが発生し、また空燃比がリーンになりすぎると燃焼火炎が伝播しなくなり、斯くしてこの場合にも多量の未燃ＨＣが発生する。即ち、未燃ＨＣの発生を抑制するためには空燃比を理論空燃比かややリーンに維持することが必要となる。
【０００４】
一方、機関始動時に燃料噴射を行うと筒内に直接燃料を噴射するようにした内燃機関では多量の噴射燃料が液状の形でピストン頂面やシリンダ内壁面に付着し、吸気ポート内に燃料噴射をするようにした内燃機関では多量の噴射燃料が液状の形で吸気ポート内壁面に付着する。斯くしていずれの内燃機関であっても混合気は噴射燃料のうちのほんの一部によって形成されることになる。ピストン頂面或いは吸気ポート内壁面に付着した燃料はピストンが圧縮上死点に達するまでに徐々に気化して混合気を形成するがこの混合気は機関シリンダ内に形成される混合気全体のうちのかなりの部分を占め、従って機関シリンダ内に形成される混合気の空燃比は壁面から気化した燃料量の影響を大きく受けることになる。
【０００５】
この場合、壁面から気化する燃料量はピストンが圧縮上死点付近に達するまでの時間に比例しており、この時間が短かくなるほど壁面から気化する燃料量が少くなる。一方、ピストンが圧縮上死点付近に達するまでの時間は機関回転数に反比例しており、従って機関回転数が高くなるほど壁面から気化する燃料量が少なくなる。従って機関回転数が高くなるほど混合気の空燃比は大きくなっていくことになる。
【０００６】
さて、前述したように未燃ＨＣの発生を抑制するためには空燃比を理論空燃比かややリーンに維持することが必要である。ところが上述したように機関回転数が高くなるほど混合気の空燃比は大きくなる。従って機関始動時において機関回転数が増大しているときに空燃比を理論空燃比かややリーンに維持するには機関回転数が増大するにつれて燃料噴射量を増大しなければならないことになる。しかもこのとき未燃ＨＣの発生を抑制するためには空燃比が一時的にリッチになったり、大巾にリーンになったりするのを回避しなければならない。
【０００７】
ところで冒頭で述べたように従来では機関始動時において機関回転数の立上りのときには、即ち機関回転数が増大しているときには燃料噴射量が減少せしめられる。しかしながらこのように機関回転数が増大するにつれて燃料噴射量を減少させると空燃比が大きく変化しつつ次第に大きくなっていく。この場合、機関回転数が増大し終わる頃に失火が生じないように空燃比がさほどリーンにならないように噴射量を設定すると機関回転数が増大し始める頃の空燃比はかなり小さくなってしまい、通常このとき空燃比がリッチとなっている。その結果、多量の未燃ＨＣが排出されることになる。
【０００８】
従来のように機関始動時に機関回転数が増大するにつれて燃料噴射量を減少させるようにしても機関を始動させることはできるが多量の未燃ＨＣが発生することになる。即ち、従来では機関始動時における機関シリンダの実際の空燃比の挙動を十分に把握していないためにどのようにしても多量の未燃ＨＣが発生してしまうのである。
【０００９】
本発明は、未燃ＨＣの抑制に焦点を当てた機関始動時の燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、未燃ＨＣの発生を抑制するために１番目の発明では、複数の気筒を有する内燃機関の始動時燃料噴射装置において、機関回転数が上昇していく正常始動時における燃料噴射の最初の１サイクルにおいて各気筒に対し順次噴射される燃料の噴射量を、最初に噴射される気筒に対する噴射量よりも最後に噴射される気筒に対する噴射量が大きくなるように設定している。
【００１１】
２番目の発明では１番目の発明において、最初の１サイクルにおける燃料噴射量を、後で噴射される気筒に対する噴射量が先に噴射される気筒に対する噴射量よりも少くならないように設定している。
【００１２】
３番目の発明では２番目の発明において、最初の１サイクルにおける燃料噴射量を、噴射される気筒毎に順次増大させるようにしている。
【００１３】
４番目の発明では３番目の発明において、最初の１サイクルに続く２番目のサイクルにおいて各気筒に対し順次噴射される燃料の噴射量を、噴射される気筒毎に順次減少させるようにしている。
【００１４】
５番目の発明では１番目の発明において、最初の１サイクルから予め定められたサイクルが完了までに各気筒に対し噴射された燃料の合計が全気筒を通じて等しくなるように各サイクルにおける各気筒に対する噴射量を設定している。
【００１５】
６番目の発明では５番目の発明において、最初の１サイクルから予め定められたサイクルまでの各サイクルにおいて各気筒に対し噴射される燃料の噴射量をサイクル毎に順次減少させるようにしている。
【００１６】
７番目の発明では５番目の発明において、各気筒に対し噴射された燃料の合計が噴射された燃料の気化に影響を与えるパラメータの関数であり、この燃料の合計はパラメータが噴射された燃料の気化をより促進する方向に変化するほど小さくされる。
【００１７】
８番目の発明では７番目の発明において、パラメータが機関冷却水温であり、燃料の合計は機関冷却水温が高くなるほど小さくされる。
【００１８】
９番目の発明では７番目の発明において、パラメータが吸気ポート内に設けられた吸入空気流路制御弁の開度、吸気弁および排気弁のバルブオーバラップ量、エアアシスト式燃料噴射弁のアシストエア量、噴射すべき燃料の温度、吸入空気温から選ばれた少くとも一つである。
【００１９】
１０番目の発明では１番目の発明において、最初の１サイクルにおいて最初に噴射される気筒に対する噴射量と最後に噴射される気筒に対する噴射量との噴射量差が噴射された燃料の気化に影響を与えるパラメータの関数であり、この噴射量差はパラメータが噴射された燃料の気化をより促進する方向に変化するほど小さくされる。
【００２０】
１１番目の発明では１０番目の発明において、パラメータが機関冷却水温であり、噴射量差は機関冷却水温が高くなるほど小さくされる。
【００２１】
１２番目の発明では１番目の発明において、最初の１サイクルにおいて最初に噴射される気筒への噴射量に対する、最後に噴射される気筒への噴射量の増加率が、噴射された燃料の気化に影響を与えるパラメータの関数であり、この増加率はパラメータが噴射された燃料の気化をより促進する方向に変化するほど小さくされる。
【００２２】
１３番目の発明では１２番目の発明において、パラメータが機関冷却水温であり、増加率は機関冷却水温が高くなるほど小さくされる。
【００２３】
１４番目の発明では１０番目又は１２番目の発明において、パラメータが吸気ポート内に設けられた吸入空気流路制御弁の開度、吸気弁および排気弁のバルブオーバラップ量、エアアシスト式燃料噴射弁のアシストエア量、噴射すべき燃料の温度、吸入空気温から選ばれた少くとも一つである。
【００２４】
１５番目の発明では１番目の発明において、最初の１サイクルにおける最初の噴射気筒への噴射量に対する残りの噴射気筒への噴射量の増大率が算出され、最初の１サイクルに続く２番目のサイクルにおける最初の噴射気筒への噴射量に対する残りの噴射気筒への噴射量の減少率がこの増大率に応じて決定される。
【００２５】
１６番目の発明では１番目の発明において、最初の１サイクルにおいて、燃料が噴射された気筒の点火後における機関回転数の上昇割合から次に燃料が噴射される気筒に対する噴射量が決定される。
【００２６】
１７番目の発明では１番目の発明において、機関始動時の機関回転数の上昇割合から次に機関が始動されるときの最初の１サイクルにおける噴射量を決定するようにしている。
【００２７】
１８番目の発明では１番目の発明において、気筒数が４気筒又はそれ以上である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は燃焼室内に直接燃料を噴射し、噴射された燃料を点火栓により着火するようにした筒内噴射式４気筒内燃機関を示している。なお、本発明は図１に示されるような４気筒内燃機関ばかりでなく、複数の気筒を有する内燃機関であれば適用することができ、従って４気筒以上の気筒数を有する内燃機関にも適用することができる。
【００２９】
図１において１は１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３、４番気筒＃４からなる４つの気筒を有する機関本体、２は各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の燃焼室内に夫々燃料を噴射するための燃料噴射弁、３は吸気枝管、４はサージタンク、５は排気マニホルドを夫々示す。サージタンク４は吸気ダクト６、吸入空気量計測器７を介してエアクリーナ８に連結され、吸気ダクト６内にはスロットル弁９が配置される。なお、図１に示す内燃機関の点火順序は１−３−４−２である。
【００３０】
電子制御ユニット１０はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス１１によって相互に接続されたリードオンリメモリ（ＲＯＭ）は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１３、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１４、入力ポート１５および出力ポート１６を具備する。機関本体１には機関冷却水温を検出するための水温センサ１７が取付けられ、この水温センサ１７、吸入空気量計測器７およびその他の種々のセンサの出力信号が対応するＡＤ変換器１８を介して入力ポート１５に入力される。
【００３１】
アクセルペダル１９はアクセルペダル１９の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ２０に接続され、負荷センサ２０の出力信号は対応するＡＤ変換器１８を介して入力ポート１５に入力される。また、例えばクランクシャフトが３０度回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ２１が設けられ、この出力パルスが入力ポート１５に入力される。更に入力ポート１５にはイグニッションスイッチ２２のオン・オフ信号およびスタータスイッチ２３のオン・オフ信号が入力される。一方、出力ポート１６は対応する駆動回路２４を介して燃料噴射弁２等に接続される。
【００３２】
図２は燃料噴射弁２から各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の吸気ポート内に向けて燃料を噴射するようにしたポート噴射式４気筒内燃機関を示している。この内燃機関の点火順序も１−３−４−２である。本発明は図１に示すような筒内噴射式内燃機関および図２に示されるようなポート噴射式内燃機関のいずれにも適用することができる。
【００３３】
図３は本発明による機関始動時の燃料噴射制御の典型的な例を示している。図３の縦軸ＴＡＵは機関始動時における燃料噴射量を示しており、図３の横軸には機関始動時において燃料噴射が開始されてからの噴射順序と噴射が行われる気筒番号が示されている。なお、図３には燃料噴射が開始されたときに最初に１番気筒＃１に対して燃料噴射が行われる場合を示しているがこれは一例であってどの気筒に対して最初に燃料噴射が行われるかはわからない。
【００３４】
また、図３には機関始動時において各気筒＃１、＃３、＃４、＃２に対し順次最初に燃料噴射が行われる最初の１サイクルと、この１サイクル目に引続いて各気筒＃１、＃３、＃４、＃２に対し順次燃料噴射が行われる２サイクル目と、この２サイクル目に引続いて各気筒＃１、＃３、＃４、＃２に対し順次燃料噴射が行われる３サイクル目とが示されている。
【００３５】
図３の１サイクル目において１番気筒＃１に対して燃料噴射が行われるとこの噴射燃料は点火栓によって着火燃焼せしめられ、その結果機関回転数が上昇する。次いで３番気筒＃３、４番気筒＃４、２番気筒＃２に対し順次燃料噴射が行われるといずれかの気筒で失火を生じない限り、即ち正常な始動が行われている限り機関回転数は上昇し続ける。
【００３６】
なお、図１に示すような筒内噴射式内燃機関では燃料噴射が行われるとすぐに噴射燃料が点火栓により着火燃焼せしめられるので燃料噴射が行われるとすぐに機関回転数が上昇する。言い換えると図１に示すような筒内噴射式内燃機関では図３の１サイクル目においては燃料噴射が行われる毎に機関回転数が上昇する。
【００３７】
これに対して図２に示すようなポート噴射式内燃機関では吸気ポート内に向けて噴射された燃料は対応する気筒の吸気行程時に燃焼室内に送り込まれ、次いでピストンが下死点を過ぎた後、圧縮行程末期に点火栓により着火燃焼せしめられる。即ち、吸気ポート内に向けて燃料噴射が行われてから噴射燃料が着火燃焼されれるまでに時間を要し、例えば図３の１サイクル目において３番目の噴射が行われる頃、即ち４番気筒＃４に対して燃料噴射が行われる頃でもまた機関回転数は上昇し始めない。即ち、図２に示すようなポート噴射式内燃機関では燃料噴射作用に対して機関回転数の立ち上がりはかなり遅れることになる。ただし、正常な始動が行われる限り機関が始動すると機関回転数が上昇することには変りはない。
【００３８】
さて冒頭で述べたように機関始動時において未燃ＨＣの発生を抑制するためには空燃比を理論空燃比かややリーンに維持することが必要である。この場合、空燃比は壁面から気化した燃料の影響を受けるので空燃比を理論空燃比かややリーンに維持するには壁面から気化した燃料の影響を考慮しなければならない。この場合、壁面から気化する燃料量はピストンが圧縮上死点付近に達するまでの時間に比例しており、従って機関回転数が高くなるほど壁面から気化する燃料量が少なくなる。従って機関始動時において機関回転数が増大しているときに空燃比を理論空燃比かややリーンに維持するには機関回転数が増大するにつれて燃料噴射量を増大しなければならない。
【００３９】
従って図３に示される本発明の典型的な例では機関始動時における最初の１サイクル目では燃料噴射量ＴＡＵが噴射される気筒毎に順次増大せしめられる。このように燃料噴射量が順次増大せしめられると燃焼室内の空燃比は理論空燃比かややリーンとなり、斯くして未燃ＨＣの排出量は、大巾に低減することになる。
【００４０】
一方、最初の１サイクル目において壁面に付着し続けた噴射燃料の一部は２サイクル目において燃焼せしめられ、この場合最初の１サイクル目において壁面に付着した燃料量が多いほど、即ち最初の１サイクル目における燃料噴射量ＴＡＵが多いほど２サイクル目において燃焼せしめられる燃料量が多くなる。従って２サイクル目において未燃ＨＣの発生を抑制するために空燃比を理論空燃比かややリーンに維持するには各気筒について最初の１サイクル目の噴射量ＴＡＵが多いほど２サイクル目における噴射量ＴＡＵを少なくしなければならないことになる。従って２サイクル目における噴射量ＴＡＵは最初の１サイクル目における噴射量よりも少なくされ、しかも２サイクル目において各気筒に対し順次噴射される燃料の噴射量は噴射される気筒毎に順次減少せしめられることになる。
【００４１】
同様なことが３サイクル目の燃料噴射についても言える。即ち、最初の１サイクル目において壁面に付着し続けた噴射燃料の一部は３サイクル目においても燃焼せしめられ、この場合２サイクル目において壁面に付着している燃料量が多いほど、即ち最初の１サイクル目における燃料噴射量ＴＡＵが多いほど３サイクル目において燃焼せしめられる燃料量が多くなる。従って３サイクル目において未燃ＨＣの発生を抑制するために空燃比を理論空燃比かややリーンに維持するには各気筒について最初の１サイクル目の噴射量ＴＡＵが多いほど３サイクル目における噴射量ＴＡＵを少なくしなければならないことになる。従って同一気筒についてみると３サイクル目における噴射量ＴＡＵは２サイクル目における噴射量よりも少なくされ、しかも３サイクル目において各気筒に対し順次噴射される燃料の噴射量は噴射される気筒毎に順次減少せしめられる。
【００４２】
一方、４サイクル目以後になると壁面に付着する燃料がほとんどなくなるか、或いは壁面に付着する燃料量がほぼ一定となるので噴射量ＴＡＵは全気筒について同一とされる。
【００４３】
最初の１サイクルから３サイクルまで空燃比は理論空燃比かややリーンとされるので１サイクルから３サイクルが完了するまでに各気筒において燃焼せしめられる燃料量の合計はほぼ同じとなり、従って１サイクルから３サイクルが完了するまでに各気筒に対し噴射される燃料の合計も全気筒について同一とされる。なお、サイクル内において噴射量を順次減少せしめる状態が何サイクルまでになるかは機関に応じて異なる。
【００４４】
図４は、一つの燃料噴射量の設定方法として、最初の１サイクルから予め定められたサイクル、この実施例では３サイクルが完了までに各気筒に対し噴射された燃料の合計が全気筒を通じて等しくなるように各サイクルにおける各気筒に対する噴射量を設定した場合を示している。この場合には図４に示されるように最初の１サイクルから予め定められたサイクル、この実施例では３サイクルまでの各サイクルにおいて各気筒に対し噴射される燃料の噴射量はサイクル毎に順次減少せしめられることがわかる。
【００４５】
この燃料噴射量の設定方法ではまず初めにサイクル１からサイクル３までの燃料噴射量の合計である積算ＴＡＵの目標値ＴＡＵＯが決定され、次いで各サイクルにおける噴射量が以下に示すように積算ＴＡＵの目標値ＴＡＵＯに対する予め定められた割合とされる。
【００４６】
噴射順序が１番目の気筒（図４に示す例では１番気筒）については１サイクル目（１ｓ／ｃ）の噴射量がＴＡＵＯ×０．５、２サイクル目（２ｓ／ｃ）の噴射量がＴＡＵＯ×０．３、３サイクル目（３ｓ／ｃ）の噴射量がＴＡＵＯ×０．２とされる。
【００４７】
また、噴射順序が２番目の気筒（図４に示す例では３番気筒）については１サイクル目（１ｓ／ｃ）の噴射量がＴＡＵＯ×０．６、２サイクル目（２ｓ／ｃ）の噴射量がＴＡＵＯ×０．２５、３サイクル目（３ｓ／ｃ）の噴射量がＴＡＵＯ×０．１５とされる。
【００４８】
また、噴射順序が３番目の気筒（図４に示す例では４番気筒）については１サイクル目（１ｓ／ｃ）の噴射量がＴＡＵＯ×０．７、２サイクル目（２ｓ／ｃ）の噴射量がＴＡＵＯ×０．２、３サイクル目（３ｓ／ｃ）の噴射量がＴＡＵＯ×０．１とされる。
【００４９】
また、噴射順序が４番目の気筒（図４に示す例では２番気筒）については１サイクル目（１ｓ／ｃ）の噴射量がＴＡＵＯ×０．８、２サイクル目（２ｓ／ｃ）の噴射量がＴＡＵＯ×０．１５、３サイクル目（３ｓ／ｃ）の噴射量がＴＡＵＯ×０．０５とされる。
【００５０】
この燃料噴射量の設定方法を用いると積算ＴＡＵの目標値ＴＡＵＯを設定すれば各サイクルにおける各気筒への噴射量ＴＡＵが定まり、このときには図３に示すような形で燃料噴射が行われる。
【００５１】
ところで壁面に付着した燃料の気化が促進されると空燃比を理論空燃比かややリーンに維持するのに必要とされる噴射量ＴＡＵは少くなり、従って積算ＴＡＵの目標値ＴＡＵＯも小さくなる。即ち、積算ＴＡＵの目標値ＴＡＵＯ、言い換えると１サイクルから３サイクルまでに各気筒に対し噴射される燃料の合計は噴射された燃料の気化に影響を与えるパラメータＰＸの関数となる。この場合、図５に示されるように積算ＴＡＵの目標値ＴＡＵＯはこのパラメータＰＸの値が噴射された燃料の気化をより促進する方向に変化するほど小さくされる。
【００５２】
このパラメータＰＸの代表は機関冷却水温であり、機関冷却水温が高くなるほど壁面からの燃料の気化が促進されるので積算ＴＡＵの目標値ＴＡＵＯは機関冷却水温が高くなるほど小さくされる。
【００５３】
その他のパラメータＰＸとしては、吸気ポート内に設けられた吸入空気流路制御弁の開度、吸気弁および排気弁のバルブオーバラップ量、燃料噴射弁２としてエアアシスト式燃料噴射弁を用いたときのアシストエア量、噴射すべき燃料の温度、吸入空気温等が存在し、これらから選ばれた少くとも一つがパラメータＰＸとして用いられる。
【００５４】
吸入空気流路制御弁は例えば吸気ポート内の流路断面積を制御するために設けられており、この吸入空気流路制御弁の開度が小さくなると燃焼室内に流入する吸入空気の流速が早くなるために壁面からの燃料の気化が促進される。この場合、パラメータＰＸは吸入空気流路制御弁の開度の逆数となる。
【００５５】
一方、吸気弁および排気弁のバルブオーバラップ量が多くなると既燃ガスの吸気ポート内への吹き返し量が増大し、斯くして壁面に付着した燃料の気化が促進される。従ってこの場合、パラメータＰＸはバルブオーバラップ量となる。
【００５６】
エアアシスト式燃料噴射弁を用いた場合にはアシストエア量が増大するほど噴射燃料の微粒化が促進され、壁面に付着する燃料量が減少する。従ってこの場合、パラメータＰＸはアシストエア量となる。
【００５７】
噴射すべき燃料の温度が高くなるほど噴射燃料の微粒化が促進され、壁面に付着する燃料量が減少する。従ってこの場合、パラメータＰＸは燃料の温度となる。
【００５８】
また、吸入空気温が高くなるほど噴射燃料の微粒化が促進され、壁面に付着する燃料量が減少する。従ってこの場合、パラメータＰＸは吸入空気温となる。
【００５９】
なお、燃料の気化の促進について複数のパラメータＰＸの影響を考慮する場合には、積算ＴＡＵの目標値ＴＡＵＯは各パラメータＰＸに基づいて得られた目標値ＴＡＵＯの積となる。
【００６０】
次に図６を参照しつつ始動時の燃料噴射制御について説明する。
【００６１】
図６を参照するとまず初めにステップ３０において機関始動時であるか否かが判断される。イグニッションスイッチ２２がオフからオンに切換えられたとき、或いはスタータスイッチ２３がオフからオンに切換えられたときに機関始動時であると判断される。機関始動時であるときにはステップ３１に進んで図５に示す関係を用いて積算ＴＡＵの目標値ＴＡＵＯが算出され、次いでステップ３２に進む。
【００６２】
ステップ３２では１サイクル目であるか否かが判別される。１サイクル目であるときにはステップ３３に進んで各気筒に対する噴射量ＴＡＵが算出される。即ち、噴射順序が１番目である気筒の噴射量ＴＡＵがＴＡＵＯ×０．５とされ、噴射順序が２番目である気筒の噴射量ＴＡＵがＴＡＵＯ×０．６とされ、噴射順序が３番目である気筒の噴射量ＴＡＵがＴＡＵＯ×０．７とされ、噴射順序が４番目である気筒の噴射量ＴＡＵがＴＡＵＯ×０．８とされる。次いでステップ３４に進む。
【００６３】
ステップ３４では２サイクル目であるか否かが判別される。２サイクル目であるときにはステップ３５に進んで各気筒に対する噴射量ＴＡＵが算出される。即ち、噴射順序が１番目である気筒の噴射量ＴＡＵがＴＡＵＯ×０．３とされ、噴射順序が２番目である気筒の噴射量ＴＡＵがＴＡＵＯ×０．２５とされ、噴射順序が３番目である気筒の噴射量ＴＡＵがＴＡＵＯ×０．２とされ、噴射順序が４番目である気筒の噴射量ＴＡＵがＴＡＵＯ×０．１５とされる。次いでステップ３６に進む。
【００６４】
ステップ３６では３サイクル目であるか否かが判別される。３サイクル目であるときにはステップ３７に進んで各気筒に対する噴射量ＴＡＵが算出される。即ち、噴射順序が１番目である気筒の噴射量ＴＡＵがＴＡＵＯ×０．２とされ、噴射順序が２番目である気筒の噴射量ＴＡＵがＴＡＵＯ×０．１５とされ、噴射順序が３番目である気筒の噴射量ＴＡＵがＴＡＵＯ×０．１とされ、噴射順序が４番目である気筒の噴射量ＴＡＵがＴＡＵＯ×０．０５とされる。次いでステップ３８に進んで始動時の噴射制御から暖機制御に移行する。
【００６５】
図７は機関始動時の最初の１サイクルにおける各気筒に対する噴射量ＴＡＵを前述したパラメータに応じて変化させるようにした場合を示している。図７（Ａ）に示されるようにパラメータＰＸの値が小さくなるにつれて１番目の噴射の噴射量ＴＡＵから４番目の噴射の噴射量ＴＡＵまでの全ての噴射量ＴＡＵが増大するがこのときの噴射量ＴＡＵの増大量は４番目の噴射、３番目の噴射、２番目の噴射、１番目の噴射の順で大きくなっている。図７（Ｂ）においてＡは、図７（Ａ）においてパラメータＰＸの値が比較的小さなときを示しており、図７（Ｂ）においてＢは、図７（Ａ）においてパラメータＰＸの値が比較的大きいときを示している。
【００６６】
図７（Ａ），（Ｂ）、特に図７（Ｂ）からこの実施例では、最初の１サイクルにおいて最初に噴射される気筒に対する噴射量ＴＡＵと最後に噴射される気筒に対する噴射量ＴＡＵとの噴射量差がパラメータＰＸの関数であり、この噴射量差はパラメータＰＸの値が大きくなるほど、即ちパラメータＰＸの値が噴射された燃料の気化をより促進する方向に変化するほど小さくなることがわかる。また、最初の１サイクルにおいて最初に噴射される気筒への噴射量に対する、最後に噴射される気筒への噴射量の増加率がパラメータＰＸの関数であり、この増加率はパラメータＰＸの値が大きくなるほど、即ちパラメータＰＸの値が噴射された燃料の気化をより促進する方向に変化するほど小さくなることがわかる。
【００６７】
即ち、図７（Ｂ）においてＢで示されるパラメータＰＸの値が比較的大きいときには空燃比を理論空燃比かややリーンとするのに必要な混合気が燃焼室内に形成されており、この状態でパラメータＰＸの値が小さくなると各気筒における混合気量は同じ割合で減少する。従ってパラメータＰＸの値が小さくなったときに空燃比を理論空燃比かややリーンにするには各気筒における混合気量を同じ割合で増大しなければならず、各混合気量を同じ割合で増大するには各気筒における噴射量を同じ割合で増大しなければならないことになる。従って図７（Ｂ）に示されるようにＡで示される噴射量ＴＡＵは同一気筒におけるＢで示される噴射量ＴＡＵに対して全ての気筒において同じ割合で増大せしめられている。
【００６８】
このようにＢで示される噴射量ＴＡＵに対する同一気筒でのＡで示される噴射量ＴＡＵの増大割合は全ての気筒について同じであるので噴射順序に従って噴射したときの噴射量の増大率はＢで示されるパラメータＰＸの値が大きい場合に比べてＡで示されるパラメータＰＸの値が小さい場合の方が大きくなる。従って上述したように最初の噴射の噴射量と最後の噴射の噴射量との噴射量差はパラメータＰＸの値が大きくなるほど小さくなり、最初の噴射の噴射量に対する最後の噴射の噴射量の増大率もパラメータＰＸの値が大きくなるほど小さくなる。
【００６９】
図４に示されるように積算ＴＡＵの目標値ＴＡＵＯが設定されている場合において、図７に示される方法で最初の１サイクルにおける各気筒への噴射量ＴＡＵが求められた場合には、２サイクル目の各気筒への噴射量ＴＡＵおよび３サイクル目の各気筒への噴射量ＴＡＵは残りの噴射量を予め定められた割合、例えば２：１に振り分けることによって設定される。
【００７０】
次に図７に示される方法で最初の１サイクルにおける各気筒への噴射量ＴＡＵが求められた場合において、２サイクル目の各気筒への噴射量ＴＡＵおよび３サイクル目の各気筒への噴射量ＴＡＵを求める別の方法について説明する。
【００７１】
前述したように最初の１サイクル目において壁面に付着した噴射燃料の一部は２サイクル目に混合気を形成する。従って最初の１サイクル目における噴射量ＴＡＵが多くなるほど２サイクル目における噴射量ＴＡＵを少くする必要がある。従って図７（Ｂ）においてＢで示される場合に比べてＡで示される場合のように最初の１サイクルにおける各気筒に対する噴射量ＴＡＵが多く、しかも最初の噴射量ＴＡＵに対する最後の噴射量の増大率が大きい場合には、２サイクル目ではＡで示される場合にはＢで示される場合に比べて各気筒に対する噴射量ＴＡＵを少なくし、最初の噴射量に対する最後の噴射量の減少率を大きくする必要がある。
【００７２】
そこでこの実施例では、最初の１サイクルにおける最初の噴射気筒への噴射量に対する残りの噴射気筒、例えば最後の噴射気筒への噴射量の増大率が算出され、最初の１サイクルに続く２番目のサイクルにおける最初の噴射気筒への噴射量に対する残りの噴射気筒、例えば最後の噴射気筒への噴射量の減少率を上述の増大率に応じて決定するようにしている。この場合、本発明による実施例では図８（Ａ）に示されるように最初の１サイクルにおける噴射量の増大率が大きくなるにつれて２サイクル目における噴射量の減少率が大きくされる。
【００７３】
また、本発明による実施例では図８（Ａ）に示す関係が３サイクル目の噴射量ＴＡＵにも適用される。即ち、図８（Ａ）に示されるように最初の１サイクルにおける噴射量の増大率が大きくなるにつれて３サイクル目における噴射量の減少率が大きくされる。
【００７４】
図８（Ｂ）は２サイクル目における噴射量ＴＡＵを示しており、図８（Ｃ）は３サイクル目における噴射量を示している。図７（Ｂ）と図８（Ｂ）とを比較するとわかるように２サイクル目ではＡで示される場合にはＢで示される場合に比べて各気筒に対する噴射量ＴＡＵが少なくされ、最初の噴射量に対する最後の噴射量の減少率が大きくされる。また、図７（Ｂ）と図８（Ｃ）とを比較するとわかるように３サイクル目ではＡで示される場合にはＢで示される場合に比べて各気筒に対する噴射量ＴＡＵが更に少なくされ、最初の噴射量に対する最後の噴射量の減少率が大きくされる。
【００７５】
図９は、図１に示されるような筒内噴射式内燃機関において、最初の１サイクルについては、燃料が噴射された気筒の点火後における機関回転数の上昇割合から次に燃料が噴射される気筒に対する噴射量を決定するようにした実施例を示している。
【００７６】
即ち、機関回転数Ｎの変化を示す図９（Ａ）を参照すると、筒内噴射式内燃機関の始動時において１番目の燃料噴射が行われ、続いて対応する気筒において点火が行われると機関回転数が上昇を開始する。このとき点火後における機関回転数Ｎの単位時間当りの上昇量、即ち機関回転数の上昇割合ΔＮが算出され、算出された上昇割合ΔＮから次式に基づいて２番目の噴射の噴射量ＴＡＵが算出される。
【００７７】
ＴＡＵ＝ＴＰ・ＫＮ
ここでＴＰは予め記憶されている基本燃料噴射量であり、ＫＮは図９（Ｂ）において実線で示すように上昇割合ΔＮが大きくなるにつれて小さくなる補正係数である。従って上式から機関回転数の上昇割合ΔＮが大きくなると噴射量ＴＡＵが減少せしめられることがわかる。
【００７８】
次いで同様に２番目の噴射が行われ、２番目の点火が行われた後の機関回転数の上昇割合ΔＮから３番目の噴射量ＴＡＵが算出される。次いで３番目の噴射が行われ、３番目の点火が行われた後の機関回転数の上昇割合ΔＮから４番目の噴射量ＴＡＵが算出される。
【００７９】
燃焼室内に形成される混合気の空燃比がリッチになると機関回転数の上昇割合ΔＮが大きくなるために次の噴射量ＴＡＵが減少せしめられる。これに対して燃焼室内に形成される混合気の空燃比がかなりリーンになると機関回転数の上昇割合ΔＮが小さくなるために次の噴射量ＴＡＵが増大せしめられる。即ち、この実施例では機関始動時において機関回転数が上昇しているときに空燃比が未燃ＨＣの発生量の少ない理論空燃比かややリーン空燃比となるように制御される。
【００８０】
なお、このようにこの実施例においても空燃比がややリーン空燃比となるように制御されるので機関始動時において機関回転数が上昇しているときに噴射量は順次増大することになる。
【００８１】
一方、この実施例において機関始動時における噴射量ＴＡＵを次式に基づいて算出することもできる。
【００８２】
ＴＡＵ＝ＴＰ・ＫＮ
ここでＴＰは前述したように予め記憶されている基本燃料噴射量であり、ＫＮは図９（Ｂ）において破線で示すように機関回転数Ｎが高くなるにつれて大きくなる補正係数である。この場合、各気筒への噴射量ＴＡＵは噴射が行われるときの機関回転数Ｎから定まる補正係数ＫＮと基本燃料噴射量ＴＰとの積とされる。従ってこの場合には機関回転数Ｎが上昇するとそれに伴って補正係数ＫＮの値が大きくなるので機関回転数Ｎが上昇しているときに噴射量は順次増大することになる。
【００８３】
図１０は、機関始動時の機関回転数の上昇割合から次に機関が始動されるときの最初の１サイクルにおける噴射量を決定するようにした実施例を示している。なお、この図１０は図２に示されるポート噴射式内燃機関における噴射時期と、点火時期と、機関回転数Ｎとの関係を示しており、１番目に噴射された燃料は１番目の点火で着火され、２番目に噴射された燃料は２番目の点火で着火され、３番目に噴射された燃料は３番目の点火で着火され、４番目に噴射された燃料は４番目の点火で着火される。図１０（Ａ）からわかるようにポート噴射式内燃機関では噴射時期に対して機関回転数Ｎの立上り時期が遅れる。
【００８４】
この実施例では機関始動時の機関回転数Ｎの上昇割合を表す代表値として機関始動時の最初の１サイクルの経過時間が用いられ、次に機関が始動されるときの最初の１サイクルにおける噴射量ＴＡＵは次式に基づいて算出される。
【００８５】
ＴＡＵｔ＝ＴＡＵ・ＫＴ
ここでＴＡＵは次に機関が始動されるときの最初の１サイクルにいついて未燃ＨＣの発生量が抑制されるように設定される噴射量を示しており、ＫＴは図１０（Ｂ）に示されるように今回における機関始動時の最初の１サイクルの経過時間が長くなるほど大きくなる補正係数を示している。従ってこの実施例では機関始動時の最初の１サイクルの経過時間が長くなると次の機関始動時の最初の１サイクルにおける噴射量ＴＡＵｔが増量せしめられる。
【００８６】
この実施例では例えば気化しずらい重質燃料が用いられたときには空燃比が大きくなるので未燃ＨＣの発生量が増大し、機関始動時の最初の１サイクルの経過時間が長くなる。この場合、次の機関始動時の最初の１サイクルにおける燃料噴射量ＴＡＵｔが増量されるので機関回転数が上昇しているときの空燃比は理論空燃比かややリーンとなり、斯くして未燃ＨＣの発生が抑制されることになる。
【００８７】
また、吸気弁のかさ部背面等にデポジャットが付着すると壁面に付着する燃料量が増大する。その結果、空燃比が大きくなるので未燃ＨＣの発生量が増大し、機関始動時の最初の１サイクルの経過時間が長くなる。この場合にもこの実施例では次の機関始動時の最初の１サイクルにおける燃料噴射量ＴＡＵｔが増量されるので機関回転数が上昇しているときの空燃比は理論空燃比かややリーンとなり、斯くして未燃ＨＣの発生が抑制されることになる。
【００８８】
これまで述べた実施例では機関始動時の最初の１サイクルにおける噴射量は各気筒に対し噴射される毎に順次増大する。しかしながら図１１（Ａ）に示されるように最初に噴射される気筒に対する噴射量ＴＡＵよりも最後に噴射される気筒に対する噴射量ＴＡＵが大きい限り、２番目の噴射量ＴＡＵおよび３番目の噴射量ＴＡＵが等しくても未燃ＨＣの排出量を抑制することができる。
【００８９】
また、図１１（Ｂ）に示されるように最初に噴射される気筒に対する噴射量ＴＡＵよりも最後に噴射される気筒に対する噴射量ＴＡＵが大きい限り、１番目の噴射量ＴＡＵから３番目の噴射量ＴＡＵまで等しくても未燃ＨＣの排出量を抑制することができる。即ち、最初に噴射される気筒に対する噴射量ＴＡＵよりも最後に噴射される気筒に対する噴射量ＴＡＵが大きい限り、最初の１サイクルにおける燃料噴射量を、後で噴射される気筒に対する噴射量が先に噴射される気筒に対する噴射量よりも少くならないように設定すれば未燃ＨＣの排出量を抑制できることになる。
【００９０】
また、従来より、クランクシャフトが１回転する毎に発生する信号と、カムシャフトが１回転する毎に発生する信号から次に噴射すべき気筒を判別するようにした気筒判別方法を用いた内燃機関が知られている。この気筒判別方法では２番目以後噴射すべき気筒を判別することはできる。しかしながら最初に噴射すべき気筒が互いに同期して上下動している２つの気筒のいずれかであることは判別できるがどちらかであるかは判別できない。従ってこの気筒判別方法が用いられている場合には、即ち最初に噴射すべき気筒と３番目に噴射すべき気筒、例えば１番気筒＃１と４番気筒＃４の両方に同じ噴射量だけ同時に噴射される。
【００９１】
この気筒判別方法を用いた内燃機関に本発明を適用した場合には図１１（Ｃ）に示されるように機関始動時の最初の１サイクルにおいて１番目の噴射量ＴＡＵと３番目の噴射量ＴＡＵは等しくなるが２番目の噴射量ＴＡＵは１番目の噴射量ＴＡＵおよび３番目の噴射量ＴＡＵよりも少くされ、４番目の噴射量ＴＡＵは１番目の噴射量ＴＡＵおよび３番目の噴射量ＴＡＵよりも大きくされる。この場合でも１番目の噴射量ＴＡＵより４番目の噴射量ＴＡＵが大きくなっているので未燃ＨＣの排出量は抑制される。
【００９２】
即ち、機関回転数が上昇していく正常始動時における燃料噴射の最初の１サイクルにおいて各気筒に対し順次噴射される燃料の噴射量を、最初に噴射される気筒に対する噴射量よりも最後に噴射される気筒に対する噴射量が大きくなるように設定すれば未燃ＨＣの排出量を抑制できることになる。
【００９３】
【発明の効果】
機関始動時に未燃ＨＣの排出量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】筒内噴射式内燃機関の全体図である。
【図２】ポート噴射式内燃機関の全体図である。
【図３】噴射量を示す図である。
【図４】積算噴射量を示す図である。
【図５】噴射量の目標値を示す図である。
【図６】始動時の燃料噴射制御を行うためのフローチャートである。
【図７】噴射量を示す図である。
【図８】噴射量等を示す図である。
【図９】機関始動時の機関回転数の変化と噴射量との関係を示す図である。
【図１０】機関始動時の噴射と機関回転数の関係を示す図である。
【図１１】噴射量を示す図である。
【符号の説明】
１…機関本体
２…燃料噴射弁
４…サージタンク
５…排気マニホルド
【図１】
2004068621.tif 000003
【図２】
2004068621.tif 000004
【図３】
2004068621.tif 000005
【図４】
2004068621.tif 000006
【図５】
2004068621.tif 000007
【図６】
2004068621.tif 000008
【図７】
2004068621.tif 000009
【図８】
2004068621.tif 000010
【図９】
2004068621.tif 000011
【図１０】
2004068621.tif 000012
【図１１】
2004068621.tif 000013