(57)【要約】【課題】始動時の空燃比を適正に制御し、良好な始動性を得ることができると共に排気エミッションの低減及び燃費向上を実現する。【解決手段】エンジンを始動すると、先ず、初回燃焼サイクル時は、冷却水温Ｔｗに基づき初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦをテーブル検索により設定する（Ｓ２〜Ｓ４）。この初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦには燃料の壁面付着分が加算されているため、空燃比のリーン化を防止することができる。そして、２回目燃焼サイクルへ移行すると、冷却水温Ｔｗに基づき２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮをテーブル検索により設定する（Ｓ５）。この２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮには、初回燃焼サイクル時の壁面付着燃料分が減算されているため、空燃比のリッチ化を防止することができる。その結果、始動時の空燃比が適正に制御され、良好な始動性を得ることができ、且つ排気エミッションの低減及び燃費向上を実現することができる。【選択図】  図３
2004183502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン温度に基づいて初回燃焼サイクル時の始動時燃料噴射量を設定する初回燃料噴射量設定手段と、
エンジン温度に基づき２回目燃焼サイクル時の始動時燃料噴射量を設定する２回目燃料噴射量設定手段と、
を備え、
上記２回目燃料噴射量設定手段で設定する２回目燃焼サイクル時の始動時燃料噴射量は、エンジン温度に基づいて設定する要求噴射量から上記初回燃焼サイクル時に残留した壁面付着燃料分を減算した値で設定されることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
上記初回燃料噴射量設定手段で設定する初回燃焼サイクル時の始動時燃料噴射量には壁面付着燃料分が加味されていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの始動時及び始動後の燃料噴射量を適正に制御して良好な始動性を得ることのできるエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
始動時の要求燃料噴射量は、エンジンの外的環境（外気温度、エンジン温度としての冷却水温度、燃料温度等）に影響されるが、一般的には冷却水温のみに基づいて設定されている。冷却水温が低い冷態始動等の場合、吸気ポート等の壁面に付着した燃料が気化し難いため始動時燃料噴射量は増量された値で設定される。一方、冷却水温の比較的高い再始動等では吸気ポート等の壁面に付着される燃料は気化し易いため、始動時燃料噴射量は減量された値で設定される。そして、始動後は、始動時燃料噴射量を冷却水温の上昇に伴い、或いは漸次的に減少させて、通常運転へ移行する。
【０００３】
例えば特許第３０５０６８０号（特開平５−２１４９８６号）公報には、スタータスイッチがＯＮされると、先ず、冷却水温に基づきテーブルを参照して始動時基本噴射量を算出し、この始動時基本噴射量を温度補正することで、燃料温度、吸気温度、始動時の燃料蒸発分等の温度による影響を補償して始動時燃料噴射量を設定する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３０５０６８０号（特開平５−２１４９８６号）公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、始動時における初回の燃焼サイクル（クランク角７２０°ＣＡ）時に噴射される始動時基本噴射量の壁面付着係数は、２回目の燃焼サイクル時に噴射される始動時基本噴射量の壁面付着係数に比し大きく、従って、初回の１燃焼サイクル時に設定した始動時基本噴射量を、２回目の燃焼サイクル時の始動時基本噴射量に適用した場合、２回目の燃焼サイクル時の始動時基本噴射では、初回の燃焼サイクル時に噴射された燃料の残留分（壁面付着燃料分）が加算されてしまうため、空燃比がリッチ化してしまう不都合がある。
【０００６】
又、この残留燃料による増加分を温度補正により補償することも考えられるが、この温度補正に用いる係数が冷却水温に基づいて設定されるため、温度変化の少ない初回の燃焼サイクルと２回目の燃焼サイクルとでは、係数が大きく変化することが無く、空燃比のリッチ化を有効に回避することは困難である。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、始動時の空燃比を適正に制御して、良好な始動性を得ることができるばかりでなく、排気エミッションの低減、及び燃費向上を実現することのできるエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、エンジン温度に基づいて初回燃焼サイクル時の始動時燃料噴射量を設定する初回燃料噴射量設定手段と、エンジン温度に基づき２回目燃焼サイクル時の始動時燃料噴射量を設定する２回目燃料噴射量設定手段とを備え、上記２回目燃料噴射量設定手段で設定する２回目燃焼サイクル時の始動時燃料噴射量は、エンジン温度に基づいて設定する要求噴射量から上記初回燃焼サイクル時に残留した壁面付着燃料分を減算した値で設定されることを特徴とする。
【０００９】
この場合、好ましくは、上記初回燃料噴射量設定手段で設定する初回燃焼サイクル時の始動時燃料噴射量には壁面付着燃料分が加味されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成では、初回燃焼サイクル時の始動時燃料噴射量に壁面付着燃料分を加味し、２回目燃焼サイクル時の始動時燃料噴射量から初回燃焼サイクル時に残留した壁面付着燃料分を減算するようにしたので、初回燃焼サイクル時においては空燃比がリーン化せず、２回目燃焼サイクル時においては空燃比がリッチ化せず、従って、クランキング初期の段階から良好な始動性を得ることができるばかりでなく、排気エミッションの低減及び燃費向上を実現することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図１にエンジン制御系の全体概略図を示す。
【００１２】
同図の符号１はエンジン本体で図においては４気筒水平対向型エンジンを示す。このエンジン本体１のシリンダヘッド２に形成された吸気ポート２ａに吸気マニホルド３が連通され、更に、この吸気マニホルド３の上流にエアチャンバ４を介してスロットルチャンバ５が連通され、このスロットルチャンバ５の上流に吸気管６を介してエアクリーナー７が取付けられている。
【００１３】
又、吸気管６のエアクリーナー７の直下流に、吸入空気量センサ８が介装され、スロットルチャンバ５に設けられたスロットルバルブ５ａに、スロットル開度センサ９ａとスロットルバルブ全閉を検出するアイドルスイッチ９ｂとが連設されている。
【００１４】
更に、スロットルバルブ５ａの上流側と下流側とを連通するバイパス通路１０に、アイドルスピ―ドコントロ―ル（ＩＳＣ）弁１１が介装されている。又、吸気マニホルド３の各気筒の各吸気ポート２ａの直上流側に、インジェクタ１２が配設されている。又、シリンダヘッド２の各気筒毎に、その先端を燃焼室に露呈する点火プラグ１３が取付けられ、この点火プラグ１３にイグナイタ３０が接続されている。
【００１５】
又、エンジン本体１のシリンダブロック１ａにノックセンサ２０が取付けられていると共に、このシリンダブロック１ａに形成された冷却水通路（図示せず）にエンジン温度の代表である冷却水温を検出する冷却水温センサ２１が臨まされ、更に、シリンダヘッド２の排気ポート２ｂに連通する排気マニホルド２２の集合部にＯ２センサ２３が臨まされている。尚、符号２４は三元触媒等の触媒である。
【００１６】
又、シリンダブロック１ａに支承されたクランク軸１ｂに、クランクロータ２６が軸着され、このクランクロータ２６の外周に、所定のクランク角に対応する突起（あるいはスリット）を検出する電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ２７が対設され、更に、シリンダヘッド２のカム軸１ｃに連設されたカムロータ２８に、電磁ピックアップ等からなるカム角センサ２９が対設されている。
【００１７】
一方、図２において、符号３１はマイクロコンピュータ等からなる制御装置（ＥＣＵ）で、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、バックアップＲＡＭ３４ａ、及びＩ／Ｏインターフェース３５がバスライン３６を介して接続され、定電圧回路３７からの所定の安定化電源が供給される。
【００１８】
定電圧回路３７は、ＥＣＵリレー３８のリレー接点を介してバッテリ３９に接続され、このバッテリ３９に、ＥＣＵリレー３８のリレーコイルがイグニッションスイッチ４０を介して接続されると共に、スタータスイッチ４２を介してスタータモータ４３が接続されている。
【００１９】
又、Ｉ／Ｏインターフェース３５の入力ポートには、各センサ８，９ａ，２０，２１，２３，２７，２９及びアイドルスイッチ９ｂが接続されていると共に、バッテリ３９及びスタータスイッチ４２の出力端が接続されてバッテリ電圧及びスタータスイッチ４２の動作状態がモニタされている。一方、Ｉ／Ｏインターフェース３５の出力ポートには、イグナイタ３０が接続され、更に、駆動回路４５を介して、ＩＳＣ弁１１、インジェクタ１２が接続されている。
【００２０】
ＲＯＭ３３には制御プログラム、及び、各種制御テーブル等の固定データが記憶されており、又、ＲＡＭ３４には、各センサ類、スイッチ類の出力信号を処理した後のデータ、及びＣＰＵ３２で演算処理したデータ等が格納されている。又、バックアップＲＡＭ３４ａには、各種学習補正値等がストアされており、イグニッションスイッチ４０がＯＦＦのときにもデータが保持される。
【００２１】
ＣＰＵ３２では、ＲＯＭ３３に記憶されている制御プログラムに従い、クランク角センサ２７からのクランクパルスによりエンジン回転数ＮＥを算出すると共に、特定のクランクパルスを基準とする燃料噴射開始時期を算出し、又、クランクパルスと次のクランクパルスとの間に割り込まれるカム角センサ２９からのカムパルスに基づき、燃料噴射対象気筒の気筒判別を行う。
【００２２】
又、通常運転時は、エンジン負荷Ｇｎに基づいて燃料噴射量ＴＡＵＧｎを求め、この燃料噴射量ＴＡＵＧｎを、各センサ類、スイッチ類で検出した各種運転状態パラメータに基づいて設定した各種補正値で補正して、最終的な燃料噴射量ＴＡＵを演算する。
【００２３】
又、エンジン始動時には、このときの冷却水温Ｔｗに基づいて、初回燃焼サイクル時の燃料噴射量（以下、「初回燃料噴射量」と称する）ＴＳＴＡＦを設定し、続いて、２回目燃焼サイクル時の燃料噴射量（以下、「２回目燃料噴射量」と称する）ＴＳＴＡＮを設定する。
【００２４】
上述した初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦ、及び２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮは、具体的には、図３、図４に示すフローチャートに従って設定される。
【００２５】
イグニッションスイッチ４０をＯＮするとＥＣＵ３１に駆動用電源が投入され、システムがイニシャライズされる。
【００２６】
すると、図３に示す始動時燃料噴射制御ルーチンが起動され、先ず、ステップＳ１で、クランク角センサ２７から出力されるクランクパルスと、カム角センサ２９から出力されるカムパルスとに基づき、クランクパルスと次のクランクパルスとの間に割り込まれるカムパルスから、燃料噴射対象気筒の気筒判別を行う。
【００２７】
従って、イグニッションスイッチ４０をＯＮし、スタータスイッチ４２がＯＮされてクランキングが開始された後、クランクパルとカムパルとが入力されるまでプログラムは待機状態となる。
【００２８】
そして、ＥＣＵ３１にクランクパルスとカムパルスとが入力されて気筒判別が行なわれると、ステップＳ２へ進み、エンジン温度の代表である冷却水温Ｔｗに基づき、初回燃料噴射量（ＴＳＴＡＦ）テーブルを補間計算付きで参照して、初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦを設定する。
【００２９】
ＴＳＴＡＦテーブルはＲＯＭ３３の一連のアドレスで構成され、各領域には主に冷態時の始動性能を確保するための燃料噴射量が予め実験等から求めて格納されており、壁面付着燃料分を含む要求噴射量の総量として設定されている。
【００３０】
図５に示すように、初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦは冷却水温Ｔｗが低いほど高い値に設定されている。すなわち、インジェクタ１２から噴射される燃料は、その全てが気化されて燃焼室へ供給される訳ではなく、その一部は吸気ポート２ａ、及びその周辺の壁面に付着して残留する。特に、冷態始動時は、燃焼室へ至る吸気ポート等の壁面温度が低いため、燃料の壁面付着係数は高くなり、その分初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦが増量される。
【００３１】
燃料の壁面付着量はエンジン温度と因果関係があるため、エンジン温度の代表である冷却水温Ｔｗに基づいて初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦを設定することで、燃料の壁面付着分を加味した適正な燃料噴射量を設定することができる。
【００３２】
そして、ステップＳ３へ進み、燃料噴射対象気筒のインジェクタ１２に対する燃料噴射量ＴＡＵを、初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦで設定する。すると、この燃料噴射量ＴＡＵに対応する駆動信号が駆動回路４５を介して、燃料噴射対象気筒のインジェクタ１２へ所定タイミングで出力され、インジェクタ１２から所定に計量された燃料が噴射される。
【００３３】
その後、ステップＳ４へ進み、初回燃焼サイクルが終了したか否かを調べ、初回燃焼サイクルが終了していない場合は、ステップＳ２へ戻り、次の燃料噴射対象気筒のインジェクタ１２に対する初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦを設定する。一方、初回燃焼サイクルが完了した場合は、ステップＳ５へ進む。この場合、初回燃焼サイクルが終了したか否かは、燃料噴射回数のカウント値と設定値とを比較することで判断する。本実施の形態で採用するエンジンは、４気筒であるため、設定値を４とし、燃料噴射回数が４回になったとき初回燃焼サイクル終了と判断する。この場合、燃料噴射回数のカウントに代えて、点火回数をカウントするようにしても良い。
【００３４】
そして、ステップＳ５へ進むと、冷却水温Ｔｗに基づき、２回目燃料噴射量（ＴＳＴＡＮ）テーブルを補間計算付きで参照して、２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮを設定する。
【００３５】
ＴＳＴＡＮテーブルは、ＴＳＴＡＦテーブルと同様、ＲＯＭ３３の一連のアドレスで構成され、各領域には、主に冷態時の始動性能を確保し、しかも排気エミッションの低減及び燃費向上を目的として、２回目燃焼サイクル時の冷却水温Ｔｗに基づいて設定される要求燃料噴射量から、初回燃焼サイクル時に残留した壁面付着燃料分を減算し、更に、今回の壁面付着燃料分を加算した値の総量を２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮとして格納されている。
【００３６】
その結果、図５に示すように、  ＴＳＴＡＮテーブルに格納されている２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮは、冷却水温Ｔｗが低いほど高い値に設定されており、且つ、初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦに比し、初回燃焼サイクル時の壁面付着燃料分が減算されているため、低い値を示している。
【００３７】
そして、ステップＳ６へ進むと、燃料噴射対象気筒のインジェクタ１２に対する燃料噴射量ＴＡＵを、２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮで設定する。すると、この燃料噴射量ＴＡＵに対応する駆動信号が駆動回路４５を介して、燃料噴射対象気筒のインジェクタ１２へ所定タイミングで出力され、インジェクタ１２から所定に計量された燃料が噴射される。
【００３８】
その後、ステップＳ７へ進み、エンジンが完爆したか否かを、エンジン回転数ＮＥと完爆判定回転数ＴＳＴＪＤＧ（例えば５００ｒｐｍ）とを比較することで調べ、当時に、２回目燃焼サイクルが終了したか否かを、始動初期からカウントされている燃料噴射回数が２回目燃焼サイクル終了回数に達したか否かで調べる。
【００３９】
完爆判定回転数ＴＳＴＪＤＧが、ＴＳＴＪＤＧ＞ＮＥのエンジン未爆のときはステップＳ５へ戻り、或いは本実施の形態で採用するエンジンは、４気筒であるため、２回目燃焼サイクル終了回数は８であり、燃料噴射回数＜８のときは、２回目燃焼サイクルが終了していないので、ステップＳ５へ戻る。そして、次の燃料噴射対象気筒のインジェクタ１２に対する２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮを設定する。尚、この場合も、燃料噴射回数のカウントに代えて点火回数をカウントするようにしても良い。
【００４０】
一方、完爆判定回転数ＴＳＴＪＤＧが、ＴＳＴＪＤＧ≦ＮＥのエンジン完爆のとき、及び燃料噴射回数が、燃料噴射回数≧８のときは、ルーチンを終了する。
【００４１】
このように、本実施の形態では、エンジン始動から完爆するまでの間において、燃料の壁面付着係数の最も高い初回燃焼サイクル時の初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦは壁面付着燃料量を加算した値で設定し、又、２回目の燃焼サイクル時の２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮは、初回燃焼サイクル時の壁面付着燃料分を減算すると共に、今回の壁面付着燃料分を加算した値で設定したので、初回燃焼サイクル時の空燃比は必要以上にリーン化せず、又、２回目燃焼サイクル時の空燃比は必要以上にリッチ化せず、従って適正な空燃比で良好な始動性を得ることができると共に、排気エミッションの低減、及び燃費向上を実現することができる。
【００４２】
更に、初回燃焼サイクル時の初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦと、２回目燃焼サイクル時の２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮとを、エンジン温度の代表である冷却水温をパラメータとするそれぞれ別個のテーブルに格納したので、各冷却水温領域毎に燃料噴射量ＴＳＴＡＦ，ＴＳＴＡＮを比較的自由に設定することができるため、この燃料噴射量ＴＳＴＡＦ，ＴＳＴＡＮをより正確に設定することができる。
【００４３】
そして、始動時燃料噴射制御ルーチンが終了すると、図４に示す始動後燃料噴射制御ルーチンが起動され、先ず、ステップＳ１１で、冷却水温Ｔｗに基づきＴＳＴＡＮテーブルを補間計算付きで参照して、２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮを設定し、続く、ステップＳ１２で。冷却水温Ｔｗに基づき、燃料の壁面付着係数（ＴＡＵＳＴＭ）テーブルを補間計算付きで参照して、壁面付着係数ＴＡＵＳＴＭを設定する。壁面付着係数ＴＡＵＳＴＭは、インジェクタ１２から噴射される燃料の吸気ポート等の壁面に付着される割合を示すもので、例えば冷却水温Ｔｗに従い、１．５〜１の間で設定される。ＴＡＵＳＴＭ＝１で、壁面付着燃料量は０となる。従って、エンジン始動後の経過時間が長くなるに従い、壁面付着係数ＴＡＵＳＴＭは、次第に１．５から１に近づく値になる。
【００４４】
次いで、ステップＳ１３へ進み、２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮと壁面付着係数ＴＡＵＳＴＭとから、次式に基づき燃料噴射量ＴＡＵＳＴを設定する。
ＴＡＵＳＴ＝ＴＳＴＡＮ・ＴＡＵＳＴＭ
【００４５】
又、ステップＳ１４で、エンジン負荷Ｇｎに基づき、燃料噴射量（ＴＡＵＧｎ）テーブルを補間計算付きで参照し、或いは演算により、燃料噴射量ＴＡＵＧｎを設定する。尚、エンジン負荷Ｇｎは直接計測する以外に、例えばエンジン回転数ＮＥと吸入空気量Ｑａとに基づいて設定するようにしても良い。
【００４６】
そして、ステップＳ１５へ進み、ステップＳ１３，１４で設定した燃料噴射量ＴＡＵＳＴ，ＴＡＵＧｎを比較し、ＴＡＵＳＴ≧ＴＡＵＧｎのときは、ステップＳ１６へ進み、燃料噴射量ＴＡＵＳＴを今回の最終的な燃料噴射量ＴＡＵとして設定し（ＴＡＵ←ＴＡＵＳＴ）、ルーチンを抜ける。
【００４７】
一方、ＴＡＵＳＴ＜ＴＡＵＧｎのときは、ステップＳ１７へ進み、ステップＳ１４で設定した燃料噴射量ＴＡＵＧｎを、各センサ類、スイッチ類で検出した各種運転状態パラメータに基づいて設定した各種補正値で補正して、最終的な燃料噴射量ＴＡＵを演算する。
【００４８】
次に、図６に示すタイムチャートに従い、本実施の形態による燃料噴射制御の一例を説明する。
【００４９】
イグニッションスイッチ４０をＯＮした後（ｔ１）、スタータスイッチ４２をＯＮすると（ｔ２）、初回燃焼サイクル（ｔ２〜ｔ３）では、燃料噴射量ＴＡＵが、ＴＳＴＡＦテーブルに格納されている初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦにて設定される。この初回燃料噴射量ＴＳＴＡＦは壁面付着燃料分が加算されているため、空燃比がリーン化せず良好な始動性を得ることができる。
【００５０】
その後、２回目燃焼サイクル（ｔ３〜ｔ４）では、燃料噴射量ＴＡＵがＴＳＴＡＮテーブルに格納されている２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮにて設定される。この２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮは、初回燃焼サイクル時の壁面付着燃料分が減算されているため、空燃比がリッチ化せず、良好な始動性を得ることができる。
【００５１】
そして、２回目燃焼サイクル（ｔ３〜ｔ４）が終了し、或いは２回目燃焼サイクルの途中でエンジンが完爆すると、始動後燃料噴射制御へ移行し、２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮを壁面付着係数ＴＡＵＳＴＭで補正した値で、燃料噴射量ＴＡＵＳＴを設定する。２回目燃料噴射量ＴＳＴＡＮは、冷却水温Ｔｗの上昇に従い低い値となり、又、壁面付着係数ＴＡＵＳＴＭも冷却水温Ｔｗの上昇に従い１に近づく値となるため、初回の始動後燃料噴射制御では、燃料噴射量ＴＡＵＳＴが冷却水温Ｔｗの上昇に従い、燃料噴射毎に低下した値となる。又、その際、エンジン負荷Ｇｎに基づいて燃料噴射量ＴＡＵＧｎが設定されており、ＴＡＵＳＴ≧ＴＡＵＧｎの間は（ｔ４〜ｔ５）、最終的な燃料噴射量ＴＡＵは、燃料噴射量ＴＡＵＳＴで設定される。そして、ＴＡＵＳＴ＜ＴＡＵＧｎとなったとき、それ以降は、燃料噴射量ＴＡＵＧｎに基づいて最終的な燃料噴射量ＴＡＵが設定される。
【００５２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、始動時の空燃比を適正に制御して、良好な始動性を得ることができるばかりでなく、排気エミッションの低減、及び燃費向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン制御系の全体概略図
【図２】制御装置の回路構成図
【図３】始動時燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート
【図４】始動後燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート
【図５】初回燃料噴射量テーブルと２回目燃料噴射量テーブルとの説明図
【図６】燃料噴射制御例を示すタイムチャート
【符号の説明】
ＴＳＴＡＦ  初回燃料噴射量（始動時燃料噴射量）
ＴＳＴＡＮ  ２回目燃料噴射量（始動時燃料噴射量）
Ｔｗ  冷却水温（エンジン温度）
【図１】
2004183502.tif 000003
【図２】
2004183502.tif 000004
【図３】
2004183502.tif 000005
【図４】
2004183502.tif 000006
【図５】
2004183502.tif 000007
【図６】
2004183502.tif 000008