(57)【要約】【課題】２次空気供給装置を使用せず、コストアップなしで始動直後の排気ガスを浄化する制御方法を提供する。【解決手段】エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、各気筒に燃料を供給する燃料噴射弁と、エンジンの運転状態から燃料供給量および噴射時期を算出し燃料供給と燃料停止を実行する燃料供給装置とを備えた多気筒エンジンの制御装置において、エンジン始動後のアイドリング状態であって、始動後から所定時間が経過するまでの間、前記燃料供給装置により間欠して燃料カットを実施する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、各気筒毎に設置された燃料噴射弁と、エンジンの運転状態から燃料供給量および噴射時期を算出し燃料供給と燃料停止を実行する燃料供給装置と、排気管に設置され排出ガス濃度状態を検出する排気ガス濃度センサを備え、多気筒エンジンであって、
エンジン始動後のアイドリング状態であって、始動後から所定時間が経過するまでの間、前記燃料供給装置により間欠して燃料カットを実施することを特徴とするエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項２】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において間欠する燃料カットの間隔は、エンジンの吸入空気量又は、吸入管圧力に応じて決定又は、補正することを特徴とするエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項３】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において間欠する燃料カットの間隔は、理論空燃比よりもリッチ側に補正する燃料増量補正量又は、排気ガス酸素濃度センサにより検出された空燃比又は、酸素濃度に応じて決定又は、補正することを特徴とするエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項４】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において間欠する燃料カットを実施する始動後の所定時間は、始動後からの所定時間１と始動後からの所定時間２の区間とすることを特徴とするエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項５】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において間欠する燃料カットの間隔は、始動後からの経過時間に応じて決定又は、補正することを特徴とするエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項６】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において間欠する燃料カット制御は、前記排気ガス酸素濃度検出センサが理論空燃比よりリッチと検出しているとき又は、前記燃料噴射装置が理論空燃比よりもリッチ側に増量補正しているときに実施することを特徴とするエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項７】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において間欠する燃料カット制御は、同一気筒を連続して燃料カットしないことを特徴とするエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項８】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において間欠する燃料カット制御は、燃料カットを実施した気筒の次の気筒は燃料カットしないことを特徴とするエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項９】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において間欠する燃料カット制御は、エンジン回転数が所定回転数以上のとき又は、エンジン水温が所定温度以下のときに実施することを特徴とするエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項１０】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において間欠する燃料カット制御は、アクセルぺダルが全閉のとき又は、吸気系に設置されているスロットル弁が所定開度以下のときに実施することを特徴とするエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項１１】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において間欠する燃料カット制御は、車両速度が所定速度以下のときに実施することを特徴とするエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項１２】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において間欠する燃料カット制御は、自動変速機がニュートラル又は、パーキング状態のとき又は、手動変速機がニュートラル状態で、かつクラッチが非接続状態のときに実施することを特徴とするエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項１３】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において、燃料供給装置の故障を検出し、故障した気筒を特定した場合には、燃料カットする気筒を燃料供給装置が故障した気筒にすることを特徴とする請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法。
【請求項１４】
請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法において、点火装置の故障を検出し、故障した気筒を特定した場合には、燃料カットする気筒を点火装置が故障した気筒にすることを特徴とする請求項第１項に記載のエンジンの燃料カット制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン始動後の燃料カット制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低温での始動直後の状態は、機関や燃焼室の温度が十分に温まっていないので空燃比のリッチ化を行い、燃焼不安定の防止や機関フリクション増大に対応している。しかしながら、リッチ化を行うこと、および触媒活性には時間がかかるので、始動直後は、多量の未燃焼ガス（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）を排出してしまう問題がある。
【０００３】
これらに対し従来技術では、排気管へ空気を導入する２次空気供給装置を採用したり、低温時のリーン化により対応している（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−３６２２１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２次空気供給装置は車両のコストアップや搭載スペースなどの問題があり、低温時のリーン化を行うには、空気流動強化や急速燃焼などエンジン側の改良が必要であり、いずれにしろコストアップは必須となる。又、これらの装置や改良を有しないエンジンは対応が困難であった。
【０００６】
そこで本発明では、コストアップなし２次空気供給装置と同等の機能を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明であるエンジンの燃料カット制御方法は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、各気筒毎に設置された燃料噴射弁と、エンジンの運転状態から燃料供給量および噴射時期を算出し燃料供給と燃料停止を実行する燃料供給装置と、排気管に設置され排出ガス濃度状態を検出する排気ガス濃度センサを備えた多気筒エンジンの制御装置において、
エンジン始動後のアイドリング状態であって、始動後から所定時間が経過するまでの間、前記燃料供給装置により間欠して燃料カットを実施することを特徴とするものである。この制御方法によれば、同一気筒を連続して燃料カットしないので、燃料カットした気筒と燃料カットしない気筒の燃焼室やシリンダなどの機関状態は、同等の状態をする事ができるので気筒間における状態ばらつきを抑制できる。
【０００８】
さらに、間欠する燃料カットの間隔は、エンジンの吸入空気量又は吸入管圧力に応じて決定又は補正することを特徴とするものである。
【０００９】
又、間欠する燃料カットの間隔は、燃料増量補正量又は排気ガス酸素濃度センサにより検出された空燃比又は、酸素濃度に応じて決定又は、補正することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明によるエンジン制御装置が適用される燃料噴射式内燃機関の全体システムを示している。
【００１２】
エンジン本体１は、各気筒の燃焼室２にピストン３を有し、ピストン３はコンロッド４によってクランク軸に連結されている。
【００１３】
エンジン本体１の吸気系には、エアクリーナ一体のエアフローセンサ８，吸気管内圧力を検出する圧力センサ９，吸入空気量を制御するスロットル弁１０，スロットル弁１０を駆動するスロットルアクチュエータ１８，スロットル弁１０をバイパスして吸入空気量を制御するＩＳＣバルブ１４，吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ１６が接続されており、吸気弁１１を通過して燃焼室２に空気が吸入される。さらにエンジン本体１には、燃料を噴射する燃料噴射弁１２と、燃焼室２内に点火コイル１９で発生した高電圧により火花スパークを発生する点火プラグ１３とが設けられている。
【００１４】
排気ガスは、エンジン本体１の排気弁１５が開いたときに燃焼室２から排出される。
【００１５】
排気系には、三元触媒コンバータ１７，Ｏ２  センサ（又は空燃比センサ）
２５が接続されており、排気ガスはこれらを通過して大気へ排出される。
【００１６】
エンジン各部には、スロットル開度センサ２１，エンジン水温センサ２２，ノックセンサ２３，クランク角センサ２４，カム角センサ２６，運転席のアクセルペダル開度を検出するアクセルペダル開度センサ２０が設けられている。又、これらの検出値は、電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）３０に入力される。
【００１７】
ＥＣＵ３０には、図２に示されているように、ＣＰＵ３１，エンジン制御や
ＡＴ制御のシステムプログラムと制御に必要なデータ等が書き込まれたＲＯＭ
３２と、入力信号の値や演算結果等を記憶するワークメモリ等として使用されるＲＡＭ３３と、上述したセンサの入力信号を入力回路３５を介して入力したり、後述する駆動回路や出力回路へ信号を出力する入出力ポート３４とを有している。
【００１８】
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムやデータに基づいて前記入力信号を入出力ポート３４より読み込み、吸気管圧力，エンジン回転速度，クランク角度，車速，冷却水温度，スロットル開度，ノック信号等を検出、あるいはそれらの演算処理を行う。
【００１９】
ＣＰＵ３１は、さらに、演算処理の結果として、点火時期，インジェクタ駆動パルス幅に関する指令信号を入出力ポート３４を介して点火出力回路３６，燃料噴射弁駆動回路３７，スロットルアクチュエータ駆動回路３８，ＩＳＣバルブ駆動回路３９へ出力し、点火時期制御，燃料噴射制御，スロットル弁開度制御，
ＩＳＣバルブ制御等を実行する。又、上述したセンサや出力回路の故障を判定し、異常と判定された場合には、警告灯を点灯させる制御も行う。
【００２０】
又、空燃比センサ２５は、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力し、ＥＣＵ３０は空燃比センサ２５によって検出した排気ガス中の酸素濃度に基づいて、目標空燃比となるように混合気（燃料噴射量）をフィードバック制御する機能も有している。
【００２１】
図３は、４気筒エンジンでの間欠燃料カット制御の制御構成を示した一例である。
【００２２】
運転状態判定手段は、ＡＰＳはアクセルペダルセンサ信号２０Ａ、ＰＭは圧力センサ信号９Ａ、ＣＲはクランク角センサ信号２４Ａ、ＣＡＭはカム角センサ信号２６Ａ、ＡＦＳはエアフローセンサ信号８Ａ、ＴＷはエンジン水温センサ信号２２Ａ、ＴＡは吸気温度センサ信号１６Ａ、ＴＨＲはスロットル開度センサ信号２１Ａ、ＶＳＰは車速センサ信号２７Ａ、ＳＴはスタータ信号７Ａなどから判別される。又、故障診断を行う故障検出手段の結果と前記運転状態判定手段により間欠燃料カット判定を行う。具体的には後述のフローチャート図１４で説明する。間欠燃料カットの方法は、後述の図５で説明するが、燃料カットと燃料噴射を所定の間隔で行う制御である。
【００２３】
次に、燃料カットする場合の燃料カット間隔ＩＮＪＩＮＴＶ決定手段について説明する。正常時、基本のＩＮＪＩＮＴＶ（回）は、下記（１）式から算出して求める。
【００２４】
ＩＮＪＩＮＴＶ＝（ＮＥ×２×（Ｔ２−Ｔ１）÷６０）÷（ＱＡ２÷ＱＡｃｙｌ）…（１）
ＮＥ：エンジン回転数（ｒ／ｍｉｎ）
Ｔ１：間欠燃料カット開始時間（ｓｅｃ）
Ｔ２：間欠燃料カット終了時間（ｓｅｃ）
ＱＡ２：要求２次空気量（Ｌ／ｍｉｎ）
ＱＡｃｙｌ：１シリンダ当たりの排気量（Ｌ）
次に、ＩＮＪＩＮＴＶ補正手段について説明する。
【００２５】
車両の運転状態は、エンジン負荷状態や標高差や外気温度高などの環境変化，経時劣化など様々な変動要因があるので、ＩＮＪＩＮＴＶに補正を行う。
【００２６】
図６は、吸気管圧力による補正を示した一例である。吸気管圧力絶対値が小さいと、エンジンが吸入する空気量も少ないので、１シリンダ当たりの吸入空気量はＱＡｃｙｌ  よりも少なくなる。したがって、（１）の式のＱＡｃｙｌ  に補正係数Ｋを乗算した（２）式のようにしてＩＮＪＩＮＴＶを補正する。
【００２７】
ＱＡｃｙｌ＝ＱＡｃｙｌ×ＫＱＡｃｙｌ                                  …（２）
エアフローセンサのように吸入空気量を直接求める場合にも、前記の吸気管圧力で補正と同じように（２）式で算出する。図７に吸入空気量による補正の一例を示す。別法としては、検出した吸入空気量から１シリンダ当たりの吸入空気量を算出した値をＱＡｃｙｌ  に置換して求める方法もある。
【００２８】
又、吸入空気量検出値から算出した要求空気量ＱＡ２  と基本のＱＡ２  に差がある場合には、（１）の式のＱＡ２  に補正係数Ｋを乗算した（３）式のようにしてＩＮＪＩＮＴＶを補正する。
【００２９】
ＱＡ２＝ＱＡ２×ＫＱＡ２                                        …（３）
ガソリン性状の違いなどによっても、実際の空燃比と要求の空燃比に差が生じる。空燃比により排気ガス成分のＨＣやＣＯ濃度が違うので、最適なＱＡ２  が異なる。この場合には、実際の空燃比に応じて（３）式と同様にしてＩＮＪＩＮＴＶを補正する。実際の空燃比による補正例を図８に示すが、横軸の空燃比を、実際の空燃比と要求の空燃比との偏差として求めることもできる。
【００３０】
又、燃料増量補正量と空燃比には比例関係があるので、燃料増量補正量でも
（３）式のＫＱＡ２  を設定する事が可能である。燃料増量補正量による補正例を図９に示す。さらには、空燃比の代用としてＨＣ濃度センサ，ＣＯ濃度センサなどで求めることもできる。
【００３１】
なお、ＩＮＪＩＮＴＶは（１）式および上記の補正係数から算出する方法に対し、（４）式のように基本のＩＮＪＩＮＴＶをＲＯＭデータＫＩＮＪＩＮＴＶとして設定してもよい。
【００３２】
ＩＮＪＩＮＴＶ＝ＫＩＮＪＩＮＴＶ                            …（４）
又、図１０に示すように始動後経過時間に応じて直接ＩＮＪＩＮＴＶを設定してもよい。同様に、吸気管圧力，吸入空気量検出値，実際の空燃比，燃料増量補正量から直接ＩＮＪＩＮＴＶを設定してもよい。
【００３３】
次に、故障時ＩＮＪＩＮＴＶ設定手段について説明する。図１１は、燃料供給装置が故障した場合の一例である。４気筒エンジンにてＩＮＪＩＮＴＶを５回に設定し、６サイクル目までの燃料カットする気筒を正常時と故障時で比較した場合である。図５の通り７２０℃Ａを１サイクルとし、燃料供給装置が全て正常の場合には５噴射に１回の燃料カットを実施する。これに対し、１番気筒の燃料供給装置ＩＮＪ１が故障した場合は、ＩＮＪＩＮＴＶに無関係にＩＮＪ１を燃料カットし、残りの正常な３気筒でアイドル時の間欠燃料カット運転を実行する。
【００３４】
同様に、点火装置が故障した場合の燃料カットについて説明する。
【００３５】
図１２は、点火装置が故障した場合の一例である。図１１と同様に４気筒エンジンにてＩＮＪＩＮＴＶを５回に設定し、６サイクル目までの燃料カットする気筒を正常時と故障時で比較した場合である。７２０℃Ａを１サイクルとした場合、点火装置が全て正常の場合には４噴射間後に１回の割合で燃料カットを実施する。
【００３６】
これに対し、点火装置１番が断線した場合は、ＩＮＪＩＮＴＶに無関係にＩＮＪ１を燃料カットし、残り正常な３気筒でアイドル時の間欠燃料カット運転を継続する。
【００３７】
よって、故障時のＩＮＪＩＮＴＶは、故障した気筒が燃料カットする気筒になるように設定する。
【００３８】
上記によりＩＮＪＩＮＴＶが決定され、初回の間欠燃料カットが実施されるとともに、次回に燃料カットを行う気筒がＩＮＪＩＮＴＶにより決定される。燃料カットの実行は燃料カット実行手段により行われＩＮＪ１，ＩＮＪ２，ＩＮＪ３，ＩＮＪ４を選択する。
【００３９】
図４に、間欠燃料カットを作動した場合のタイミングチャートの一例を示す。
【００４０】
エンジン始動後となり、始動後所定時間Ｔ１が経過した状態において、アイドル状態のままエンジン回転数ＮＥが所定回転数ＫＮＥ以上となった時点で実施条件が成立となる。この時点から間欠の燃料カットを実施する。そして始動後所定時間Ｔ２が経過するまで、燃料カット間隔ＩＮＪＩＮＴＶ毎に燃料カットを行う。
【００４１】
なお、所定時間Ｔ１は、始動後にエンジン回転数が安定するまでの待ち時間であって、間欠燃料カットによりエンジン回転の上昇を妨害しないために設定する。
【００４２】
図５は、図４の間欠燃料カットを実施中の４気筒エンジンの例である。本例では、燃料カット間隔ＩＮＪＩＮＴＶを５回とした場合を示している。燃料噴射のタイミングは１８０℃Ａ間隔で順次訪れるので、７２０℃Ａが１サイクルとなる。これに対し、燃料カット間隔ＩＮＪＩＮＴＶのカウンタは、燃料噴射のタイミングと同じ１８０℃Ａ毎にカウントする。ＩＮＪＩＮＴＶは５回なので、燃料カットカウンタが４から０へのカウントダウンを繰り返し行い、カウンタが０のときの気筒が燃料カットの対象になる。したがって、燃料カットは１８０℃Ａ×５回の９００℃Ａ毎に１回実施されるので、この場合は毎回異なる気筒が燃料カットされる事になる。毎回異なる気筒を燃料カットすれば、エンジン暖機途上であっても、全気筒が同様に燃料カットを経験するので、気筒間の暖機状態が異なることはない。ただし、ＩＮＪＩＮＴＶを４回や２回とした場合は、常に同じ気筒を燃料カットしてしまうので、燃料カットしない気筒との暖機状態に差異が発生するので、同一気筒は連続して燃料カットしないように制限する。
【００４３】
図１３は、図４の間欠燃料カット制御構成をフローチャートとして示した一例である。
【００４４】
ステップ２００から燃料カットルーチンを開始する。まずステップ２０１にて燃料カットが成立かを判定する。ステップ２０２では間欠燃料カットの実施条件が成立しているかを判定する。不成立であれば、ステップ２０８へジャンプする。成立であればステップ２０３へジャンプし、燃料カットカウンタが０を判定する。カウンタが０であれば燃料カットを実施するので、次気筒が燃料カットしないようにステップ２０５で燃料カットカウンタをＩＮＪＩＮＴＶに再セットする。その後ステップ２０７で燃料カットを実施する。一方、燃料カットカウンタが０でないときはステップ２０４で燃料カットカウンタの減算を行う。そして、ステップ２０６で始動後噴射パルスを算出し、ステップ２０８で燃料噴射を行う。
【００４５】
次に、間欠燃料カット判定の一例をフローチャート図１４，図１５，図１６に示す。これは図１３のステップ２０２を具体的に示すチャートである。ステップ１０１にて始動後所定時間Ｔ１が経過したかを判定する。Ｔ１経過後であればステップ１０２にて、エンジン水温が所定値ＫＴＷ以下であるかを判定し、成立であればステップ１０３でエンジン回転数の状態を判定する。エンジン回転数が所定値ＫＮＥ以上であれば、ステップ１０４でギア位置の判定を行う。ＡＴ車の場合シフトレバーがＮ（ニュートラル）レンジ又はＰ（パーキング）レンジであるかを判定し、ＭＴ車ならギアが非ニュートラルかどうかを判定し、ステップ１０５でクラッチの非接続状態を判別する。クラッチが接続されていれば、クラッチスタート直後の可能性がありクラッチ非接続になったときのエンジン負荷変動がある、もしくはギア接続による発進準備の可能性があるのでステップ１１６へジャンプして間欠燃料カットを禁止する。ステップ１０６では車速条件を判別する。坂道であれば、ブレーキ解除だけで走りだすことが可能なので走行時に間欠燃料カットを実施し微低速での運転性を損なう可能性があるので、車速が出ていればステップ１１６へジャンプして間欠燃料カットを禁止する。ステップ１０７ではアクセルペダルセンサＡＰＳが故障している場合は運転者のアクセル操作を検出できないので、停車アイドル時に実施する間欠燃料カットを正しく作動できない可能性があるのでステップ１１６へジャンプして間欠燃料カットを禁止する。
ＡＰＳが正常であればステップ１０８にてＡＰＳ全閉を確認する。ステップ１０９は、ステップ１０７と同様であり、スロットル弁開度センサＴＰＳが故障していればステップ１１６へジャンプする。ステップ１１０では、スロットル弁が低開度かどうかを判定する。電子制御スロットルの場合は、自動的にスロットル弁を開閉制御することから、低開度で判定を行う。ステップ１１１では、空燃比状態から間欠燃料カットの要否を判別する。空燃比リーンであれば間欠燃料カットを作動させる意味が無いので、空燃比リッチと検出されているときに限定する。
【００４６】
始動直後初期はＯ２  センサが活性前である可能性が高いので、リッチリーンを判別できない可能性があるので、燃料増量補正量で判別する。ステップ１１３では、始動後経過時間Ｔ２を判別する。Ｔ２を経過していたらステップ１１６へジャンプして間欠燃料カット判定不成立とし、未経過であれば間欠燃料カット成立中と判断しステップ２３０へ戻る。
【００４７】
以上、本実施例は、電子制御スロットルを採用した４気筒エンジンを例にしたが、当然ながら電子制御スロットルを用いない場合や４気筒以外のエンジンでも本制御は実現可能である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、コストアップせずに始動直後の排気ガスを低減できるエンジンの制御方法の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン制御装置の構成図。
【図２】ＥＣＵの構成図。
【図３】制御ブロック図。
【図４】始動後の間欠燃料カットを説明するタイミング図。
【図５】始動後の間欠燃料カットを説明するタイミング図。
【図６】吸気管圧力に応じた燃料カット間隔の補正例。
【図７】吸入空気量に応じた燃料カット間隔の補正例。
【図８】空燃比に応じた燃料カット間隔の補正例。
【図９】燃料増量補正量に応じた燃料カット間隔の補正例。
【図１０】始動後経過時間により燃料カット間隔を設定する例。
【図１１】燃料噴射装置が故障時の間欠燃料カットの説明図。
【図１２】点火装置が故障時の間欠燃料カットの説明図。
【図１３】本発明の一実施例のフローチャート。
【図１４】本発明の一実施例のフローチャート。
【図１５】本発明の一実施例のフローチャート。
【図１６】本発明の一実施例のフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン本体、２…燃焼室、３…ピストン、４…コンロッド、８…エアフローセンサ、９…圧力センサ、１０…スロットル弁、１１…吸気弁、１２…燃料噴射弁、１３…点火プラグ、１４…ＩＳＣバルブ、１５…排気弁、１６…吸気温度センサ、１７…三元触媒コンバータ、１８…電子制御スロットルアクチュエータ、１９…点火コイル、２０…アクセルペダル開度センサ、２１…スロットル開度センサ、２２…エンジン水温センサ、２３…ノックセンサ、２４…クランク角センサ、２５…空燃比センサ、２６…カム角センサ、３０…電子制御装置。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004293351.tif 000013
【図１２】
2004293351.tif 000014
【図１３】
2004293351.tif 000015
【図１４】
2004293351.tif 000016
【図１５】
2004293351.tif 000017
【図１６】
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