(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室又は吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタの燃料噴射量を制御するとともに、前記エンジンの始動時には空燃比がリッチとなるように前記燃料噴射量を設定する噴射量制御手段と、
前記エンジンの実回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記エンジンの始動後、前記実回転速度が所定の目標回転速度よりも高い際に、前記実回転速度と前記目標回転速度との差分に応じてリーン化作動量を算出するリーン化作動量算出手段と
を備えるエンジン制御装置であって、
前記噴射量制御手段は、前記リーン化作動量が所定の最大作動量未満である場合には前記燃料噴射量から前記リーン化作動量を減少させ、前記リーン化作動量が前記最大作動量以上である場合には前記燃料噴射量から前記最大作動量を減少させるとともに、前記実回転速度と前記目標回転速度との差分が予め設定された閾値以下となった際に前記最大作動量を増加させること
を特徴とするエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃料噴射量等を制御するエンジン制御装置に関し、特に始動直後のリッチ状態からリーン化する際の回転挙動を安定化したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載されるガソリンエンジン等の予混合火花点火式の内燃機関においては、始動直後には、燃料性状やエンジン自体の性能にばらつきが存在しても、混合気に確実に着火し、始動性を確保可能なよう、空燃比を理論空燃比に対して過剰にリッチ化し、始動（完爆）後に徐々にリーン化する始動後リーン化制御を行っている。
既存の始動後リーン化制御においては、エンジン始動後のエンジン実回転数が目標回転数よりも高い状態のときに、実回転数と目標回転数との偏差に応じて、始動時燃料増量を逐次減量する積分制御を行っている。
しかし、この場合、エンジン実回転数が目標回転数を大きくオーバーシュートするような回転挙動を示した場合、実回転数と目標回転数との偏差が極端に大きくなって燃料噴射量が過剰に減量され、目標回転数に回転を保持するトルクを発生させることができなくなり、大きな回転変動によるフィーリングの悪化や、エンジンの失火、ストールが生じてしまう。
【０００３】
このような始動後リーン化制御に関する従来技術として、例えば、特許文献１には、エンジンの実回転数と目標回転数との偏差に応じて始動時増量を減少し、リッチ空燃比による排気ガスエミッションの抑制や回転安定性の向上を図ることが記載されている。
また、特許文献１には、始動後の経過時間に応じて、回転数の差分に減衰係数を乗算させることによって、燃料減少量を変化させることが記載されている。
特許文献２には、運転性や排気エミッションの悪化を抑制するために、エンジン始動後に燃料噴射量を減量補正する際の減少量を、所定値に制限することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２００８−１６９７７５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０３２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された技術においては、実回転数と目標回転数との差分の比例制御によって燃料減少量を設定しているため、偏差に対するリーン化の効果を高めようとするほど偏差の変動に対して過敏に補正をしてしまうため、大きな回転変動によるフィーリングの悪化、エンジンの失火、ストールなどが懸念される。
また、特許文献２に記載された技術においては、燃料減少量を所定値で制限（ガード）することによって、ある程度回転挙動の安定化を図ることは可能であると認められるが、この制限値が一定値であるため、エンジン実回転数が大きくオーバーシュートする始動直後においても回転挙動を安定化させるため制限値を小さく設定すると、実回転数の目標回転数への収束（始動後リーン化制御の完了）までに時間を要するという問題があった。
上述した問題点に鑑み、本発明の課題は、始動直後のリッチ状態からリーン化する際の回転挙動を安定化したエンジン制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、エンジンの燃焼室又は吸気ポートに燃料を噴射するインジェクタの燃料噴射量を制御するとともに、前記エンジンの始動時には空燃比がリッチとなるように前記燃料噴射量を設定する噴射量制御手段と、前記エンジンの実回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記エンジンの始動後、前記実回転速度が所定の目標回転速度よりも高い際に、前記実回転速度と前記目標回転速度との差分に応じてリーン化作動量を算出するリーン化作動量算出手段とを備えるエンジン制御装置であって、前記噴射量制御手段は、前記リーン化作動量が所定の最大作動量未満である場合には前記燃料噴射量から前記リーン化作動量を減少させ、前記リーン化作動量が前記最大作動量以上である場合には前記燃料噴射量から前記最大作動量を減少させるとともに、前記実回転速度と前記目標回転速度との差分が予め設定された閾値以下となった際に前記最大作動量を増加させることを特徴とするエンジン制御装置である。
これによれば、リーン化作動量を制限する最大作動量を、エンジン始動からの経過時間に応じて増加させることによって、始動直後には最大作動量を比較的小さくし、過剰に燃料噴射量を減少させて回転挙動が不安定となることを防止できる。
また、エンジン実回転数が目標回転数に近づいた後は、最大作動量を始動直後に対して比較的大きくし、目標回転数の維持に必要のない始動時増量を早期に減少させ、空燃比のリッチ化により発生する排気ガスエミッションの低減や、回転挙動の安定化を図ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明によれば、始動直後のリッチ状態からリーン化する際の回転挙動を安定化したエンジン制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用したエンジン制御装置の参考例を有するエンジンの構成を示す模式図である。
【図２】参考例のエンジン制御装置における始動後リーン化制御を示すフローチャートである。
【図３】参考例のエンジン制御装置における始動後リーン化制御時におけるエンジン回転数及びリーン化作動量の推移の一例を示すグラフである。
【図４】本発明を適用したエンジン制御装置の実施例における始動後リーン化制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、始動直後のリッチ状態からリーン化する際の回転挙動を安定化したエンジン制御装置を提供する課題を、実回転数と目標回転数との差分に基づいてリーン化作動量を算出するとともに、その最大作動量（ガード値）を、エンジン始動からの経過時間に応じて増加させることによって解決した。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明を適用したエンジン制御装置の参考例について説明する。
参考例のエンジン制御装置は、例えば乗用車等の自動車に走行用動力源として搭載される４ストロークのガソリン直噴エンジンに設けられるものである。
図１は、参考例のエンジン制御装置を有するエンジンの構成を示す模式図である。
エンジン１は、シリンダ１０、ピストン２０、シリンダヘッド３０、吸気装置４０、排気装置５０、燃料供給装置６０、ＥＧＲ装置７０、エンジン制御ユニット１００等を有して構成されている。
【００１２】
シリンダ１０は、ピストン２０が挿入されるスリーブを備えている。
シリンダ１０は、図示しないクランクケースと一体に形成されたシリンダブロックに形成されている。
クランクケースは、エンジン１の出力軸である図示しないクランクシャフトを、回転可能に支持し、収容するものである。
シリンダ１０には、シリンダヘッド３０及びスリーブの周囲に形成されたウォータージャケット内に通流される冷却水の水温を検出する水温センサ１１が設けられている。
水温センサ１１の出力は、エンジン制御ユニット１００に伝達される。
【００１３】
ピストン２０は、シリンダ１０のスリーブ内部に挿入され、往復運動する部材である。
ピストン２０は、コンロッド２１を介して図示しないクランクシャフトに接続されている。
ピストン２０の冠面２２は、シリンダヘッド３０と協働してエンジン１の燃焼室を構成する。
【００１４】
シリンダヘッド３０は、シリンダ１０のクランクシャフト側とは反対側の端部に設けられている。
シリンダヘッド３０は、燃焼室３１、吸気ポート３２、排気ポート３３、吸気バルブ３４、排気バルブ３５、点火栓３６等を備えている。
燃焼室３１は、ピストン２０の冠面２２と対向して形成された凹部であって、例えばペントルーフ型に形成されている。
吸気ポート３２は、燃焼室３１に燃焼用空気（新気）を導入する流路である。
排気ポート３３は、燃焼室３１から既燃ガス（排ガス）を排出する流路である。
吸気ポート３２及び排気ポート３３は、例えば、１気筒あたり２本ずつが形成されている。
吸気バルブ３４、排気バルブ３５は、吸気ポート３２、排気ポート３３を、所定のバルブタイミングでそれぞれ開閉するものである。
吸気バルブ３４、排気バルブ３５は、カムシャフト、ロッカアーム等の動弁駆動系によって駆動される。
点火栓３６は、エンジン制御ユニット１００が生成する点火信号に応じて、所定の点火時期にスパーク（火花）を発生し、混合気に点火するものである。
点火栓３６は、燃焼室３１の実質的に中心部（シリンダ１０の中心軸近傍）に配置されている。
【００１５】
吸気装置４０は、エンジン１に燃焼用空気を導入するものである。
吸気装置４０は、インテークダクト４１、エアクリーナ４２、スロットル４３、インテークマニホールド４４等を有して構成されている。
インテークダクト４１は、大気中から空気を導入してエンジン１へ供給する管路である。
エアクリーナ４２は、インテークダクト４１の入口近傍に設けられ、空気中のダスト等を濾過して浄化するものである。
エアクリーナ４２の出口には、インテークダクト４１内を通過する空気量（エンジン１の吸入空気量）を計測する図示しないエアフローメータが設けられている。
スロットル４３は、インテークダクト４１におけるエアクリーナ４２の下流側に設けられ、吸気空気量を絞ることによってエンジン１の出力調整を行うものである。
スロットル４３は、バタフライバルブ等の弁体、弁体を駆動する電動アクチュエータ（スロットルアクチュエータ）、及び、スロットル開度を検出するスロットルセンサ等を備えて構成されている。
スロットルアクチュエータは、エンジン制御ユニット１００からの制御信号に応じて駆動される。
インテークマニホールド４４は、スロットル４３の下流側に設けられ、容器状に形成されたサージタンク、及び、各気筒の吸気ポート３２に接続され新気を導入する分岐管を有して構成されている。
【００１６】
排気装置５０は、エンジン１から排ガスを排出するものである。
排気装置５０は、エキゾーストパイプ５１、触媒コンバータ５２、空燃比センサ５３等を有して構成されている。
エキゾーストパイプ５１は、排気ポート３３から出た排ガスを排出する管路である。
触媒コンバータ５２は、エキゾーストパイプ５１の中間部に設けられている。
触媒コンバータ５２は、ハニカム状のアルミナ担体にプラチナ、ロジウム等の貴金属を担持させて構成され、ＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ等を浄化する三元触媒を備えている。
空燃比（Ａ／Ｆ）センサ５３は、エンジン１の現在の空燃比を排ガスの性状に基づいて検出するリニア出力のラムダセンサである。
空燃比センサ５３は、エキゾーストパイプ５１の触媒コンバータ５２よりも上流側の領域に設けられている。
【００１７】
燃料供給装置６０は、燃料タンク６１、フィードポンプ６２、燃料搬送管６３、高圧ポンプ６４、燃料配管６５、デリバリーパイプ６６、インジェクタ６７等を備えて構成されている。
燃料タンク６１は、燃料（ガソリン）を貯留する容器であって、例えば車体後部の床下に搭載されている。
フィードポンプ（低圧ポンプ）６２は、燃料タンク６１内の燃料を、燃料搬送管６３を介して高圧ポンプ６４に圧送するものである。
高圧ポンプ６４は、フィードポンプ６２から供給された燃料を高圧に昇圧し、燃料配管６５を経由して蓄圧室を兼ねたデリバリーパイプ６６に供給するものである。
高圧ポンプ６４は、シリンダヘッド３０に設けられ吸気バルブ３４を駆動するカム軸６４ａによって駆動される。
【００１８】
インジェクタ６７は、例えばソレノイドやピエゾ素子を有するアクチュエータによって駆動されるニードルバルブを備え、デリバリーパイプ６６内に蓄圧された高圧燃料を、エンジン制御ユニット１００が生成する噴射信号（開弁信号）に応じて、所定の時期に所定の噴射量だけ噴射するものである。
インジェクタ６７のノズルは、図１に示すように、燃焼室３１の側方（シリンダボア側）における吸気バルブ３４側から筒内に挿入されている。
【００１９】
ＥＧＲ装置７０は、エキゾーストパイプ５１内を流れる排ガスの一部を抽出してインテークマニホールド４４内に導入（還流）させるものである。
ＥＧＲ装置７０は、ＥＧＲ管路７１、ＥＧＲバルブ７２等を有して構成されている。
ＥＧＲ管路７１は、エキゾーストパイプ５１からインテークマニホールド４４へ排ガスを搬送する管路である。
ＥＧＲ管路７１の一方の端部は、エキゾーストパイプ５１における触媒コンバータ５２の上流側の領域に接続されている。
ＥＧＲ管路７１の他方の端部は、インテークマニホールド４４のサージタンク部に接続されている。
ＥＧＲバルブ７２は、ＥＧＲ管路７１の中間部に設けられ、ＥＧＲ管路７１内を通過する排ガスの流量を制御するものである。
ＥＧＲバルブ７２は、エンジン制御ユニット１００からの制御信号に応じて開閉制御される。
【００２０】
エンジン制御ユニット１００は、エンジン１及びその補機類を統括的に制御するものである。
エンジン制御ユニット１００は、参考例のエンジン制御装置における噴射量制御手段、回転速度検出手段、リーン化作動量算出手段として機能する。
エンジン制御ユニット１００は、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
エンジン制御ユニット１００は、エアフローメータによって検出されるエンジン１の吸入空気量、スロットルセンサによって検出されるスロットルバルブの開度、図示しないクランク角センサによって検出されるクランクシャフトの回転速度等に基づいて、各気筒のインジェクタ６７のサイクル毎の燃料噴射量及び噴射回数を設定するとともに、各回の燃料噴射の噴射時期（噴射開始時期及び噴射終了時期）を設定し、インジェクタ６７に対して噴射信号（開弁信号）を与える。
【００２１】
また、エンジン制御ユニット１００は、エンジン１の始動直後には、燃料性状やエンジン自体の性能のばらつきがあった場合にも確実に着火させ始動性を確保するため、空燃比を理論空燃比に対してリッチとし、始動後に燃料噴射量を逐次減量してリーン化する始動後リーン化制御を行う。
図２は、参考例のエンジン制御装置における始動後リーン化制御を示すフローチャートである。
図３は、参考例のエンジン制御装置における始動後リーン化制御時におけるエンジン回転数及びリーン化作動量の推移の一例を示すグラフである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
【００２２】
＜ステップＳ０１：クランキング・始動時噴射量噴射＞
ＥＣＵ１００は、エンジン１を始動するため、図示しないスタータモータに通電してエンジンのクランクシャフトの回転駆動（クランキング）を行うとともに、インジェクタ６７から予め設定された始動時噴射量の燃料を噴射させる。
始動時噴射量は、燃料の性状やエンジン１自体の性能にばらつきがあった場合でも確実に着火させ始動を容易にするため、理論空燃比に対して十分に燃料リッチとなるように始動時増量するよう設定されている。
さらに、ＥＣＵ１００は、点火栓３６において所定の点火タイミングでのスパーク発生を開始させる。
その後、ステップＳ０２に進む。
【００２３】
＜ステップＳ０２：完爆判定＞
ＥＣＵ１００は、エンジン１の燃焼室内において燃料が安定して燃焼し、エンジン始動が完了したか（完爆したか）否かを判別する。
具体的には、エンジン１のクランクシャフト回転数（実回転速度）が予め設定された始動判定閾値を上回った場合には、完爆判定を成立させる。
完爆判定が成立した場合にはクランキングを終了してステップＳ０３に進み、不成立の場合にはステップＳ０１に戻って以降の処理を繰り返す。
【００２４】
＜ステップＳ０３：最大作動量ａ設定＞
ＥＣＵ１００は、始動後リーン化制御における燃料噴射量の減少量であるリーン化作動量の制限値（ガード値）である最大作動量として、予め設定された最大作動量ａを設定する。
最大作動量ａは、エンジン始動直後に実回転数が目標回転数に対してオーバーシュートした状態であっても、燃料噴射量の減少量が過剰となって回転挙動を不安定としないよう考慮して設定される。
その後、ステップＳ０４に進む。
【００２５】
＜ステップＳ０４：エンジン回転数Ｎｅ取得＞
ＥＣＵ１００は、図示しないクランク角センサの出力に基づいて、クランクシャフトの実際の回転数（エンジン実回転数）Ｎｅを取得する。
その後、ステップＳ０５に進む。
【００２６】
＜ステップＳ０５：エンジン回転数Ｎｅを目標回転数と比較＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ０４において取得したエンジン回転数Ｎｅ（実回転数）を、予め設定された所定値である目標回転数と比較する。
実回転数が目標回転数を上回っている場合は、始動後リーン化制御が必要であるとしてステップＳ０６に進み、その他の場合は、始動化リーン制御が完了したものとして一連の処理を終了する。
【００２７】
＜ステップＳ０６：リーン化作動量算出＞
ＥＣＵ１００は、実回転数と目標回転数との差分に基づいて、燃料噴射量の目標減少量であるリーン化作動量を算出する。
リーン化作動量は、例えば、実回転数から目標回転数を減じた差分に、所定の係数を乗じて算出してもよい。また、差分に応じてマップ値が読みだされるマップを用いて設定してもよい。
ここで、リーン化作動量は、偏差の増加に応じて増加するように設定される。
その後、ステップＳ０７に進む。
【００２８】
＜ステップＳ０７：リーン化作動量を最大作動量と比較＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ０６において算出したリーン化作動量を、現在設定されている最大作動量と比較する。
リーン化作動量が最大作動量以上である場合は、ステップＳ０８に進み、リーン化作動量が最大作動量未満である場合は、ステップＳ０９に進む。
【００２９】
＜ステップＳ０８：最大作動量でリーン化実行＞
ＥＣＵ１００は、インジェクタ６７から噴射される１サイクルあたりの燃料噴射量を、現在設定されている最大作動量だけ減少させ、空燃比のリーン化を実行する。
その後、ステップＳ１０に進む。
【００３０】
＜ステップＳ０９：リーン化作動量でリーン化実行＞
ＥＣＵ１００は、インジェクタ６７から噴射される１サイクルあたりの燃料噴射量を、ステップＳ０６において算出されたリーン化作動量だけ減少させ、空燃比のリーン化を実行する。
その後、ステップＳ１０に進む。
【００３１】
＜ステップＳ１０：始動後経過時間判断＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ０２において完爆判定が成立してからの経過時間（始動後経過時間）を、予め設定された閾値ｔと比較する。
ここで、閾値ｔは、例えば、始動直後のエンジン回転数のオーバーシュートが落ち着き、エンジン実回転数が目標回転数近傍に収束する時間に設定することができる。
一例として、閾値ｔは、例えば２乃至３秒程度に設定することができる。
経過時間が閾値ｔ以上である場合は、ステップＳ１１に進み、その他の場合はステップＳ０４に戻って以降の処理を繰り返す。
【００３２】
＜ステップＳ１１：最大作動量ｂに変更＞
ＥＣＵ１００は、ステップＳ０３において設定した最大作動量ａを、最大作動量ｂ（＞最大作動量ａ）に変更する。
最大作動量ｂは、例えば、最大作動量ａに対して約２倍程度に設定することができる。
その後、ステップＳ０４に戻って以降の処理を繰り返す。
【００３３】
以上説明した参考例においては、図３に示すように、エンジン始動後の経過時間が所定の閾値ｔに到達するまでは最大作動量を比較的小さな最大作動量ａに設定し、燃料噴射量の過剰減量によって回転挙動が不安定となることを防止できる。
一方、閾値ｔの経過後は、最大作動量を最大作動量ａに対して大きい最大作動量ｂとすることによって、実回転数が目標回転数に収束して始動後リーン化制御を終了するまでの時間を短縮し、早期に空燃比フィードバック制御へ移行することができる。
【実施例２】
【００３４】
次に、本発明を適用したエンジン制御装置の実施例について説明する。
実施例において、上述した参考例と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図４は、実施例のエンジン制御装置における始動後リーン化制御を示すフローチャートである。
実施例においては、ステップＳ１０において、参考例のようにエンジンの始動後経過時間を閾値ｔと比較するのではなく、エンジン１の実回転数と目標回転数との差分ΔＮを、予め設定された閾値と比較している。
そして、差分ΔＮが閾値以下となった場合にステップＳ１１に進んで最大作動量ａから最大作動量ｂに変更するようにしている。
以上説明した実施例においても、上述した参考例の効果と実質的に同様の効果を得ることができる。
【００３５】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）エンジン及びエンジン制御装置の構成は上述した実施例に限定されず、適宜変更することができる。
（２）実施例では、最大作動量（制限値・ガード値）を例えば２段階にステップ状に変化させているが、これに限らず、３段階以上に変化させたり、あるいは、徐変させるようにしてもよい。
（３）実施例では、エンジンは例えばガソリン直噴エンジンであったが、本発明はこれに限らず、例えばポート噴射のエンジン、直噴とポート噴射とを併用するエンジンや、ガソリン以外の燃料を用いるエンジンにも適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１    エンジン
１０    シリンダ                      １１    水温センサ
２０    ピストン                      ２１    コンロッド
２２    冠面                          ３０    シリンダヘッド
３１    燃焼室                        ３２    吸気ポート
３３    排気ポート                    ３４    吸気バルブ
３５    排気バルブ                    ３６    点火栓
４０    吸気装置                      ４１    インテークダクト
４２    エアクリーナ                  ４３    スロットル
４４    インテークマニホールド        ５０    排気装置
５１    エキゾーストマニホールド      ５２    触媒コンバータ
５３    空燃比センサ
６０    燃料供給装置                  ６１    燃料タンク
６２    フィードポンプ                ６３    燃料搬送管
６４    高圧ポンプ                    ６４ａ  カム軸
６５    燃料配管                      ６６    デリバリーパイプ
６７    インジェクタ                  ７０    ＥＧＲ装置
７１    ＥＧＲ管路                    ７２    ＥＧＲバルブ
１００    エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
【図１】
0006383227.tif 000002
【図２】
0006383227.tif 000003
【図３】
0006383227.tif 000004
【図４】
0006383227.tif 000005