(57)【要約】【課題】  燃料タンク内の温度上昇に伴う燃料気化により気化し難い性状に偏った燃料が内燃機関に供給される状況であっても、機関始動時に空燃比を的確に制御して良好な始動性を実現できる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】  タンク内温度ＴＨｔやタンク内圧力Ｐｔに基づいて燃料タンク２内の燃料気化状態を推定し、燃料気化状態が過大である場合（ステップＳ２がＹＥＳ）には、燃料噴射時間Ｔiに補正係数Ｋｆを乗算して増加補正する（ステップＳ４）。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内に貯留された燃料を燃料経路を経て内燃機関の燃料噴射弁に供給し、該内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料噴射弁の噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記燃料タンク内の燃料気化状態を推定するタンク内気化状態推定手段と、
前記内燃機関の始動時において前記タンク内気化状態推定手段により推定された燃料タンク内の燃料気化状態が過大であると判定したときに、前記燃料噴射弁の噴射量を増加補正する第１の噴射量補正手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
燃料タンク内に貯留された燃料を燃料経路を経て内燃機関の燃料噴射弁に供給し、該内燃機関の運転状態に基づいて前記燃料噴射弁の噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記燃料タンク内の燃料の気化状態を推定するタンク内気化状態推定手段と、
前記内燃機関の始動時において前記タンク内気化状態推定手段により推定された燃料タンク内の燃料気化状態が過大であると判定したときに、前記燃料噴射弁の噴射量を増加補正する第１の噴射量補正手段と、
前記内燃機関に供給される燃料中のベーパの発生の有無を判定するベーパ発生判定手段と、
前記内燃機関の始動時において前記ベーパ発生判定手段により前記燃料中のベーパの発生が判定されたときに、前記燃料噴射弁の噴射量を増加補正する第２の噴射量補正手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に機関始動時の燃料噴射制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
暖機完了後の内燃機関の停止時には、機関自体や排気系からの輻射熱等に起因して燃料経路が加熱されて燃料中にベーパを発生する場合があり、ベーパの発生は機関再始動時の燃料供給量を不足させる要因となる。周知のように機関始動時の燃料噴射量はオープンループで制御されているため、ベーパによる供給量不足に対処できずに空燃比のリーン化により始動性を悪化させてしまうことから種々の対策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
当該特許文献１に開示された燃料噴射制御装置では、内燃機関の高温始動時に燃料噴射弁に供給される燃料圧力を増加補正することで、ベーパの発生によるリーン化を防止して始動性の改善を図っている。
【特許文献１】特許第２７２２４４６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高温始動時において内燃機関の始動性を悪化させる要因は上記燃料中に発生するベーパだけでなく、燃料タンクから供給される燃料が気化し難い性状に偏る現象も要因の一つであることを本発明者は突き止めた。
即ち、車両の燃料タンクは高い外気温、運転中に機関からリターンされる高温の燃料により運ばれる熱、床下の排気系からの輻射熱等の影響を受けて温度上昇し、温度上昇に伴って燃料タンク内での燃料気化は活発なものになる。このときの燃料気化は燃料中の気化し易い成分から始まるため、結果として燃料タンク内に液体として残存する燃料中には気化し難い成分が濃縮されることになる。よって、その後の始動時には気化し難い性状の燃料が内燃機関に供給されて、空燃比のリーン化を引き起こして始動性を悪化させてしまうのである。
【０００５】
このように当該現象は燃料タンク内の温度上昇により発生すると共に、燃料気化に伴うベーパ自体でなく燃料性状の偏りが空燃比のリーン化の要因であり、主に燃料経路や燃料噴射弁等の温度上昇で発生して燃料中に生じたベーパ自体がリーン化の要因となるベーパの発生現象とは全く異なるものである。よって、ベーパを想定した上記特許文献１の対策では、燃料タンク内での燃料性状の偏りの発生を判別できない上に空燃比を適切に制御できず、結果として空燃比のリーン化を防止しきれずに始動性を十分に改善することができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、燃料タンク内の温度上昇に伴う燃料気化により気化し難い性状に偏った燃料が内燃機関に供給される状況であっても、機関始動時に空燃比を的確に制御して良好な始動性を実現することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、燃料タンク内に貯留された燃料を燃料経路を経て内燃機関の燃料噴射弁に供給し、内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射弁の噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、燃料タンク内の燃料気化状態を推定するタンク内気化状態推定手段と、内燃機関の始動時においてタンク内気化状態推定手段により推定された燃料タンク内の燃料気化状態が過大であると判定したときに、燃料噴射弁の噴射量を増加補正する第１の噴射量補正手段とを備えたものである。
【０００８】
従って、内燃機関の始動時においてタンク内気化状態推定手段により推定された燃料タンク内の燃料気化状態が過大なときには、第１の噴射量補正手段により燃料噴射弁の噴射量が増加補正されるため、燃料タンク内での燃料気化に伴って気化し難い性状に偏った燃料が内燃機関に供給される状況であっても、空燃比がリーン化される事態を未然に防止可能となる。
【０００９】
請求項２の発明は、燃料タンク内に貯留された燃料を燃料経路を経て内燃機関の燃料噴射弁に供給し、内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射弁の噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、燃料タンク内の燃料の気化状態を推定するタンク内気化状態推定手段と、内燃機関の始動時においてタンク内気化状態推定手段により推定された燃料タンク内の燃料気化状態が過大であると判定したときに、燃料噴射弁の噴射量を増加補正する第1の噴射量補正手段と、内燃機関に供給される燃料中のベーパの発生の有無を判定するベーパ発生判定手段と、内燃機関の始動時においてベーパ発生判定手段により燃料中のベーパの発生が判定されたときに、燃料噴射弁の噴射量を増加補正する第２の噴射量補正手段とを備えたものである。
【００１０】
従って、内燃機関の始動時においてタンク内気化状態推定手段により推定された燃料タンク内の燃料気化状態が過大なときには、第１の噴射量補正手段により燃料噴射弁の噴射量が増加補正されるため、燃料タンク内での燃料気化に伴って気化し難い性状に偏った燃料が内燃機関に供給される状況であっても空燃比のリーン化が未然に防止される。又、内燃機関の始動時においてベーパ発生判定手段により燃料中のベーパ発生が判定されたときには、第２の噴射量補正手段により燃料噴射弁の噴射量が増加補正されるため、内燃機関に供給される燃料中にベーパが発生している状況であっても空燃比のリーン化が未然に防止される。
【００１１】
好適にはタンク内気化状態推定手段を、燃料タンク内の温度又は圧力の少なくとも一方に基づいて燃料タンク内の燃料気化状態を推定するように構成することが望ましい。燃料タンク内での燃料気化状態と燃料タンク内の温度や圧力とは相関しており、燃料タンク内の温度が上昇するほど燃料タンク内での燃料気化が活発化し、燃料気化が活発化するほど燃料タンク内の圧力が上昇する。よって、これらの燃料タンク内の温度や圧力に基づいて高い信頼性で燃料気化状態を推定可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように請求項１の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃料タンク内の温度上昇に伴う燃料気化により気化し難い性状に偏った燃料が内燃機関に供給される状況であっても、機関始動時に空燃比を的確に制御して良好な始動性を実現することができる。
請求項２の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃料タンク内の温度上昇に伴う燃料気化により気化し難い性状に偏った燃料が内燃機関に供給される状況、及び内燃機関に供給される燃料中にベーパが発生した状況であっても、機関始動時に空燃比を的確に制御して良好な始動性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、本発明を具体化した内燃機関の燃料噴射制御装置の第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置を示す全体構成図である。車両の前部にはガソリン式の内燃機関１が搭載され、当該内燃機関１により車両の前輪が回転駆動される。車両の後部には燃料タンク２が搭載され、燃料タンク２は燃料供給路３及び燃料回収路４を介して内燃機関１と接続されている。燃料タンク２内に貯留された燃料は燃料供給ポンプ５により燃料供給路３を経て内燃機関１の図示しないレギュレータに供給され、更にレギュレータにより所定圧に調圧された後に図示しない各気筒の燃料噴射弁により吸気通路を介して筒内に供給され、消費されなかった余剰燃料は燃料回収路４を経て燃料タンク２に回収される。
【００１４】
一方、車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ１１（エンジン制御ユニット）が設置されている。ＥＣＵ１１の入力側には、内燃機関１の吸気温ＴＨａを検出する吸気温センサ１２、内燃機関１の冷却水温ＴＨwを検出する水温センサ１３、内燃機関１の図示しない排気系に設けられて排ガスの酸素濃度に応じた電圧を出力するＯ2センサ１４、燃料タンク１内の圧力を検出するタンク内圧力センサ１５、同じく燃料タンク１内の温度を検出するタンク内温度センサ１６、及びその他の各種スイッチやセンサ類が接続されている。又、ＥＣＵ１１の出力側には、上記燃料噴射弁、図示しない各気筒の点火プラグ、及びその他のデバイス類が接続されている。
【００１５】
ＥＣＵ２１は上記した各検出情報に基づき燃料噴射制御や点火時期制御を始めとする内燃機関１を運転するための各種制御を実行する。燃料噴射制御については一般的な内燃機関１の運転状態に応じた燃料噴射制御を実行する一方、内燃機関１の始動時には燃料タンク２内の温度上昇に伴う燃料性状の偏りに応じて燃料噴射弁の噴射時間を補正しており、以下、当該始動時の燃料噴射制御について説明する。
【００１６】
図２は内燃機関１の始動時にＥＣＵ１１が実行する燃料噴射制御のサブルーチンを示すフローチャートである。当該サブルーチンは機関始動時に実行されるものであり、この始動時においては図示しないメインルーチンで冷却水温ＴＨwに基づいて燃料噴射時間Ｔiが増加補正されている。
まず、ＥＣＵ１１はステップＳ２で燃料タンク２内の燃料気化が過大であるか否かを判定する（タンク内気化状態推定手段）。ここで、燃料気化の過大とは、燃料気化に伴って燃料タンク２内に液体として残存する燃料が気化し難い性状に偏って内燃機関１の空燃比に影響を及ぼす状況を指すものである。当該現象は、先行技術の特許文献１が着目しているベーパの発生現象と同様に空燃比のリーン化により内燃機関１の始動性を悪化させる要因となるが、双方の現象は全く異なるものである。
【００１７】
即ち、燃料性状の偏りは燃料タンク２の温度上昇に起因して発生し、このとき燃料気化により燃料タンク２内にベーパは発生するものの、ベーパ自体が空燃比のリーン化を引き起こすのではなく、燃料気化が燃料中の気化し易い成分から始まることで燃料タンク２内に液体として残存する燃料中に気化し難い成分が濃縮され、当該燃料が内燃機関１に供給されることにより発生する。これに対して特許文献１が想定しているベーパは、主に燃料タンク２から内燃機関１までの燃料供給路３や燃料噴射弁等の温度上昇に起因して発生し、燃料と共にベーパが内燃機関１に供給されることで発生する。本実施形態では、このような燃料性状の偏りが内燃機関１の空燃比に影響を及ぼすことに着目した上で、当該燃料性状の偏りによる空燃比のリーン化を防止可能な値として予め燃料噴射時間Ｔiの補正係数Ｋf（＞１．０）が設定されている。
【００１８】
上記ステップＳ２で判定している燃料タンク２内での燃料気化状態はタンク内温度ＴＨｔやタンク内圧力Ｐｔと相関し、例えば高い外気温、運転中に機関から燃料回収路４を経て燃料タンク２に回収される高温の燃料により運ばれる熱、床下の排気系からの輻射熱等によりタンク内温度ＴＨｔが上昇するほど燃料タンク２内での燃料気化が活発化し、燃料気化が活発化するほどタンク内圧力Ｐｔが上昇する。よって、ステップＳ２では予め設定されたマップに基づいてタンク内圧力センサ１５により検出されたタンク内圧力Ｐｔ及びタンク内温度検出センサ１６により検出されたタンク内温度ＴＨｔから燃料の気化状態を判定している。
【００１９】
尚、当該判定はタンク内温度ＴＨｔ又はタンク内圧力Ｐｔの何れか一方に基づいて実施してもよい。又、本実施形態ではタンク内圧力センサ１５として排ガス蒸散抑止用のエバポリーク診断するための既存のセンサを利用しているが、当該タンク内圧力センサ１５を装備していない車両では、タンク内圧力Ｐｔに代えて始動時の吸気温ＴＨａや冷却水温ＴＨｗに基づいて燃料気化状態を推定してもよい。
【００２０】
上記ステップＳ２の判定がＮＯのときには、一旦ルーチンを終了する。即ち、このときの燃料タンク２内の燃料は通常の範囲内で気化しており、燃料タンク２内に液体として残存する燃料性状には内燃機関１の空燃比に影響を及ぼすほどの偏りはないと見なし、当該燃料性状の偏りに対する燃料噴射時間Ｔiの増加補正は実行せず、メインルーチンでの一般的な始動時補正のみが実行されて内燃機関１の始動が行われる。
【００２１】
一方、ステップＳ２の判定がＹＥＳのときには燃料タンク２内の燃料性状に空燃比への影響を及ぼす偏りが生じたと見なしてステップＳ４に移行し、燃料噴射弁の噴射時間Ｔiに上記補正係数Ｋｆを乗算する（第１の噴射量補正手段）。続くステップＳ６ではＯ2センサ１４からの検出情報から算出した機関の排気空燃比ＡＦが予め設定された目標空燃比tgtＡＦに到達したか否かを判定し、判定がＮＯの間はステップＳ６の処理を繰り返す。当該目標空燃比tgtＡＦは内燃機関１の燃焼が安定したときの排気空燃比として設定されており、ステップＳ６の判定がＹＥＳになった時点では内燃機関１の燃焼が安定して、燃料性状の偏り対策としての燃料噴射時間Ｔiの増加補正の必要がなくなったと見なし、続くステップＳ８で補正整数Ｋｆに基づく燃料噴射時間Ｔiの増加補正を中止した後にルーチンを終了する。
【００２２】
尚、ステップＳ６の判定は排気空燃比に代えて内燃機関１の回転変動に基づいて実施することもでき、この場合には機関回転速度Ｎeの変化量が所定値より小さくなった時点で燃焼が安定したと見なす。
又、上記ステップＳ４のリッチ化処理は補正係数Ｋｆの乗算によるオープンルーフの補正であったが、例えば図中に破線で示すように、ステップＳ６でＹＥＳの判定を下すまでステップＳ４の処理を繰り返し、当該ステップＳ４で実際の排気空燃比ＡＦが目標空燃比tgtＡＦとなるように補正係数Ｋｆをフィードバックしてもよい。
【００２３】
以上のように本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置では、燃料タンク２内での燃料気化状態と相関するタンク内温度ＴＨｔ及びタンク内圧力Ｐｔに基づいて燃料タンク２内での燃料性状の偏りを判定し、燃料性状の偏りがあるときにはその対策として設定された補正係数Ｋｆにより燃料噴射時間Ｔiを増加補正するようにした。従って、過大な燃料気化により気化し難い性状の燃料が始動時の内燃機関１に供給される状況であっても、それに応じて補正係数Ｋｆにより的確に燃料噴射量が増量されるため、燃料性状の偏りにより空燃比がリーン化される事態を未然に防止して良好な始動性を確実に実現することができる。
【００２４】
しかも、始動後に排気空燃比ＡＦに基づいて内燃機関１の燃焼状態を判定し、燃焼が安定した時点で補正係数Ｋｆに基づく燃料噴射時間Ｔiの増加補正を中止している。補正の中止タイミングが早過ぎる場合には、気化し難い性状に偏った燃料による始動性の悪化を十分に解消できず、一方、補正の中止タイミングが遅過ぎる場合には、空燃比のリッチ化の無用な継続により内燃機関１の排ガス特性を悪化させる上にオーバリッチでエンジンストールを引き起こす虞も生じるが、これらの不具合の発生を防止できるという効果も得られる。
【００２５】
ところで、本実施形態では燃料性状の偏りによる始動性の悪化を燃料噴射量の増量のみにより解消したが、当該燃料噴射量の増量に加えて別の対策を実施してもよい。具体的には、車両のラジエータファンを機関停止後に所定時間に亘って作動させて、燃料回収路４を経て燃料タンク２に回収される燃料温度を低下させたり、或いは燃料タンク２周辺に設けた冷却ファンにより燃料タンク２を強制的に冷却したりしてもよい。これらの対策により燃料タンク２内の温度上昇を抑制して燃料気化をある程度抑制できるため、上記燃料噴射時間Ｔiの補正係数Ｋｆを縮小でき、燃料噴射量の増量による燃費悪化を最小限に抑制することができる。
【００２６】
［第２実施形態］
次に、本発明を具体化した内燃機関の燃料噴射制御装置の第２実施形態を説明する。本実施形態の燃料噴射制御装置は第１実施形態で説明したものと基本的な構成を共通としており、相違点は機関始動時にＥＣＵ１１が実行する燃料噴射制御にある。よって、共通箇所の説明は省略し、相違点であるＥＣＵ１１の処理を図３に示すフローチャートに従って説明する。
【００２７】
ＥＣＵ１１はステップＳ１２で内燃機関１に供給される燃料中にベーパが発生しているか否かを判定する（ベーパ発生判定手段）。燃料中のベーパは外気温が高いほど発生し易く、内燃機関１の温度が高くて輻射熱により燃料供給路３や燃料噴射弁等が加熱されるほど発生し易くなるため、例えば外気温と相関する始動時の吸気温ＴＨａ及び機関温度と相関する始動時の冷却水温ＴＨｗに基づいてステップＳ１２の判定が行われる。ステップＳ１２の判定がＮＯのときには一旦ルーチンを終了し、判定がＹＥＳのときにはステップＳ１４で燃料噴射時間Ｔｆに予め設定された補正係数Ｋｖ（＞１．０）を乗算する。当該補正係数Ｋｖはベーパ対策として設定されたものであり、補正係数Ｋｖの乗算により燃料噴射時間Ｔiが増加補正される（第２の噴射量補正手段）。
【００２８】
その後は上記第１実施形態と同様であり、ステップＳ２で燃料タンク２内の燃料気化が過大であるか否かを判定し、判定がＹＥＳのときにはステップＳ４で補正係数Ｋｆに基づく燃料噴射時間Ｔiの増加補正を行い、ステップＳ６で排気空燃比ＡＦが目標空燃比tgtＡＦに到達すると、ステップＳ８で燃料噴射時間Ｔiの増加補正（この場合は補正係数Ｋｖ，Ｋｆに基づく補正）を中止する。尚、ステップＳ２の判定がＮＯでステップＳ４の補正係数Ｋｆに基づく補正処理が実施されない場合であっても、本実施形態ではステップＳ１４の補正係数Ｋvに基づく補正処理が実施されており、当該補正処理の中止タイミングを判定する必要があるため、ステップＳ２の判定がＮＯでルーチンを終了する第１実施形態とは異なり、ステップＳ６に移行する。
【００２９】
以上のように本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置では、第１実施形態で述べた燃料性状の偏り対策として補正係数Ｋｆに基づく燃料噴射時間Ｔiの増加補正に加えて、燃料中にベーパが発生したときにベーパ対策として設定された補正係数Ｋｖにより燃料噴射時間Ｔiを増加補正するようにした。従って、燃料性状の偏りに起因する始動性の悪化を防止できるだけでなく、燃料供給路３や燃料噴射弁等の温度上昇により内燃機関１に供給される燃料中にベーパが発生した状況であっても、それに応じて補正係数Ｋｖにより的確に燃料噴射量が増量されるため、ベーパにより空燃比がリーン化される事態を未然に防止して良好な始動性を確実に実現することができる。
【００３０】
尚、本実施形態ではベーパが発生してるとき（ステップＳ１２がＹＥＳ）のみ燃料気化状態を判定したが（ステップＳ２）、必ずしも当該順序で判定する要はなく、例えばステップＳ１２の判定がＮＯの場合でもステップＳ２の判定を行うようにしてもよい。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態ではガソリン式内燃機関１の燃料噴射制御装置に具体化したが、軽油等の他の燃料でも燃料タンク２内で同様の燃料性状の偏りが生じるため、例えば軽油を使用するディーゼル式内燃機関に適用してもよい。又、ガソリン式筒内噴射型内燃機関に適用してもよい。
【００３１】
又、上記各実施形態では、燃料タンク２内での燃料気化が過大なときや燃料中にベーパが発生しているときに燃料噴射弁の噴射時間Ｔiを増加補正することで燃料噴射量を増量したが、他の手法でもよく、例えば燃料供給ポンプ５の吐出圧又は吐出量を増加させることで燃料噴射量を増量してもよい。又、筒内噴射型の内燃機関では、燃料供給ポンプ５の下流側に設けられる高圧燃料ポンプの吐出量を増加したり、レギュレータの調整圧を可変としたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１及び第２実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置を示す全体構成図である。
【図２】第１実施形態のＥＣＵが機関始動時に実行する燃料噴射制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態のＥＣＵが機関始動時に実行する燃料噴射制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１    内燃機関
２    燃料タンク
３    燃料供給路（燃料経路）
１１    ＥＣＵ（タンク内気化状態推定手段、ベーパ発生判定手段、第１の噴射量補正手段、第２の噴射量補正手段）
１２    吸気温センサ（ベーパ発生判定手段）
１３    水温センサ（ベーパ発生判定手段）
１５    タンク内圧力センサ（タンク内気化状態推定手段）
１６    タンク内温度センサ（タンク内気化状態推定手）
【図１】
2005188308.tif 000003
【図２】
2005188308.tif 000004
【図３】
2005188308.tif 000005