(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、混合気を加熱することなく、機関の運転状態に応じた最適の噴射時期で燃料を噴射することのできる燃料噴射時期制御装置を提供することにある。【解決手段】  内燃機関の吸気通路に燃料を噴射して燃料を供給する燃料噴射弁５０１ａと、この燃料噴射弁の燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段であるコントロールユニット１００とを有する。コントロールユニット１００は、使用中の燃料の揮発性の良否を示す燃料性状に基づいて、燃料の揮発性が悪いほど上記噴射時期を進角側または遅角側に補正するとともに、さらに、水温センサ５１７で検出されたエンジン水温に応じて燃料噴射タイミングを設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に燃料を噴射して燃料を供給する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁の燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段とを有する内燃機関の制御装置において、
前記燃料噴射時期制御手段は、使用中の燃料の揮発性の良否を示す燃料性状に基づいて、燃料の揮発性が悪いほど上記噴射時期を進角側または遅角側に補正するとともに、さらに、エンジン水温に応じて燃料噴射タイミングを設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
前記燃料噴射時期制御手段は、エンジン始動時に、前回のエンジン停止後の経過時間の計測を実施し、また、燃料タンクの状態の確認を実施し、エンジン停止後設定時間以上、または燃料の給油判定の少なくとも一方の条件が満足されたときに、燃料性状判定を実施することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、使用される燃料の性状に併せて燃料噴射時期の最適化を図るに公的な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の内燃機関おいては、低温時には、燃料の気化状態が悪くなってエンジンの始動性が悪化する。例えば重質ガソリンを使用するエンジンでは、ガソリンの重質成分が気化し難いため低温時における始動性が悪化する。また、従来のガソリンに加えて、代替燃料としてアルコール混合燃料を使用するエンジンでは、燃料のアルコール濃度が高いと低温始動性が悪くなる。
【０００３】
そこで、例えば、特開平８−２７７７３４号公報に記載のように、吸気系に噴射された燃料を気化させるためのヒータを備えたエンジンの燃料噴射方法において、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づいて設定した燃料噴射時期を、噴射燃料の気化が吸気バルブの開弁前に完了するよう、ヒータの通電状態に応じて求めた燃料気化時間に基づいて補正をする制御方法が知られている。この制御方法では、エンジンの回転数と燃料噴射量とに基づいて燃料噴射時期を設定するとともに、噴射燃料を気化させるためのヒータの通電状態に応じて噴射燃料の気化時間を求め、この気化時間に基づいて燃料噴射時期を補正することで噴射燃料の気化が吸気バルブの開弁前に完了するようにするため、ヒータが通電されていれば、その燃料気化能力を十分に活用し、ヒータが非通電であれば十分な燃料気化時間を確保して、吸入空気との混合状態を改善して燃焼室へ供給することができる。従って、始動性向上、燃焼安定性の向上による排気ガスエミッションの改善等を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２７７７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平８−２７７７３４号公報記載の始動時の噴射制御方法では、燃料の噴射時期を早めた上に、さらに燃料混合気を加熱するようにした場合は、加熱によって気化された燃料混合気が気筒吸気時期まで滞留する間に低温の吸気管の内側に付着することにより、始動性の低下や、燃焼安定性の低下が賞実という問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、混合気を加熱することなく、機関の運転状態に応じた最適の噴射時期で燃料を噴射することのできる燃料噴射時期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】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の吸気通路に燃料を噴射して燃料を供給する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁の燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段とを有する内燃機関の制御装置において、前記燃料噴射時期制御手段は、使用中の燃料の揮発性の良否を示す燃料性状に基づいて、燃料の揮発性が悪いほど上記噴射時期を進角側または遅角側に補正するとともに、さらに、エンジン水温に応じて燃料噴射タイミングを設定するようにしたものである。
かかる構成により、混合気を加熱することなく、機関の運転状態に応じた最適の噴射時期で燃料を噴射することのできるものとなる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記燃料噴射時期制御手段は、エンジン始動時に、前回のエンジン停止後の経過時間の計測を実施し、また、燃料タンクの状態の確認を実施し、エンジン停止後設定時間以上、または燃料の給油判定の少なくとも一方の条件が満足されたときに、燃料性状判定を実施するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、混合気を加熱することなく、機関の運転状態に応じた最適の噴射時期で燃料を噴射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図１〜図８を用いて、本発明の一実施形態による内燃機関の制御装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による多気筒内燃機関の制御装置を用いた内燃機関システムのシステム構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置を用いた内燃機関システムのシステム構成図である。
【００１１】
内燃機関１０は、例えば４気筒エンジンの場合、４つの気筒＃１、＃２、＃３、＃４が併設された直列４気筒内燃機関である。気筒５０７が吸入すべき空気はエアクリーナ５０２の入口部５２２ａから吸気管５０５に取り入れられ、空気計量計５０３を通り、モータ５２６によって駆動される空気流量を制御する電制スロットル弁５０５ａが収容されたスロットルボディを通り、コレクタ５０６に入る。ここで吸気は内燃機関１０の各気筒＃１，＃２，＃３，＃４に接続された各吸気通路５０１に分配され、吸気弁５０１ａを介してピストン５０７ａの上方の燃焼室５０７ｃ内に導かれる。吸気間５０５の負圧は、負圧センサ５６によって検出される。
【００１２】
他方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク５１４から燃料ポンプ５１により加圧され、配管系を介して各気筒＃１，＃２，＃３，＃４の吸気通路５０１の下流端付近に隣設された燃料噴射弁５４に導かれる。燃料圧力は、レギュレータ５２により調整される。また、空気流量計５０３からは、空気流量を示す信号が出力され、コントロールユニット１００に入力される。さらに、スロットルボディにはスロットル弁５０５ａの開度を検出するスロットルセンサ５０４が取り付けられており、その出力もコントロールユニット１００に入力される。
【００１３】
燃焼室５０７ｃ内の混合気の点火は、コントロールユニット１００から点火コイル５２２に通電するとともに、その通電を遮断して、点火プラグ５０８に高電圧を印加し、混合気に点火エネルギーを与えることによりなされる。点火された混合気は、排気弁５１０ｃを介して排気通路５１９に排出される。排気通路５１９には、排気ガス中の空燃比を検出する空燃比センサ５１８や、排気ガスを浄化する触媒５２０が設けられている。
【００１４】
シリンダブロック５に設けられた水温センサは機関１０の冷却水温を検出し、電気信号に変えてコントロールユニット１００に供給する。排気通路２９には、Ａ／Ｆセンサ３１が配設され、該センサ３１の出力信号もコントロールユニット１００に供給されるようになっている。さらに、排気通路２９には、排ガス中の有害成分を除去するための触媒３２が取り付けられている。
【００１５】
一方、クランクシャフト５１６ａには、その回転基準位置および該回転基準位置からの角度位置を検出するためのクランク角センサ５１６ｂが付設される。また、カムシャフト５１０ｄには、それが１回転する間に判別信号を少なくとも１回発生する気筒判別センサ５１１が付設されている。なお、クランク角センサ５１６ｂは、カムシャフト５１０ｄに付設してもよいものである。気筒５０７には水温センサ５１７が設けられている。
【００１６】
次に、図２を用いて、本実施形態による多気筒内燃機関の制御装置のコントロールユニット１００の構成について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置のコントロールユニット１００のブロック図である。
【００１７】
コントロールユニット１００は、関数データ及び各種制御プログラムが格納されたＲＯＭ１２０と、ＲＯＭ１２０に格納された各種プログラムに基づいて演算処理を実行するＭＰＵ１１０と、ＭＰＵ１１０での演算結果及び外部から入力されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ１３０と、コントロールユニット１００に対する電力供給停止時にＲＡＭ１３０に格納されたデータを保存するバックアップＲＡＭを備える。これら、ＭＰＵ１１０，ＲＯＭ１２０，ＲＡＭ１３０及びバックアップＲＡＭは、双方向パスを介して互いに接続されるとともに、Ａ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ等で構成される入出力回路１４０に接続される。クランク角センサ５１６ｂからの信号（パルス）及び気筒判別センサ５１１からの信号（パルス）は入力回路１４０に供給され、燃料噴射弁５４，点火コイル５２２は出力回路１４０に接続される。
【００１８】
コントロールユニット１００は、機関の運転状態を検出する各種センサなどからの信号を入力として取り組み、所定の演算処理を字実行し、この演算結果として算定された各種の駆動制御信号を、前記した燃料噴射弁５４や点火コイル５２２に所定のタイミングで供給して、燃料噴射制御と点火制御とを実行する。
【００１９】
さらに、本実施形態の内燃機関の制御装置では、上述の構成により使用中の燃料の揮発性を判定し、その性状に応じた最適な燃料噴射タイミングの実現を通じて排気エミッションの向上を図る点に特徴を有している。
【００２０】
この場合において、使用される燃料の性状に応じて、最適な排気エミッションが得られる燃料噴射タイミングは、具体的には燃料の性状によって、以下に説明するように変動する。炭化水素は、排気ガス中の未燃成分であり、燃焼室内に供給された燃料が完全燃焼するほど排気ガス中の含有量は低い値を示す。従って、良好な排気エミッションを得るためには、燃焼室に供給した燃料の燃焼性を高めることが必要であり、その場合には良好な排気エミッションに加え、内燃機関の燃費向上をも実現することができる。
【００２１】
ここで、内燃機関の燃焼室に供給される燃料の燃焼性と吸気管内に燃料を噴射するタイミングとの間には相関があることは知られており、一般には標準的な燃料が、吸気管に噴射された後燃焼室内に吸入されて燃焼するまでの間に十分に気化し、かつ排気工程から吸気工程へ移行する過程において生ずるバルブオーバーラップ時に燃料の吹き抜けが生じないようなタイミングで燃料噴射タイミングが設定されている。
【００２２】
ところが、市場において流通している燃料性状は、必ずしも一定ではなく、標準的な燃料に対して揮発性の劣る重質燃料、又は揮発性に優れる軽質燃料が使用される場合がある。この場合、噴射された燃料が適当な気化状態に達するまでに要する時間に差異が生ずることは明らかであり、重質燃料であればより長い時間を確保し、軽質燃料であればより短い時間で足りることになる。
【００２３】
また、標準的な燃料を用いている場合においても、エンジンの冷却水温が低い場合は、重質燃料と同等に揮発性が劣る場合がある。一方、エンジンの冷却水温が高い場合は、軽質燃料と同等に揮発性に優れる場合がある。
【００２４】
したがって、常に最適な排気エミッションを確保し、高い燃焼効率を確保して優れた燃費特性を得るためには、このような燃料性状の違いも考慮して燃料噴射タイミングを設定する必要がある。具体的には、燃料の揮発性が悪いほど噴射時期を進角側または遅角側に補正する。さらに、水温に応じて、燃料噴射タイミングを補正するようにする。なお、噴射時期を進角側または遅角側に補正する際には、少なくとも機関の吸気弁が開弁した後に燃料噴射弁を閉弁するように設定された最大遅れ側噴射時期と、少なくとも機関の吸気弁が開弁する前に燃料噴射弁を閉弁するように設定された最大早め側噴射時期との間で、使用中の燃料の揮発性の良否を判定状態に応じて、連続的に噴射時期を変更する。また、最大遅れ側噴射時期と最大早め側噴射時期の間で、燃料揮発特性値を算出し、算出した揮発特性値に基づいて、揮発特性値が低い程、燃料噴射弁を遅く閉弁し、揮発特性値が高い程、燃料噴射弁を早く閉弁する。
【００２５】
次に、図３を用いて、本実施形態による多気筒内燃機関の制御装置に用いる燃料噴射タイミングを設定するための燃料噴射タイミング設定マップについて説明する。  
図３は、本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置に用いる燃料噴射タイミングを設定するための燃料噴射タイミング設定マップの説明図である。
【００２６】
燃料噴射タイミングのマップは、通常使用の温度領域（定温と呼ぶ）用マップＭ１と、マイナス温度となる低温用マップＭ２および更に低温用より低い温度となる極低温用マップＭ３から構成される。
【００２７】
始動時の燃料噴噴射タイミングは、前回の運転において、燃料性状判定した結果を記憶している場合は、過去の燃料性状判定結果と現在のエンジン冷却水温の値に従い、始動時燃料噴射タイミングを決定する。一方、エンジンユニットが、前回の運転において、燃料性状判定した結果を記憶していない場合は、過去の燃料性状判定結果を用いずに、現在検出されたエンジンの冷却水温の値に基づいてのみ、燃料噴射タイミングを決定する。
【００２８】
次に、図４を用いて、本実施形態による多気筒内燃機関の制御装置に用いる燃料噴射タイミング補正テーブルについて説明する。  
図４は、本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置に用いる燃料噴射タイミング補正テーブルの説明図である。
【００２９】
上述したように、燃料噴射タイミングは現在のエンジン冷却水温に基づいて決定される。そこで、図４に示すように、水温毎の補正係数を補正テーブルによって保持している。この補正テーブルを用いて、現在の水温に対する補正係数を求め、燃料噴射タイミングを補正することで、重質燃料を用いた場合においても短時間に始動することが可能となる。なお、燃料性状判定方法に関して、種々の文献等で知られている方法を採用する。
【００３０】
次に、図５を用いて、本実施形態による多気筒内燃機関の制御装置における燃料噴射タイミングの決定方法について説明する。  
図５は、本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置における燃料噴射タイミングの決定方法を示すフローチャートである。
【００３１】
図５に示す処理ルーチンは、所定タイミングまたは定時ジョブ毎に発生するルーチンで起動され、エンジンコントロールユニット１００によって実行される。
【００３２】
最初に、ステップＳ１００において、エンジンコントロールユニット１００は、エンジン冷却水温を検出する。次に、ステップＳ１１０において、ステップＳ１００で検出したエンジン冷却水温を基に、燃料噴射タイミングを設定する。
【００３３】
次に、ステップＳ１２０において、燃料性状が既に判定されているかどうか判定し、燃料性状が判定されていなければ、そのままステップＳ１４０に進み、ステップＳ１４０において燃料噴射を実施する。ステップＳ１２０で燃料性状が判定されている場合は、ステップＳ１３０に進み、燃料性状にあわせて燃料噴射タイミングの補正を行い、ステップＳ１４０に進み、燃料噴射を実施する。
【００３４】
次に、図６を用いて、本実施形態による多気筒内燃機関の制御装置における燃料性状判定方法について説明する。  
図６は、本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置における燃料性状判定方法を示すフローチャートである。
【００３５】
ステップＳ１２０の燃料性状判定の処理ルーチンは、図６に示すように、エンジンコントロールユニットの所定タイミングまたは、所定ジョブタイミングで起動され、エンジンコントロールユニット１００によって実行される。
【００３６】
最初に、ステップＳ２００において、エンジンコントロールユニット１００は、バックアップ記憶装置が正常かどうかを判定し、バックアップが故障であれば、ステップＳ２５０に進み、燃料性状判定を行う。燃料性状の判定方法は、既知の種々の方法を用いることができるが、内燃機関の運転状況に基づいて、燃料揮発特性値を算出し、算出した揮発特性値に基づいて使用中の燃料の揮発性の良否を判定する。
【００３７】
次に、ステップＳ２００において、バックアップ記憶装置が正常であった場合は、ステップＳ２１０に進み、前回のＫｅｙ  Ｏｆｆから所定時間が経過したかどうか判定を行う。前回のＫｅｙ  Ｏｆｆから所定時間が経過した場合は、ステップＳ２５０に進み、燃料性状判定を行う。
【００３８】
ステップＳ２１０で前回のＫｅｙ  Ｏｆｆから所定時間が経過していない場合は、ステップＳ２２０に進み、給油判定されたかどうかの判定を行う。ステップＳ２２０の給油判定で給油されたと判定された場合には、ステップＳ２５０に進み燃料性状判定を行う。
【００３９】
ステップＳ２２０で給油されたと判定されなかった場合が、ステップＳ２３０に進み、燃料性状判定前かどうかの判定を行い、燃料性状判定前であれば、ステップＳ２５０に進み、燃料性状判定を行う。
【００４０】
ステップＳ２３０で燃料性状判定済みであれば、ステップＳ２４０に進み、内燃機関の各運転状態で、燃料性状判定を行い、バックアップされた過去の燃料性状判定結果と比較し、燃料性状判定が異なれば、最新の燃料性状判定にバックアップされた値を更新させる。ここで、内燃機関の運転状態とは、内燃機関の回転速度，負荷，温度および吸気通路に蓄積したデポジット量の少なくとの一つ以上で構成されるものである。
【００４１】
次に、図７を用いて、本実施形態による多気筒内燃機関の制御装置における燃料性状状態のバックアップ方法およびKey Off時間の計測方法について説明する。  図７は、本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置における燃料性状状態のバックアップ方法およびKey Off時間の計測方法を示すフローチャートである。
【００４２】
図７に示す処理ルーチンは、所定タイミングまたは定時ジョブ毎に発生するルーチンで起動され、エンジンコントロールユニット１００によって実行される。
【００４３】
最初に、ステップＳ３００において、エンジンコントロールユニット１００は、Key Off時処理かどうかの判定を行う。ステップＳ３００でKey Off時処理と判定されなかった場合は、本処理を終了する。
【００４４】
次に、ステップＳ３００でKey Off時処理中と判定された場合は、ステップＳ３１０において、バックアップの記憶装置が正常かどうかの判定を行い、バックアップの記憶装置が正常でない場合は、本処理を終了する。
【００４５】
次に、ステップＳ３１０でバックアップの記憶装置が正常と判定された場合は、ステップＳ３２０に進み、燃料性状を判定したかどうかを判定し、燃料性状を判定していない場合は、本処理を終了する。
【００４６】
次に、ステップＳ３２０において、燃料性状を判定した後であれば、ステップＳ３３０に進み、燃料性状の判定結果をバックアップ記憶装置に記憶させ、ステップＳ３４０に進む。
【００４７】
次に、ステップＳ３４０では、次回Key Onをした時に、Key Offしていた時間が判るように、Key Offの開始時間を記憶する。
【００４８】
Key Offの開始時間を記憶した後は、ステップＳ３５０に進み、次回Key Onした場合に、燃料を給油したかどうかがわかるように、Key Off時点での燃料タンク情報を記憶する。ステップＳ３５０で燃料情報を記憶した後は、本処理を終了する。
【００４９】
次に、図８を用いて、本実施形態による多気筒内燃機関の制御装置による燃料揮発特性について説明する。  
図８は、本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置による燃料揮発特性の説明図である。図８の横軸は水温センサの出力を示し、縦軸は燃料の揮発特性値を示している。
【００５０】
図８は、本実施形態において、噴射した燃料が燃焼室に運ばれるまでの燃料揮発特性を示したものである。従来の燃料噴射方式では、実線Ｘ０で示すように、重質および軽質のような燃料の性質にかかわらす、低温になればなるほど、揮発特性は悪くなっていた。
【００５１】
一方、本実施形態によると、通常燃料の揮発特性値Ｘ１に対して、低温側では、実線Ｘ２で示すように、燃料噴射時期を進角側に補正することで燃料の気化時間を長くすることができる。また、揮発性の悪い重質燃料でも、実線Ｘ３で示すように、燃焼室に入るまでの間に気化時間を長く取ることでできるので、結果的に、燃焼室に入るときには十分な気化燃料とすることができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態では、内燃機関に供給する燃料の揮発特性を把握するため、燃料性状を記憶し、燃料性状値を求めている。そして、内燃機関の冷却水温に基づいて、内燃機関の運転状態―揮発特性マップを検索して、燃料噴射の基本補正量を求める。さらに、始動時噴射時期は、この揮発特性値を基に補正をする機関の運転状態に応じた最適の噴射時期で燃料噴射をすることができる。その結果、燃料の揮発性の低下に伴う始動性悪化を低減できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置を用いた内燃機関システムのシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置のコントロールユニット１００のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置に用いる燃料噴射タイミングを設定するための燃料噴射タイミング設定マップの説明図である。
【図４】本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置に用いる燃料噴射タイミング補正テーブルの説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置における燃料噴射タイミングの決定方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置における燃料性状判定方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置における燃料性状状態のバックアップ方法およびKey Off時間の計測方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による多気筒内燃機関の制御装置による燃料揮発特性の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００…コントロールユニット
５１０ａ…燃料噴射弁
５１７…水温センサ
【図１】
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【図２】
2005083216.tif 000004
【図３】
2005083216.tif 000005
【図４】
2005083216.tif 000006
【図５】
2005083216.tif 000007
【図６】
2005083216.tif 000008
【図７】
2005083216.tif 000009
【図８】
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