(57)【要約】【課題】機関始動時においてクランクシャフト信号及びカムシャフト信号によって気筒判別を実施する内燃機関の燃料噴射制御装置において、機関始動時にクランクシャフト信号が誤検出されたとしても、燃料噴射時期でない気筒への燃料噴射を防止する。【解決手段】機関始動時においてクランクシャフト信号（ステップ１０１）とカムシャフト信号（ステップ１０２）とが同時に検出されてピストンが特定位置となっている気筒を判別した後に、予め特定された特定気筒の燃料噴射時期において特定気筒への燃料噴射を最初に実施する（ステップ１０５）。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの気筒のいずれかにおいてピストンが特定位置にある時にクランクシャフト一回転毎のクランクシャフト信号が発せられるようにしたクランクシャフト信号発生装置と、前記二つの気筒の一方においてピストンが前記特定位置にある時にカムシャフト一回転毎のカムシャフト信号が発せられるようにしたカムシャフト信号発生装置とを具備し、機関始動時において前記クランクシャフト信号発生装置からの前記クランクシャフト信号と前記カムシャフト信号発生装置からの前記カムシャフト信号とが同時に検出されてピストンが前記特定位置となっている気筒を判別した後に、予め特定された特定気筒の燃料噴射時期において前記特定気筒への燃料噴射を最初に実施する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】
前記特定位置は圧縮上死点位置であり、前記特定気筒は、ピストンが前記特定位置となっていると判別された気筒の次に圧縮上死点位置となる気筒であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関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】
本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関始動時には、スタータモータによりクランキングを開始して徐々にクランキング回転数を高めると同時に、気筒判別が完了した後に燃料噴射時期を迎える気筒から燃料噴射を開始するようになっている。
【０００３】
気筒判別のために、一般的な４サイクル直列４気筒又は直列６気筒エンジンのような直列偶数気筒エンジンにおいて、二つの気筒のいずれかにおいてピストンが特定位置（例えば、圧縮上死点位置）となる時にクランクシャフト一回転毎のクランクシャフト信号が発せられるようにし、また、二つの気筒の一方においてピストンが同じ特定位置となる時にカムシャフト一回転毎のカムシャフト信号が発せられるようにしている。
【０００４】
それにより、クランクシャフト信号が検出されると同時にカムシャフト信号が検出されれば一方の気筒のピストンが特定位置にあると判断され、クランクシャフト信号が検出されると同時にカムシャフト信号が検出されなければ他方の気筒のピストンが特定位置にあると判断される。こうして気筒判別が完了すれば、この気筒判別時期から設定クランク角度後となる次に吸気行程を迎える気筒の燃料噴射時期において燃料噴射を開始することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−６２６８１号公報
【特許文献２】
特開平５−１３３２６８号公報
【特許文献３】
特許第２５７０４４２号公報
【特許文献４】
特開平１１−３４３９１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
機関始動時においてノイズ等の影響によりクランクシャフト信号が誤検出されることがある。前述の従来技術では、この誤検出時を他方の気筒のピストンが特定位置にあると判断し、設定クランク角度後において次に吸気行程を迎えると考えられた気筒へ燃料噴射を開始してしまう。こうして燃料噴射が実施された気筒では、意図した燃料噴射時期ではなく燃料が噴射されるために、吸気ポート噴射の場合には気筒内へ供給されることなく吸気ポート内に残留し、また、筒内噴射の場合には燃焼せずに気筒内に残留するか又は未燃燃料として排出されて排気エミッションを悪化させることがある。吸気ポート又は気筒内に残留した燃料は、次回のサイクルにおいて正規の噴射燃料と共に気筒内に濃厚な混合気を形成して失火を発生させることがある。それにより、多量の未燃燃料が排出され、やはり、排気エミッションを悪化させる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、機関始動時においてクランクシャフト信号及びカムシャフト信号によって気筒判別を実施する内燃機関の燃料噴射制御装置において、機関始動時にクランクシャフト信号が誤検出されたとしても、燃料噴射時期でない気筒への燃料噴射を防止することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置は、二つの気筒のいずれかにおいてピストンが特定位置にある時にクランクシャフト一回転毎のクランクシャフト信号が発せられるようにしたクランクシャフト信号発生装置と、前記二つの気筒の一方においてピストンが前記特定位置にある時にカムシャフト一回転毎のカムシャフト信号が発せられるようにしたカムシャフト信号発生装置とを具備し、機関始動時において前記クランクシャフト信号発生装置からの前記クランクシャフト信号と前記カムシャフト信号発生装置からの前記カムシャフト信号とが同時に検出されてピストンが前記特定位置となっている気筒を判別した後に、予め特定された特定気筒の燃料噴射時期において前記特定気筒への燃料噴射を最初に実施することを特徴とする。
【０００９】
この内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、機関始動時においてクランクシャフト信号とカムシャフト信号とが同時に検出されて、二つの気筒の一方が、ピストンが特定位置となっている気筒であると判別された後に初めて、特定気筒への燃料噴射を実施するようになっており、クランクシャフト信号だけが正規に検出されても誤検出されても燃料噴射は実施されない。
【００１０】
また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記特定位置は圧縮上死点位置であり、前記特定気筒は、ピストンが前記特定位置となっていると判別された気筒の次に圧縮上死点位置となる気筒であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による燃料噴射制御装置が取り付けられた内燃機関を示す概略図である。同図において、１は機関本体、２はインテークマニホルド、３はエキゾーストマニホルドである。本実施形態において、例えば、機関本体１は４サイクル直列４気筒ディーゼルエンジンであり、燃焼順序は、＃１気筒−＃３気筒−＃４気筒−＃２気筒である。
【００１２】
機関始動時において、機関本体１はスタータモータによりクランキングされ、気筒判別が完了した後に燃料噴射を開始するようになっている。気筒判別のために、クランクシャフトに取り付けられたクランク角センサ（図示せず）と、カムシャフトは取り付けられたカムシャフトセンサ（図示せず）とが使用される。
【００１３】
クランクシャフトに取り付けられた第１パルサの周囲には等角度間隔で複数の歯が形成され、クランク角センサは、第１パルサ周囲の各歯を検出する毎にパルス信号を発生する。第１パルサにおける基準位置として、一つの歯を欠歯としており、発生したパルス信号により、基準位置からの現在のクランク角度及び現在の機関回転数が認識される。また、カムシャフトには第２パルサが設けられ、カムシャフトセンサは、第２パルスの周囲に形成された単一の歯を検出してパルス信号を発生する。第１パルサ周囲の欠歯とした基準位置は、ピストン位置が同期する二つの気筒（例えば、＃１気筒及び＃４気筒）の特定位置（例えば、圧縮上死点位置）とされており、また、第２パルサ周囲の単一の歯の位置は、一方の気筒（例えば、＃１気筒）の同じ特定位置（例えば、圧縮上死点位置）とされている。
【００１４】
一般的な気筒判別は、このようなクランク角センサ及びカムシャフトセンサを使用して、クランク角センサにより基準位置のパルス（クランクシャフト信号）が発せられる時に、同時にカムシャフトセンサによりパルス（カムシャフト信号）が発せられれば、現在は＃１気筒の圧縮上死点であるとされ、同時にカムシャフトセンサによりパルスが発せられなければ、現在は＃４気筒の圧縮上死点であると判断される。
【００１５】
しかしながら、機関始動時において、スタータモータを駆動するための大電流がクランク角センサの検出回路に影響してノイズを発生させ、クランクシャフト信号が誤検出されることがある。この誤検出に対して、前述の気筒判別では、現在は＃４気筒の圧縮上死点であると判断されることとなる。この気筒判別により、＃４気筒の次に圧縮上死点を迎える＃２気筒へ現在から設定クランク角度後（現在が＃４気筒の圧縮上死点であれば＃２気筒の圧縮行程後半の正規の燃料噴射時期となる）に燃料を噴射すると、＃２気筒においては、正規の燃料噴射時期でない、例えば、吸気行程又は膨張行程等で燃料が噴射されることとなる。それにより、この噴射燃料は、燃焼せずに未燃燃料として排出されるか、又は、気筒内に残留して次回の正規の噴射燃料による燃焼を阻害し、失火を発生することもある。
【００１６】
本実施形態では、図２に示すフローチャートに従って、機関始動時において気筒判別を実施して燃料噴射を開始するようになっている。本フローチャートは、スタータスイッチのＯＮ信号と同時に開始される。
【００１７】
先ず、ステップ１０１において、クランクシャフト信号が検出されたか否かが判断される。この判断が肯定される時には、ステップ１０２において、カムシャフト信号が検出されたか否かが判断される。ステップ１０１及び１０２の判断がいずれも肯定されるまでこれら判断が繰り返される。
【００１８】
本フローチャートにおいて、クランクシャフト信号が検出されると同時にカムシャフト信号が検出される時にだけ、現在が＃１気筒の圧縮上死点であると判断して気筒判別を完了し、ステップ１０３へ進む。ノイズ等によってクランクシャフト信号及びカムシャフト信号が誤検出される場合でも、クランクシャフト信号とカムシャフト信号とが同時に誤検出されることは非常に稀であり、また、一方の信号が誤検出される場合でも、この誤検出が他方の信号の正規の検出と同時となることは非常に稀である。それにより、クランクシャフト信号が検出されると同時にカムシャフト信号が検出される時を＃１気筒の圧縮上死点であると判断することは正確な気筒判別となる。
【００１９】
ステップ１０３では、現在が＃１気筒の圧縮上死点であるために、現在のクランク角度Ａは基準値０にリセットされ、次いで、クランク角センサにより検出される現在のクランク角度Ａが設定クランク角度Ａ’となったか否かが判断される。設定クランク角度Ａ’は、＃１気筒の圧縮上死点から次に圧縮上死点を迎える＃３気筒の圧縮行程後半の燃料噴射時期までのクランク角度とされる。この判断が否定される時には、ステップ１０６において、現在のクランク角度Ａが設定クランク角度から１８０クランク角度後であるか否かが判断される。この判断が否定される時には、ステップ１０８において、現在のクランク角度Ａが設定クランク角度から３６０クランク角度後であるか否かが判断される。この判断が否定される時には、ステップ１１０において、現在のクランク角度Ａが設定クランク角度から５４０クランク角度後であるか否かが判断される。
【００２０】
ステップ１０４、１０６、１０８、及び１１０における判断は繰り返される。ステップ１０４における判断が肯定されれば、現在は＃３気筒の燃料噴射時期であり、ステップ１０５において、＃３気筒へ燃料を噴射する。また、ステップ１０６における判断が肯定されれば、現在は＃３気筒の次に圧縮上死点を迎える＃４気筒の燃料噴射時期であり、ステップ１０７において、＃４気筒へ燃料を噴射する。また、ステップ１０８における判断が肯定されれば、現在は＃４気筒の次に圧縮上死点を迎える＃２気筒の燃料噴射時期であり、ステップ１０９において、＃２気筒へ燃料を噴射する。また、ステップ１１０における判断が肯定されれば、現在は＃２気筒の次に圧縮上死点を迎える＃１気筒の燃料噴射時期であり、ステップ１１１において＃１気筒へ燃料を噴射し、本フローチャートは終了する。その後は、各気筒へ燃料噴射時期での燃料噴射が繰り返される。
【００２１】
図３は機関回転数Ｎの変化と各気筒の圧縮行程を示すタイムチャートである。図３は、＃３気筒の圧縮行程途中で機関停止した場合のエンジンの始動時を例示している。
【００２２】
この状態からのクランキングにより機関回転数Ｎは徐々に上昇する。この駆動によってエンジンは、時刻ｔ１において、＃４気筒の圧縮上死点となる。この時に、クランク角センサによりクランクシャフト信号が発せられるが、カムシャフトセンサによりカムシャフト信号は発せられないために、本実施形態では、このクランクシャフト信号を無視する。
【００２３】
次いで、エンジンは、＃２気筒の圧縮行程となり、その後、時刻ｔ２において＃１気筒の圧縮上死点となり、クランクシャフト信号が検出される。この時刻ｔ２において、同時に、カムシャフト信号も検出される。これら二つの信号に基づき、本実施形態では、時刻ｔ２を＃１気筒の圧縮上死点と判断し、その後に初めて、＃３気筒の圧縮行程後半の燃料噴射時期に＃３気筒へ燃料を噴射する。次いで、＃４気筒、＃２気筒、及び、＃１気筒へ燃料を噴射する。
【００２４】
こうして、各気筒へ適切な燃料噴射時期において燃料が噴射され、各気筒での良好な燃焼が実現される。それにより、機関回転数Ｎは、最初に燃料噴射された＃３気筒の膨張行程から急激に上昇して、機関始動完了を示す機関回転数まで比較的短時間で到達することができる。
【００２５】
時刻ｔ２となれば前述したように＃１の圧縮上死点が確実に判断され、それ以降は各気筒へ正規の燃料噴射時期において燃料を噴射することができる。もし、時刻ｔ２以前にクランクシャフト信号だけが検出され、これを＃４気筒の圧縮上死点と判断すると、次に圧縮上死点となるはずの＃２気筒へ圧縮行程後半のつもりで燃料を噴射することとなるが、この検出が誤検出の可能性があり、その場合には、＃２気筒へ不適当な燃料噴射時期で燃料が噴射されてしまう。こうして＃２気筒へ噴射された燃料は、未燃燃料として大気中へ放出されるか又は気筒内へ残留して＃２気筒の次回の燃焼を悪化させる。それにより、それ以降において、各気筒で良好な燃焼が実現されても、図３に点線で示すように機関回転数の上昇が緩やかになり、機関始動完了を示す機関回転数となるまでに比較的長い時間が必要とされ、機関始動がもたつくこととなる。
【００２６】
本実施形態において、機関始動時に最初に燃料を噴射する気筒は固定されている。それにより、ディーゼルエンジン１がグロープラグを有するものである場合には、最初に燃料を噴射する特定気筒（＃３気筒）は、最も燃焼させ難い気筒であるために、この特定気筒のグロープラグへの通電電流だけを大きくするようにしても良い。それにより、特定気筒以外のグロープラグへの通電電流を大きくしない必要最小限の電力消費によって、燃焼させ難い特定気筒での良好な燃焼を実現することができる。
【００２７】
また、図１に示すインテークマニホルドにおいて、最も吸気上流側に位置する枝管に接続された＃４気筒は、最も吸気が供給され易い。もちろん、インテークマニホルドの形状によって、最も吸気を供給し易い枝管の位置は異なるが、多くの場合において、最も吸気を供給し易い枝管はインテークマニホルドの上流側の吸気管に最も近く位置していると考えることができる。
【００２８】
インテークマニホルドにおいて、最も吸気を供給し易い枝管が存在する場合には、この枝管に接続される気筒を最初に燃料を噴射する特定気筒とすることが好ましい。図１に示すインテークマニホルドでは、＃４気筒を最初に燃料を噴射する特定気筒に固定するのである。それにより、機関始動時に最初に燃料が噴射され最初に燃焼する特定気筒は、最も燃焼させ難い気筒であるが、この特定気筒へ吸気が供給され易くなり、吸気不足による燃焼悪化を防止して良好な燃焼を実現することができる。
【００２９】
＃４気筒を特定気筒とするためには、＃３気筒の圧縮上死点において、クランク角センサ及びカムシャフトセンサが、それぞれクランクシャフト信号及びカムシャフト信号を発するようにすれば良い。本実施形態において、各気筒に配置された燃料噴射弁は、共通のコモンレール内において加圧された燃料を噴射するものである。それにより、気筒判別において圧縮上死点時期が特定された気筒（＃１気筒）の次に圧縮上死点を迎える気筒（＃３気筒）から燃料噴射を開始するようにすることで、気筒判別から実際に燃料噴射が開始されるまでにある程度の時間が確保され、この時間において一般的に大気圧まで低下しているコモンレール内の燃料圧力を燃料ポンプにより十分に高めることができる。
【００３０】
しかしながら、コモンレールを使用せずに一般的な燃料噴射ポンプを使用する場合や、燃料ポンプを大型化したり、また、電気駆動式としたりすることでコモンレール内の燃料圧力を短時間で昇圧することが可能であれば、例えば、気筒判別により吸気下死点時期を特定した直後の同じ気筒（＃１気筒）の圧縮行程後半から燃料噴射を開始するようにしても良い。
【００３１】
本実施形態において、機関本体１は、ディーゼルエンジンとしたが、これは本発明を限定するものではなく、一般的な４サイクル偶数気筒の火花点火内燃機関としても良い。この場合においても、機関始動時においてクランクシャフト信号とカムシャフト信号とが同時に検出されて気筒判別した後に、特定気筒の燃料噴射時期において特定気筒への燃料噴射を最初に実施するようにすれば良い。火花点火内燃機関は、吸気ポートへ吸気非同期又は吸気同期で燃料を噴射するものでも良く、また、気筒内へ直接的に吸気行程又は圧縮行程で燃料を噴射するものでも良い。
【００３２】
本実施形態において、クランクシャフト信号及びカムシャフト信号は、＃１気筒のピストンが圧縮上死点位置となった時に発せられるようにしたが、これは本発明を限定するものではなく、＃１気筒のピストンが任意の特定位置となった時に発せられるようにしても良い。それにより＃１気筒のピストンが任意の特定位置となって気筒判別されれば、次に燃料噴射時期となる気筒から燃料噴射を開始すれば良い。もちろん、気筒判別される気筒は＃１気筒以外としても良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置は、機関始動時においてクランクシャフト信号とカムシャフト信号とが同時に検出されてピストンが特定位置となっている気筒を判別した後に初めて、予め定められた特定気筒への燃料噴射を実施するようになっており、クランクシャフト信号だけが正規に検出されても誤検出されても燃料噴射は実施されない。それにより、クランクシャフト信号の誤検出による気筒判別によって燃料噴射時期となっていない気筒へ燃料が噴射されて排気エミッションが悪化したり始動性が悪化したりすることは防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料噴射制御装置が取り付けられる内燃機関を示す概略図である。
【図２】本発明による始動時の燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【図３】機関始動時の機関回転数変化及び各気筒の圧縮行程を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
２…インテークマニホルド
３…エキゾーストマニホルド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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