(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の停止中の燃料漏れによる始動性の悪化を回避する。【解決手段】機関停止中にインジェクタ等から吸気通路内または気筒内に漏出する燃料の漏れ量を燃料温度または燃料圧力から推測し、機関始動中において前記漏れ量の積算量の多寡に応じて気筒に充填する吸気量を増減させるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関停止中にインジェクタ等から吸気通路内または気筒内に漏出する燃料の漏れ量を燃料温度または燃料圧力から推測し、
機関始動中において前記漏れ量の積算量の多寡に応じて気筒に充填する吸気量を増減させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
機関停止から経過した時間が所定以上長い場合、経過時間が増すほど前記漏れ量の積算量を減じてゆく請求項１記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の始動時制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関を始動するにあたっては、スタータモータ（セルモータ）のピニオンギアをフライホイール（ＭＴ車）またはドライブプレート（ＡＴ車）外周のリングギアに噛合させ、機関をスタータモータにより回転駆動するクランキングを行う。そして、初爆から連爆へと至り、機関の回転数が冷却水温（機関温度）等に応じて定まる閾値を超えたときに、完爆したものと見なしてクランキングを終了する（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００３】
ところで、内燃機関が停止している間は、燃料を噴射するインジェクタも当然に閉弁しているのであるが、現実には少量の燃料がインジェクタのバルブシート部から吸気ポート内（吸気ポート噴射式の場合）または気筒内（筒内直接噴射式の場合）に漏出する。
【０００４】
従来、クランキング期間においては、機関の回転数の挙動に合わせて定められた量の燃料を噴射している。並びに、スロットルバルブまたはアイドルスピードコントロールバルブの開度を一定に保っている。そのため、機関停止中に漏れ出た燃料の量によっては、気筒内の雰囲気が燃料成分（特に、ＨＣ）濃度の高いオーバーリッチとなり、燃焼がうまく起こらず始動不良に陥るおそれがある。
【０００５】
上記の事象に対処するために、燃料漏れの影響が大きい状況での始動時には、クランキング開始から燃料噴射の開始を遅らせるとともに、気筒に吸入する空気量を増大させて、吸気通路内または気筒内に漏洩した燃料成分を予め掃気することが考えられている（例えば、下記特許文献２を参照）。
【０００６】
しかしながら、機関が完爆するまでに要する時間が長くなる上、未燃焼のＨＣが排気通路を経てそのまま外気中に放出されてしまう懸念もあり、必ずしも好ましい方法とは言えなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１６９５３５号公報
【特許文献２】特開平０９−０８８６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、内燃機関の始動性を良化することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するべく、本発明では、機関停止中にインジェクタ等から吸気通路内または気筒内に漏出する燃料の漏れ量を燃料温度または燃料圧力から推測し、機関始動中において前記漏れ量の積算量の多寡に応じて気筒に充填する吸気量を増減させることを特徴とする内燃機関の制御装置を構成した。
【００１０】
機関停止から再始動までの間に経過した時間がある程度以上長い場合、燃料温度や圧力の低下によりインジェクタ等から漏出する燃料量が徐々に減少してゆく。加えて、インジェクタ等から漏出した燃料成分が吸気通路及び／または排気通路の広範囲に亘り拡散して希薄化し、始動時に気筒内がオーバーリッチとなる問題が緩和される。そこで、機関停止から経過した時間が所定以上長い場合には、経過時間が増すほど前記漏れ量の積算量を減じてゆくことが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関の始動性を良化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の全体構成を示す図。
【図２】本実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフロー図。
【図３】本実施形態の制御装置が推測する、燃料温度及び燃料圧力と燃料の漏れ量との関係を示す図。
【図４】内燃機関の停止後からの経過時間と燃料温度、燃料圧力、燃料の漏れ量等との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、例えば三気筒の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）と、各気筒１内に燃料を噴射するインジェクタ３６と、各気筒１に吸気を供給するための吸気通路３と、各気筒１から排気を排出するための排気通路４と、吸気通路３を流通する吸気を過給する排気ターボ過給機５と、排気通路４から吸気通路３に向けてＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスを還流させる外部ＥＧＲ装置２とを備えている。
【００１４】
吸気通路３は、外部から空気を取り入れて気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、過給機５のコンプレッサ５１、インタクーラ３２、電子スロットルバルブ３３、サージタンク３４、吸気マニホルド３５を、上流からこの順序に配置している。
【００１５】
本実施形態における内燃機関は吸気ポート噴射式のものであり、燃料を噴射するインジェクタ３６は吸気ポートの近傍、具体的には吸気マニホルド３５に配設する。
【００１６】
排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２、過給機５の駆動タービン５２及び三元触媒４１を配置している。
【００１７】
排気ターボ過給機５は、駆動タービン５２とコンプレッサ５１とを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、駆動タービン５２を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ５１にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒１に送り込む。
【００１８】
外部ＥＧＲ装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものである。外部ＥＧＲ通路の入口は、排気通路４におけるタービン５２の上流の所定箇所に接続している。外部ＥＧＲ通路の出口は、吸気通路３における電子スロットルバルブ３３の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク３４に接続している。外部ＥＧＲ通路上にも、ＥＧＲクーラ２１及びＥＧＲバルブ２２を設けてある。
【００１９】
内燃機関の運転制御を司るＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェースには、車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサから出力される回転数信号ｂ、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセルセンサから出力されるアクセル開度要求信号ｃ、吸気通路３（特に、サージタンク３４）内の吸気温及び吸気圧（過給圧）を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、吸気カムシャフトの端部にあるタイミングセンサから出力されるクランク角度信号及び気筒判別用信号ｆ、排気カムシャフトの端部にあるタイミングセンサから所定クランク角度の回転毎に出力される排気カム信号ｇ、外気温を検出する温度センサから出力される外気温信号ｈ、イグニッションスイッチ（または、イグニッションキー）から出力されるイグニッション操作信号ｉ等が入力される。出力インタフェースからは、ＥＧＲバルブ２２に対して開度操作信号ｊ、電子スロットルバルブ３３に対して開度操作信号ｋ、インジェクタ３６に対して燃料噴射信号ｍ、点火プラグ（のイグニッションコイル）に対して点火信号ｎ等を出力する。
【００２０】
ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行して、内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉを入力インタフェースを介して取得し、それらに基づいて吸気量や要求燃料噴射量、点火時期、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）等を演算する。そして、演算結果に対応した各種制御信号ｊ、ｋ、ｍ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。上記制御入力ｊ、ｋ、ｍ、ｎの算定手法は、既知の内燃機関の運転制御と同様とすることができるので、詳細な解説は割愛する。並びに、ＥＣＵ０は、内燃機関の始動時には、スタータモータ（図示せず）に通電してこれを作動させる。
【００２１】
図２に、本実施形態の制御装置たるＥＣＵ０が内燃機関を始動する際に実行する処理の手順を示す。ＥＣＵ０は、機関停止中にイグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに切り替えられたり、アイドルストップ中にブレーキペダルから運転者の足が離れたりといった、機関を再始動するための操作がなされたことを感知したときに（ステップＳ１）、機関の再始動を開始する。即ち、スタータモータに起動指令を入力してスタータモータを作動させ（ステップＳ３）、クランキングを行う。それとともに、電子スロットルバルブ３３を開弁し（ステップＳ２）、燃料噴射制御及び点火制御を開始する（ステップＳ４）。
【００２２】
内燃機関が初爆から連爆へと至り、センシングしている内燃機関の回転数が閾値以上または閾値を上回った暁には（ステップＳ５）、内燃機関が完爆したものと見なし、スタータモータへの通電を遮断、スタータモータの作動を停止させてクランキングを終了する（ステップＳ６）。前記閾値は、内燃機関の冷却水温等を参照して決定する。基本的には、始動時における内燃機関の回転負荷が大きくなるほど、閾値を大きな値とする。例えば、始動開始時点における冷却水温が低いほど、前記閾値を大きくする。
【００２３】
ここで、ステップＳ２における電子スロットルバルブ３３の開度、換言すれば内燃機関の始動中に気筒１に充填する吸気の量は、機関停止中にインジェクタ３６から吸気通路３内に漏出した燃料の積算量の多寡に応じて増減させる。
【００２４】
詳述すると、ＥＣＵ０は、機関の始動にあたり、機関の停止から始動開始までの間の燃料温度及び燃料圧力を推測し、それら燃料温度及び燃料圧力から燃料の漏出量、ひいてはその積算量を推算する。
【００２５】
図３に、燃料温度及び燃料圧力と、燃料の単位時間当たりの漏出量との関係を示す。漏出量は、燃料温度が高いほど多く、燃料圧力が高いほど多くなるが、燃料温度から受ける影響が顕著である。
【００２６】
ＥＣＵ０のメモリには、推定燃料温度、推定燃料圧力と予想される単位時間当たり燃料漏出量との関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ０は、推定燃料温度及び燃料圧力をキーとしてこのマップを検索し、単位時間当たりの燃料漏出量を知得する。しかして、単位時間当たりの漏れ量を累積または時間積分して積算量を算出し、その積算量が多いほど、ステップＳ２にて電子スロットルバルブ３３の開度を大きく開き、より多くの量の吸気を気筒１に吸入するようにする。
【００２７】
図４に、内燃機関が停止した後の燃料温度、燃料圧力、燃料の漏れ量及びその積算量等の推移の模様を例示する。
【００２８】
機関停止直後の比較的短い期間Ｔ１においては、内燃機関の停止とともに、燃料ポンプ（典型的には、燃料タンク内に配置される電動式ポンプ）の回転が停止することから、フューエルプレッシャレギュレータのシール部からタンク内への燃料漏出により、燃料の圧力は機関停止と同時に急降下し、その後も一貫して低下を続ける。一方、内燃機関自体は依然として高温であるので、機関の冷却水温及び吸気通路３内に残存する吸気の温度は上昇する傾向にある。燃料の温度もまた、時間の経過とともに上昇する。燃料の温度が上昇すると、燃料の粘性が低くなるために、インジェクタ３６から燃料が漏れやすくなる。故に、燃料の単位時間当たりの漏出量は増加し、その積算も漸増する。
【００２９】
機関停止からある程度の時間が経過した後の期間Ｔ２においては、内燃機関自体が冷めてくるので、一旦上昇した冷却水温や吸気温度が低下を始める。同様に、昇温した燃料の温度も低下してゆく。燃料の温度が低下すると、燃料の粘性は高くなり、インジェクタ３６等から漏れ出にくくなる。故に、燃料の単位時間当たりの漏出量は減少する。そして、燃料の漏出量の積算の増加のスピードが衰えてゆく。
【００３０】
機関停止からかなりの時間が経過した後の期間Ｔ３においては、燃料温度がほぼ一定となり、燃料の単位時間当たりの漏出量も非常に小さくなるので、漏出量の積算は殆ど増えなくなる。
【００３１】
始動時に気筒１に充填される雰囲気中に含まれる燃料成分（ＨＣ）の濃度は、Ｔ１期間において増大し、Ｔ２期間の後期から減少してゆく。これは、時間経過に伴い、漏出した燃料成分が吸気通路３や排気通路４の広い範囲に拡散して希釈化してゆくことも一因である。
【００３２】
ＥＣＵ０は、機関停止時間（機関停止から再始動までの間に経過した時間、ソーク時間）と、機関停止直前に計測して記憶した吸気温、冷却水温、外気温と、機関始動開始時に計測した吸気温、冷却水温、外気温とに基づき、機関停止中の燃料温度の推移（時系列）を推測する。機関始動開始時の吸気温、冷却水温、外気温は、機関停止直前に計測したそれらの値及び機関停止時間から推定しても構わない。並びに、ＥＣＵ０は、機関停止時間を基に、機関停止中の燃料温度の推移を推測する。
【００３３】
その上で、機関停止中の様々な時点における単位時間当たり燃料漏出量を推測し、その時系列を足し合わせることにより積算量を算出して、ステップＳ２における電子スロットルバルブ３３の開度を決定する。
【００３４】
但し、機関の停止から十分な時間が経過した後に機関を始動する場合には、インジェクタ３６等から漏出した燃料成分が吸気通路３及び／または排気通路４の広範囲に亘り拡散して希薄化し、気筒１内がオーバーリッチとなる問題が緩和される。そこで、機関停止から経過した時間が所定以上長い、例えば期間Ｔ２の後期以降に機関を始動するような状況にあっては、機関停止時間が増すほど燃料の漏出量の積算を減じてゆくようにする。
【００３５】
機関の始動開始時点が期間Ｔ３内にあり、機関停止時間が所定以上（例えば、二十四時間以上）であるならば、燃料の漏出量の積算量を０と見なしてもよい。
【００３６】
因みに、ＥＣＵ０が推測した積算漏出量ほどには燃料が漏出しなかった場合には、電子スロットルバルブ３３が大きく開きすぎ、吸気流量が過多となって、機関の始動とともに回転数が吹き上がってしまうおそれがある。そこで、センシングしている内燃機関の回転数が過度に上昇してある異常判定値を超えてしまったときには、点火時期を遅角させたり、インジェクタ３６からの燃料噴射を一時停止する燃料カットを実行したりして、回転数の沈静化を図ることが望ましい。
【００３７】
本実施形態によれば、機関停止中にインジェクタ３６等から吸気通路３内または気筒１内に漏出する燃料の漏れ量を燃料温度または燃料圧力から推測し、機関始動中において前記漏れ量の積算量の多寡に応じて気筒１に充填する吸気量を増減させることを特徴とする内燃機関の制御装置０を構成したため、始動時に気筒１内の雰囲気がオーバーリッチとなって燃焼が不安定となり始動に支障を来す問題を有効に解決できる。
【００３８】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、インジェクタ３６が吸気マニホルド３５内に燃料を噴射するものであったが、気筒１内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式の内燃機関の始動時制御にも、本発明を適用することができる。
【００３９】
上記実施形態では、始動時の吸気量を調節するために電子スロットルバルブ３３の開度を操作していたが、吸気通路３にスロットルバルブの上流側と下流側とを連通するバイパス通路が設けられ、そのバイパス通路を開閉するＩＳＣ（Ｉｄｌｅ  Ｓｐｅｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）バルブが設けられている態様の内燃機関にあっては、始動時の吸気量を調節するためにＩＳＣバルブの開度を操作することができる。
【００４０】
ハイブリッド車両において、電動モータのみで走行している状態から、内燃機関を始動してこれを用いて走行する状態へと遷移する場合には、内燃機関の始動前のステップＳ２のスロットルバルブの開放操作により、吸気通路３内または気筒１内に漏洩している燃料成分を掃気することができる。
【００４１】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
３３…電子スロットルバルブ
３６…インジェクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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