(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに気体燃料を供給する燃料供給手段と、
前記気体燃料と空気との混合気の混合比を決定する混合比決定手段と、
空気を吸入する吸気管内に形成されていて前記決定された混合比の前記混合気を導入するベンチュリ室と、
該ベンチュリ室の上流と下流に配置されたチョークバルブと第１の絞り弁と、
該第１の絞り弁の前後をバイパスするバイパス通路と、
該バイパス通路に設定された第２の絞り弁と、を備えるエンジンの燃料制御装置であって、
エンジンの始動前と始動後を判定する始動時判定手段と、
エンジンの完爆を判定する完爆判定手段と、
前記第２の絞り弁の開度を設定する開度設定手段と、
前記第２の絞り弁の開度を制御する第２の絞り弁の開度制御手段と、を備え、
前記開度設定手段は、始動から完爆前までの開度と、完爆後の開度と、前記完爆前の開度から前記完爆後の開度への移行時に少なくとも一つ以上の移行量で移行する前記完爆後の開度よりも開度が小さい移行目標開度と、を設定し、
前記第２の絞り弁の開度制御手段は、前記開度設定手段で設定された前記開度により前記第２の絞り弁を制御することを特徴とするエンジンの燃料制御装置。
【請求項２】
前記混合比決定手段は、エンジンの始動前の供給比、及び、エンジンの始動後の混合比を設定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項３】
前記エンジンの始動前の供給比は、エンジンの水温で決定される要素とエンジンの回転数及びエンジンの水温で決定される要素を含んで決定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項４】
前記混合比決定手段は、エンジンの補器の負荷の状態により混合比を切替えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項５】
前記混合比決定手段は、エンジンのアイドル／非アイドルにより混合比を切替えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項６】
前記始動時判定手段は、エンジン回転数が所定の値を超えることにより始動時を判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項７】
前記始動時判定手段は、始動時を判定する判定値をエンジンの始動時水温により決定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項８】
前記始動時判定手段は、始動時を判定する判定値をエンジンの補器の負荷の状態により切替えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの燃料制御装置に係り、特に、気体燃料を供給する燃料制御システムの始動時の要求アイドル空気量を制御するエンジンの燃料制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気体燃料であるＣＮＧ（圧縮天然ガス）を燃料とするエンジンを搭載した気体燃料車両がある。気体燃料容器の気体燃料は、燃料供給管により取り出され、減圧弁により所定の圧力・流量に調整され、ガスミキサにて空気と混合されて固定ベンチュリからエンジンに供給される。
【０００３】
気体燃料エンジンの燃料供給装置としては、例えば特開２０００−１８１００号公報に開示されるものがある。この公報に記載のガス燃料供給装置は、燃料供給管途中のガスミキサの固定ベンチュリ近傍側に３ポート電磁弁を設けるとともにこの３ポート電磁弁とエンジンのスロットルバルブよりも下流側の吸気系とを連絡するバイパス通路を設け、前記３ポート電磁弁を切換制御してバイパス通路側へ気体燃料を導く制御手段を設け、また減圧弁よりも下流側の燃料供給管から分岐する分岐管を設けるとともにこの分岐管をエンジンのスロットルバルブよりも下流側の吸気系に配設されるサブインジェクタに連絡して設け、始動時のみ３ポート電磁弁を切換制御してバイパス通路側へ気体燃料を導くべく制御するとともに加速時には前記サブインジェクタを動作させて気体燃料の供給量を補正制御する制御手段を設定している。
【０００４】
この設定により、３ポート電磁弁によってガスミキサの固定ベンチュリ側への連絡動作とバイパス通路側への連絡動作との切換をスムーズに行い、気体燃料の流れを円滑とするとともに、円滑な気体燃料の流れを確保しつつ、例えば始動時にバイパス通路側へ気体燃料を導き、固定ベンチュリの流速が遅く、気体燃料が吐出され難かった状況を解消し、始動性を向上させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の気体燃料エンジンの燃料供給装置にあっては、エンジンの始動時における空燃比、要求アイドル空気流量、及びベンチュリ室圧に関して考慮されていない。エンジン始動時の要求アイドル空気量は、一般的に始動後の要求アイドル空気量と比較して多めに設定される。また始動時は、ベンチュリ室圧が発生していないため、少ない圧力差で始動空燃比を得られるよう燃料供給弁を設定することとなる。このことから始動後のエンジン回転数上昇に伴なう、急激なベンチュリ室圧の低下により混合ガスの過リッチが発生、燃焼悪化により始動性不良及び始動後のエンジン回転数低下を招くこととなる。
【０００６】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、始動時水温に依らず、始動時に安定した空燃比を保持し、かつ始動後の適正な空燃比を実現するとともに、安定したエンジン回転を得ることができるエンジンの燃料制御装置及び要求アイドル空気量制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明のエンジンの燃料制御装置は、基本的には、エンジンに気体燃料を供給する燃料供給手段と、前記気体燃料と空気との混合気の混合比を決定する混合比決定手段と、空気を吸入する吸気管内に形成されていて前記決定された混合比の前記混合気を導入するベンチュリ室と、該ベンチュリ室の上流と下流に配置されたチョークバルブと第１の絞り弁と、該第１の絞り弁の前後をバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に設定された第２の絞り弁と、を備えるエンジンの燃料制御装置であって、エンジンの始動前と始動後を判定する始動時判定手段と、エンジンの完爆を判定する完爆判定手段と、前記第２の絞り弁の開度を設定する開度設定手段と、前記第２の絞り弁の開度を制御する第２の絞り弁の開度制御手段と、を備え、前記開度設定手段は、始動から完爆前までの開度と、完爆後の開度と、前記完爆前の開度から前記完爆後の開度への移行時に少なくとも一つ以上の移行量で移行する前記完爆後の開度よりも開度が小さい移行目標開度と、を設定し、前記第２の絞り弁の開度制御手段は、前記開度設定手段で設定された前記開度により前記第２の絞り弁を制御することを特徴としている。
【０００９】
前記の如く構成された本発明のエンジンの燃料制御装置は、絞り弁の前後をバイパスする通路の第２の絞り弁の開度にエンジンの始動前の開度と始動後の開度を設定することにより、始動時の空燃比を実現する燃料ガスのガスが可能となり、エンジン始動後に開度を切替えることにより、始動後にアイドル回転数制御が可能な空燃比を実現することができる。
【００１０】
また、始動前から始動後に遷移するときに第２の絞り弁開度を一旦、別途設定される目標開度へ移行させることで、始動時の回転上昇によるベンチュリ室圧の急激な低下を抑制することが可能となり、始動後の空燃比の過リッチを防止でき、燃焼悪化による始動性不良及び始動後のエンジン回転数低下を回避することができる。
【００１１】
また、本発明に係るエンジン制御装置の具体的態様は、前記混合比決定手段は、前記燃料供給手段に燃料を供給する手段と、空気を供給する手段とを備え、前記２つの供給する手段により供給比を決定することを特徴としている。
また、本発明に係るエンジン制御装置の具体的態様は、前記混合比決定手段は、エンジンの始動前の供給比及び、エンジンの始動後の供給比を設定することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係るエンジン制御装置の具体的態様は、前記エンジンの始動前の供給比は、エンジンの水温で決定される要素とエンジンの回転上昇及び始動時水温で決定される要素を含んで決定することを特徴としている。
また、本発明に係るエンジン制御装置の具体的態様は、前記混合比決定手段は、エンジンの補器（例えば、エアコン等の車載電子機器）の負荷の状態により供給比を切替えることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明に係るエンジン制御装置の具体的態様は、前記混合比決定手段は、エンジンのアイドル／非アイドルにより供給比を切替えることを特徴としている。
また、本発明に係るエンジン制御装置の具体的態様は、前記始動時判定手段は、エンジン回転数が所定の値を超えることにより始動時を判定することを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係るエンジン制御装置の具体的態様は、前記始動時判定手段は、始動時を判定する判定値をエンジンの始動時水温により決定することを特徴としている。
また、本発明に係るエンジン制御装置の具体的態様は、前記始動時判定手段は、始動時を判定する判定値をエンジンの補器の負荷の状態により切替えることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明のエンジンの燃料制御装置及び要求アイドル空気量制御方法の一実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、ベンチュリ式燃料供給装置の始動時のＩＳＣ制御方法を備えた燃料制御装置の制御ブロックを示す図である。
図１において、ブロック１０１は、エンジン回転数計算手段のブロックである。エンジンの所定のクランク角度位置に設定されたクランク角度センサの電気的な信号、おもにパルス信号変化の単位時間当たりの入力数をカウントし、演算処理することで、エンジンの単位時間当りの回転数を計算する。ブロック１０２は、前記ブロック１０１で演算されたエンジンの回転数、エンジンの吸気管に設置されたセンサより検出された吸気管圧力をエンジン負荷として、各領域におけるエンジンの最適な空燃比となるエアブリードの基本開度を計算する。
【００１７】
ブロック１０３は、前記ブロック１０１で演算されたエンジンの回転数、前記エンジン負荷、及びエンジン水温からエンジンのアイドリング時の目標とする回転数を定め、定められたエンジン回転数となるようにＩＳＣバルブ開度を帰還制御によって決定する。また、エンジンの良好な始動性を実現するために始動時のＩＳＣ開度制御も備えている。ブロック１０４は、前記エンジン回転数、及び前記エンジン負荷からのエンジン負荷によりエンジンの各領域における最適な点火時期をマップ検索等で決定するブロックである。
【００１８】
ブロック１０５は、前記エンジン回転数、前記エンジン負荷、エンジン水温、及びエンジンの排気管に設定された酸素濃度センサの出力から、エンジンに供給される燃料と空気の混合気が後述する目標空燃比に保たれるように空燃比帰還制御係数を計算する。前記酸素濃度センサは、本実施形態では、排気空燃比に対して比例的な信号を出力するものを示しているが、排気ガスが理論空燃比に対して、リッチ側／リーン側の２つの信号を出力するものでも差し支えはない。
【００１９】
ブロック１０６は、前記ブロック１０５で計算された空燃比帰還制御係数から、目標空燃比からのずれ分のエアブリード開度を、開度学習値として計算し、計算された値を学習値として格納する。
【００２０】
ブロック１０７は、前記ブロック１０２で演算されたエアブリードの基本開度を、ブロック１０６の開度学習値の反映及びエンジンの良好な始動性を実現するために始動時の開度補正制御を備えている。ブロック１０９は、ブロック１０７で補正されたエアブリード開度により実際のエアブリードの開度を制御するブロックである。
【００２１】
ブロック１１０は、ブロック１０３で帰還制御されたＩＳＣバルブ開度により実際のＩＳＣバルブの開度を制御するブロックである。ブロック１１０は、前記ブロック１０４で決定された点火時期によりシリンダに流入した燃料混合気を点火する点火手段である。本実施形態では、エンジン負荷を吸気管の圧力で代表させているが、エンジンが吸入する空気量で代表させてもよい。
【００２２】
図２は、ベンチュリ式燃料供給装置の始動時のＩＳＣ制御方法を備えた燃料制御装置が制御するエンジン回りの構成を示す図である。図２において、エンジン２０１は、吸気管２００から吸入する空気量をスロットル絞り弁２０２（第１の絞り弁）、スロットル絞り弁上流側にスロットル絞り弁と機械的リンク機構より開度が調整されるチョークバルブ２０３、スロットル絞り弁２０２をバイパスして吸気管２００の吸気マニホールド２０４へ接続された流路に配置されエンジンのアイドル時の回転数を制御するアイドルスピードコントロールバルブ２０５（ＩＳＣバルブ、第２の絞り弁）、吸気管２００内の圧力を検出する吸気管圧力センサ２０６、エンジンに供給される燃料ガスの圧力を調整するレギュレータ２０７、該レギュレータ２０７の下流に設置され大気開放された通路の流路面積を制御するエアブリードバルブ２０８（混合比決定手段）、エンジンの所定のクランク角度位置に設定されたクランク角度センサ２０９、エンジンのシリンダ内に供給された燃料の混合気に点火する点火栓に、点火信号に基づいて点火エネルギを供給する点火モジュール２１０、エンジンのシリンダブロックに設定されエンジンの冷却水温を検出する水温センサ２１１、エンジンの排気管に設定され排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２１２、エンジンの運転、停止のメインスイッチであるイグニッションキイスイッチ２１３、及び、エンジンの空燃比及び点火を制御するエンジン制御装置２１４から構成されている。
【００２３】
前記酸素濃度センサ２１２は、本実施形態では、排気空燃比に対して比例的な信号を出力するものを示しているが、排気ガスが理論空燃比に対して、リッチ側／リーン側の２つの信号を出力するものでも差し支えはない。また、本実施形態では、吸気管圧力を検出して燃料制御を成立させているが、エンジンの吸入空気量を検出しても空燃比制御は成立する。
【００２４】
図３は、ベンチュリ式燃料供給装置の始動時のＩＳＣ制御方法を備えた燃料制御装置の内部構成を示す図である。
図３において、エンジンに設置された各センサの電気的信号をデジタル演算処理用の信号に変換、及びデジタル演算用の制御信号を実際のアクチュエータの駆動信号に変換するＩ／ＯＬＳＩ３０１、Ｉ／ＯＬＳＩ３０１からのデジタル演算処理用の信号から、エンジンの状態を判断しエンジンの要求する燃料量、点火時期等を予め定められた手順に基づいて計算し、その計算された値を前記Ｉ／ＯＬＳＩに送る演算処理装置（ＭＰＵ）３０２、演算処理装置３０２の制御手順及び制御定数が格納された不揮発性メモリ（ＥＰ−ＲＯＭ）３０３、演算処理装置の計算結果等が格納される揮発性のメモリ３０４から構成される。揮発性メモリ（ＲＡＭ）３０４には、前記イグニッションキイスイッチがＯＦＦで、燃料制御装置に電源が供給されない場合でも、メモリ内容を保存することを目的としたバックアップ電源が接続されることもある。
【００２５】
本実施形態の燃料制御装置は、水温センサ３０５、クランク角度センサ３０６、酸素濃度センサ３０７、吸気管圧力センサ３０８、スロットル開度センサ３０９、イグニッションＳＷ３１０、チョーク開度センサ３１１が入力され、エアブリードバルブ開度指令値３１２〜３１５、アイドルスピードコントロールバルブ開度指令値３１６〜３１９、点火信号３２０、及びレギュレータバルブ駆動信号３２１が出力されている例である。
【００２６】
図４は、吸気管２００内のベンチュリ式燃料供給装置のチョークバルブ４０１とスロットルバルブ（スロットル絞り弁、第２の絞り弁）４０２の間のベンチュリ室２００ａ回りの構成を示す図である。図４において、チョークバルブ４０１とスロットルバルブ（スロットル絞り弁、第２の絞り弁）４０２は機械的リンク４０３により連動している。前記機械的リンク４０３は、アイドル時に混合ガスを吸引できる負圧を前記ベンチュリ室２００ａに発生させるように設定する。前記ベンチュリ室２００ａにおいては、燃料混合ガスの燃料ガスと空気の混合比を決定するエアブリードバルブ（混合比決定手段）４０４が設けられた通路が設けられている。ＩＳＣバルブ（第２の絞り弁）４０５により流路面積を制御される通路がスロットル絞り弁（第１の絞り弁）４０２をバイパスして設定されている。
【００２７】
図５は、エアブリード開度の計算ブロックを示す図である。
図５において、ブロック５０１では、検出されたエンジン回転数、エンジン負荷、外部負荷ＳＷ及びスロットル開度等により、基本エアブリード開度を算出する。ブロック５０２ではエンジン回転数、外部負荷ＳＷ及びエンジン水温により、エアブリード開度の回転補正分を計算する。ブロック５０３はエンジン水温によりエアブリード開度の水温補正分を計算する。前記回転補正分と前記水温補正分は加算器５０４で加算することにより、加算完爆前のエアブリード開度として算出される。前記基本エアブリード開度と前記完爆前のエアブリード開度はブロック５０６の完爆判定によりスイッチ５０５で切換られ、エアブリード開度として出力される。
【００２８】
図６は、前記図５の基本エアブリード開度算出ブロックの詳細な構成を示す図である。図６において、ブロック６０１では、前記エンジン回転数とエンジン負荷により、外部負荷ＯＦＦ時を対象として設定されたエアブリード開度マップを検索する。ブロック６０２では、ブロック６０１と同様に前記エンジン回転数とエンジン負荷により、外部負荷ＯＮ時を対象として設定されたエアブリード開度マップを検索する。前記ブロック６０１，６０２のエアブリード開度は、エンジンが非アイドル時である場合を対象としたものである。これに対してブロック６０４，６０５ではエンジンがアイドル時である場合を対象としたものであり、ブロック６０４は外部負荷ＯＦＦ時を対象とした開度テーブルをエンジン水温で検索し、ブロック６０５は外部負荷ＯＮ時を対象とした開度テーブルをエンジン水温で検索する。外部負荷ＳＷのＯＮ／ＯＦＦによるエアブリード開度切換は、スイッチ６０３，６０６により、非アイドル時／アイドル時の夫々について行う。最終的な基本エアブリード開度は、ブロック６０７のスロットル開度によるアイドル判定により、スイッチ６０８で切換られて出力される。
【００２９】
図７は、前記図５の回転補正分計算ブロックの詳細な構成を示す図である。
図７において、ブロック７０１，７０２，７０３では始動時エンジン水温を決定している。ブロック７０１にて完爆が判定されるまで、エンジン水温を始動時エンジン水温として、完爆が判定されるとスイッチ７０２が切換られ遅延器７０３により、前回のエンジン水温が始動時エンジン水温として保持されることとなる。ブロック７０５は外部負荷ＯＦＦ時を対象として設定された回転補正分マップであり、ブロック７０６は外部負荷ＯＮ時を対象として設定された回転補正分マップである。夫々のマップは、前記エンジン回転数と前記の始動時水温で検索される。外部負荷ＯＦＦ時／ＯＮ時のマップ値は、スイッチ７０４で切換られ、エアブリード開度の回転補正分として出力される。
【００３０】
図８は、前記図５の完爆判定ブロックの詳細な構成を示す図である。
図８において、ブロック８０１，８０２は前記図７の例と同様に、始動時エンジン水温の決定を示している。本実施形態では、出力する完爆判定値によりエンジン水温を保持し、始動時エンジン水温とする構成としている。ブロック８０３は、外部負荷ＯＦＦ時を対象として設定された完爆判定回転数テーブルである。ブロック８０４は、外部負荷ＯＮ時を対象として設定された完爆判定回転数テーブルである。外部負荷ＯＦＦ時／ＯＮ時のテーブル値はスイッチ８０５で切換られ、比較器８０６で現在のエンジン回転数と比較される。外部負荷ＯＦＦ時／ＯＮ時の夫々に対応した完爆判定回転数よりも現在のエンジン回転数が高いと判定された時に、完爆状態と判断する構成としている。ここで、一度完爆と判定されると、クランク角度センサからの信号が所定の時間入力されないエンスト状態となるまで、判定は取り消さない。
【００３１】
図９は、始動時のＩＳＣ開度の計算ブロックを示す図である。
図９において、ブロック９１４は、前記完爆判定ブロックであり、本ブロックで完爆が判定されるまでは、ブロック９０１のエンジン水温のテーブルで設定される完爆前のＩＳＣ開度がスイッチ９０２、９１５を介して出力される。ブロック９１４で完爆が判定されると、スイッチ９０２が切換られブロック９０３の移行処理値がＩＳＣ開度としてスイッチ９０２、９１５を介して出力される。ブロック９０３の移行処理値の到達値は、ブロック９１４の完爆判定後、ブロック９０４の始動時エンジン水温のテーブルで設定される完爆後の移行ＩＳＣ開度目標値にスイッチ９０５を介して設定される。
【００３２】
ブロック９０３の移行処理値が、前記のブロック９０４の完爆後の移行ＩＳＣ開度目標値に到達すると、第一の移行処理終了信号９０７が出力され、ブロック９０３の移行処理値の到達値は、スイッチ９０６を介して完爆後のＩＳＣ開度に切換られる。完爆後のＩＳＣ開度は、ブロック９０９のエンジン水温のテーブルにより設定されたテーブル値、ブロック９１０の負荷補正量、ブロック９１１のフィードバック補正量、及びブロック９１２の学習補正量が加算器９１３により加算された値である。ブロック９０３の移行処理が完爆後のＩＳＣ開度に到達すると、第二の移行処理終了信号９０８が出力され、スイッチ９１５が切替えられることとなり、完爆後のＩＳＣ開度が常時出力されることとなる。
【００３３】
図１０は、前記図９の始動時ＩＳＣ開度の移行処理を示す図である。図１０に示すように、始動から完爆までは、完爆前のＩＳＣ開度１００１が保たれている。完爆判定されると、完爆後の移行ＩＳＣ開度目標値１００４に向かって時間１００３毎に移行量１００２ずつ移行するようになっている。完爆後の移行ＩＳＣ開度目標値１００４に到達後は、完爆後のＩＳＣ開度１００７に向かって時間１００５毎に移行量１００６ずつ移行するようになっている。前記移行する時間１００３，１００５及び移行量１００２，１００６は、実際のエンジン挙動に応じて適合できる定数とする。また、一定数ではなくエンジン水温に応じたテーブル検索値としても良い。
【００３４】
図１１は、前記図９の始動時ＩＳＣ開度の移行処理の他の例を示す図である。図１０の例と異なるのは、開度目標値への複雑な減衰処理を省いた点にある。図１１の例と同様に、始動から完爆までは、完爆前のＩＳＣ開度１１０１が保たれており、完爆判定後は、一挙に完爆後の移行ＩＳＣ開度目標値１１０２となる。完爆後の移行ＩＳＣ開度目標値１１０２が所定の時間１１０３の間保持された後に、完爆後のＩＳＣ開度１１０４となる。図１１と同様、前記保持時間１１０３等は実際のエンジン挙動に応じて適合できる定数とする。
【００３５】
図１２は、ベンチュリ式燃料供給装置の始動時のＩＳＣ制御方法を備えていない場合のエンジンの始動時の挙動の一例を示す図である。図１２において、チャート１２０１はＩＳＣ開度、チャート１２０２はエアブリードバルブ開度、チャート１２０３はベンチュリ室負圧、チャート１２０４は空燃比、チャート１２０５はエンジン回転数の挙動を示している。エンジン回転数１２０５が完爆判定エンジン回転数１２０７より高くなることにより完爆判定が行われ、ＩＳＣ開度１２０１が完爆前のＩＳＣ開度から完爆後のＩＳＣ開度へ移行する（領域１２０１＿１）。エアブリードバルブ開度１２０２は、完爆前の開度から、エンジン回転補正分を伴なって、完爆後の開度へ移行する（領域１２０２＿１）。ベンチュリ室負圧は、完爆後の回転上昇に伴なって急激に圧力が減少して急激に負圧が増大している（領域１２０３＿１）。前記ベンチュリ室負圧の変化に伴ない、吸入される混合ガス量が急激に増加し、空燃比１２０４が過リッチが発生する（領域１２０４＿１）。前記過リッチによる燃焼が悪化し、エンジン回転数１２０５は始動直後に回転低下が発生することとなる（領域１２０５＿２）。
【００３６】
図１３は、ベンチュリ式燃料供給装置の始動時のＩＳＣ制御方法を備えている場合のエンジンの始動時の挙動の一例を示す図である。図１２の例と同様に、チャート１３０１はＩＳＣ開度、チャート１３０２はエアブリードバルブ開度、チャート１３０３はベンチュリ室負圧、チャート１３０４は空燃比、チャート１３０５はエンジン回転数の挙動を示している。エンジン回転数１３０５の上昇による完爆判定後、ＩＳＣ開度１３０１は、完爆前のＩＳＣ開度から、一旦完爆後の移行ＩＳＣ開度目標値１３０１＿１へ移行し、その後に完爆後のＩＳＣ開度となる（領域１３０１＿２）。このことで、ベンチュリ室負圧の急激な負圧増大が緩和されることとなり（領域１３０３＿１）、図１２の例で発生していた空燃比の過リッチが抑制される（領域１３０４＿１）。前記過リッチが抑制に伴ない、図１２で発生していた始動直後のエンジン回転数１３０５の低下が解消される（領域１３０５＿２）。
【００３７】
図１４は、ベンチュリ式燃料供給装置のベンチュリ室回りの構成の他の例を示す図である。前記図２におけるベンチュリ室回りの構成と異なる点は、スロットル絞り弁１４０１をバイパスして、吸気管１４０３へ接続された流路の流路面積を制御し、エンジンのアイドル時の回転数を制御するアイドルスピードコントロールバルブ１４０４の回りに、さらに前記アイドルスピードコントロールバルブ１４０４をバイパスするバイパスバルブ１４０５を設定したことにある。その他の構成は前記図２と同様に、スロットル絞り弁１４０１、チョークバルブ１４０２、吸気管１４０３、アイドルスピードコントロールバルブ１４０４、吸気管圧力センサ１４０６、エアブリードバルブ１４０７、及びレギュレータ１４０８から構成されている。
【００３８】
図１５は、前記図１４のベンチュリ室回りの構成でのエンジンの始動時の挙動の一例を示す図である。図１５において、チャート１５０１はバイパスバルブの状態、チャート１５０２はエアブリードバルブ開度、チャート１５０３はベンチュリ室負圧、チャート１５０４は空燃比、チャート１５０５はエンジン回転数の挙動を示している。エンジン回転数１５０５の上昇による完爆判定後、前記バイパスバルブを所定の時間閉じるように制御する（領域１５０１＿１）。バイパスバルブを閉じることにより、ベンチュリ室負圧の急激な負圧低下が緩和されることとなり（領域１５０３＿１）、前記図１２の例で発生していた空燃比の過リッチが抑制される（領域１５０４＿１）。前記過リッチが抑制に伴ない、前記図１２で発生していた始動直後のエンジン回転数１５０５の低下が解消される（領域１５０５＿２）。
【００３９】
図１６は、ベンチュリ式燃料供給装置の始動時のＩＳＣ制御方法を備えた燃料制御装置の制御のフローチャートである。
まず、ステップ１６０１でクランク角度センサの信号を基にエンジン回転数を計算する。ステップ１６０２で吸気管圧力等のエンジン負荷を読み込む。ステップ１６０３ではエアブリードの基本開度を計算する。ステップ１６０４では、水温センサからの出力に基づくエンジン水温を読み込む。ステップ１６０５では、前記エンジン回転数、前記エンジン負荷及び前記エンジン水温に基づいて、基本点火時期を計算する。ステップ１６０６では、エンジンの状態に応じたアイドル時の目標回転数を設定し、ステップ１６０７では前記目標回転数となるようＩＳＣ開度のフィードバック制御を行い、ステップ１６０８でＩＳＣ開度を指令する。ステップ１６０９ではエンジンの排気管に設置された酸素濃度センサの出力を読み込み、ステップ１６１０で、前記酸素濃度センサの値に基づき空燃比帰還制御を行う。ステップ１６１１では、前記空燃比帰還制御の結果に基づいたエアブリードの開度学習値の演算、及び学習値の格納を行う。ステップ１６１２、１６１３においては、前記エアブリード開度学習値等を反映し、エアブリードの基本開度を演算し、エアブリードバルブ開度を指令する。本実施形態では、定時間毎に処理が実行されることとしているが、エンジンからのイベント要求例えば定クランク毎に処理がされても良い。
【００４０】
図１７は、前記図５のエアブリード開度の計算ブロックの全体のフローチャートである。
まず、ステップ１７０１でエンジン回転数を読み込む。ステップ１７０２でエンジン負荷を読み込む。ステップ１７０３ではエンジンが完爆状態かどうかを判断し、完爆状態の場合は、ステップ１７０４で基本エアブリード開度をマップ検索を行う。ステップ１７０３でエンジンが完爆状態でないと判断された場合は、ステップ１７０５、１７０６、１７０７、１７０８でエアブリード開度に対するエンジン回転数補正分、水温補正分をテーブル検索を行い、各々を加算したものを基本エアブリード開度とする。ステップ１７０９では、完爆／非完爆に対応した基本エアブリード開度を出力する。
【００４１】
図１８は、前記図５の基本エアブリード開度の計算ブロックのフローチャートである。
まず、ステップ１８０１でエンジン回転数を読み込む。ステップ１８０２でエンジン負荷を読み込む。ステップ１８０３でエンジンがアイドル時かどうかを判断し、アイドル時の場合は、ステップ１８０４の外部負荷ＯＦＦか否かの判断に基づいて、外部負荷に対応した基本エアブリード開度をエンジン回転数に応じてテーブル検索する（ステップ１８０５、１８０６）。ステップ１８０３でエンジンがアイドル時でないと判断された場合は、ステップ１８０７の外部負荷ＯＦＦか否かの判断に基づいて、外部負荷に対応した基本エアブリード開度をエンジン回転数及びエンジン負荷に応じてマップ検索する（ステップ１８０８、１８０９）。
【００４２】
図１９は、前記図５の回転数補正分の計算ブロックのフローチャートであり、ステップ１９０１、１９０２、１９０３は始動時水温の設定のフローを示す。
まず、ステップ１９０１でエンジンが完爆後かどうかを判断し、完爆と判断されるまで、エンジン水温を読み込み、始動時水温として更新する（ステップ１９０２、１９０３）。エンジン完爆後は、始動時水温が更新されないため、完爆直後のエンジン水温が始動時水温として保持される。ステップ１９０４では、前記始動時水温を読み込み、ステップ１９０５でエンジン回転数を読み込む。ステップ１９０６、１９０７、１９０８においては、外部負荷ＯＦＦか否かにより、夫々に応じた回転補正分マップを始動時水温とエンジン回転数によりマップ検索する。
【００４３】
図２０は、前記図５の完爆判定のステップのフローチャートである。ステップ２００１、２００２、２００３は、前記図１９の例の始動時水温の設定のフローと同様である。
ステップ２００４では前記の設定された始動時水温を読み込む。ステップ２００５では、エンジン回転数を読み込む。ステップ２００６、２００７、２００８においては、外部負荷ＯＦＦか否かにより、夫々に応じた完爆判定回転数テーブルを始動時水温によりテーブル検索する。ステップ２００９では、現在のエンジン回転数と前記完爆判定回転数を比較し、前期完爆判定回転数よりも現在のエンジン回転数が高いと判断されると、ステップ２０１０において完爆と判定する。
【００４４】
図２１は、始動時のＩＳＣ開度の計算ブロックのフローチャートである。
まず、ステップ２１０１でエンジン水温を読み込む。ステップ２１０２において前記エンジン水温で完爆前のＩＳＣ開度をテーブル検索する。ステップ２１０３で始動時エンジン水温を読み込み、ステップ２１０４において前記始動時エンジン水温で完爆後の移行ＩＳＣ開度目標値をテーブル検索する。ステップ２１０５では前記図２０の完爆判定を行っている。ステップ２１０５において完爆でないと判定された場合は、前記完爆前のＩＳＣ開度を選択する。ステップ２１０５で完爆と判定された場合は、ステップ２１０８において完爆後の移行ＩＳＣ開度目標値に到達しているかどうかを判断する。到達していない場合は、ステップ２１０９、２１１０において、完爆後の移行ＩＳＣ開度目標値への移行処理を行う。ステップ２１０８において到達していると判断された場合は、ステップ２１１１で更に完爆後のＩＳＣ開度に到達しているかどうか判断される。到達していないと判断された場合は、ステップ２１１２、２１１３において完爆後のＩＳＣ開度への移行処理を行う。ステップ２１１１において到達したと判断された場合は、ステップ２１１４で完爆後のＩＳＣ開度を選択することとなる。前記移行処理中の開度または選択された開度はステップ２１１５においてＩＳＣ開度として出力される。
【００４５】
図２２は、始動時のＩＳＣ開度の計算ブロックの移行処理のフローチャートである。
まず、ステップ２２０１で全ての移行処理が終了したかどうかを判断する。全ての移行処理が終了したと判断された場合は、そのまま処理を終了することとなる。ステップ２２０２〜２２１１までは第一の移行処理のステップである。ステップ２２０２でＩＳＣ開度の移行目標値を読み込む。ステップ２２０３で現在のＩＳＣ開度を読み込む。ステップ２２０４においては、第一の移行処理が終了したかどうかを判断する。第一の移行処理が終了した場合は、ステップ２２１２〜２２１８に示す第二の移行処理を行う。
【００４６】
ステップ２２０４において第一の移行処理が終了していないと判断された場合は、ステップ２２０５において現在のＩＳＣ開度が移行目標値より大きいか小さいかを判断する。移行目標値より小さい場合は、ステップ２２０６において所定の開度を加算し、大きい場合はステップ２２１０において所定の開度を減算する。加算、減算によりＩＳＣ開度と移行目標値の関係が当初の比較結果より反転すると、現在のＩＳＣ開度を移行目標値に置き換え、第一の移行処理が完了したと判断する（ステップ２２０８、２２０９）。
【００４７】
第一の移行処理が完了した場合は、第二の移行処理を行う。第二の移行処理はステップ２２０２にて移行目標値が第二の移行目標値に置き換えられており、第一の移行処理と同様に大小比較と所定値の加算、減算にて処理される（ステップ２２１２、２２１３、２２１７、２２１４、２２１８）。最終的に第一の移行処理と同様に加算、減算によりＩＳＣ開度と移行目標値の関係が第二の移行処理開始時の比較結果より反転すると、現在のＩＳＣ開度を最終の移行目標値に置き換え、全ての移行処理が完了したと判断する（ステップ２２１５、２２１６）。
【００４８】
図２３は、前記図１４のベンチュリ室回りの構成時の制御のフローチャートである。
まず、ステップ２３０１でエンジン水温を読み込み、ステップ２３０２において前記エンジン水温に応じたディレイ時間をテーブル検索する。ステップ２３０４でエンジン完爆後か否かを判断し、完爆後でなければステップ２３０５でバイパスバルブをＯＮとする。ステップ２３０４で完爆後と判断されると更にステップ２３０６で前記ディレイ時間経過か否かを判断する。ディレイ時間経過していなければ、ステップ２３０７でバイパスバルブＯＦＦし、ディレイ時間経過後であればステップ２３０８でバイパスバルブをＯＮする。
【００４９】
以上詳細に説明したように、本実施形態のエンジンの燃料制御装置は、エンジンの吸気管２０４に設定されたスロットル絞り弁２０２と、スロットル絞り弁２０２の前後をバイパスするバイパス通路に設定されたアイドルスピードコントロールバルブ２０５と、エンジンの始動前と始動後を判定する始動時判定手段と、アイドルスピードコントロールバルブ２０５開度の始動前の開度を設定する第１開度設定手段と、アイドルスピードコントロールバルブ２０５開度の始動後の開度を設定する第２開度設定手段と、前記エンジンの始動前から始動後に遷移する時にアイドルスピードコントロールバルブ２０５開度に、少なくとも１つ以上の目標開度を設定する目標開度設定手段とを備え、エンジン始動時において、ＩＳＣ開度を完爆判定前の開度→完爆後目標開度→完爆後の開度と移行させることで、完爆の回転上昇に伴なうベンチュリ負圧変化を抑制し、始動時の燃料ガス供給量を安定させるとともに、始動後の空燃比の過リッチを防止でき、燃焼悪化による始動性不良及び始動後のエンジン回転数低下を回避することができる。
【００５０】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
例えば、前記実施形態のエンジン制御装置２１４は、ＩＳＣ帰還制御手段１０３による目標回転数帰還制御及び開度補正値計算手段１０７による基本開度の補正に関し、排気空燃比に対してリニアな空燃比信号を出力する酸素濃度センサ２１２を用いているが、前記エンジン２０１の排気ガスが理論空燃比に対してリッチ側／リーン側の２つの信号を出力する酸素濃度センサ（図示省略）を用いてもよい。
【００５１】
また、前記実施形態においては、ＰＩＤ制御における比例的制御（Ｐ制御）、積分的制御（Ｉ制御）、及び微分的制御（Ｄ制御）の３つの制御手段で、空燃比偏差を各々演算して演算値を求め、その演算値を加算することで、前記空燃比補正係数を算出しているが、前記３つの制御手段のいずれかの１つ、あるいは、前記３つの制御手段の内の二つ（例えば、ＰＩ制御等）で演算値を求め、該演算値に基づき空燃比補正係数を算出するようにすることも可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明に係るエンジンの燃料制御装置及び要求アイドル空気量制御方法は、ベンチュリ式燃料供給装置の始動後のベンチュリ室圧力を安定化できるので、空燃比変動に起因する始動後の回転変動を抑制することができる。また、制御定数にエンジン水温に関するパラメータを含ませているため、低温始動から常温始動に関しても安定した始動を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のベンチュリ式燃料供給装置の始動時のＩＳＣ制御方法を備えた燃料制御装置の制御ブロックを示す図。
【図２】本実施形態のベンチュリ式燃料供給装置の始動時のＩＳＣ制御方法を備えた燃料制御装置が制御するエンジン回りの構成を示す図。
【図３】本実施形態のベンチュリ式燃料供給装置の始動時のＩＳＣ制御方法を備えた燃料制御装置の内部構成を示す図。
【図４】本実施形態のベンチュリ式燃料供給装置のチョークバルブとスロットルバルブの間のベンチュリ室回りの構成を示す図。
【図５】本実施形態のエンジンの燃料制御装置のエアブリード開度の計算ブロックを示す図。
【図６】本実施形態のエンジンの燃料制御装置の基本エアブリード開度算出ブロックの詳細な構成を示す図。
【図７】本実施形態のエンジンの燃料制御装置の回転補正分計算ブロックの詳細な構成を示す図。
【図８】本実施形態のエンジンの燃料制御装置の完爆判定ブロックの詳細な構成を示す図。
【図９】本実施形態のエンジンの燃料制御装置の始動時のＩＳＣ開度の計算ブロックを示す図。
【図１０】本実施形態のエンジンの燃料制御装置の始動時ＩＳＣ開度の移行処理を示す図。
【図１１】本実施形態のエンジンの燃料制御装置の始動時ＩＳＣ開度の移行処理の他の例を示す図。
【図１２】本実施形態のベンチュリ式燃料供給装置の始動時のＩＳＣ制御方法を備えていない場合のエンジンの始動時の挙動の一例を示す図。
【図１３】本実施形態のベンチュリ式燃料供給装置の始動時のＩＳＣ制御方法を備えている場合のエンジンの始動時の挙動の一例を示す図。
【図１４】本実施形態のベンチュリ式燃料供給装置のベンチュリ室回りの構成の他の例を示す図。
【図１５】本実施形態のエンジンの燃料制御装置のベンチュリ室回りの構成でのエンジンの始動時の挙動の一例を示す図。
【図１６】本実施形態のベンチュリ式燃料供給装置の始動時のＩＳＣ制御方法を備えた燃料制御装置の制御のフローチャート。
【図１７】本実施形態のエンジンの燃料制御装置のエアブリード開度の計算ブロックの全体のフローチャート。
【図１８】本実施形態のエンジンの燃料制御装置の基本エアブリード開度の計算ブロックのフローチャート。
【図１９】本実施形態のエンジンの燃料制御装置の回転数補正分の計算ブロックのフローチャート。
【図２０】本実施形態のエンジンの燃料制御装置の完爆判定のステップのフローチャート。
【図２１】本実施形態のエンジンの燃料制御装置の始動時のＩＳＣ開度の計算ブロックのフローチャート。
【図２２】本実施形態のエンジンの燃料制御装置の始動時のＩＳＣ開度の計算ブロックの移行処理のフローチャート。
【図２３】本実施形態のエンジンの燃料制御装置のベンチュリ室回りの構成時の制御のフローチャート。
【符号の説明】
１０２…エアブリードの基本開度計算手段
１０３…ＩＳＣの帰還制御手段
１０７…エアブリードの基本開度補正手段
２０１…エンジン
２０２…スロットル絞り弁（第１の絞り弁）
２０３…チョークバルブ
２０４…吸気管
２０５…アイドルスピードコントロールバルブ（第２の絞り弁）
２０７…レギュレータ
２０８…エアブリードバルブ（混合比決定手段）
２１２…酸素濃度センサ
２１３…イグニッションキイスイッチ
２１４…エンジン制御装置
３０１…入出力インターフェイス（Ｉ／ＯＬＳＩ）
３０２…演算処理装置（ＭＰＵ）
３０３…ＥＰ−ＲＯＭ
３０４…ＲＡＭ
５０１…基本エアブリード開度計算ブロック
５０６…完爆判定ブロック
９０１…完爆前のＩＳＣ開度テーブル
９０３…移行処理ブロック
９０４…完爆後の移行ＩＳＣ開度目標値
９０９…完爆後のＩＳＣ開度テーブル
１２０４…補正無の時の空燃比挙動
１２０５…補正無の時のエンジン回転数挙動
１３０４…補正有の時のエンジン空燃比挙動
１３０５…補正有の時のエンジン空燃比挙動
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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