(57)【要約】【課題】  特に低温始動時においても、空燃比を最適化し得る発明を提案するものである。【解決手段】  エンジンの始動時において、シリンダ内に流入する燃料量に応じて、シリンダ内に流入する空気量を制御する手段を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。さらに、エンジンの始動時において、シリンダ内に流入する燃料量に基づいて、シリンダ内に流入する目標空気量を演算もしくは／かつシリンダ内に流入する空気量を制御する手段を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置である。【選択図】図１
2009079557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの始動時において、
シリンダ内に流入する燃料量に基づいて、
シリンダ内に流入する目標空気量を演算もしくは／かつシリンダ内に流入する空気量を制御する手段を備えたことを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
エンジンの始動時において、
エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータに応じて、
シリンダ内に流入する目標空気量を演算もしくは／かつシリンダ内に流入する空気量を制御する手段を備えたことを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項２において、
エンジンの始動時において、
クランキング開始から所定時間経過後もしくは所定サイクル経過後までは、
前記エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータに応じて、
シリンダ内に流入する空気量を制御する手段を備えたことを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータは、
少なくとも外気温もしくはエンジン吸気温もしくはエンジン冷却水温の一つであることを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項２〜４において、前記エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータが低くなるに応じて、
シリンダ内に流入する空気量が小さくなるように制御することを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項２〜５において、前記エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータが所定値以下のとき、
シリンダ内に流入する空気量がもっとも小さくなるように制御することを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項２〜６において、前記エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータが所定値以下のとき、
シリンダ内に流入する燃料量がもっとも少なくなるように空気量を制御することを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７において、
シリンダ内空気量を制御する手段は、
スロットルもしくは／かつ可変動弁であることを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項９】
請求項８において、
シリンダ内空気量を制御する手段として、
過給器を備えることを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項１０】
請求項２〜９において、
リフト量が制御可能な可変動弁を備え、
前記エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータが所定値以下のとき、
クランキング開始から所定時間経過後もしくは所定サイクル経過後までは、
吸気弁もしくは／かつ排気弁の前記リフト量を最小もしくは０とすることを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０において、
実際にシリンダ内に流入する燃料量を予測演算する手段と、
前記「実シリンダ内流入燃料量予測値」に基づいて、
目標シリンダ内空気量もしくは／かつ目標シリンダ内空燃比を演算する手段とを、
備えたことを
特徴とするエンジン制御装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記「実シリンダ内流入燃料量予測値」と前記「目標シリンダ内空燃比」に基づいて、
目標シリンダ内空気量を演算する手段とを、
備えたことを
特徴とするエンジン制御装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
「シリンダ内流入燃料量目標値」を演算する手段と、
前記「シリンダ内流入燃料量目標値」と前記「実シリンダ内流入燃料量予測値」の差に基づいて、
エンジン吸入空気量もしくは空燃比もしくは燃料噴射量を補正する手段を備えることを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記「シリンダ内流入燃料量目標値」が前記「実シリンダ内流入燃料量予測値」より大きいとき、
シリンダ内空気量が少なくなるようにもしくはシリンダ内空燃比が小さくなるように、
補正することを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記「シリンダ内流入燃料量目標値」が前記「実シリンダ内流入燃料量予測値」より小さいとき、
シリンダ内燃料量が少なくなるように補正することを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項１６】
請求項１２において、
前記「実シリンダ内流入燃料量予測値」が所定値より小さいとき、
シリンダ内空気量がもっとも少なくなるように制御することを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項１７】
請求項１１において、
前記「実シリンダ内流入燃料量予測手段」は、
少なくとも「噴射燃料量」と「吸気管内残留燃料量」とから「実シリンダ内流入燃料量」を求めることを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記「実シリンダ内流入燃料量予測手段」は、
「噴射燃料量」と「吸気管内残留燃料量」の和である「総吸気管内燃料量」を求める手段と、
前記「総吸気管内燃料量」に基づいて、「実シリンダ内流入燃料量」を演算する手段を備えることを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８において、
燃料噴射は、吸気弁が開く前に開始することを
特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９において、
燃料噴射は、吸気弁が開く前に終了することを
特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御装置に関し、特に始動時の排気を低減する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、北米，欧州，国内などの自動車用エンジン排気規制強化にともない、エンジン排気の更なる低減が要求されつつある。触媒の高性能化および触媒制御の高精度化が進み、エンジンからの排気は、始動時に排出される量が支配的である。排気性能は、シリンダ内の空燃比が大きく影響するため、始動時においてもシリンダ内の空燃比の最適化が課題である。
【０００３】
特許文献１においては、極低温の始動時の空燃比を適正に制御するため、始動時は、燃料噴射量（目標空燃比）を、通常時よりリッチ側に設定し、始動後は、徐々に燃料噴射量（目標空燃比）をリーンシフトさせて、通常空燃比に戻す発明が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２２７５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸気ポートに燃料を噴射するエンジンにおいては、始動時のエンジン温度，吸入空気温度に応じて、噴射した燃料の内、シリンダ内に流入する燃料量が変化することが知られている。特に、温度が低下するにつれて、シリンダ内に流入する燃料量が少なくなるため、シリンダ内の空燃比の最適化が困難になる。
【０００６】
温度が低くなるにつれ、噴射した燃料の内、シリンダ内に流入する燃料量は、減少していき、特に氷点下などの極低温においては、シリンダ内への流入率は、極端に小さくなる。一方で、シリンダ内に流入する空気量は、ほとんど変化しないかあるいは低温になるに応じて密度が高くなるため、むしろシリンダ内の空気量充填効率は高くなる。したがって、当該発明において、低温始動時において、空燃比を最適化するためには、より多くの燃料を噴射しなければならない。しかし、より多くの燃料を噴射すると、吸気管内に大量に燃料が残留することになり、この吸気管内残留燃料が、始動後、徐々にシリンダ内に流入し、空燃比の制御性を悪化させる。また、インジェクタ（燃料噴射弁）が、一サイクルあたりに噴射可能な燃料噴射量は、インジェクタのダイナミックレンジおよびエンジンの行程上限界がある（エンジンがクラキングにより回転しているため、燃料噴射できる期間が限られる）。このことから、特に、極低温においては、シリンダに流入する空気量に見合うだけのシリンダ内流入燃料量を実現する燃料噴射量を供給できなくなる。
【０００７】
以上より、当該発明のように、燃料噴射量の始動時の空燃比を最適化しようとしても、特に、極低温においては、限界がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記、事情に鑑み、本発明では、特に低温始動時においても、空燃比を最適化し得る発明を提案するものである。
【０００９】
請求項１においては、図１に示されるように、
エンジンの始動時において、
シリンダ内に流入する燃料量に基づいて（応じて）、
シリンダ内に流入する目標空気量を演算もしくは／かつシリンダ内に流入する空気量を制御する手段を備えたことを
特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。すなわち、上述したように、極低温においては、シリンダ内に流入する燃料量が極端に少なくなり、燃料量増量制御だけでは空燃比を最適化するには限界がある。そこで、シリンダ内に流入する燃料量が少なくなるに応じて、シリンダ内に流入する空気量を少なくするように制御するものである。その手段として、シリンダ内に流入する目標空気量を演算する手段もしくは／かつシリンダ内に流入する空気量を制御する手段を備えるものである。
【００１０】
請求項２においては、図２に示されるように、
エンジンの始動時において、
エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータに応じて、
シリンダ内に流入する目標空気量を演算もしくは／かつシリンダ内に流入する空気量を  制御する手段を備えたことを
特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。すなわち、シリンダ内に流入する燃料量は、燃料温度が下がるに応じて、少なくなることが知られている。このことから、エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータに応じて、シリンダ内に流入する空気量を制御するものである。より具体的には、後述の請求項５の説明でも述べるように、当該温度が下がるに応じて、シリンダ内に流入する空気量を少なくなるように制御するものである。その手段として、シリンダ内に流入する目標空気量を演算する手段もしくは／かつシリンダ内に流入する空気量を制御する手段を備えるものである。
【００１１】
請求項３においては、図２に示されるように、
請求項２において、
エンジンの始動時において、
クランキング開始から所定時間経過後もしくは所定サイクル経過後までは、
前記エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータに応じて、
シリンダ内に流入する空気量を制御する手段を備えたことを
特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。すなわち、シリンダ内に流入する燃料量が極端に少なくなるのは、極低温の始動時の初期に限られるため、その期間のみ本発明を適用することを明記するものである。
【００１２】
請求項４においては、図２に示されるように、
請求項２において、
前記エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータは、
少なくとも外気温もしくは吸気温もしくはエンジン冷却水温の一つであることを
特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。すなわち、請求項２の説明において述べた温度パラメータとして、実用的な外気温，吸気温，エンジン冷却水温であることを明記するものである。
【００１３】
請求項５においては、
請求項２〜４において、前記エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータが低くなるに応じて、
シリンダ内に流入する空気量が小さくなるように制御することを特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。すなわち、請求項２の説明でも述べたように、シリンダ内に流入する燃料量は、燃料温度が下がるに応じて、少なくなることが知られている。当該温度が下がるに応じて、シリンダ内に流入する空気量を少なくなるように制御するものである。その手段として、シリンダ内に流入する目標空気量を演算する手段もしくは／かつシリンダ内に流入する空気量を制御する手段を備えるものである。
【００１４】
請求項６においては、
請求項２〜５において、前記エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータが所定値以下のとき、
シリンダ内に流入する空気量がもっとも小さくなるように制御することを特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。すなわち、上述した様に、インジェクタ（燃料噴射弁）が、一サイクルあたりに噴射可能な燃料噴射量は、インジェクタのダイナミックレンジおよびエンジンの行程上（エンジンがクラキングにより回転しているため、燃料噴射できる期間が限られる）、限界がある。一方で、一サイクルあたりに噴射可能な燃料量を最大限噴射しても、温度が下がるにつれ、シリンダ内に流入する燃料量（の割合）は減少する。そのため、空気量をそれに応じて減少することで空燃比を最適に保つことを請求項１〜５で述べた。しかし、空気量を減少させると、空燃比は最適に保たれるものの、その分、発生トルクは減少する。シリンダ内に流入する燃料量を減少するにつれ、空気量も減少させると、いずれ始動可能なトルクを発生できないレベルにまで低下することがある。このときは、当該サイクルにおいては、燃焼発生（トルク発生）はさせずに、未燃燃料が排気管へ、排出されないように、シリンダ内に流入する空気量を可能な限りもっとも小さくなるように制御することを明記するものである。
【００１５】
請求項７においては、
請求項２〜６において、前記エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータが所定値以下のとき、
シリンダ内に流入する燃料量がもっとも少なくなるように空気量を制御することを特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。すなわち、本請求項は、請求項６で述べた事情に準じるものであるが、請求項６では、燃焼発生（トルク発生）を維持できないほど、シリンダ流入燃料量が少なくなるときは、当該サイクルでの燃焼発生はあきらめて、未燃燃料が排気管へ、排出されないように、シリンダ内に流入する空気量を可能な限りもっとも小さくなるように制御することを提案した。しかし、空気量を最小にするには、シリンダ内の圧力をより小さくする必要があり、その場合、吸気時に吸気弁での流速が高くなり、その流速のエネルギーにより燃料がより多くシリンダ内に吸入されることがある。吸入された燃料が、燃焼を発生させるのに十分な量であればよいが、依然として、燃焼発生に十分な量ではない場合は、その分、未燃燃料が排出され、排気を悪化させるのみとなる。したがって、空気量をもっとも小さくなるように制御することが最適ではない場合もあるので、シリンダに流入する燃料がもっとも少なくなるように、空気量を制御することを提案するものである。
【００１６】
請求項８においては、
請求項１〜７において、
シリンダ内空気量を制御する手段は、
スロットルもしくは／かつ可変動弁であることを特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。シリンダ内空気量を制御する手段としては、吸気管に設けられるスロットルが一般的であるが、シリンダ毎の空気量をより精度良く制御するには、可変動弁が有利である。
【００１７】
請求項９においては、
請求項８において、
シリンダ内空気量を制御する手段として、
過給器を備えることを特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。すなわち、始動時の空気量をより多く供給する必要がある場合は、過給器を用いて行うためである。ただし、この場合は、始動時から過給可能なものであることが前提である。
【００１８】
請求項１０においては、
請求項２〜９において、
リフト量が制御可能な可変動弁を備え、
前記エンジン温度もしくは燃料温度と相関のある温度パラメータが所定値以下のとき、
クランキング開始から所定時間経過後もしくは所定サイクル経過後までは、
吸気弁もしくは／かつ排気弁の前記リフト量を最小もしくは０とすることを特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。すなわち、本請求項は、請求項６で述べた事情に準じるものである。請求項６では、燃焼発生（トルク発生）を維持できないほど、シリンダ流入燃料量が少なくなるときは、当該サイクルでの燃焼発生はあきらめて、未燃燃料が排気管へ、排出されないように、シリンダ内に流入する空気量を可能な限りもっとも小さくなるように制御することを提案した。特に、リフト量が制御可能な可変動弁を備える場合は、例えば、吸気弁のリフト量を０とすることで、シリンダ内に流入する空気量を最小にすることが可能である。あるいは、排気弁のリフト量を０とすれば、燃料がシリンダ内に流入することはあっても、排気管に排出されることはない。
【００１９】
請求項１１においては、図３に示されるように、
請求項１〜１０において、
実際にシリンダ内に流入する燃料量を予測演算する手段と、
前記「実シリンダ内流入燃料量予測値」に基づいて、
目標シリンダ内空気量もしくは／かつ目標シリンダ内空燃比を演算する手段とを、
備えたことを特徴とするエンジン制御装置
を提案する。すなわち、本請求項は、請求項１に準じるものであるが、請求項１の構成において「シリンダ内に流入する燃料量」を「予測演算する手段」を追加するものである。
【００２０】
請求項１２においては、図４に示されるように、
請求項１１において、
前記「実シリンダ内流入燃料量予測値」と前記「目標シリンダ内空燃比」に基づいて、
目標シリンダ内空気量を演算する手段とを、
備えたことを特徴とするエンジン制御装置
を提案する。すなわち、「実シリンダ内流入燃料量予測値」と「目標シリンダ空燃比」から、目標空燃比を実現するのに適当な「目標シリンダ内空気量」を演算するものである。
【００２１】
請求項１３においては、図５に示されるように、
請求項１２において、
「シリンダ内流入燃料量目標値」を演算する手段と、
前記「シリンダ内流入燃料量目標値」と前記「実シリンダ内流入燃料量予測値」の差に基づいて、
エンジン吸入空気量もしくは空燃比もしくは燃料噴射量を補正する手段を備えることを
特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。例えば、始動時のシリンダ内空気量を特に制御しない場合（一般に充填効率は、最大となる）において、始動時に本来必要な燃焼燃料量を「シリンダ内流入燃料量目標値」とする。しかし、実際には、上述のように、噴射燃料量の一部（あるいは大半）は、吸気管内に残留する。このことから、「シリンダ内流入燃料量目標値」と「実シリンダ内流入燃料量予想値」とを比較して、差がある場合は、エンジン吸入空気量，空燃比，燃料噴射量を適宜、補正するものである。
【００２２】
請求項１４においては、図６に示されるように、
請求項１３において、
前記「シリンダ内流入燃料量目標値」が前記「実シリンダ内流入燃料量予測値」より大きいとき、
シリンダ内空気量が少なくなるようにもしくはシリンダ内空燃比が小さくなるように、
補正することを特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。すなわち、本請求項は、請求項１３に準じるものである。より具体的には、「シリンダ内流入燃料量目標値」が「実シリンダ内流入燃料量予想値」より大きいとき、すなわち、本来必要な燃焼燃料量に、実シリンダ内流入燃料量が達しない場合は、シリンダ内空燃比が、当初よりも大きく（リーン）になるため、これを補正すべく、シリンダ内空気量が少なくなるようにもしくはシリンダ内空燃比が小さくなるように補正するものである。
【００２３】
請求項１５においては、図７に示されるように、図８に示されるように
請求項１３において、
前記「シリンダ内流入燃料量目標値」が前記「実シリンダ内流入燃料量予測値」より小さいとき、
シリンダ内燃料量が少なくなるように補正することを特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。すなわち、本請求項は、請求項１３に準じるものである。より具体的には、「シリンダ内流入燃料量目標値」が「実シリンダ内流入燃料量予想値」より小さいとき、すなわち、本来必要な燃焼燃料量より、実シリンダ内流入燃料量が多い場合は、シリンダ内空燃比が、当初よりも小さく（リッチ）になるため、これを補正すべく、シリンダ内燃料量を少なくなるように補正するものである。なお、本請求項では、燃料量を少なくすることで、空燃比をリッチの状態から適正化するものである。これは、始動時においては、空気量は一般に充填効率最大のため、空気量を大きくすることができないためである。しかし、請求項９に記載したように、始動時から過給することが可能であれば、空気量を多くして対応することも可能であることを付言しておく。
【００２４】
請求項１６においては、図８に示されるように、
請求項１２において、
前記「実シリンダ内流入燃料量予測値」が所定値より小さいとき、
シリンダ内空気量がもっとも少なくなるように制御することを特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。本請求項は、請求項６に準じるものである。すなわち、前述したように、インジェクタ（燃料噴射弁）が、一サイクルあたりに噴射可能な燃料噴射量は、インジェクタのダイナミックレンジおよびエンジンの行程上（エンジンがクラキングにより回転しているため、燃料噴射できる期間が限られる）、限界がある。一方で、一サイクルあたりに噴射可能な燃料量を最大限噴射しても、温度が下がるにつれ、シリンダ内に流入する燃料量（の割合）は減少する。そのため、空気量をそれに応じて減少することで空燃比を最適に保つことを述べた。しかし、空気量を減少させると、空燃比は最適に保たれるものの、その分、発生トルクは減少する。シリンダ内に流入する燃料量を減少するにつれ、空気量も減少させると、いずれ始動可能なトルクを発生できないレベルにまで低下することがある。このときは、当該サイクルにおいては、燃焼発生（トルク発生）はさせずに、未燃燃料が排気管へ、排出されないように、シリンダ内に流入する空気量を可能な限りもっとも小さくなるように制御することを明記するものである。したがって、請求項１６における「所定値」とは、燃焼発生（トルク発生）可能レベル相当燃料量となる。
【００２５】
請求項１７においては、図９に示されるように、
請求項１１において、
前記「実シリンダ内流入燃料量予測手段」は、
少なくとも「噴射燃料量」と「吸気管内残留燃料量」とから「実シリンダ内流入燃料量」を求めることを特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。請求項１３の説明でも述べたように、噴射燃料量の一部（あるいは大半）は、吸気管内に残留する。実シリンダ内流入燃料量は、「当該サイクルでの噴射燃料量」と「前サイクル（あるいは始動前）に、吸気管内に残留する燃料量」とから決まる。これを明記するものである。
【００２６】
請求項１８においては、図１０に示されるように、
請求項１７において、
前記「実シリンダ内流入燃料量予測手段」は、
「噴射燃料量」と「吸気管内残留燃料量」の和である「総吸気管内燃料量」を求める手段と、
前記「総吸気管内燃料量」に基づいて、「実シリンダ内流入燃料量」を演算する手段を備えることを
特徴とするエンジンの制御装置
を提案する。すなわち、本請求項は、請求項１７に準じるものであり、「噴射燃料量」と「吸気管内残留燃料量」の和から「実シリンダ内流入燃料量」を求めることを明記するものである。
【００２７】
請求項１９においては、
請求項１〜１８において、
燃料噴射は、吸気弁が開く前に開始することを特徴とする
エンジンの制御装置
を提案する。すなわち、吸気弁が開いた後もなお、燃料噴射が継続していると噴射燃料が直接シリンダ内に流入しやすくなる。この場合、吸気流速の剪断応力を十分に利用することができないため、燃料は十分に微粒化できずに、シリンダに入る。燃料粒径が大きいと、燃焼素性が悪くなり、トルク性能，排気性能の双方に悪影響を及ぼす。これに鑑みて、燃料噴射は、少なくとも吸気弁が開く前に開始することを規定するものである。
【００２８】
請求項２０においては、
請求項１〜１９において、
燃料噴射は、吸気弁が開く前に終了することを特徴とする
エンジンの制御装置
を提案する。本請求項は、請求項１９に準じるものである。すなわち、請求項１９の説明でも述べたように、吸気弁が開いているときに燃料噴射を実施するのは、トルク性能および排気性能の双方の観点で望ましくない。したがって、より理想的には、燃料噴射を、吸気弁が開く前に終了するのがよい。それを明記するものである。
【００２９】
請求項２１においては、
請求項１〜２０に記載の制御装置を搭載した自動車
を提案する。
【００３０】
以上より、本発明によれば、シリンダ内流入燃料量に応じて、シリンダ内空気量を制御するので、特に低温始動時のように、シリンダ内流入燃料量が著しく減少しても、それに応じて、シリンダ内空気量を制御するので、常にシリンダ内の空燃比が最適化され、もって、始動時の排気が低減する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、シリンダ内流入燃料量に応じて、シリンダ内空気量を制御するので、特に低温始動時のように、シリンダ内流入燃料量が著しく減少しても、それに応じて、シリンダ内空気量を制御するので、常にシリンダ内の空燃比が最適化され、もって、始動時の排気が低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（実施例１）
図１１は本実施例を示すシステム図である。多気筒で構成されるエンジン９において、外部からの空気はエアクリーナ１を通過し、吸気マニホールド４，コレクタ５を経てシリンダ内に流入する。流入空気量は電子スロットル３により調節される。エアフロセンサ２では流入空気量が検出される。エンジン回転数センサ１５では、クランク軸の回転角１゜と燃焼周期毎の信号が出力される。水温センサ１４はエンジンの冷却水温度を検出する。またアクセル開度センサ１３は、アクセル６の踏み込み量を検出し、それによって運転者の要求トルクを検出する。アクセル開度センサ１３，エアフロセンサ２，電子スロットル３に取り付けられたスロットル開度センサ１７，エンジン回転数センサ１５，水温センサ１４のそれぞれの信号はコントロールユニット１６に送られ、これらセンサ出力からエンジンの運転状態を得て、空気量，燃料噴射量，点火時期のエンジンの主要な操作量が最適に演算される。コントロールユニット１６内で演算された燃料噴射量は開弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁７に送られる。またコントロールユニット１６で演算された点火時期で点火されるよう駆動信号が点火プラグ８に送られる。噴射された燃料は吸気マニホールドからの空気と混合されエンジン９のシリンダ内に流入し混合気を形成する。可変吸気弁３１は、可変動弁であり、開弁時期，閉弁時期がそれぞれ制御可能である。混合気は所定の点火時期で点火プラグ８から発生される火花により爆発しその燃焼圧によりピストンを押し下げエンジンの動力となる。爆発後の排気は排気管１０を経て三元触媒１１に送り込まれる。排気還流管１８を通って排気の一部は吸気側に還流される。排気還流量調整バルブ１９によって制御される。Ａ／Ｆセンサ１２はエンジン９と三元触媒１１の間に取り付けられており、排気中に含まれる酸素濃度に対して線形の出力特性を持つ。排気中の酸素濃度と空燃比の関係はほぼ線形になっており、したがって酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ１２により空燃比を求めることが可能となる。コントロールユニット１６ではＡ／Ｆセンサ１２の信号から三元触媒１１上流の空燃比を算出し、触媒下流Ｏ2センサ２０の信号から、三元触媒下流のＯ2濃度もしくはストイキに対してリッチもしくはリーンであるかを算出する。また、両センサの出力を用いて三元触媒１１の浄化効率が最適となるよう燃料噴射量もしくは空気量を逐次補正するＦ／Ｂ制御を行う。また、吸気温センサ２９で、吸気温が、筒内圧センサ３０で、筒内の圧力が、それぞれ検出される。
【００３３】
図１２はコントロールユニット１６の内部を示したものである。ＥＣＵ１６内にはＡ／Ｆセンサ１２，スロットル開度センサ１７，エアフロセンサ２，エンジン回転数センサ１５，水温センサ１４，アクセル開度センサ１３，触媒下流Ｏ2センサ２０，吸気温センサ２９，筒内圧センサ３０の各センサ出力値が入力され、入力回路２４にてノイズ除去等の信号処理を行った後、入出力ポート２５に送られる。入力ポートの値はＲＡＭ２３に保管され、ＣＰＵ２１内で演算処理される。演算処理の内容を記述した制御プログラムはＲＯＭ２２に予め書き込まれている。制御プログラムに従って演算された各アクチュエータ作動量を表す値はＲＡＭ２３に保管された後、出力ポート２５に送られる。点火プラグの作動信号は点火出力回路内の一次側コイルの通流時はＯＮとなり、非通流時はＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセットされる。点火時期はＯＮからＯＦＦになる時である。出力ポートにセットされた点火プラグ用の信号は点火出力回路２６で燃焼に必要な十分なエネルギーに増幅され点火プラグに供給される。また燃料噴射弁の駆動信号は開弁時ＯＮ，閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセットされ、燃料噴射弁駆動回路２７で燃料噴射弁を開くに十分なエネルギーに増幅され燃料噴射弁７に送られる。電子スロットル３の目標開度を実現する駆動信号は、電子スロットル駆動回路２８を経て、電子スロットル３に送られる。可変吸気弁３１の開弁時期および閉弁時期を実現する駆動信号は、駆動回路３２を経て、可変吸気弁３１に送られる。以下、ＲＯＭ２２に書き込まれる制御プログラムについて述べる。
【００３４】
図１３は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・始動制御許可部（図１４）
・目標燃料噴射量演算部（図１５）
・シリンダ流入燃料噴射量演算部（図１６）
・目標空燃比演算部（図１７）
・目標空気量演算部（図１８）
・目標スロットル開度，吸気弁開閉時期演算部（図１９）
「始動制御許可部」で、始動制御が許可されると（Ｆ＿sidou＝１）、「目標燃料噴射量演算部」で、目標燃料噴射量（ＴｇＴＩ）を演算する。「シリンダ流入燃料量演算部」において、噴射した燃料の内、実際にシリンダ内に流入する燃料量（ＴＩＣｙｌ）を予測演算する。「目標空燃比演算部」で、目標空燃比（ＴｇＦＡ）を演算する。「目標空気量演算部」では、シリンダ流入燃料量（ＴＩＣｙｌ）に基づいて、目標空燃比｛ＴｇＦＡ｝を実現するように、目標空気量（ＴｇＴｐ）を演算する。「目標スロットル開度，吸気弁開閉時期演算部」では、目標空気量（ＴｇＴｐ）を実現するように、目標スロットル開度（ＴｇＴＶＯ），目標吸気弁開閉時期（ＴｇＩＶＣ，ＴｇＩＶＯ）を演算する。
【００３５】
以下、各演算部の詳細説明をする。
【００３６】
＜始動制御許可部（図１４）＞
本演算部（許可部）では、始動制御の許可の判定（Ｆ＿sidou）を行う。具体的には図１４に示されるように、
・Ｎｅ（エンジン回転数）＝０からＫ１≦Ｎｅとなったとき、Ｆ＿sidou＝１とする。
【００３７】
・「Ｆ＿sidou＝１」かつ「ＴｇＮｅ（始動後アイドル時目標回転数）−Ｋ１≦Ｎｅ≦ＴｇＮｅ＋Ｋ２の状態がＫ３［燃焼回数］以上持続したとき」、Ｆ＿sidou＝０とする。
【００３８】
なお、回転数の収束状態を決める（始動期間の終了を決める）パラメータであるＫ１，Ｋ２，Ｋ３は、経験的に決めるのがよい。Ｆ＿sidou＝１のとき、以下に述べる「目標燃料量演算部（図１５）」，「シリンダ流入燃料噴射量演算部（図１６）」，「目標空燃比演算部（図１７）」，「目標空気量演算部（図１８）」，「目標スロットル開度，吸気弁開閉時期演算部（図１９）」
の処理を行う。
【００３９】
＜目標燃料噴射量演算部（図１５）＞
本演算部では、目標燃料噴射量（ＴＩ）の演算を行う。具体的には、図１５に示されるように、冷却水温（Ｔｗｎ）に基づいて、テーブルを参照して、目標燃料噴射量ＴｇＴＩを求める。
【００４０】
＜シリンダ流入燃料量演算部（図１６）＞
本演算部では、シリンダ流入燃料量（ＴＩＣｙｌ）を演算する。具体的には、図１６に示されるように、目標燃料噴射量（ＴｇＴｉ）にシリンダ流入率（Ｒ＿Ｃｙｌ）を乗じた値をシリンダ流入燃料量（ＴＩＣｙｌ）を演算する。シリンダ流入率（Ｒ＿Ｃｙｌ）は、冷却水温（Ｔｗｎ）に基づいて、テーブルを参照して決める。Ｒ＿Ｃｙｌを決めるテーブルは、重要であり、実機試験結果などから、精密に決めるのがよい。
【００４１】
＜目標空燃比演算部（図１７）＞
本演算部では、目標空燃比の逆数にあたる目標当量比（ＴｇＦＡ）を演算する。具体的には、図１７に示されるように、ＴｇＦＡ＝ＴｇＦＡ＿０とする。ＴｇＦＡ＿０は、一般に１．０とするのがよい。
【００４２】
＜目標空気量演算部（図１８）＞
本演算部では、目標空気量（ＴｇＴｐ）を演算する。具体的には、図１８に示されるように、シリンダ流入燃料量（ＴＩＣｙｌ）に目標空気過剰率（１／ＴｇＦＡ）を乗じて、目標空気量（ＴｇＴＰ）を演算する。
【００４３】
＜目標スロットル開度，吸気弁開閉時期演算部（図１９）＞
本演算部では、ＴｇＴＶＯ（目標スロットル開度），ＴｇＩＶＯ（目標吸気弁開時期），ＴｇＩＶＣ（目標吸気弁閉時期）の演算を行う。具体的には図１９に示されるように、ＴｇＴｐ（ｎ）（目標空気量）とＮｅ（エンジン回転数）に基づいて、各テーブルを参照して、ＴｇＴＶＯ，ＴｇＩＶＯ，ＴｇＩＶＣを求める。各テーブルの値は、所望の空気量が実現できる操作量となるように、理論的もしくは経験的（実験）に決めるのがよい。
【００４４】
本実施例によれば、実際にシリンダ内に流入する燃料に応じて、空気量が制御されるので、極低温でシリンダ内に流入する燃料量が極端に少なくなっても、空気量もそれに応じて、絞られるので、空燃比が極端にリーン化して失火し、排気が悪化することが避けられる。
【００４５】
（実施例２）
実施例１では、シリンダ流入燃料量に基づいて、目標空気量を求めたが、実施例２では、温度パラメータ（冷却水温）から直接、目標空気量を求める。
【００４６】
図１４は本実施例を示すシステム図であり、実施例１と同様であるので詳述はしない。図１５はコントロールユニット１６の内部を示したものであり、実施例１と同様であるので詳述しない。
【００４７】
図２０は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・始動制御許可部（図１４）
・目標燃料噴射量演算部（図１５）
・目標空気量演算部（図２１）
・目標スロットル開度，吸気弁開閉時期演算部（図１９）
「始動制御許可部」で、始動制御が許可されると（Ｆ＿sidou＝１）、「目標燃料噴射量演算部」で、目標燃料噴射量（ＴｇＴＩ）を演算する。「目標空気量演算部」では、冷却水温（Ｔｗｎ）に基づいて、目標空気量（ＴｇＴｐ）を演算する。「目標スロットル開度、吸気弁開閉時期演算部」では、目標空気量（ＴｇＴｐ）を実現するように、目標スロットル開度（ＴｇＴＶＯ），目標吸気弁開閉時期（ＴｇＩＶＣ，ＴｇＩＶＯ）を演算する。
【００４８】
以下、各演算部の詳細説明をする。
【００４９】
＜始動制御許可部（図１４）＞
図１４に示されるものであり実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００５０】
＜目標燃料噴射量演算部（図１５）＞
図１５に示されるものであり実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００５１】
＜目標空気量演算部（図２１）＞
本演算部では、目標空気量（ＴｇＴｐ）を演算する。具体的には、図２１に示されるように、冷却水温（Ｔｗｎ）に基づいて、テーブルを参照して、目標空気量（ＴｇＴＰ）を演算する。
【００５２】
＜目標スロットル開度，吸気弁開閉時期演算部（図１９）＞
図１９に示されるものであり実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００５３】
本実施例によれば、温度パラメータに応じて、空気量が制御されるので、極低温でシリンダ内に流入する燃料量が極端に少なくなっても、空気量も温度に応じて、絞られるので、空燃比が極端にリーン化して失火し、排気が悪化することが避けられる。
【００５４】
（実施例３）
実施例１では、シリンダ流入燃料量に基づいて、目標空気量を求めたが、実施例３では、目標燃料噴射量とシリンダ流入燃料量との差に応じて、目標空気量を補正する。
【００５５】
図１４は本実施例を示すシステム図であり、実施例１と同様であるので詳述はしない。図１５はコントロールユニット１６の内部を示したものであり、実施例１と同様であるので詳述しない。
【００５６】
図２２は制御全体を表したブロック図であり、実施例１（図１３）に対して、目標燃料量（ＴｇＴＩ））が、目標空気量演算部に入力されている。それ以外の構成は、実施例１と同じである。
【００５７】
以下、各演算部の詳細説明をする。
【００５８】
＜始動制御許可部（図１４）＞
図１４に示されるものであり実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００５９】
＜目標燃料噴射量演算部（図１５）＞
図１５に示されるものであり実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００６０】
＜シリンダ流入燃料量演算部（図１６）＞
図１６に示されるものであり実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００６１】
＜目標空気量演算部（図２３）＞
本演算部では、目標空気量（ＴｇＴｐ）を演算する。具体的には、図２３に示されるように、
シリンダ流入燃料量（ＴＩＣｙｌ）に目標空気過剰率（１／ＴｇＦＡ）を乗じて、目標空気量基本値（ＴｇＴＰ０）を演算する。目標空気量基本値（ＴｇＴｐ０）に目標空気量補正値（Ｒ＿Ｔｐ）を乗じて、目標空気量（ＴｇＴｐ）を求める。目標空気量（Ｒ＿Ｔｐ）は、目標燃料噴射量（ＴｇＴＩ）とシリンダ流入燃料量（ＴＩＣｙｌ）の差である燃料制御誤差（ｅ＿ＴＩ）からテーブルを参照して決める。
【００６２】
＜目標スロットル開度，吸気弁開閉時期演算部（図１９）＞
図１９に示されるものであり実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００６３】
本実施例によれば、燃料噴射量に基づいて、目標空気量を演算するが、実際にシリンダ内に流入する燃料に応じて、空気量が補正制御されるので、極低温でシリンダ内に流入する燃料量が極端に少なくなっても、空気量もそれに応じて、絞られる。したがって、空燃比が極端にリーン化して失火し、排気が悪化することが避けられる。
【００６４】
（実施例４）
実施例１では、シリンダ流入燃料量に基づいて、目標空気量を求めたが、実施例４では、シリンダ流入燃料量が所定値以下のときは、燃焼限界と判断し、目標空気量を最小（＝０）とする。
【００６５】
図１４は本実施例を示すシステム図であり、実施例１と同様であるので詳述はしない。図１５はコントロールユニット１６の内部を示したものであり、実施例１と同様であるので詳述しない。
【００６６】
図２２は制御全体を表したブロック図であり、実施例３と同じなので詳述しない。以下、各演算部の詳細説明をする。
【００６７】
＜始動制御許可部（図１４）＞
図１４に示されるものであり実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００６８】
＜目標燃料噴射量演算部（図１５）＞
図１５に示されるものであり実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００６９】
＜シリンダ流入燃料量演算部（図１６）＞
図１６に示されるものであり実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００７０】
＜目標空燃比演算部（図１７）＞
図１７に示されるものであり実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００７１】
＜目標空気量演算部（図２４）＞
本演算部では、目標空気量（ＴｇＴｐ）を演算する。具体的には、図２４に示されるように、
シリンダ流入燃料量（ＴＩＣｙｌ）に目標空気過剰率（１／ＴｇＦＡ）を乗じて、目標空気量基本値（ＴｇＴＰ０）を演算する。シリンダ流入燃料量（ＴＩＣｙｌ）が所定値（ＫＴＩＣｙｌ）以上のときは、目標空気量基本値（ＴｇＴｐ０）に目標空気量補正値（Ｒ＿Ｔｐ）を乗じて、目標空気量（ＴｇＴｐ）を求める。目標空気量（Ｒ＿Ｔｐ）は、目標燃料噴射量（ＴｇＴＩ）とシリンダ流入燃料量（ＴＩＣｙｌ）の差である燃料制御誤差（ｅ＿ＴＩ）からテーブルを参照して決める。シリンダ流入燃料量（ＴＩＣｙｌ）が所定値（ＫＴＩＣｙｌ）より小さいときは、空気量基本値（ＴｇＴｐ０）に０を乗じて、目標空気量（ＴｇＴｐ）を０とする。
【００７２】
＜目標スロットル開度，吸気弁開閉時期演算部（図１９）＞
図１９に示されるものであり実施例１と同じであるので、詳述しない。
【００７３】
本実施例によれば、燃料噴射量に基づいて、目標空気量を演算するが、実際にシリンダ内に流入する燃料に応じて、空気量が補正制御されるので、極低温でシリンダ内に流入する燃料量が極端に少なくなっても、空気量もそれに応じて、絞られる。したがって、空燃比が極端にリーン化して失火し、排気が悪化することが避けられる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【図２】請求項２〜４に記載のエンジンの制御装置。
【図３】請求項１１に記載のエンジンの制御装置。
【図４】請求項１２に記載のエンジンの制御装置。
【図５】請求項１３に記載のエンジンの制御装置。
【図６】請求項１４に記載のエンジンの制御装置。
【図７】請求項１５に記載のエンジンの制御装置。
【図８】請求項１６に記載のエンジンの制御装置。
【図９】請求項１７に記載のエンジンの制御装置。
【図１０】請求項１８に記載のエンジンの制御装置。
【図１１】実施例１〜４におけるエンジン制御システム図。
【図１２】実施例１〜４におけるコントロールユニットの内部を表した図。
【図１３】実施例１における制御全体を表したブロック図。
【図１４】実施例１〜４における始動制御許可部を表したブロック図。
【図１５】実施例１〜４における目標燃料噴射量演算部を表したブロック図。
【図１６】実施例１，３〜４におけるシリンダ流入燃料量演算部を表したブロック図。
【図１７】実施例１，３〜４における目標空燃比演算部を表したブロック図。
【図１８】実施例１における目標空気量演算部を表したブロック図。
【図１９】実施例１〜４における目標スロットル開度，吸気弁開閉時期演算部を表したブロック図。
【図２０】実施例２における制御全体を表したブロック図。
【図２１】実施例２における目標空気量演算部を表したブロック図。
【図２２】実施例３，４における制御全体を表したブロック図。
【図２３】実施例３における目標空気量演算部を表したブロック図。
【図２４】実施例４における目標空気量演算部を表したブロック図。
【符号の説明】
【００７５】
１  エアクリーナ
２  エアフロセンサ
３  電子スロットル
４  吸気管
５  コレクタ
６  アクセル
７  燃料噴射弁
８  点火プラグ
９  エンジン
１０  排気管
１１  三元触媒
１２  Ａ／Ｆセンサ
１３  アクセル開度センサ
１４  水温センサ
１５  エンジン回転数センサ
１６  コントロールユニット
１７  スロットル開度センサ
１８  排気還流管
１９  排気還流量調節バルブ
２０  触媒下流Ｏ2センサ
２１  コントロールユニット内に実装されるＣＰＵ
２２  コントロールユニット内に実装されるＲＯＭ
２３  コントロールユニット内に実装されるＲＡＭ
２４  コントロールユニット内に実装される各種センサの入力回路
２５  各種センサ信号の入力，アクチュエータ動作信号を出力するポート
２６  点火プラグに適切なタイミングで駆動信号を出力する点火出力回路
２７  燃料噴射弁に適切なパルスを出力する燃料噴射弁駆動回路
２８  電子スロットル駆動回路
２９  吸気温センサ
３０  筒内圧センサ
３１  可変吸気弁
３２  可変吸気弁用駆動回路
【図１】
2009079557.tif 000003
【図２】
2009079557.tif 000004
【図３】
2009079557.tif 000005
【図４】
2009079557.tif 000006
【図５】
2009079557.tif 000007
【図６】
2009079557.tif 000008
【図７】
2009079557.tif 000009
【図８】
2009079557.tif 000010
【図９】
2009079557.tif 000011
【図１０】
2009079557.tif 000012
【図１１】
2009079557.tif 000013
【図１２】
2009079557.tif 000014
【図１３】
2009079557.tif 000015
【図１４】
2009079557.tif 000016
【図１５】
2009079557.tif 000017
【図１６】
2009079557.tif 000018
【図１７】
2009079557.tif 000019
【図１８】
2009079557.tif 000020
【図１９】
2009079557.tif 000021
【図２０】
2009079557.tif 000022
【図２１】
2009079557.tif 000023
【図２２】
2009079557.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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