(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃料を加熱するヒータの作動を制御する方法にして、
エンジンの作動壁面に付着する燃料の量を推定し、
前記の推定された作動壁面付着燃料量が所定のしきい値以上であるとき前記ヒータを作動し、
前記作動壁面付着燃料量が所定のしきい値以下になったときエンジン冷却水温に依らず前記ヒータの作動を停止することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記の作動壁面付着燃料量の推定は、少なくとも燃料噴射量とエンジン回転数と吸気管圧力とに基づいて行なわれることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記の作動壁面付着燃料量の推定は、少なくとも燃料噴射量とエンジン排気の空燃比とに基づいて行なわれることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車輌のエンジンに係り、特にその燃料を加熱するヒータの作動制御に係る。
【０００２】
【従来の技術】
上記用途のエンジンに於いて、燃料を噴射する燃料噴射弁に電気式ヒータを設け、かかるヒータにて燃料噴射弁を加熱することにより燃料を加熱しつつ噴射することは、既に古くから行なわれており、またかかるヒータによる燃料の加熱を大気やエンジンの温度状態或は燃料の燃焼状態等に基づいて制御する発明も種々提案されている。そのような発明の一例は特開平１１−１４８４４１号公報に示されている。
【０００３】
これらの従来よりなされている諸提案は、専ら、燃料のヒータ加熱によりエンジンの始動性をよくするには、その加熱態様は大気やエンジンの温度状態或は燃料の燃焼状態等に応じてどの様に制御されるべきかに関する発明である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる燃料加熱用ヒータについては、エンジンの始動性の向上とは別に、また別の効用がある。それは、エンジン始動時の排気性状を改善することである。
【０００５】
本発明は、エンジンの燃料加熱用ヒータに於けるエンジン始動時排気性状改善の局面に着目し、この観点から、かかるヒータの作動制御を改良することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
エンジンの燃料を加熱するヒータの作動を制御する方法にして、
エンジンの作動壁面に付着する燃料の量を推定し、
前記の推定された作動壁面付着燃料量が所定のしきい値以上であるとき前記ヒータを作動し、
前記作動壁面付着燃料量が所定のしきい値以下になったとき前記ヒータの作動を停止することを特徴とする方法を提案するものである。ここでエンジンの作動壁面とは、吸気ポートの内壁面や燃焼室の内壁面の如く、エンジンに於いて燃料が有する熱エネルギを動力という機械的エネルギに変換する作用に関与する壁面を指す。
【０００７】
上記の燃料加熱用ヒータ作動制御方法に於ける、前記の作動壁面付着燃料量の推定は、少なくともと燃料噴射量とエンジン回転数と吸気管圧力とに基づいて行なわれてよい。
【０００８】
或いはまた、上記の燃料加熱用ヒータ作動制御方法に於ける、前記の作動壁面付着燃料量の推定は、少なくとも燃料噴射量とエンジン排気の空燃比とに基づいて行なわれてよい。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
上記の通り、エンジンの燃料加熱用ヒータには、エンジンの始動性を向上することの他に、エンジン始動時の排気性状を改善できるという局面がある。これは、エンジンの冷温始動時であってエンジンの作動壁面が冷えているときには、燃料噴射弁より噴射された燃料の霧滴が作動壁面に付着しやすく、そのためエンジンの自爆を迅速に立ち上げるには、その分だけよりリッチな空燃比による燃料供給を要し、そのためエンジン排気中に於けるＨＣ等の未燃分が増加するところ、ヒータにより噴射燃料を加熱することによって、燃料のよりよい霧化を図り、作動壁面への燃料の付着を抑え、空燃比リッチ化の要をなくし、未燃分の排出を防ぐことである。この場合、ヒータの作動に費やす電力量の大小をさして問わないのであれば、かかる局面にて燃料加熱用ヒータの効果を大いに発揮させるには、エンジン始動に当たって開始されたヒータへの通電は、エンジンが適度の暖機状態に達し、作動壁面への燃料の付着が生じなくなるまで続けられればよかろうが、しかし、かかる燃料加熱用ヒータの電力消費量は侮れないものである。
【００１０】
この点に於いて、上記の如くエンジンの始動に当たってヒータへの通電を開始した後、エンジンの作動壁面に付着する燃料の量を推定し、作動壁面付着燃料量が所定のしきい値以上であるときヒータを作動させるよう、即ち、作動壁面付着燃料量が所定のしきい値以下に下がればヒータの作動を停止するよう、その作動を制限すれば、作動壁面への燃料付着に起因する未燃分排出をなくす局面からの燃料加熱用ヒータの作動を最小限の電力消費にて最も効率よく行なわせることができる。かかる観点からの燃料加熱用ヒータの作動制御による電力消費の抑制は、従来のバッテリに対してのみならず、特に燃料資源の節約と環境保全のため今後益々重要度を増すハイブリッド車に於ける蓄電装置の性能保全にとって重要である。
【００１１】
エンジン作動壁面への燃料付着の量は、先ず燃料噴射量によりその大要が支配され、さらにそれはエンジン回転数が高い程増大し、また吸気管圧力が高い程増大すると考えられる。そこで上記の構成に於いて、エンジン作動壁面付着燃料量の推定が、少なくとも燃料噴射量とエンジン回転数と吸気管圧力とに基づいてなされれば、作動壁面付着燃料量を高い精度にて推定することができ、それに基づいてヒータの作動を制御することにより、作動壁面への燃料の付着をなくすというヒータの作動目的を、最小限の電力消費にて効果的に達成することができる。
【００１２】
或はまた、ヒータが作動されるエンジン冷温始動時に於ける作動壁面への燃料の付着の程度は、逆にエンジン排気の空燃比からも推定できるので、上記の構成に於いて、作動壁面付着燃料量の推定は、少なくとも燃料噴射量とエンジン排気の空燃比とに基づいても高い精度にて行なえ、かかる手法によっても、作動壁面への燃料の付着をなくすというヒータの作動目的を、最小限の電力消費にて効果的に達成することができる。
【００１３】
いづれにしても、エンジン作動壁面への燃料の付着に起因するエンジン排気への未燃分の排出が収まるのは、通常エンジン冷却水の温度により判断されるエンジン暖機の時期よりかなり早いので、こうして作動壁面への燃料の付着がなくなる時点にて燃料加熱用ヒータの通電を切ることは、エンジン冷温始動時の未燃分の大気への排出を抑制する上で、その効果を削ぐことなく、それよりさらにエンジンの暖機までヒータをつけておくことによる電力消費の節減をもたらす。
【００１４】
【発明の実施の形態】
添付の図１は、本発明の方法を実施するエンジンとその周りの装置の要部を示す概略図である。図に於いて、１はエンジンのシリンダ部であり、その上部に形成された燃焼室２には、吸気弁３と排気弁４とによりそれぞれ開閉される吸気ポート５と排気ポート６とが開口している。吸気ポート５には燃料噴射弁７がポートの開口部へ向けて燃料を噴射するように設けられている。吸気ポートに至る吸気通路８の途中にはスロットル弁９が設けられている。排気ポート６には排気通路１０が接続され、さらにその先には三元触媒等の排気浄化触媒を内蔵した触媒コンバータ１１が接続されている。１２は点火栓である。
【００１５】
燃料噴射弁７には、それを取り囲み噴射される燃料を加熱することのできるヒータ１３が設けられている。尚、本発明に関する燃料の加熱は、燃料噴射弁の部位に於ける燃料の加熱に限られない。吸気通路８には吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１４が設けられている。排気通路１０には、排気中の残留酸素を検出することによりエンジンが理論空燃比以上で作動しているか或は理論空燃比またはそれ以下で作動しているかを判別できる空燃比センサ１５が設けられている。
【００１６】
燃料噴射弁７による燃料の噴射供給、スロットル弁９による吸気絞り、点火栓１２による燃料点火、ヒータ１３による燃料噴射弁の加熱は、コンピュータを備えた電気式車輌運転制御装置１６により、それぞれ燃料噴射弁駆動回路１７、スロットル弁駆動回路１８、点火栓駆動回路１９、ヒータ駆動回路２０を経て制御される。電気式車輌運転制御装置１６には、いづれも図には示されていないキースイッチＳＷ１よりそのオンオフに関する信号、スタータスイッチＳＷ２よりスタータのオンオフに関する信号、アクセルペダルよりその踏込み量Ｄｐを示す信号、車速センサより車速Ｓｖを示す信号、エンジン回転数センサよりエンジン回転数Ｎｅを示す信号、エンジン冷却水温度センサよりエンジン冷却水温度Ｔｅを示す信号が供給され、更にそれらに加えて、吸気管圧力センサ１４より吸気管圧力を示す信号および空燃比センサ１５よりエンジン作動の空燃比を示す信号が供給されるようになっている。
【００１７】
かかる構成を備えたエンジンがスイッチＳＷ１およびＳＷ２からの信号により始動されると、電気式車輌運転制御装置１６はアクセルペダルからのアクセルペダル踏込み量Ｄｐに関する信号、エンジン回転数センサからのエンジン回転数Ｎｅに関する信号、吸気管圧力センサ１４からの吸気管圧力に関する信号に応じて基本燃料噴射量を計算し、さらにエンジン回転数Ｎｅやエンジン冷却水温度Ｔｅに応じて基本燃料噴射量に追加すべき追加燃料噴射量を計算し、これらの計算結果に基づいて燃料噴射弁駆動回路１７、スロットル弁駆動回路１８、点火栓駆動回路１９を作動させてエンジンの完爆への立ち上げとその後の出力を制御する。
【００１８】
これと同時に、電気式車輌運転制御装置１６は、エンジン冷却水温度Ｔｅよりエンジンの始動が冷温始動であるか否か、即ちここではヒータ１３を作動させる必要があるか否かを判断し、必要と判断すれば、ヒータ駆動回路２０に指令を発してヒータ１３を作動させる。そしてヒータを作動させたときには、さらにそれに続いて、電気式車輌運転制御装置１６は、少なくとも基本燃料噴射量と追加燃料噴射量の合計による燃料噴射量とエンジン回転数と吸気管圧力とに基づくか、或は少なくとも基本燃料噴射量と追加燃料噴射量の合計による燃料噴射量とエンジン排気の空燃比とに基づいて、噴射された燃料のうち吸気ポートの内壁面や燃焼室の内壁面の如きエンジンの作動壁面に付着すると推定される燃料量を推定計算する。かかる作動壁面付着燃料量の推定計算は、それぞれ変数パラメータとして少なくとも燃料噴射量とエンジン回転数と吸気管圧力、或は少なくとも燃料噴射量とエンジン排気の空燃比とを用い、最終的に作動壁面付着燃料量を導く適当なマップを予め実験に基づいて作成し、電気式車輌運転制御装置１６のコンピュータ部に於けるＲＯＭに組み込んでおくことにより、エンジン始動運転時の各瞬間に達成される。
【００１９】
かくしてヒータ１３の作動は、上記の推定計算により各瞬間を追って得られる作動壁面付着燃料量を監視しつつ、この付着量がエンジン排気中への未燃分の排出を許容できる値以下にまで下げると予め見積もられた所定のしきい値以下となるまで続けられる。そして、この付着量が該しきい値以下に下がったところで、電気式車輌運転制御装置１６はヒータ駆動回路２０に指令を発してヒータ１３の作動を停止させる。
【００２０】
かかる作動壁面付着燃料量の監視に基づくヒータの停止は、従来のエンジン冷却水温度に基づく所謂エンジン暖機達成の概念に比してかなり先行して生ずるが、作動壁面付着燃料量の推定を行なう程のエンジン（即ち、電気式車輌運転制御装置１６を備えた車輌のエンジン）では、電気式車輌運転制御装置１６はその頃既に空燃比センサ１５の出力信号に基づく空燃比フィードバック制御により燃料噴射弁駆動回路１７を作動させて燃料供給の適正制御を開始しているので、作動壁面への燃料の付着が実質的に無くなれば、空燃比の正しい制御により、最早未燃分が排出されることはない。また従来のエンジン冷却水温度に基づくエンジン暖機の概念に比して本発明によるヒータ遮断が先行することには、エンジンの燃焼室や吸気ポート部を構成するシリンダブロックやシリンダヘッドは、作動壁面となる部分とそれらの内部を通って冷却水を循環させるウォータジャケットとの間にかなりの厚みを有し、この壁厚による熱容量とそれを横切る温度差によって、機能上意味のある作動壁面温度とウォータジャケット内を流れる冷却水の温度との間には大きな時間遅れが生ずるという事情がある。本発明はかかる時間遅れを排除することにより、ヒータによる燃料加熱の効果を削ぐことなく、ヒータによる電力消費の低減を図るものである。
【００２１】
以上に於いては本発明を一つの実施例について詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するエンジンとその周りの装置の要部を示す概略図。
【符号の説明】
１…エンジンのシリンダヘッド部
２…燃焼室
３…吸気弁
４…排気弁
５…吸気ポート
６…排気ポート
７…燃料噴射弁
８…吸気通路
９…スロットル弁
１０…排気通路
１１…触媒コンバータ
１２…点火栓
１３…ヒータ
１４…吸気管圧力センサ
１５…空燃比センサ
１６…電気式車輌運転制御装置
１７…燃料噴射弁駆動回路
１８…スロットル弁駆動回路
１９…点火栓駆動回路
２０…ヒータ駆動回路
【図１】
0003740975.tif 000002