(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒の吸気系にそれぞれ燃料噴射弁を備え、各気筒の行程に合わせて燃料噴射を行なわせる構成の内燃機関の電子制御燃料噴射装置において、
始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでと、前記所定時間又は所定サイクル数が経過した後とで、噴射タイミングを切り換えるよう構成すると共に、前記所定時間又は所定サイクル数を機関の温度に応じて変化させることを特徴とする内燃機関の電子制御燃料噴射装置。
【請求項２】
始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでは主に吸気弁の開期間で燃料噴射を行なわせ、前記所定時間又は所定サイクル数が経過した後は、主に吸気弁の開期間前に燃料噴射を行なわせることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の電子制御燃料噴射装置。
【請求項３】
始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでは燃料噴射の終了タイミングを吸気弁の開期間に設定し、前記所定時間又は所定サイクル数が経過した後は、燃料噴射の終了タイミングを吸気弁の開期間前に設定することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の電子制御燃料噴射装置。
【請求項４】
始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでにおける噴射タイミングを、機関の温度に応じて変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の電子制御燃料噴射装置。
【請求項５】
前記始動完了を、機関回転速度，機関回転速度の変化速度，筒内圧，スタートスイッチのいずれかに基づいて判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の電子制御燃料噴射装置。
【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電子制御燃料噴射装置に関し、詳しくは、所謂シーケンシャル噴射方式における始動時の噴射タイミングの制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各気筒の吸気ポート部にそれぞれ燃料噴射弁を備え、各気筒の行程に合わせて各燃料噴射弁における燃料噴射を個別に行なわせる構成であるシーケンシャル噴射方式の電子制御燃料噴射装置が知られている（特開平５−１５６９８４号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記シーケンシャル噴射方式の電子制御燃料噴射装置における燃料噴射タイミングは、機関回転速度等に応じて調整されるものの、基本的には吸気弁が開かれる前の排気行程において行なわせる構成として、機関熱を利用した燃料の気化を促進させ予混合を図る構成としてあり、係る特性は、始動時においても共通的に用いられていた。
【０００４】
しかし、機関温度が低い始動時には、吸気弁が閉じているときに噴射されて壁面に多く付着した燃料が、気化せずにそのままシリンダ内に流れ込み、排気中のＨＣ量が増大してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、始動時におけるＨＣ排出量の抑制を図れる内燃機関の電子制御燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明は、各気筒の吸気系にそれぞれ燃料噴射弁を備え、各気筒の行程に合わせて燃料噴射を行なわせる構成の内燃機関の電子制御燃料噴射装置において、始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでと、前記所定時間又は所定サイクル数が経過した後とで、噴射タイミングを切り換えるよう構成すると共に、前記所定時間又は所定サイクル数を機関の温度に応じて変化させるよう構成した。
【０００７】
かかる構成によると、各気筒毎に吸気弁上流側の吸気系に燃料噴射弁を備え、各気筒別に燃料噴射を行なわせる所謂シーケンシャル噴射方式の電子制御燃料噴射装置において、始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでと、前記所定時間又は所定サイクル数が経過した後とで異なる噴射タイミングで燃料が噴射され、かつ、機関温度による燃料の気化特性の違いに応じて前記所定時間又は所定サイクル数が変更される。
【０００８】
請求項２記載の発明では、始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでは主に吸気弁の開期間で燃料噴射を行なわせ、前記所定時間又は所定サイクル数が経過した後は、主に吸気弁の開期間前に燃料噴射を行なわせる構成とした。
【０００９】
かかる構成によると、始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでは、主に吸気弁の開期間で燃料噴射を行なわせることで、直接シリンダ内に吸引される燃料が多くなって、吸気ポートの壁面に付着する燃料（壁流）が少なくなるようにする。一方、前記所定時間又は所定サイクル数が経過した後は、主に吸気弁の開期間前に燃料噴射を行なわせ、機関熱を利用して燃料を気化させるようにする。
【００１０】
請求項３記載の発明では、始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでは燃料噴射の終了タイミングを吸気弁の開期間に設定し、前記所定時間又は所定サイクル数が経過した後は、燃料噴射の終了タイミングを吸気弁の開期間前に設定する構成とした。
【００１１】
かかる構成によると、始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでは、吸気弁の開期間中に設定される所定タイミングで終了するように燃料噴射を行なわせることで、燃料が主に吸気弁の開期間中に噴射されるようにし、前記所定時間又は所定サイクル数が経過した後は、吸気弁の開期間前に終了するように燃料噴射を行なわせることで、燃料が吸気弁の開期間前に噴射されるようにする。
【００１３】
請求項４記載の発明では、始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでにおける噴射タイミングを、機関の温度に応じて変化させる構成とした。かかる構成によると、機関温度による燃料の気化特性の違いに応じて、始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでにおける噴射タイミングを最適時期に変化させる。
【００１５】
請求項５記載の発明では、前記始動完了を、機関回転速度，機関回転速度の変化速度，筒内圧，スタートスイッチのいずれかに基づいて判定する構成とした。かかる構成によると、機関回転速度，機関回転速度の変化速度，筒内圧が所定値を超えた時点を初爆による回転変化又は筒内圧変化と見做し、以って、始動完了と判定する。又は、スタートスイッチのＯＮ→ＯＦＦ操作を、始動完了と判定する。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、機関温度による要求噴射タイミングの違いに対応して、最適なタイミングで燃料噴射を行なわせることができ、始動時のＨＣ排出量の低減を図りつつ、暖機後の燃焼安定性を確保できるという効果がある。
【００１８】
請求項２記載の発明によると、始動中及び始動完了後の所定時間又は所定サイクル数が経過するまでの機関温度が低い時には、吸気弁が開いているときに燃料を噴射させることで、吸気ポート壁面に付着する燃料量を少なくでき、以って、始動時におけるＨＣ排出量を少なくできる一方、前記所定時間又は所定サイクル数が経過した後で機関熱による燃料の気化が行われ得る状態では、吸気弁が閉じているときに燃料を噴射させることで機関熱による燃料の気化を積極的に行なわせ、高い燃焼性を実現できるという効果がある。
【００１９】
請求項３記載の発明によると、噴射の終了タイミングを規定して、噴射開始時期を噴射量に応じて可変に制御する構成において、該噴射終了タイミングの切り換え設定によって、燃料噴射のタイミングを吸気弁の開期間と開期間前とに確実に切り換えられるという効果がある。
【００２１】
請求項４記載の発明によると、機関熱による気化特性の違いに対応して最適な期間で噴射タイミングを切り換えることができるという効果がある。
【００２２】
請求項５記載の発明によると、始動完了を的確に判断し、以って、噴射タイミングの制御を行う期間の設定精度を向上させることができるという効果がある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態における内燃機関の電子制御燃料噴射装置のシステム構成を示す図である。
【００２４】
この図１において、内燃機関１にはエアクリーナ２から吸気ダクト３，スロットル弁４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入される。前記吸気マニホールド５の各ブランチ部（吸気弁上流側の吸気系）には、各気筒別に燃料噴射弁６が設けられている。
【００２５】
燃料噴射弁６は、ソレノイドに通電されて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、後述するコントロールユニット１２から各気筒の行程にタイミングを合わせて出力される噴射パルス信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータにより所定の圧力に調整された燃料を噴射供給する。
【００２６】
機関１の各燃焼室には点火栓７が設けられていて、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させる。そして、機関１からは、排気マニホールド８，排気ダクト９，三元触媒１０及びマフラー１１を介して排気が排出される。
【００２７】
コントロールユニット１２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセンサからの入力信号を受け、後述の如く演算処理して、燃料噴射弁６の作動を制御する。
【００２８】
前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３中にエアフローメータ１３が設けられていて、機関１の吸入空気流量Ｑに応じた信号を出力する。
また、クランク角センサ１４が設けられていて、各気筒の基準ピストン位置毎の基準角度信号ＲＥＦと、クランク角１°又は２°毎の単位角度信号ＰＯＳとを出力する。ここで、基準角度信号ＲＥＦの周期、或いは、所定時間内における単位角度信号ＰＯＳの発生数を計測することにより、機関回転速度Ｎｅを算出できる。
【００２９】
図示しないカム軸には、気筒判別信号を出力するカムセンサ１５が設けられている。
機関１のウォータジャケットには、該ウォータジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１６が設けられている。
【００３０】
排気マニホールド８の集合部には、酸素センサ１７が設けられている。前記酸素センサ１７は、大気中の酸素濃度（基準酸素濃度）に対する排気中の酸素濃度の比に応じた起電力を発生する公知の酸素濃淡電池式のセンサである。
【００３１】
前記スロットル弁４には、該スロットル弁４の全閉位置（アイドル位置）でＯＮとなるアイドルスイッチ１８が設けられている。
ここにおいて、コントロールユニット１２に内蔵されたマイクロコンピュータのＣＰＵは、前記燃料噴射弁６の燃料噴射量（噴射パルス幅）Ｔｉを、
Ｔｉ←Ｔｐ×ＣＯ×α＋Ｔｓ
として算出し、該燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の噴射パルス信号を燃料噴射弁６に出力する。
【００３２】
ここで、前記Ｔｐは、吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎｅとに基づいて算出される基本噴射量（基本噴射パルス幅）であり、前記ＣＯは冷却水温度Ｔｗに応じて燃料を増量補正するための水温増量補正係数ＫTWを含んで設定される各種補正係数である。
【００３３】
前記α（初期値＝1.0 ）は、酸素センサ１７で検出される空燃比を目標空燃比（理論空燃比）に近づけるべく基本燃料噴射量Ｔｐを補正するための空燃比フィードバック補正係数であり、前記酸素センサ１７で検出される理論空燃比に対するリッチ・リーンに基づいて例えば比例・積分制御によって設定される。
【００３４】
前記Ｔｓは、バッテリ電圧の変化による燃料噴射弁６の無効噴射時間の変化を補正するための電圧補正分である。
また、前記スロットル弁４をバイパスして補助空気通路１９が設けられると共に、該補助空気通路１９には補助空気量制御弁２０が介装されており、コントロールユニット１２は、アイドル回転速度を目標回転速度に近づけるように、前記補助空気量制御弁２０の開度をフィードバック制御する。
【００３５】
ここで、前記コントロールユニット１２による噴射タイミング制御を、図２のフローチャートに従って説明する。
図２のフローチャートは、所定時間毎又は前記基準角度信号ＲＥＦ毎に実行されるようになっている。
【００３６】
まず、ステップＳ１では、始動完了フラグがセットされているか、即ち、始動完了が判定済みであるか否かを判別する。
上記ステップＳ１で、始動完了フラグがセットされていない始動中であると判別されると、ステップＳ２へ進み、始動完了後に始動時用の噴射タイミングを継続的に適用する期間ＴＩＭＩＴ＃を、そのときの冷却水温度Ｔｗ（機関温度）に応じて設定する。
【００３７】
後述するように、本ルーチンの実行周期毎にカウントアップされるカウンタＴＩＭと前記ＴＩＭＩＴ＃とを比較することで、前記期間ＴＩＭＩＴ＃が判断されるので、本ルーチンを所定時間毎に実行させる場合には、期間ＴＩＭＩＴ＃は始動完了後の時間を規定することになり、本ルーチンを基準角度信号ＲＥＦ毎に実行させる場合には、期間ＴＩＭＩＴ＃は始動完了後のサイクル数を規定することになる。
【００３８】
前記期間ＴＩＭＩＴ＃は冷却水温度Ｔｗが低い時ほど大きな値に設定され、冷却水温度Ｔｗが低い時ほど、始動完了後に始動時用の噴射タイミングを適用する期間を長くするようにしてある。
【００３９】
これは、冷却水温度Ｔｗが低い時ほど、機関熱による燃料の気化が充分に行なわれるようになるまでの期間が長くなるためである。尚、始動中に、始動完了後に始動時用の噴射タイミングを適用する期間を設定する代わりに、始動完了後に冷却水温度Ｔｗが所定温度に達するまでの期間を始動時用の噴射タイミングを適用する期間としても良い。
【００４０】
ステップＳ２で期間ＴＩＭＩＴ＃を設定すると、ステップＳ３へ進み、機関回転速度Ｎｅが所定速度ＮｅＩＴ＃以上であるか否かを判別することで、始動完了を判定する。
【００４１】
そして、機関回転速度Ｎｅが所定速度ＮｅＩＴ＃未満であれば、未だ始動中であると判定してステップＳ４以降へ進むが、機関回転速度Ｎｅが所定速度ＮｅＩＴ＃以上であれば始動が完了したものと判定し、ステップＳ６へ進んで、始動完了フラグをセットする。
【００４２】
始動完了は、上記の機関回転速度Ｎｅと所定速度ＮｅＩＴ＃との比較を行なわせる構成の他、クランキング開始後に機関回転速度の変化速度（加速度）が初めて所定値を超えた時点として判定させることができ、また、筒内圧センサを備える場合には、該筒内圧センサで検出される筒内圧（燃焼圧）のピーク値又は積分値が、初めて所定値を超えた時点を、始動完了として判定させる構成とすることもできる。更に、簡易的には、スタートスイッチがＯＮ→ＯＦＦ操作された時点を、始動完了として判定させても良い。
【００４３】
ステップＳ３で、機関回転速度Ｎｅが所定速度ＮｅＩＴ＃未満である（始動中である）と判定されステップＳ４へ進むと、始動時用の噴射タイミングとして、主に吸気弁の開期間中に燃料が噴射されることになるように、吸気弁の開期間中の噴射終了タイミングを設定する。
【００４４】
係る噴射終了タイミングで燃料噴射を終了させるべく、燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅に応じて噴射開始タイミングが可変に制御され、これによって、噴射の開始時期が吸気弁の開期間前になることがあっても、基本的には、燃料が主に吸気弁の開期間中に噴射される。但し、噴射開始タイミングを吸気弁の開期間中若しくは吸気弁の開期間の直前に設定することで、燃料が主に吸気弁の開期間中に噴射される噴射タイミングとすることもできる。
【００４５】
燃料噴射弁６による燃料噴射が吸気弁の開期間中に行なわれると、吸気の流れに沿って燃料噴霧がシリンダ内に運ばれることで、吸気通路の内壁や吸気弁の傘部に付着する燃料（壁流）が少なくなる。機関温度が低い状態では、吸気通路内壁や吸気弁の傘部に付着した燃料が殆ど気化することなく、液状のままシリンダ内に遅れて流入することになるが、上記にように、壁流が少なく、噴射された燃料のうち直接シリンダ内に吸引される燃料が多ければ、着火可能な混合気がシリンダ内に早期に形成されることで始動性が向上することになり、また、液状のままシリンダ内に流入する壁流量が少ないことでＨＣ排出量を低減できる。
【００４６】
尚、上記吸気弁の開期間中の噴射終了タイミングを、機関回転速度Ｎｅや冷却水温度Ｔｗ（機関温度）に応じて変化させる構成としても良い。
次のステップＳ５では、始動完了後に継続的に上記始動時用の噴射タイミングを適用する期間を検出するためのカウンタＴＩＭを０にリセットする。
【００４７】
一方、ステップＳ６で始動完了フラグがセットされると、ステップＳ７に進み、本ルーチンの実行毎に前記カウンタＴＩＭが１アップされる。
そして、次のステップＳ８では、前記カウンタＴＩＭが前記ステップＳ２で設定したＴＩＭＩＴ＃以下であるか否かを判別する。
【００４８】
前記カウンタＴＩＭがＴＩＭＩＴ＃以下であれば、ステップＳ９へ進み、始動中に引き続き、噴射タイミングとして吸気弁の開期間中の噴射終了タイミングを設定する。
【００４９】
始動完了後の所定期間内は、始動中と同様に機関温度が低く、機関熱による燃料の気化が充分に行なわれない状態であるので、吸気弁の開期間中に主に燃料を噴射させることで壁流量を減らし、以って、ＨＣ排出量の低減を図る。
【００５０】
一方、前記カウンタＴＩＭがＴＩＭＩＴ＃を超え、始動完了から所定期間が経過したことが判別されると、ステップＳ１０へ進み、吸気弁の開期間中を終了タイミングとする噴射タイミングから、吸気弁の開期間前を燃料噴射の終了タイミングとする噴射タイミングに切り換える（図３参照）。
【００５１】
吸気弁の開期間前を燃料噴射の終了タイミングとすることで、吸気弁が閉じているときに燃料が噴射され、吸気通路の内壁や吸気弁の傘部に付着する燃料が多くなるが、暖機が進んでいることで、付着した燃料が気化し、また、吸気弁上流側の通路内に浮遊する液状燃料の気化も促進される。従って、吸気弁が開かれたときに、充分に気化の進んだ燃料が吸引されることになり、シリンダ内に着火及び燃焼安定性に優れた混合気を形成することができる。
【００５２】
即ち、図４に示すように、始動中及び始動完了直後（機関温度が低い状態）では、吸気弁の開期間中に噴射終了タイミングを設定することでＨＣ排出量を低く抑制できるものの、その後の機関温度がある程度高くなった状態では、機関熱による気化の促進を行なわせることができるため、吸気弁の開期間前に噴射終了タイミングを設定した方がＨＣ量を低減できる。
尚、上記の吸気弁の開期間前の噴射終了タイミングを、機関回転速度Ｎｅに応じて変化させる構成としても良い。また、始動完了から所定期間が経過してからの噴射タイミングは、燃料が主に吸気弁が閉じている期間で行なわれれば良いので、噴射終了タイミングを吸気弁の開直後に設定しても良い。更に、噴射終了タイミングの代わりに噴射開始タイミングで噴射タイミングを制御する構成であっても良く、この場合には、前記噴射終了タイミングよりも進んだ時期を噴射開始タイミングとして、吸気弁の開期間に噴射の終了がずれ込んでも良いが、主に吸気弁の開期間前に噴射が行なわれるようにすれば良い。
【００５３】
上記実施の形態では、始動中及び始動完了から所定期間内を、始動時の所定期間として、吸気弁の開期間中を噴射終了タイミングとする設定を行なわせる構成としたが、噴射終了タイミングを吸気弁の開期間中とする始動時の所定期間を、例えばシーケンシャル噴射の開始（気筒判別後）から所定期間内としたり、スタートスイッチのＯＮ操作時から所定期間内とする構成であっても良い。
【００５４】
ここで、シーケンシャル噴射の開始（気筒判別後）を噴射タイミング制御の始期とするのは、気筒判別前に全気筒同時噴射を行なわせ、気筒判別後にシーケンシャル噴射に移行する構成においては、気筒判別後でないと吸気弁の開期間中を噴射終了タイミングとする設定が行えないためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における電子制御燃料噴射装置のシステム構成図。
【図２】実施の形態における噴射タイミング制御を示すフローチャート。
【図３】実施の形態における噴射タイミングの切り換え制御の様子を示すタイムチャート。
【図４】噴射タイミングとＨＣ排出量との相関を示す線図。
【符号の説明】
１…内燃機関
４…スロットル弁
６…燃料噴射弁
１２…コントロールユニット
１３…エアフローメータ
１４…クランク角センサ
１５…カムセンサ
１６…水温センサ
１７…酸素センサ
【図１】
0003829033.tif 000002
【図２】
0003829033.tif 000003
【図３】
0003829033.tif 000004
【図４】
0003829033.tif 000005