JP2002081343A - 低温エンジン始動の間の燃料揮発性検出及び補償方法 - Google Patents

低温エンジン始動の間の燃料揮発性検出及び補償方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温エンジン始動の間に操縦性及び排気水準
を満足させる。 【解決手段】 多重シリンダーエンジン１０の低温始動
の間の燃料揮発性（又は燃料操縦性指標ＤＩ）の実時間
検出及び補償方法を開示する。本方法は、エンジンが駆
動し始めた直後にエンジン速度（ｒｐｍ）に基づき燃料
揮発性の特徴を検出する。本方法によれば、局所的短期
間の速度低下は、エンジンがアイドルニュートラル作動
モードの間、エンジン点火後の最初の秒内に検出可能な
様々な揮発性を持つ燃料に関連する。速度低下は、異な
る温度での較正テーブルの形態で燃料ＤＩ値を用いて一
義的に関連付けられる。かくして、実際の燃料ＤＩが検
出され、最適な燃料リッチ化／リーン化が、トランスミ
ッションが係合する前の数事象内に迅速に決定される
（Ｐ／Ｎモードの車両）。よって、車両の操縦性と後部
排気管の低い排気との間の最適なトレードオフが同時に
オンラインで達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温エンジン始動
の間に空燃比を調整するときに使用するためのガソリン
燃料の揮発性を決定するための車両エンジン又は動力伝
達機構の制御モジュールのマイクロプロセッサを用いて
実行されるべきプロセスに関する。
【０００２】
【従来技術】自動車の内燃エンジンから排気される排気
ガスの処置のための触媒コンバータ、及び、エンジンス
パークタイミング及び空燃比管理のための洗錬されたコ
ンピュータベースの制御の開発にも拘わらず、低温エン
ジンの始動及びウォームアップの間の排出を減少させる
際の改善に対する必要性が残っている。かなりの量の一
酸化炭素及び未燃焼の炭化水素の排気物が、最初の１分
間即ち始動時及び触媒がそのライトオフ温度に達しない
とき低温ガソリンで駆動されるエンジンの作動中に、大
気中に排出される。低温エンジンの実際の温度は、周囲
の条件に依存して大幅に変化し得るが、熱帯環境でさ
え、エンジン及び排気システムをそれらの有効な作動領
域まで加熱しない。低温始動の間、貴金属ベースの触媒
コンバータは、不完全燃焼の燃料の酸化を促すほど熱く
はない。更には、エンジンの空燃比を調整することは困
難である。排気システム内の酸素センサーがウォームア
ップされておらず、燃焼のためシリンダーに入る燃料に
対する空気の比率に係るエンジンコントローラにとって
利用可能な情報が存在しないからである。
【０００３】エンジンに導入される液体燃料の量は、エ
ンジンの較正された燃料インジェクタの作動時間によっ
て制御することができる。しかし、低温始動の間では、
実際には、注入された燃料の一部分だけが効率的な燃焼
のため蒸発し、当該一部分は、低温エンジンのシリンダ
ーに配給される燃料の揮発性に非常に影響される。
【０００４】市販されている燃料の揮発性は、シーズン
及び場所によって変化する。通常では、より低い揮発性
燃料は、夏や、より暖かい場所で供給される。操縦性の
問題を回避するため、より低い温度では、より高い揮発
性の燃料が冬に提供される。しかし、そのような燃料揮
発性の変化は、排気規制及び顧客の満足のための操縦性
の両方に関して自動車産業の懸念の一原因となってい
る。自動車の設計者は、顧客を満足させるため急速且つ
滑らかなエンジン始動を可能にする、エンジン制御及び
その較正を提供しなければならない。そのような制御及
び較正は、一酸化炭素及び不完全燃焼する種類の燃料の
更により低い排気吐出へと導かなければならない。実際
には、エンジン制御の設計はより簡単となってきてお
り、車両中で使用される燃料の実際の揮発性はリアルタ
イムでエンジンコントローラに通知されている。
【０００５】燃料揮発性の良く認識されている測度は、
お馴染みの操縦性指標（ＤＩ）である。 ＤＩ＝１．５Ｔ10＋３Ｔ50＋Ｔ90 ここで、Ｔ10、Ｔ50、及びＴ90は、°Ｆ単位の温度を表
し、各々の温度では、燃料のうち１０％、５０％及び９
０％がＡＳＴＭＤ８６蒸留テストの間に各々蒸発され
る。上記式により、高揮発性の燃料がより低いＤＩ値を
持ち、その逆もまた真であることが見て取れる。一般
に、より高いＤＩ値、即ちより低い揮発特性を備えた燃
料は、始動するのがより困難であり、ウォームアップ中
により粗いエンジン作動を引き起こす。
【０００６】現在のエンジンコンピュータ制御戦略は、
可能性のあるエンジン失速及び又は、市場のより低い揮
発性燃料に関する操縦性の問題を回避するため、低揮発
性燃料（最悪のシナリオ）に対してエンジンを較正する
ことである。これは、エンジン制御及び作動に関する初
期の低温始動した遷移位相の間に、かなりの燃料リッチ
化を必要とする。そのような燃料を意識しない較正処理
では、（たいていの排気保証テストで使用される）高揮
発性燃料に対する排気レベルは、そうでない場合に可能
となるものより遥かに高い。他方では、エンジンが保証
燃料用に較正された場合でも、現実の世界での車両作動
における操縦性の問題、よって顧客の不満の可能性が存
在し得る。かくして、ＤＩの現実世界の推定に基づいて
適合されたエンジン制御戦略が、排気及び操縦性の両方
を援助しよう。
【０００７】燃料揮発性の直接的な測定のため高信頼性
で且つコスト効果のあるセンサーが無い場合、初期の低
温始動遷移の間の最適な燃料制御は、困難なタスクとな
る。低温始動の間にエンジンの燃焼室にどのくらいの気
化燃料が出力されるかについての知識が無ければ、不可
能ではないにしても、空気及び燃料の比率の制御は困難
となる。燃料ＤＩの知識が欠けている場合、全ての現在
のエンジン制御戦略が、保存的な高いＤＩ較正ベースへ
と戻された。これは、ドライバーの満足のための燃料リ
ッチの始動を確保するが、排気物の放出が増大する。そ
の結果、実際には、幾つかのシステム上では、コスト高
となる追加の事後処理的プロセスが、非メタン炭化水素
（ＮＭＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）を、関連する公式
指令の排気水準により与えられる許容可能なレベルにま
で減少させるため、排気制御システムに追加された。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】特に、低温エンジン始
動の間に、顧客の操縦上の満足及び排気水準への従属の
両方を同時に確保するため、ソフト的なセンサー即ち燃
料揮発性の実時間検出用のコンピュータベースのプロセ
スに対するかなりの必要性が存在することは明らかであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料の揮発
性、又は、これと等価な、始動中の車両エンジンの吸引
ポート又は燃焼シリンダー内に実際にポンプ供給され注
入されるガソリンの操縦性指標ＤＩを検出するための包
括的なプロセスを提供する。本発明は、エンジンへの燃
料注入率を確立するとき燃料の実際の揮発性を高信頼度
で推定することを伴った、低揮発性燃料ベースの較正を
調整即ち補償するための補償プロセスも提供する。これ
らの検出及び補償プロセスは、適切にプログラムされた
エンジン制御モジュール又は車両の動力伝達制御モジュ
ールにおけるクランクシャフト位置センサー情報（未処
理のｒｐｍデータ）を使用してエンジン始動から約１秒
以内で実行されるのが好ましい。
【００１０】車両オペレータが、エンジン若しくは動力
伝達機構の制御モジュールの管理下で、現在のガソリン
駆動の内燃エンジン（好ましくは、スロットルペダル無
しに）を始動させるように点火キーを回したとき、スタ
ーターモータは、始動を可能にするためエンジンを数回
転クランク作動させる。動力伝達制御モジュール（ＰＣ
Ｍ）が作動される。低温エンジンを始動させるため点火
システム並びに空気及びガソリンの流れを制御すること
が予め較正された。その作動の部分として、ＰＣＭは、
点火事象を時間計測しエンジンの始動及びアイドルを確
かめるため、クランクシャフト位置センサーから未処理
の信号を受け取って処理する。クランク作動の後の最初
の数事象の間、ＰＣＭがクランクシャフト位置を学習す
るのに十分なセンサーデータを処理するまで、燃料は全
てのシリンダーの空気入口ポートに注入される（非同期
的燃料注入）。次に、同期的な燃料注入が開始する。ポ
ート当たりに注入された燃料の量は、エンジン制御設計
者の較正によって予め決定されたが、任意の与えられた
エンジン内の燃焼に実際利用可能となる燃料蒸気の量
は、周囲温度で燃料の実際の揮発性にほとんど依存す
る。
【００１１】注入された燃料により生成された蒸気の比
率は、低い揮発性（高いＤＩ）燃料で比較的低く、高い
揮発性（低いＤＩ）燃料で比較的高い。ＰＣＭは、車両
が低い揮発性燃料を含むという設計者の仮定の故に、比
較的大量の燃料を注入するように較正された。燃料リッ
チエンジンは、アイドルを迅速に開始する。ＰＣＭがエ
ンジン駆動条件を検出するや否や、燃料注入率は、特定
数のエンジン点火又は燃料供給事象に亘って鋭くカット
バック（cut back）される。エンジンは、より燃料リー
ンの条件で作動し、毎分当たりの回転数（ｒｐｍ）での
エンジン速度は、予め特定されたレベルにまで減少す
る。
【００１２】既に述べたように、ＰＣＭ作動の一部分
は、表示及びカウントのエンジン事象、並びに、それら
の間の時間を含む。エンジン事象は、点火タイミング即
ちシリンダー内への燃料注入を参照する。燃料注入は、
シリンダー用の燃料ポートへか、或いは、シリンダー内
に直接なされる。事象期間は、多重シリンダーエンジン
内で２つの連続した注入即ち点火の間のミリ秒単位の時
間である。
【００１３】本発明は、ＰＣＭが燃料リッチから燃料リ
ーンの作動領域へエンジン作動を変えるとき、エンジン
のシリンダー内の燃焼に利用可能な燃料蒸気の実際の量
に低下領域が存在するという事実を利用する。既に述べ
られたように、最初の遷移低温始動の間では、ＩＣエン
ジンのシリンダー内の実際の燃料蒸気は、燃料注入量及
び燃料揮発性の両方に依存する。更には、燃料供給のレ
ベルの突然のカットバッグは、その結果として、異なる
揮発性の燃料に対して異なる蒸気ダイナミックスを生じ
させる。
【００１４】クランク作動後の燃料カットバッグに起因
して、蒸気低下は、より高い揮発性を備えた燃料に対し
てより高くなることが観察された。エンジントルク（即
ちパワー）レベルがシリンダー内で燃焼される燃料蒸気
の実際のレベルに比例しているので、突然の燃料カット
バッグの直後に、より揮発性の高い燃料に対して、より
大きなトルクの落ち込み（ここでは、トルクホールと呼
ぶ）が存在することが本願の発明者によって予測され、
発見された。トルクホールに伴うものは、対応する速度
低下（本明細書では、トルクホールの大きさが「速度低
下（speed droop）」と称される）であり、その実際の
値は、クランクシャフト位置センサーからのタイミング
信号によって容易に測定された。そのため、本発明によ
れば、初期の低温始動遷移の間の突然の燃料カットバッ
グに続く速度低下は、燃料揮発性の有用且つ信頼度の高
い測度となる。
【００１５】実際には、全てのエンジン低温始動の戦略
では、より大きな燃料リッチ化が、エンジンを始動させ
るため最初に使用される。この後には、燃料カットバッ
グのためのスケジュールが続く。この燃料スケジュール
（ＰＣＭの内部にある）は、追加のセンサー又は外部探
索信号を一切使用すること無しに燃料揮発性を検出する
ために、本発明の実施において利用される。点火キーが
オンにされた後の最初の１秒かそこらで測度低下データ
から燃料揮発性を検出することは、実際の燃料揮発性を
補償するため使用される。エンジン及び排気ウォームア
ップ期間の間の燃料の引き続く注入（排気酸素センサー
がウォームアップされ、ＰＣＭによる閉ループ燃料制御
が可能化されるまで）は、予め較正された燃料リッチ値
というより推定された燃料揮発性に基づいている。
【００１６】燃料揮発性の補償工程に関しては、可能と
なる低温始動温度の範囲に亘って、代表的な燃料に対す
る空気／燃料比のリッチ化閾値を実験的に決定すること
が好ましい。較正テーブルは、特定のファミリーのエン
ジンに対して確立される。このプラクティスは、操縦性
のリスク無しに排気を減少させるため、そのピークポテ
ンシャルの近傍にエンジン制御システムを作動させる信
頼度の高い方法である。あらゆるエンジンファミリー及
び燃料のＤＩ、並びに、任意に与えられた温度（５０°
Ｆ（２８３Ｋ）でより重要となる、−５０°Ｆ乃至１２
０°Ｆ（２２７．６Ｋ乃至３２２Ｋ）の範囲）に対し
て、エンジン失速を回避し及び良好な操縦性を提供する
最適なＡ／Ｆリッチ化が決定される。このデータは、Ｐ
ＣＭのメモリ内にルックアップテーブルの形態で記憶さ
れている。これは、図８でＣカーブに示されている。
【００１７】夫々のガソリン燃料に対する低温始動中の
速度低下は、それらの燃料ＤＩ値を用いて修正される。
これらのＤＩ値及びこれに関連する速度低下は、応用可
能な温度範囲に亘って、ＰＣＭによりアクセス可能なル
ックアップテーブル内に記憶されている。例えば、図９
のカーブＤを見よ。次に、実際の低温始動の間、一旦、
ＰＣＭがエンジン始動及び燃料カットバックに続く速度
低下を検出したならば、ＰＣＭは、適切な燃料揮発性の
決定のためルックアップテーブルを参照する。Ｄカーブ
のテーブルの参照から燃料揮発性を推定したとき、ＰＣ
ｍは、最適な燃料／空気のリッチ化を決定するためＣカ
ーブのテーブルの参照を使用する。引き続いて、燃料リ
ッチ化の必要となる度合いは、ＰＣＭにより使用され、
燃料注入が適切に調整される。
【００１８】本発明の他の目的及び利点は、以下に記載
された好ましい実施形態の詳細な説明から明らかとなろ
う。このとき、本明細書の図面の簡単な説明で説明され
る図面が参照される。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を添付図面を参照して説明する。図１は、自動車内燃エ
ンジン１０と、マイクロプロセッサベースのエンジン制
御モジュール（ＥＣＭ）１２と、を表している。制御モ
ジュールが、エンジン及びトランスミッションの作動の
両方を制御するようにプログラムされているとき、それ
は、しばしば、動力伝達制御モジュール（ＰＣＭ）と称
される。いずれのモジュールも本発明の実行において使
用することができ、いずれも本明細書中で参照すること
ができる。
【００２０】図示の目的のため、エンジン１０は、４つ
のシリンダー１４、スロットルバルブ１８を備えた吸引
マニホルド１６、及び、三方触媒コンバータ２２を備え
る排気マニホルド２０を有するものとして表される。排
気ガス再循環（ＥＧＲ）バルブ２４は、排気マニホルド
２０から吸引マニホルド１６まで排気ガスの一部分を戻
す。各々のシリンダー１４は、スパークプラグ２６、吸
引マニホルド１６に連結された吸引バルブ２８、及び、
排気マニホルド２０に連結された排気バルブ３０が設け
られる。燃料は、夫々の燃料インジェクタ３２により各
々の吸引バルブ２８において吸引マニホルド１６に配給
される。図示しない幾つかのエンジンでは、燃料は、エ
ンジンの各シリンダーに直接注入される。
【００２１】図１では図示しないが、各々のシリンダー
１４は、クランクシャフトに機械的に連結されたピスト
ンを収容し、順次トランスミッション及び動力伝達経路
を通して車両に駆動パワーを提供する。クランクシャフ
トの回転の間、ピストンは、ピストンの上死中心位置に
対するクランクシャフト角度により通常特徴付けられる
位置に亘って、シリンダー内で往復運動する。
【００２２】ＥＣＭ１２は、様々なエンジン及び環境パ
ラメータを表す多数の入力信号を受け取り、該入力信号
に全て基づいて、燃料インジェクタ３２のための制御信
号Ｆ１〜Ｆ４、スパークプラグ２６のためのＳ１〜Ｓ４
信号及びＥＧＲバルブ２４のためのＥＧＲ信号を生成す
る。従来では、これらの入力信号は、可変磁気抵抗セン
サー３４により提供されるクランクシャフト（又はカム
シャフト）位置、酸素センサー３６により提供される排
気ガス空気／燃料比、及び、圧力センサー３８により提
供される吸引マニホルド絶対圧力（ＭＡＰ）を含む。他
の形式の入力信号は、マニホルド絶対圧力（ＭＡＴ）、
周囲環境（気圧）圧力（ＢＡＲＯ）、燃料レール圧力
（ＦＲＰ）、空気流量（ＭＡＦ）、スロットルバルブ位
置（ＴＰＳ）及びアイドル空気制御（ＩＡＣ）バルブ位
置を含む。
【００２３】ほとんどの部分に対して、燃料及びスパー
クの制御信号を生成するための制御アルゴリズムは、従
来からあり、周知されている。例えば、燃料は、酸素
（Ｏ2）センサー３６のフィードバッグに基づく閉ルー
プ修正を用いて、ＭＡＦに基づいて、或いは、速度−密
度アルゴリズムによって、供給することができる。この
プラクティスは、製品のＯ2センサーを使用して化学量
論通りの空気／燃料比に近いところか、或いは、ワイド
レンジの空気／燃料センサーを使用して化学量論通りで
ない空気／燃料比混合物に対して作動するように較正さ
れたエンジンで、良好に働く。スパークタイミングは、
エンジン速度及びスロットル位置に基づいてクランクシ
ャフト位置に関連して制御することができる。定常状態
及びウォームアップエンジン条件の下では、本閉ループ
フィードバッグプロセスは、ＥＣＭ１２が、性能及び操
縦性を維持する一方で放出を最小にするためエンジン１
０を合理的に制御することを可能にする。
【００２４】本発明は、変動する揮発性を持つ燃料に低
温始動から直ちに追従して変動するエンジン速度又は加
速度（エンジントルクの測度）の応答を使用する。本発
明の基礎は、図２及び図３に示されている。図２は、低
温エンジンの始動の間に、蒸気形態でシリンダーに入る
燃料のパーセンテージを示す概念的なグラフである。こ
のグラフは、異なる揮発性を持つ燃料に関する蒸気質量
のパーセンテージを反映する。このグラフの垂直軸は、
蒸気形態にある燃料質量のパーセンテージを表し、この
グラフの水平軸は、点火キーがオンにされた時刻からの
エンジン事象を表している。水平ライン４０は、エンジ
ン始動のための動力伝達制御モジュール内でプログラム
された手続きに従ってエンジンの吸引マニホルド内に注
入された燃料の総合量を表している。ライン４０により
示された量は、エンジン内に導入された空気と燃料リッ
チ混合物を提供する上で十分な量である。この量の燃料
は、エンジン駆動モードが検出されるまで、幾つかのエ
ンジン事象の期間に亘って連続的に注入される。その
後、燃料の総合量は、より低いレベル（水平ライン４
４）まで急速に減少し（ライン４２を見よ）、このレベ
ルでは、空気質量に対する燃料質量の比率が、エンジン
アイドル状態及びウォームアップ期間の間に実質的に減
少される。図２のカーブＡは、この燃料リッチ及び燃料
リーンの作動期間の間に比較的高い揮発性燃料における
蒸気の高いパーセンテージを反映している。カーブＢ
は、幾分低い揮発性燃料により生成された燃料蒸気のパ
ーセンテージを表している。カーブＣは、更により低い
揮発性燃料蒸気により生成された燃料蒸気のパーセンテ
ージを表している。かくして、相対的な揮発性は、燃料
Ａから燃料Ｃまで減少する。
【００２５】エンジンクランク回転期間の間、定常スロ
ットル及びアイドル空気バルブ位置に対して、シリンダ
ーに入る、燃料Ａでの蒸気のパーセンテージは、特定の
レベルを超えて持続するエンジン速度が確立されるま
で、定常的に増加する。燃料Ｂにおける蒸気のパーセン
テージは、同様に増加するが、燃料全体の幾分低いパー
センテージまでの増加である。燃料Ｃにおける蒸気のパ
ーセンテージは、増加するが、燃料Ａ及びＢに対して生
成された蒸気の量より低い量までの増加である。
【００２６】一旦、エンジンが運転開始し、エンジン制
御モジュールが燃料の量（ライン４２）を減少させたな
らば、夫々の燃料に対して燃料蒸気の低下が存在する。
カーブ４６は燃料Ａに対する燃料蒸気の低下を示し、カ
ーブ４８は燃料Ｂに対する燃料蒸気のあまり大きくない
低下を示し、及び、カーブ５０は、エンジンの吸引ポー
トに注入された燃料の大幅な低下に追従する燃料Ｃに対
する燃料蒸気のより小さい低下を示している。図２に示
されているように、エンジン駆動モード検出に続いて、
全体としてＮエンジン事象が生じた後、燃料Ａに対する
トータルの蒸気低下量は、垂直ライン５２により表さ
れ、燃料Ｂに対するトータルの蒸気低下量は、垂直ライ
ン５４により表され、燃料Ｃに対するトータルの蒸気低
下量は、垂直ライン５６により表される。明らかに、エ
ンジンの燃焼室内の蒸気としての燃料の比率は、空気燃
料混合物の燃焼能力及びエンジンのトルク出力に影響を
及ぼす。本発明の発明者は、シリンダー内の空気との混
合工程に利用可能な燃料蒸気の量が低下したとき、エン
ジン速度もこれに従って低下することを観察した。この
ことは、図３に示される。
【００２７】図３は、ｒｐｍ単位のエンジン速度変動、
対、時間の概念的なグラフである。この時間は、エンジ
ン点火の発生から、エンジンが駆動しエンジンウォーム
アップの期間内に入ったと判定される時間を通してのエ
ンジン事象を意味している。カーブ６０は、高い揮発性
（低い操縦性の指標）燃料に対する低温始動遷移の間の
エンジン速度を示している。カーブ６２は、低い揮発性
即ち低温始動遷移フェーズの間の高い操縦性を指標する
燃料に対する同様のグラフである。このグラフにおいて
重ね合わせられたものは、低温始動遷移フェーズの間の
典型的な燃料注入量及びタイミングのプロットである。
この重ね合わせられたプロットは、異なる揮発性特性を
有する２つの燃料に関するエンジン速度の大きさの変化
の理由を説明するのに役立つ。水平ライン６４は、低温
始動の間、最初にシリンダー内に非同期的に、次に同期
的に注入された比較的大量の燃料を示している。この量
は、車両の所有者がどのような燃料を使おうとも適合す
るためエンジン制御モジュール内に予め組み込まれてい
る。一旦、ある一定速度レベル（約５００ｒｐｍ）が安
定した燃焼状態で達成されると、燃料の量は僅かに減少
される（垂直ライン６６を見よ）。エンジンが駆動する
まで、より少ない燃料注入率（ライン６８）が、より少
ないエンジン事象に亘って維持される。一旦エンジンが
駆動すると、燃料の量は、ライン７０により示されるよ
うに３又は４のクランクシャフトサイクルに亘ってレベ
ル７２まで減少される。レベル７２におけるより少ない
作動事象の後、燃料の量は、エンジン及び触媒コンバー
タが閉ループ燃料制御を作動させる上で十分にウォーム
アップするまで、カーブ７４に示されるように、漸次減
少される。
【００２８】図３の重要な特徴は、エンジン駆動開始
後、図中の燃料注入量のかなり急速な減少（ライン７
０）の間における、エンジン速度の応答にある。比較的
高い燃料揮発性に対しては、領域７６において示される
ようにエンジン速度の急速な落ち込みが存在することが
見て取れる。低い揮発性燃料（領域７８を見よ）に対し
ては、減少された燃料注入に従うエンジン速度の応答も
存在するが、この減少は急勾配の度合いがより少ない。
高い揮発性燃料に関する速度のトータルの減少量、即ち
速度低下量は、ライン８０により表される。一般に、エ
ンジントルクは、シリンダー流量率、エンジン速度、シ
リンダー空気／燃料比及びスパーク進角の関数である。
しかし、エンジン駆動時間が確立された後の短いテスト
期間の間、これらの独立変数の平均値は、それらの燃料
揮発性の差により引き起こされる空気／燃料値の変動を
除き、ほとんど定常に保たれる。そのため、シリンダー
空気／燃料の差は、使用された異なる燃料に対し、短期
間でのトルク差へと導く。領域７６におけるカーブ６０
の形状は、より高い揮発性の燃料に対する燃料カットバ
ックに従う燃料蒸気生成での比較的短い落ち込みに起因
して、（カーブ６０の実際の経路内に引かれた仮想ライ
ンセグメント８１より下方に視角化された）トルクホー
ル８２を画成するものとして説明された。それがエンジ
ントルクホール、即ち、それに付随して起こる速度低下
である。この速度低下は、様々に変動する揮発性を持つ
燃料の存在を検出するため本発明で使用された当該燃料
に対するものである。
【００２９】図４は、（上述したように）様々な燃料揮
発性を持つ４つの異なる燃料に対する、エンジン速度対
時間のグラフである。燃料８３は、最も高い揮発性（最
も低い操縦性指標）の燃料であり、燃料８４、８５及び
８６は、この順に、より低い揮発性値を持つ。これらの
燃料を使用した低温始動遷移の間のｒｐｍカーブでは、
速度の減少が、最も高い揮発性の燃料８３に対して最大
であり、より低い揮発性燃料８４、８５及び８６に対し
てこの順に低くなっていることが見て取れる。
【００３０】図５は、燃料揮発性の関数として測定され
たＶ６エンジンに対する速度低下における平均（カーブ
１）及び標準偏差（カーブ２）における変化を示すグラ
フである。カーブ１では、燃料８３に対するバンド８７
は、高い揮発性燃料に対するｒｍｐの平均速度低下にお
ける関係の９５％の信頼区間のレベルを示している。燃
料８４に対するバンド８８は、より少ない揮発性燃料に
対するより少ない速度低下を示している。同様に、バン
ド８９及び９０は、より少ない揮発性燃料に対するより
少ない速度低下を示している。カーブ２は、夫々の燃料
に対する、速度低下値の標準偏差を示している。かくし
て、本発明のプラクティスは、エンジン低温始動の最初
の秒の間に使用された燃料の揮発性と相互に関係付ける
ことができる、速度の再現可能且つ高信頼性の速度低下
に基づいている。
【００３１】ここで提案されたアルゴリズムを実時間で
実行する際のリソースを計算する上での効率的な使用の
ため、ｒｐｍサンプルの数が、図６の事象番号ｉにおけ
る値Ｚｉにより示されるｒｐｍ信号における極大値及び
極小値のみのトラックを保つことによって減少される。
縮約データセットＺは、図６で変数ｒ（ｔ）により表さ
れたエンジン速度得変化を計算するためにも使用され
る。瞬間的な平均エンジン速度に正規化されたエンジン
加速度ｒ（ｔ）を実時間で計算するため必要となるステ
ップは、図６に示されている。本発明の本実施形態によ
れば、低温始動期間の間のエンジンの加速度が計算さ
れ、利用される。この図で示されたように、エンジン速
度は、ある特定の時間区間即ち与えられた数の事象に亘
って平均化され、該時間期間即ち事象数で該平均速度を
割ることによって速度の加速度又は減速度が計算され
る。これは、加速の増分値を与える。検出窓内では、加
速度の低下が大きくなるほど、この低温始動期間の間の
燃料の揮発性も高くなることが見出された。
【００３２】図７は、燃料揮発性をオンラインで決定す
る手段としてエンジン加速度を利用するための更なるプ
ラクティスを示している。図６で示されたプロセスと関
連して計算された加速度の値ｒ（ｔ）が、図７でなされ
たように時間即ちエンジン事象に対してプロットされた
場合、カーブ９１により反映されたように、より高い揮
発性燃料に対する加速度信号が、より高いバンド幅を持
つことが見出される。加速度信号が安定化する前により
多くのオーバーシュート及びアンダーシュートが存在す
る。これは、例えば燃料カットバックなどの撹乱がより
多くの動的効果を生じさせるように、より高い揮発性を
備えたシステム内におけるより低い減衰及びより高い固
有周波数に相当している。同様に、より低い揮発性燃料
に対してカーブ９２により表される加速度信号が図７に
示されている。より高い揮発性燃料が、安定状態に達す
る前により大きい数のゼロ交差を含むことが図７から明
らかに見て取れる。そのため、ｒｐｍに関する燃料揮発
性の明らかな兆候、及び、エンジンが駆動開始した後、
急速な燃料カットバッグにより引き起こされた加速度信
号が存在する。検出窓（エンジン事象数における）は、
通常、与えられた数の事象により表され、ＥＣＭにおけ
る燃料カットバッグの期間に関連する。本発明のプラク
ティスの各々が、エンジン速度低下又は加速度（正又は
負の加速度）の関数として燃料を特徴付けるため利用す
ることができるのは、この検出期間中である。
【００３３】図９は、速度低下、即ち、変動する揮発性
即ち操縦性指標値を持つ燃料の代表的なファミリーに関
するｒｐｍ単位の速度減少の簡単なグラフである。この
データは、低温始動中の与えられたエンジンファミリー
で生成された。エンジン速度低下は、各燃料形式に対し
て測定され、それらは、与えられた温度でそれらの操縦
性指標値に対してプロットされた。この場合には、デー
タが蓄積された低温始動温度は、５０°Ｆ（２８３
Ｋ）、即ち主要な低温始動温度であった。通常では、関
心のある温度範囲は、−５０°Ｆ乃至＋１２０°Ｆ（２
２７．６Ｋ乃至３２２Ｋ）の間である。本発明のこの実
施形態では、このカーブは、速度低下が存在する燃料の
ＤＩ（又は、その代わりに揮発性）値に関連し、Ｄカー
ブ（Ｄは検出を表す）として知られている。検出フェー
ズ図は、本発明の文脈では第１義的な重要性を持ってい
る。
【００３４】図８に戻ると、グラフは、与えられたテス
ト温度（例えば５０°Ｆ（２８３Ｋ））でエンジンファ
ミリーに対して、及び、低温始動フェースの間に空気／
燃料リッチ化の最適量を決定するため各燃料形式に対し
て、実験的に準備される。ここで、最小放出及び良好な
操縦性が同時に達成される。かくして、垂直軸では、正
確な空気／燃料リッチ化データが、様々な揮発性を持っ
た形式の燃料に対して得られ、それらの操縦性指標値に
従ってプロットされる。本発明のこの実施形態によれ
ば、このカーブはＣカーブ（Ｃは補償を表す）として知
られている。（燃料揮発性を検出し、補償するためのア
ルゴリズムの特定例）本発明の好ましい実施形態に関す
る以下の図解では、時間の経過は、秒又は秒の分数の見
地から表されるというより、エンジン事象の累積的なカ
ウント値として、しばしば表される。これは、エンジン
低温始動遷移期間の研究が、エンジン事象に観点からよ
り良く理解され、通常、そのような事象が約１００より
少なくて完了されるからである。
【００３５】上述したように、エンジン事象は、２つの
シリンダーにおける等価な連続的な作動、即ち連続スパ
ーク点火若しくは燃料注入などの作動の間の時間であ
る。知られているように、そのような連続事象は、必ず
しもエンジンブロック内の隣接するシリンダーにおいて
起こるわけではない。３０００ｒｐｍにおける４シリン
ダーエンジンに対して、２つのエンジン事象間の時間間
隔は、１０ミリ秒である。６シリンダーエンジンの作動
では、例えば、エンジンのクランクシャフトの各回転に
対して、通常、３つの点火事象が存在する。そのような
エンジン作動を制御しているマイクロプロセッサは、各
クランク回転に対して３回、クランクシャフト位置セン
サー（ＣＰＳ）から信号を受け取る。クランクシャフト
の２回の全回転は、４ストローク内燃エンジンの完全な
サイクルを必要とされる。かくして、４ストロークの６
シリンダーエンジンの全サイクルにおいて、６つの燃料
注入事象及び６つの点火事象が存在する。
【００３６】エンジン制御マイクロプロセッサは、典型
的には、あらゆる事象において、クランクシャフト位置
センサーから少なくとも１つの信号を受け取る。この信
号は、エンジン制御モジュールのプログラマーによって
（Ｖ６エンジンに対して）３Ｘ参照パルスとして知られ
ている。３Ｘ信号は、ＥＣＭが、クランクシャフトの位
置を知り、かくして、燃料注入及び点火のタイミングを
制御するため各シリンダーの各ピストンの位置を知るこ
とを可能とする。更には、マイクロプロセッサのクロッ
クは、エンジン事象間の期間を時間計測できるので、マ
イクロプロセッサは、各々のそのような３Ｘで、毎分あ
たりの回転エンジン速度、又はこれと等価なＣＰＳ信号
を計算することができる。換言すれば、ＥＣＭは、３Ｘ
信号に従うエンジンｒｐｍを、次の信号がくる前の時間
の何分の一かの時間内で、計算することができる。
【００３７】図１０は、エンジンｒｐｍ対図３に類似し
たエンジン事象の概念グラフである。それは注入された
燃料量対エンジン事象数の概念グラフでもある。図１０
の目的は、本発明の一実施形態を詳細に示した、燃料揮
発性検出及び補償アルゴリズムを示す次のフローチャー
トで使用される専門用語を示すためである。次の専門用
語は、図１０を参照する際に使用される。
【００３８】事象専門用語 Ｎe＝始動時からのエンジン事象カウンター値 Ｎrt＝駆動時間モードへの遷移を示す事象 Ｎmax＝最大速度の位置を示す事象 Ｎp＝ピーク速度を示す事象（Ｎmax） Ｎd＝ピーク速度Ｎｐの位置からの検出窓のサイズ（典
型的には２０〜２４事象） Ｎt＝駆動時間Ｎrtからの検出窓のサイズ（「検出水平
成分」とも呼ばれ、典型的には２０〜２４事象である） Ｎf＝最終的な（最小の）速度決定のための事象数（こ
の事象数の経過によって、燃料揮発性検出が完了され
る） Ｎc＝Ｎfの後の燃料補償窓のサイズ（典型的には、燃料
リッチ化に対しては１事象、又は、燃料リーン化に対し
ては２０〜６０事象） 図１０のグラフは、点火キーがオンにされ、エンジンク
ランク動作が始まった状態で開始する。このとき、事象
カウンターＮeがゼロにセットされ、最初に予めプログ
ラムされた比較的高いレベルの燃料が注入される。ＥＣ
Ｍで計算されたエンジン速度は、クランク作動の間の多
数の事象に対する揺らぎを表している。エンジン速度が
ある一定のレベル、例えば十分な数の事象に対して通常
５００ｒｐｍ付近を超えて維持された後、マイクロプロ
セッサは、エンジン駆動モードの開始を示すＮrtとして
現在の事象数を記録する。次に、ＥＣＭは、その予めプ
ログラムされた低温始動の作動モードに従って次の数注
入事象に亘って燃料注入率を減少開始する。図３に関し
て十分に説明されたように、エンジンｒｐｍは、エンジ
ン始動後にピークに達し、実際の揮発性に依存した速度
低下、即ち、これと等価には、使用された燃料の操縦性
指標ＤＩを被る。本発明によれば、ＥＣＭは、次の数エ
ンジン事象に亘ってピーク速度を探し、ピーク速度に直
ちに続く速度低下の量を決定する。
【００３９】この例では、マイクロプロセッサは、エン
ジン始動時Ｎrtに続く予めセットされたエンジン事象数
が提供され、この事象数以内で、又は検出窓内で、ＥＣ
Ｍはピーク速度事象Ｎpを同定するため探索し、最小速
度Ｎfの検出を完了させる。Ｎdは、最小速度が検出され
るまでのピーク速度の位置からエンジン事象単位で検出
窓のサイズであり、典型的には約２０乃至２４エンジン
事象である。
【００４０】使用される燃料の揮発性に起因して、エン
ジンは、エンジン事象Ｎp＝Ｎmaxで検出される最大ｒｐ
ｍに迅速に達し、その後、エンジン速度は減少する。そ
れは、区間Ｎdに亘って減少する。この区間Ｎdは、マイ
クロプロセッサがクランクシャフトセンサーから３Ｘ信
号を分析し、事象Ｎfが終了する前に最大速度を決定す
るため探している間のエンジン事象期間である。この検
出窓における最大速度及び最小速度の間の相違は、エン
ジンの吸引ポートに実際に注入されている燃料の揮発性
を高信頼度で推定するため、ＥＣＭ内に記憶された実験
的に得られたテーブルのルックアップ値と比較すること
ができる。検出プロセスは、駆動モードが合図された後
の数分の一秒以内で完了される。
【００４１】揮発性検出期間Ｎfの完了時において、１
期間は、開ループの態様でエンジンが過度にリッチ化又
はリーン化される場合に注入される燃料の量へ修正がな
されたとき始まる。当該期間は、図１０のグラフ上にＮ
cとして示されている。燃料補償プロセスは、更なるリ
ッチ化が必要とされた場合、次の事象で通常完了され
る。他の場合には、更なる燃料のリーン化のため、突然
のシリンダー燃料の没収を避けるように多数の事象に亘
って漸減的な燃料減少を生成することが選択される。こ
れは、通常、２０乃至６０事象の間に達成することがで
きる。一般には、速度低下を検出し、実際の燃料揮発性
を評価し、実際の燃料特性に対して予めプログラムされ
た燃料注入率を調整するこのプロセスは、エンジン駆動
時間フラグがセットされた後１秒又は２秒以内で完了す
る。
【００４２】図１１は、その低温始動遷移開ループエン
ジン制御プログラムと並行にＥＣＭ又はＰＣＭで実行さ
れる、本発明の処理工程を要約した流れ図である。ブロ
ック１００は、アルゴリズムの最初のエントリー時にマ
イクロプロセッサにより取られる工程を要約している。
ブロック１００は、より詳細に、この例示のアルゴリズ
ムを記載している、引き続く流れ図（図１２〜図１５）
の部分を調整している。ブロック１００の部分Ａは、図
１３における流れ図のＡ部分に対応している。
【００４３】ブロック１００では、使用される燃料に伴
う速度低下を検出するとき使用される、幾つかの変数及
びパラメータがセットされる。このとき、コンピュータ
は、エンジン事象の検出窓、Ｎt、及び、補償窓Ｎcをセ
ットする。この補償窓の間、本発明に従って空気燃料比
を補償することができる。
【００４４】図１３におけるステップＢとも関連する、
ブロック１０２では、マイクロプロセッサは、検出期間
のエントリー時にエンジンｒｐｍを読み込み、事象カウ
ンターを読み込む。それは、該ｒｐｍを有効な制限に対
してチェックし、Ｖ６のためのクランクシャフト位置セ
ンサーから３Ｘ信号に基づいて、ｒｐｍデータで可能と
なる信号ノイズ及びスパイクを退けるため、データ処理
工程を課する。次に、要約アルゴリズムは、ブロック１
０４に移行する。ブロック１０４では、マイクロプロセ
ッサは、クランクシャフト位置センサーデータを受け取
ると、ピークｒｐｍ及びその事象番号を検出する。それ
は、ピークｒｐｍが許される検出窓内で生じたか否かを
判定する。もしそうであるならば、アルゴリズムは、一
般に、ブロック１０６に移行し、該ブロックで、ピーク
ｒｐｍに続く最低のｒｐｍが、このプロセスの実行のた
め許される時間が、質問ブロック１０８に従って経過し
ていない場合、検出窓内で検出される。マイクロプロセ
ッサは、次に続く詳細な流れ図における処理ステップに
従っている速度低下を計算するため移行する。上述さ
れ、及び、後述されるように、速度低下の計算された値
は、燃料揮発性を推定し、燃料リッチ化又はリーン化を
作動させる際の適切な補償を推定するためルックアップ
テーブルデータと比較される。
【００４５】次のテーブルは、図１２乃至図１５で表さ
れたアルゴリズムで使用された、幾つかの初期パラメー
タ及び値を定義する。 アルゴリズム初期パラメータ及び値の定義 ａf及びｂf＝ｒｐｍフィルター定数（典型的には、ａf
＝０．６８、ｂf＝０） ＡＦＲｉ＝検出が完了する前に使用された初期空燃比 δ＝速度変化に対する閾値（典型的には、１〜５ｒｐ
ｍ） ε＝縮約データ（ｒｐｍ）の変化（典型的には１〜５ｒ
ｐｍ）に対する閾値 Ｒｍ及びＲM＝各々、最小及び最大の有効速度範囲（典
型的には、夫々６００及び２０００ｒｐｍ） ｇ＝ノイズに起因する可能となる最大のｒｐｍスパイク
（典型的には１００ｒｐｍ） ｓ＝未処理のｒｐｍ信号（変数ｘとして使用されてもい
る） Ｓ＝フィルター処理されたｒｐｍ信号 Ｚ＝縮約ｒｐｍ信号（有意な極大及び極小を記録する） Ｓ0，ｓ0，Ｚ0，ｘ0＝アルゴリズムを開始するため、下
付き変数Ｓ、ｓ、Ｚ及びｘに対する初期ｒｐｍ Ｚmax及びＺmin＝各々、縮約ｒｐｍデータにおける極大
及び極小 Ｚmaxv及びＺminv＝各々、検出窓内の大域的な極大及び
極小 Ｙ＝連続的なフィルター処理されたｒｐｍ変化 Ｗ＝縮約データセットＺにおける連続的なｒｐｍ変化 ＳＤＲＰ＝速度低下 図１２乃至１５は、本発明の好ましい実施形態の実施を
示す相互関連する詳細な流れ図のシリーズである。最初
に図１２を参照すると、点火キーがオンにされるとき、
マイクロプロセッサが作動され、エンジンのクランク工
程が開始する。ステップ２００のプロセスでは、マイク
Ｒプロセッサは、各クランクシャフトセンサーの事象信
号を受け取ると、エンジンｒｐｍを計算する。それは、
Ｖ６エンジンにおけるクランクシャフトの周期回転毎に
３つの信号を受け取る。既に説明されたように、この信
号は、３Ｘ信号として当該技術分野で知られている。各
エンジン事象のシーケンス及び該事象に対し関係のある
データは、一時的に、マイクロプロセッサのメモリ内に
記憶される。同様に、Ｌ４及びＶ８エンジンでは、適切
な信号が、各々、２Ｘ及び４Ｘである。
【００４６】当該プロセスは、クランクモードの質問ブ
ロック２０２に移行する。この質問ブロック２０２で
は、マイクロプロセッサは、例えば５００ｒｐｍなどの
ｒｐｍの予め特定化された値に基づいて、エンジンが駆
動モードを達成したか否かを決定する。エンジンが駆動
モードとみなされるほど十分に高く安定したｒｐｍを達
成していなかった場合、判定はイエスと答えられ、当該
プロセスはブロック２０４に移行する。プロセスブロッ
ク２０４では、エンジンが駆動しているとみなされない
ので、指標カウンターｉは、ゼロに再セットされ、最大
速度検出に対する事象数もゼロにセットされる。ブロッ
ク２００、２０２及び２０４の間のプロセスは、マイク
ロプロセッサが、エンジンがクランクモードから出たこ
とを満足される時間まで循環され、満足されたとき当該
プロセスはブロック２０６に移行する。
【００４７】エンジン駆動モードを確立したとき、マイ
クロプロセッサは、エンジン冷却剤センサーから温度を
読み取り、ブロック２０６で、データＴcoolを記録す
る。マイクロプロセッサは、スロットル位置センサーの
示度ＴＰＳも読み取る。マイクロプロセッサは、トラン
スミッションが実際にニュートラル状態又は駐車モード
であることを判定するためトランスミッションシフトア
クチュエータから、トランスミッションの駐車モード／
ニュートラルフラグを読み取る。マイクロプロセッサは
空気温度Ｔairを読み取り、アイドル空気制御（ＩＡ
Ｃ）レベルを記録する。判定は、ブロック２０８に移行
し、該ブロックでは、マイクロプロセッサは、エンジン
が駆動モードに入ったことを満足されるまで再び循環す
る。
【００４８】このとき、プロセスは、質問ブロックであ
るブロック２１０に移行し、そこで、マイクロプロセッ
サは、これが駆動時間フラグがセットされたと決定され
た最初の時間であったか否かを判定する。もしそうであ
るならば、エンジン駆動時間事象カウンターＮrtを、カ
ウンター事象カウンターＮeにセットする。このステッ
プはステップ２１２に示されている。
【００４９】ＥＣＭが駆動時間フラグがセットされてい
ることを満足された後、当該プロセスは、ブロック２１
４に移行する。ここでは、ＥＣＭは、スロットルが、車
両オペレータにより駆動されなかったこと、及び、エン
ジンがその真の低温始動モードにあると判定する。マイ
クロプロセッサは、エンジンがウォームアップされてい
ないと判定し、即ち、冷却液の温度がエンジン内に導入
された空気の温度とおおよそ同じであると判定する。マ
イクロプロセッサは、トランスミッション制御レバーが
ニュートラル位置又は駐車位置にあり、アイドル空気制
御ＩＡＣが定常であり、即ち、空気誘導プロセスがＩＡ
Ｃバルブ動的作動により影響を受けないと判定する。マ
イクロプロセッサが、それが予めプログラムされた作動
の遷移モードに入ることができる低温始動条件を認識し
ない場合、ブロック２１６に移行する。ブロック２１６
では、マイクロプロセッサは、高いＤＩ燃料に対しては
保存値を単に割り当てるだけであり、即ち許容可能な学
習操縦性指標値と共に移行し、このエンジン始動の試み
に関しては本発明のプロセスに入らない。
【００５０】しかし、マイクロプロセッサが、本発明の
検出プロセスに入るための低温始動の基礎の全てが合致
されたと決定した場合には、マイクロプロセッサは、質
問ブロック２１８に移行し、そこで、車両の不調インジ
ケータ処置が失敗と診断したか否かを判定する。判定の
答えがイエスの場合、マイクロプロセッサは、ブロック
２１６に似たプロセスブロック２２０に移行し、適切な
燃料操縦性指標を割り当て、エンジンを従来技術のプラ
クティスに従ってウェームアップさせる。しかし、失敗
の診断が検出されなかった場合、当該プロセスは、本発
明のアルゴリズムの実行を開始するように移行する。マ
イクロプロセッサは、図１３の最初のブロック３００か
ら始まるプロセスシーケンス「Ａ」に移行する。
【００５１】図１３では、サブルーチンＡ、即ちブロッ
ク３００は、エンジン事象ベースの操縦性指標検出及び
本発明の基礎である補償アルゴリズムへのエントリーを
表している。ブロック３００へ入ったとき、操縦性指標
検出及び補償プロセスで利用される幾つかの定数及びパ
ラメータに対して値がセットされる。当該プロセスは、
クランクシャフト位置センサー（ＣＰＳ）信号からＥＣ
Ｍによるｒｐｍ単位のエンジン速度の計算、及び、幾つ
かの数のエンジン事象即ち検出窓内のｒｐｍの最大及び
最小値の決定を含んでいる。
【００５２】ＣＰＳから計算されたｒｐｍ信号は、エン
ジン速度における電子ノイズ即ち通常の揺らぎを被る可
能性があり、使用前にフィルター処理を必要とする。こ
のフィルター処理プロセスは、マイクロプロセッサによ
り実行される数学的プロセスである。ブロック３００を
参照すると、ａf及びｂfは、エンジンｒｐｍの計算で適
用されるフィルター定数データである。定数ａf及びｂf
は、クランクシャフトセンサーのようなセンサーから出
力されたノイズを含む電圧の分析で使用される典型的な
定数を有する。典型的には、０＜ａf＜１及び０＜ｂf＜
１である。
【００５３】他のパラメータはブロック３００内で初期
化される。これらのパラメータの多くは、上記テーブル
内で同定される。低温始動空気対燃料比の予め較正され
た値、ＡＦＲｉが、このプロセスで使用するため記憶さ
れている。これらの値は、典型的には２４乃至３０事象
のテスト窓Ｎｔ、典型的には２０乃至２４事象の検出窓
Ｎｄ、Ｎｆの後、典型的には１事象（燃料リッチ化に対
して）或いは２０〜６０事象（リーン化に対して）のい
ずれかでである補償窓Ｎｃの各サイズに対してセットさ
れる。パラメータδ及びεに対する値が確立される。ス
カラーパラメータδは、マイクロプロセッサが典型的に
は１乃至５ｒｐｍの速度変化を認識する際の閾値であ
り、εは、ｒｐｍの縮約データの値において変化が認識
される際の閾値である。再び、εに対する典型値は１乃
至５ｒｐｍである。ｇに対する値が確立される。ｇは、
クランクシャフト位置センサーからの信号ノイズに起因
するｒｐｍにおける最大の許容可能なスパイクである。
フィルター定数ｃに対する値は、ブロック３００で示さ
れた式から計算される。
【００５４】最初にフィルター処理されたｒｐｍ信号Ｓ
0、最初の未処理ｒｐｍ信号ｓ0、縮約ｒｐｍデータにお
ける極大及び極小、示された他の変数に対する値は、全
て、現在のｒｐｍの計算値に最初にセットされる。当該
プロセスはブロック３０２に移行する。
【００５５】ブロック３０２では、マイクロプロセッサ
は、そのメモリから現在のｒｐｍを読み取る。この値
は、クランクシャフト位置センサーから３Ｘ参照パルス
信号（Ｖ６に対して）を使用して計算されたものであ
る。同様に、２Ｘ及び４Ｘ信号は、Ｌ４及びＶ８に対し
て各々読み込まれる。指標カウンターｉはインクリメン
トされ、ｒｐｍに対する現在の計算値は、現在の未処理
ｒｐｍ信号ｓiとしてメモリの所定位置内に記憶され
る。
【００５６】当該プロセスは、ブロック３０４に移行
し、そこで、ｓiの現在値がブロック３０４内に記載さ
れた式に従ってフィルター処理されたｒｐｍ信号Ｓiに
転換される。
【００５７】当該プロセスは、質問ブロック３０６に移
行し、そこで、現在のフィルター処理されたｒｐｍ信号
が、速度値（Ｒm、ＲM）の許容可能な範囲内にあるか否
かを見るためテストされる。現在のフィルター処理され
たｒｐｍ信号値は、最小及び最大の有効低温始動遷移速
度に対して各々予め確立された値と比較される。これら
の値は、典型的には、約６００乃至２０００ｒｐｍであ
る。フィルター処理されたｒｐｍ信号Ｓiの現在値が予
測範囲内にない場合、当該アルゴリズムは停止され、当
該プロセスはブロック３０８に移行する。このブロック
では、高いＤＩ燃料に対して予め特定化された値は、Ｅ
ＣＭ又はＰＣＭで割り当てられ、当該プロセスは形式的
に閉じられ、遷移的な低温始動に対する開ループ作動に
戻る。
【００５８】質問ブロック３０６の答えが肯定的である
場合、当該プロセスはブロック３１０に移行する。ブロ
ック３１０では、フィルター処理されたｒｐｍにおける
連続的な変化Ｙｉが計算される。当該プロセスはブロッ
ク３１２に移行し、そこで、フィルター処理されたｒｐ
ｍにおける変化Ｙｉの大きさは、それが許容可能な最大
のｒｐｍスパイクレベル、即ちスカラー値ｇより大きい
か否かに関してテストされる。過度に大きいｒｐｍスパ
イクが存在し、ブロック３１２の判定への答えがイエス
であった場合、フィルター処理されたｒｐｍ信号Ｓｉ及
び縮約ｒｐｍ信号Ｚiに対する値は、ブロック３１４で
定常に保持され、当該プロセスはブロック３０２に戻
る。換言すれば、フィルター処理されたｒｐｍの変化Ｙ
ｉの過剰な部分は破棄され、当該プロセスは次のＣＰＳ
信号及びＥＣＭ計算に移行する。
【００５９】しかし、フィルター処理されたｒｐｍの変
化Ｙiがスカラー値ｇによって上限を制限される場合、
当該プロセスはブロック３１６に移行し、そこで、ｒｐ
ｍ値の変化は、数ｒｐｍの最小閾値変化δに対してテス
トされる。フィルター処理されたｒｐｍの変化が最小閾
値変化を越えた場合、当該プロセスはブロック３１８に
移行し、そうでない場合は、その変化は無視できるもの
とみなされ、ブロック４００（ステップＤ）に移行され
る。ブロック３１８では、現在の縮約ｒｐｍデータＺi
は、以前にセットされた最小値Ｚminとして取られ、フ
ィルター処理された速度に対する現在値は、現在のＺma
x値としてセットされる。次に、この値はブロック３２
０に移行する。
【００６０】質問ブロックであるブロック３２０では、
マイクロプロセッサは、ｒｐｍの極大値（Ｚmax）が、
以前に決定された大局的最大値Ｚmaxvより現在の定数ε
だけ大きいか否かを決定する。それが大きい場合、当該
プロセスはブロック３２２に移行し、そこで、事象Ｎma
xの値は、エンジン駆動モード検出に続く事象カウンタ
ーＮｅの現在値に更新される。極大値が定数εだけ大局
的極大値を超えない場合には、当該プロセスは、図１４
でサブルーチンＣ（ブロック４０６）に移行する。
【００６１】図１４を参照すると、流れ図の最上部分が
サブルーチンＤを開始する。サブルーチンＤの質問ブロ
ック４００において、フィルター処理されたｒｐｍ変化
の現在値は、それが、速度変化閾値の負の値より小さく
なるか否かを見るためテストされる。もしそうでない場
合、当該プロセスは、ブロック４０２に移行し、そこで
縮約ｒｐｍの現在値が定常に保持され、当該プロセスは
ステップＢのブロック３０２に移行する。
【００６２】質問ブロック４００では、速度変化の現在
値がδの負の値より小さいと場合において、当該プロセ
スはブロック４０４に移行する。ブロック４０４では、
縮約ｒｐｍデータＺｉの現在値は、Ｚmaxとしてセット
され、現在の最小速度Ｚminは、現在のフィルター処理
されたｒｐｍ値としてセットされる。サブルーチンＣ
は、ブロック４０４の下方に入り、ブロック４０６で開
始する。ブロック４０６では、縮約ｒｐｍデータにおけ
る連続的なｒｐｍ変化が縮約ｒｐｍ信号の現在値及び以
前の値の差異にセットされる。当該プロセスはブロック
４０８に移行する。ブロック４０８では、連続的なｒｐ
ｍ変化Ｗiの値は、それが縮約データの変化εに対する
閾値より小さいか否かを見るためテストされる。判定へ
の答えが肯定である場合、当該プロセスは、ブロック４
１０に移行する。そうでない場合、当該プロセスはブロ
ック４１４に移行する。
【００６３】ブロック４１０では、現在のｒｐｍデータ
Ｚiは、ｒｐｍに対する新しいより高い値に達したか否
かを決定するため、以前の最大値Ｚmaxvと比較される。
このテストが肯定的である場合、当該プロセスはブロッ
ク４１２に移行し、そうでなければ、当該プロセスはブ
ロック４１４に流れる。ブロック４１２では、縮約ｒｐ
ｍデータの現在の最大値は、現在の値Ｚiにセットさ
れ、現在のピーク速度の位置は、現在の事象カウンター
Ｎeにセットされる。ブロック４１４では、事象カウン
ターＮeは、検出窓の満了に対してテストされる。
【００６４】図１０を参照すると、速度低下の決定のた
めの２つの技術は、（１）エンジンが駆動し始めた後の
Nｔ事象で、実際の極小速度を反転指定する局所的な有
意速度の決定、（２）ピーク速度が達成された後のＮd
事象における最小速度のおおよその計算を含む。ブロッ
ク４１４では、事象カウンターは、いずれかの技術によ
って検出窓の満了に対してテストされる。検出窓が超え
られていない場合、アルゴリズムは、更なる実行のため
サブルーチンＢに移行する。そうでなければ、制御はブ
ロック４１６に移行され、そこで、最小速度値Ｚminvが
フィルター処理されたｒｐｍの現在の終端値にセットさ
れる。次に、実際の速度低下ＳＤＲＰは、特定化された
検出窓に亘る最大値Ｚmaxv及び最小値Ｚminvの間の差と
してブロック４１８で計算される。この段階で、検出フ
ェーズは完了し、計算は図１５のサブルーチンＥのブロ
ック５００に移行する。
【００６５】かくして計算された速度低下及び測定冷却
液温度を用いて、燃料補償フェーズに入る。図１５のブ
ロック５００は、特定温度（−５０°Ｆ乃至＋１２０°
Ｆ（２２７．６Ｋ乃至３２２Ｋ））で特定化された燃料
ＤＩに対して測定された速度低下により特徴付けられ
る、任意の与えられたエンジンファミリー（Ｌ４、Ｖ
６、Ｖ８等）のための実験的テーブルを参照させる、Ｄ
カーブを含んでいる。測定された速度低下及び冷却液温
度を使用することによって、そのＤＩ値により表された
燃料揮発性の実際の値が決定される。ブロック５０２
は、Ｃカーブの形態で、空気／燃料のリッチ化の必要と
される度合い、対、燃料ＤＩ値に関する実験的テーブル
の参照を含んでいる。ブロック５０からの推定されたＤ
Ｉ値及び測定された冷却液温度を使用するブロック５０
２では、燃料リッチ化の必要とされる度合いが決定され
る。次に、本プロセスは、ブロック５０４に移行し、そ
こでブロック５０２で決定された空気対燃料のリッチ化
の決定値が適用される。これは、必要とされた空気燃料
比率の補償が、低温エンジン始動に対してマイクロプロ
セッサ内で予めセットされていた最初の空気対燃料比率
より大きい場合には瞬間的になされる。そうでない場
合、更なるリーン化のため、燃料は、長さＮｃの補償窓
に亘って徐々にカットバッグされる。当該プロセスは、
アルゴリズムから出て、終了する。
【００６６】図１２〜図１５を参照して示されたプロセ
スは、低温始動の間に使用される燃料の揮発性を検出す
るため、速度低下ＳＤＲＰの決定を使用した。しかし、
上述したように、速度値の時間的変化率（加速度）の変
化を計算し分析する等の他のプラクティスは、大局的又
は局所的なピーク及び最小加速度値を決定するため、図
６及び７を参照して説明されたように使用することもで
きる。使用される燃料に対するリッチ化の最適な度合い
の決定に主要な努力が払われる一方で、燃料リッチ化信
号の形状及び期間を修正する他の方法を、本発明の文脈
内で使用することもできる。本文中で論じられた方法
は、あらゆるエンジン点火に関する燃料揮発性も検出す
る。しかし、燃料タンクが一杯にならない限り、将来の
点火サイクルでＥＣＭにより参照するための学習値を記
憶することも考えられる。
【００６７】本発明は、幾つかの特定の実施形態を参照
して説明されたが、他の形態も当業者により容易に適合
することができることは明らかである。従って、本発明
の範囲に請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る、エンジン
と、マイクロプロセッサベースのコントローラ並びに連
係するセンサー及びアクチュエータを備えるエンジン制
御システムと、の概略図である。
【図２】図２は、異なる揮発性の３つの代表燃料に対し
て、連続する点火事象毎に測定された、ある時間期間に
亘って吸引ポート内に注入されたトータルの燃料のパー
センテージとしての燃料蒸気形成のダイナミックスを示
すグラフである。
【図３】図３は、最初の点火から低温始動遷移位相の間
におけるエンジン速度即ちｒｐｍの変化の概念グラフで
ある。このグラフは、低いＤＩ燃料及び高いＤＩ燃料に
対して変化する速度低下を示す。
【図４】図４は、４つの代表ガソリン燃料に対する、低
温始動遷移期間の間の、エンジン速度（ｒｐｍ）対時間
の典型的な実験グラフである。この図では、ＣＡＰｈ２
は、平均ＤＩ＝１１２０°Ｆ（８７７．６Ｋ）における
カリフォルニアフェーズＩＩ燃料に言及し、Ｉｎｄｏｌ
ｅｎは、ＤＩ＝１１６０°Ｆ（９００Ｋ）、中間ＤＩ＝
１２３０°Ｆ（９３９Ｋ）及び高ＤＩ＝１２８５°Ｆ
（９６９Ｋ）におけるＥＥＥ連邦保証燃料に言及する。
【図５】図５は、低温始動遷移の最初の秒の間に得られ
た、４つの代表的ガソリン燃料に対する速度低下と燃料
揮発性との間の典型的な実験的相関関係を示す。このグ
ラフも、様々な揮発性の燃料に対する、速度低下の平均
及び標準偏差統計値を示している。
【図６】図６は、如何に実際のエンジン速度が実時間で
コンピュータメモリ内の極小値にのみ効率的に減少され
得るかを実証している。ＥＣＭが各事象毎に単一のｒｐ
ｍ値を生成し、実時間の計算効率の目的のために、縮約
ｒｐｍデータＺのみによって実際の極小値及び極大値を
探し出し、記憶する。その上、この縮約データセットＺ
は、低温始動遷移の間のより効率的なエンジン加速度計
算を可能にする。
【図７】図７は、高い揮発性燃料及び低い揮発性燃料に
対して、計算されたエンジン加速度（平均エンジン速度
で正規化される）対エンジンが駆動開始した後における
エンジン内の時間の実験的グラフである。
【図８】図８は、燃料揮発性（ＤＩ値）を変化させたと
きの、任意の与えられた時刻における、低温始動遷移の
間の良好な車両操縦性のため必要とされる空気／燃料の
リッチ化の典型的なグラフである。
【図９】図９は、ＥＣＭによる将来的な参照のためのＤ
カーブルックアップテーブル（ここで、Ｄは検出を表
す）の形態における、任意の与えられた温度での、低温
始動遷移の間の速度低下（ｒｐｍで表す）の典型的なグ
ラフである。
【図１０】図１０は、図１１〜１５で表されるアルゴリ
ズムを実行する間のｒｐｍ信号の低温始動分析における
エンジン速度及び燃料注入の顕著な事象を表す概念グラ
フである。
【図１１】図１１は、図１２〜１５で完全に示されるア
ルゴリズムの一部分を要約した流れ図である。
【図１２】図１２は、本発明の実行のためのアルゴリズ
ムの流れ図である。
【図１３】図１３は、本発明の実行のためのアルゴリズ
ムの流れ図である。
【図１４】図１４は、本発明の実行のためのアルゴリズ
ムの流れ図である。
【図１５】図１５は、本発明の実行のためのアルゴリズ
ムの流れ図である。
【符号の説明】
１０ 自動車内燃エンジン １２ マイクロプロセッサベースのエンジン制御モジ
ュール（ＥＣＭ） １４ シリンダー １６ 吸引マニホルド １８ スロットルバルブ ２０ 排気マニホルド ２２ 三方触媒コンバータ ２６ スパークプラグ ２８ 吸引バルブ ３０ 排気バルブ ３２ 燃料インジェクタ ３４ 可変磁気抵抗センサー ３６ 酸素センサー３６ ３８ 圧力センサー ４０、４２、４４ 水平ライン ４６ 燃料Ａに対する燃料蒸気の低下を示すカーブ ４８ 燃料Ｂに対する燃料蒸気のあまり大きくない低
下を示すカーブ ５０ エンジンの吸引ポートに注入された燃料の大幅
な低下に追従する燃料Ｃに対する燃料蒸気のより小さい
低下のカーブ ５２、５４、５６ 各々燃料Ａ、Ｂ、Ｃに対するトー
タルの蒸気低下量の垂直ライン ６０ 高い揮発性（低い操縦性の指標）燃料に対する
低温始動遷移の間のエンジン速度を示すカーブ ６２ 低い揮発性即ち低温始動遷移フェーズの間の高
い操縦性を指標する燃料に対するエンジン速度を示すカ
ーブ ６４ 水平ライン ６６ 垂直ライン ６８ ライン ７０ ライン ７２ レベル ７４ カーブ ７６ エンジン速度の急速な落ち込み領域 ７８ 低い揮発性燃料に対する領域７８ ８０ 高い揮発性燃料に関する速度のトータルの減少
量、即ち速度低下量を示すライン ８１ 仮想ラインセグメント ８２ トルクホール ８３、８４、８５、８６ 揮発性の高い順の燃料 ８７ 高い揮発性燃料に対するｒｍｐの平均速度低下
における関係の９５％の信頼区間のレベルを示すバンド ８８、９０ より少ない揮発性燃料に対するより
少ない速度低下を示すバンド ９１、９２ カーブ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/06 ３３０ Ｆ０２Ｄ 41/06 ３３０Ａ Ｆターム(参考） 3G084 AA03 BA09 BA13 BA16 CA01 DA09 DA10 DA27 EA05 EA11 EB08 FA14 FA34 FA35 3G301 HA06 JA21 JB09 KA01 MA01 MA11 MA27 NB03 NC01 NC02 PB02Z PE02Z PE09Z

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガソリンで燃料供給される自動車の多重
    シリンダー式の内燃エンジンの低温始動のための方法で
    あって、 前記自動車は、前記エンジンへの燃料の配給を制御し該
    エンジンの前記シリンダー内の該燃料の点火のタイミン
    グを取るようにプログラムされたマイクロプロセッサ、
    エンジン速度データを該マイクロプロセッサに提供する
    ためのエンジン速度センサー、未知の揮発性特性を持つ
    ガソリンが入っている燃料タンク、及び、前記エンジン
    を始動するようにクランク作動させるための車両オペレ
    ータ作動型スターターモータを備えるエンジン制御モジ
    ュールを含み、前記エンジンは、前記燃料タンクから燃
    料を受け取って該燃料を前記シリンダーに配給するため
    の少なくとも１つの燃料インジェクタを備えており、前
    記方法は、 前記エンジンのクランク動作時に、第１の予め較正され
    た燃料リッチ率で１つ又はそれ以上の前記インジェクタ
    により前記シリンダーへの前記燃料の配給を開始し、及
    び、エンジン運転動作を達成するため点火を開始し、 エンジン運転動作の開始を検出するため前記エンジンの
    速度を検出し、 エンジン運転動作を検出したとき、前記燃料の配給率を
    第２の予め較正された燃料率に減少させ、 引き続くシリンダー点火事象に亘って前記エンジンの速
    度値を検出して、ピークエンジン速度値及び該ピーク値
    より低い最小エンジン速度値を検出し、 前記ピーク値と前記最小値との間のエンジン速度の差を
    計算し、 前記差を、前記燃料の揮発性特性を決定するための測度
    として使用する、各工程を含む、前記マイクロプロセッ
    サの制御下で実行される、前記方法。
  2. 【請求項２】 エンジン事象の検出窓を設定し、該検出
    窓内で、前記ピーク値及び最小即ち終端速度値を検出す
    る工程を含む、請求項１に記載の低温始動のための方
    法。
  3. 【請求項３】 前記予め較正された燃料リッチの注入率
    を、前記燃料に対して決定された揮発性特性に基づく燃
    料注入率に調整する工程を含む、請求項１に記載の低温
    始動のための方法。
  4. 【請求項４】 前記予め較正された燃料リッチの注入率
    を、前記燃料に対して決定された揮発性特性に基づく燃
    料注入率に調整する工程を含む、請求項２に記載の低温
    始動のための方法。
  5. 【請求項５】 ガソリンで燃料供給される自動車の多重
    シリンダー式の内燃エンジンの低温始動のための方法で
    あって、 前記自動車は、前記エンジンへの燃料の配給を制御し該
    エンジンの前記シリンダー内の該燃料の点火のタイミン
    グを取るようにプログラムされたマイクロプロセッサ、
    エンジン速度データを該マイクロプロセッサに提供する
    ためのエンジン速度センサー、未知の揮発性特性を持つ
    ガソリンが入っている燃料タンク、及び、前記エンジン
    を始動するようにクランク作動させるための車両オペレ
    ータ作動型スターターモータを備えるエンジン制御モジ
    ュールを含み、前記エンジンは、前記燃料タンクから燃
    料を受け取って該燃料を前記シリンダーに配給するため
    の少なくとも１つの燃料インジェクタを備えており、前
    記方法は、 前記エンジンのクランク動作時に、第１の予め較正され
    た燃料リッチ率で１つ又はそれ以上の前記インジェクタ
    により前記シリンダーへの前記燃料の配給を開始し、及
    び、エンジン運転動作を達成するため点火を開始し、 エンジン運転動作の開始を検出するため前記エンジンの
    速度を検出し、 エンジン運転動作を検出したとき、前記燃料の配給率を
    第２の予め較正された燃料率に減少させ、 引き続くシリンダー点火事象に亘って前記エンジンの速
    度値を検出し、 前記エンジン速度の時間的変化率を計算して、該速度値
    の時間変化率の少なくとも１つのピーク値及び最小値を
    検出し、 前記ピーク値及び最小値を、前記燃料の揮発性特性を決
    定するための測度として使用する、各工程を含む、前記
    マイクロプロセッサの制御下で実行される、前記方法。
  6. 【請求項６】 特定の検出窓に亘って前記速度変化率の
    前記ピーク値及び最小値の間の差を計算し、該差を前記
    燃料の揮発性特性を決定するための測度として使用す
    る、各工程を含む、請求項５に記載の低温始動のための
    方法。
  7. 【請求項７】 引き続くシリンダー点火事象に亘って前
    記エンジンの速度値を検出し、 前記エンジン速度の時間的変化率を計算して、特定の検
    出窓に亘る前記速度変化率の値に基づいてゼロ交差数を
    検出し、 前記ゼロ交差数を前記燃料の揮発性特性を決定するため
    の測度として使用する、各工程を含む、請求項５に記載
    の低温始動のための方法。
  8. 【請求項８】 前記予め較正された燃料リッチの注入率
    を、該燃料に対して決定された前記揮発性特性に基づく
    燃料注入率に調整する工程を含む、請求項５に記載の低
    温始動のための方法。
  9. 【請求項９】 前記予め較正された燃料リッチの注入率
    を、該燃料に対して決定された前記揮発性特性に基づく
    燃料注入率に調整する工程を含む、請求項６に記載の低
    温始動のための方法。
  10. 【請求項１０】 前記予め較正された燃料リッチの注入
    率を、該燃料に対して決定された前記揮発性特性に基づ
    く燃料注入率に調整する工程を含む、請求項７に記載の
    低温始動のための方法。
  11. 【請求項１１】 エンジン速度における前記差若しくは
    該差と相互関係する前記速度の時間的変化率を、前記モ
    ジュール内のメモリに記憶された参照ガソリンの既知の
    揮発性特性と比較することによって、前記燃料の揮発性
    特性を決定する工程を含む、請求項１乃至１０のいずれ
    か１項に記載の低温始動のための方法。
  12. 【請求項１２】 前記予め較正された燃料注入率を、前
    記モジュール内のメモリに記憶された参照ガソリンの既
    知の揮発性特性に対する燃料注入率の相互関係を参照す
    ることによって調整する工程を含む、請求項３、４又は
    ８乃至１０のいずれか１項に記載の低温始動のための方
    法。
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