JP2008169775A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料性状にかかわらず適切な始動時増量を行う。
【解決手段】機関１の吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２１〜２４を設け、機関始動時に吸気ポート壁面付着燃料量の変化を補うために燃料噴射量の始動時増量を行う。
ＥＣＵ３０は、始動時増量実行時に、機関回転数を検出し、回転数が予め定めた減量制御回転数を越えた場合には減量制御回転数と機関回転数との差に応じた量だけ燃料噴射量を減量する。これにより、機関回転数の吹き上がりや失火の問題が防止され、燃料性状にかかわらず適切な始動制御が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の始動制御装置に関し、詳細には機関の使用燃料の性状にかかわらず適切に機関始動時の燃料増量を行うことを可能とする内燃機関の始動制御装置に関する。

機関の吸気ポートに配置した燃料噴射弁から吸気弁に向けて燃料を噴射する吸気ポート燃料噴射を行う機関では、機関始動時に噴射燃料の吸気ポート壁面付着を考慮した燃料噴射量の始動時増量が行われる。

機関の通常運転中には、吸気ポート壁面には噴射された燃料が液体の状態のまま付着した、いわゆる壁面付着燃料が存在している。機関の運転中、この壁面付着燃料の一部は気化して気筒内に流入するが、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部は新たに壁面に付着するため、機関運転中には常に吸気ポートには壁面付着燃料が存在している。機関が定常運転されている場合には、壁面付着燃料から気化して気筒内に流入する燃料量と新たに壁面に付着する燃料量は等しくなり、壁面付着燃料量は一定に維持され、気筒内に流入する燃料量は燃料噴射弁からの噴射された燃料量に等しくなる。

ところが、機関始動時などでは吸気ポート壁面には付着燃料が存在せずドライ状態にある。このため、機関始動時には壁面付着燃料から気筒内に流入する燃料がなく、しかも吸気ポートに噴射された燃料のうち多くの部分が壁面に付着して壁面付着燃料を形成するようになる。このため、始動に必要とされる量の燃料を気筒内に供給するためには、実際に始動に必要とされる燃料より多い量の燃料を吸気ポートに噴射する必要がある。
実際の機関では、機関始動時には上記の壁面付着燃料の形成を考慮して気筒内に始動に必要とされる量の燃料を供給するために燃料噴射量を増量する始動時増量が行われる。

一般に、機関の始動時増量では、機関クランキング開始後各気筒の最初の燃料噴射では、壁面から気筒内に流入する燃料が存在しないことと、ドライな壁面にある程度の付着燃料層を形成させる必要があることとを考慮して大幅に燃料噴射量が増量される。そして、２回目の噴射以降は上記により形成された壁面付着燃料から気筒内に流入する燃料量を考慮して、始動時増量は所定量だけ低減される。始動時燃料は、その後壁面付着燃料量の増大とそれに伴う壁面付着燃料から気筒内に流入する燃料量の増大とに応じて所定量ずつ低減され、壁面付着燃料量が安定すると（増減しなくなると）ゼロに設定される。

上記始動時増量において必要とされる増量分は、壁面に付着する燃料の量、言い換えれば燃料の気化しやすさに応じて変化する。通常、この始動時増量における増量分は特定の成分（気化しやすさ）の燃料を想定して決定され、さらに始動時の吸気ポート壁面温度（冷却水温度）に応じて補正される。

ところが、実際には機関に使用される燃料の性状は一定ではなく、地域、季節などにより成分が変化する。また、燃料タンクでの貯蔵期間によっても成分が変化して燃料の気化しやすさが変化する場合がある。

このように、始動時増量決定のベースとなった燃料組成と実際の燃料組成が異なると、機関始動時に問題が生じる場合がある。

例えば、始動時増量を軽質燃料（気化しやすい燃料）に基づいて設定すると、軽質燃料では壁面付着燃料量は比較的少ないため、始動時増量は比較的少ない値に設定される。この場合、実際に使用される燃料が重質燃料（気化しにくい燃料）であると、実際には壁面付着燃料量が想定していた値より大きくなるため、始動時増量が不足してしまい充分な量の燃料が機関に供給されず、機関の始動が困難になる場合がある。

一方、始動時増量を重質燃料に基づいて決定すると、始動時増量は比較的大きな値に設定される。従って、実際に使用する燃料が軽質燃料であった場合には壁面付着燃料量は想定していた値より少なくなり始動時増量が過多となる。この場合には、過剰な燃料が気筒内に供給されるため、機関の空燃比が過度にリッチとなり排気エミッションが悪化したり、機関始動後機関回転数が急激に上昇するいわゆる吹き上がりが生じる問題がある。

この、燃料組成の変化を補正するようにした燃料噴射制御装置としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１の装置では、機関始動時に機関回転数が目標回転数となるように機関燃料噴射量を目標回転数と機関回転数との偏差に基づくＰＤ（比例微分）制御により補正を行う。そして、機関始動後所定期間の燃料噴射量補正量の積算値を算出するとともに、算出した積算値に基づいて、使用燃料が重質か軽質かを判定している。

特開２００４−３２４４９１号公報 特開２００３−８３１２２号公報 特開平９−１４０１４号公報 特開２００３−２１４２４３号公報 特開２００４−６８６２１号公報

ところが、特許文献１の排気浄化装置では、機関始動時に目標回転数と実際の回転数との偏差に基づいてＰＤ制御を行い燃料噴射量を補正しているものの、この制御はあくまで機関始動時に燃料性状を判定するものであり、燃料性状が判定できていない間の機関始動制御は必ずしも適切に行われていない。

例えば、特許文献１では燃料噴射量の始動時増量は軽質燃料を基準にして設定されているため、重質燃料が使用された場合には機関始動後機関回転数が上昇せず制御目標回転数に回転数が収束するまでに長時間を要する場合がある。特許文献１の装置のように目標回転数と実際の回転数との偏差に基づくＰＤ制御を行っていたのでは、機関回転数が目標回転数より低い範囲にある場合には、軽質燃料が使用されていて通常の回転数上昇過程にあるのか、或いは重質燃料が使用されているために回転数が上昇しないのかを必ずしも正確に判断できない。このため、特許文献１の装置では、回転数が目標回転数より低い領域に有る場合には燃料の性状にかかわらず同一の増量制御が行われてしまい、重質燃料が使用された場合の大きな回転数の落ち込みを防止することはできない。

本発明は上記従来技術の問題に鑑み、使用燃料の性状を予め判定することなく機関始動後直ちに燃料性状に応じた適切な始動時増量制御を行うことを可能とする内燃機関の始動制御装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明によれば、機関始動後の所定期間燃料噴射量を増量する始動時増量を行う内燃機関の始動制御装置であって、前記所定期間中に機関回転数が予め定めた減量制御回転数以上である場合に、機関回転数と前記減量制御回転数との差に応じて定まる減量量だけ機関燃料噴射量を減量する、内燃機関の始動制御装置が提供される。

すなわち、請求項１の発明では始動時機関回転数が所定の減量制御回転数を越えた場合に初めて燃料噴射量の減量が行われる。始動時増量を決定するベースとされた燃料より機関に実際に使用される燃料が軽質である場合には、壁面付着燃料の気化により気筒内に流入する燃料が増大し、気筒内に多量の燃料が供給されるため、始動後機関回転数が急激に増大する吹き上がりが生じる。

本発明では、予め設定した減量制御回転数以上に機関回転数が増大した場合には直ちに燃料噴射量の減量が行われるため、吹き上がりが最小限に抑制されるとともに、燃料噴射の減量により壁面付着燃料が燃料性状に適合した量に短時間で収束するようになり、始動直後の機関の運転状態が安定するようになる。

なお、本発明では始動時増量は比較的重質な燃料に基づいて設定され、増量幅は比較的大きくなるようにされる。また、減量補正を開始する減量制御回転数は、軽質燃料を使用した場合にも吹き上がりが生じることを防止可能な回転数とされるが、例えば機関のアイドル運転の目標回転数とすることもできる。

請求項２に記載の発明によれば、機関始動後の前記燃料噴射量の減量量の積算値を算出するとともに、前記所定期間中であっても前記積算値が所定の上限値に到達した場合には前記燃料噴射量の減量を中止する、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置が提供される。

すなわち、本発明では始動時増量実行中の減量補正は、燃料噴射量の減量量の積算値が所定の上限値に到達した場合には中止される。これにより、例えば機関運転時の外乱などの、燃料性状とは別の理由で一時的に機関回転数が増大したような場合に、燃料噴射量が
過度に減量されて機関の失火やストールが発生することが防止される。

なお、始動時増量を行う所定期間は、始動時増量が減少されゼロになるまでの時間（または機関始動後の回転の積算値）である。

また、上記上限値は一定値としても良いが、機関始動後の経過時間若しくは回転積算値（機関始動後クランク軸が回転した回数）に応じて変化する値としてもよい。

請求項３に記載の発明によれば、前記減量制御回転数を機関始動後の回転積算値若しくは機関始動後経過時間に応じて変化させる、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置が提供される。

すなわち、本発明では減量制御回転数は一定値ではなく、時間と共に変化する値（例えば時間の経過とともに減量制御回転数が増大する、等）とされる。これにより、機関の要求に応じた、更に精密な始動時増量の補正が可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、前記燃料噴射量の減量量は、前記回転数差と所定の比例係数とを乗じた値に応じて増減する量として定められ、前記比例係数を前記回転数差に応じて変化させる、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置が提供される。

すなわち、本発明では燃料噴射量の減量は、機関回転数と減量制御回転数との差に比例する値として設定されるが、この比例係数は一定値ではなく機関回転数と減量制御回転数との差に応じて変化する値（例えば、回転数差が大きいほど比例係数が大きい値となる、等）として設定される。これにより、機関の要求に応じた、更に精密な始動時増量の補正が可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、前記燃料噴射量の減量量は、前記回転数差と所定の比例係数とを乗じた値に、更に機関始動後の回転積算値若しくは機関始動後時間の増大とともに減少する減衰係数を乗じた値に応じて増減する量として定められる、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置が提供される。

すなわち、本発明では燃料噴射量の減量量は、時間の経過と共に低減される。これにより、始動直後の回転数の吹き上がりを防止しつつ過度の燃料噴射量の減量による失火等の発生が防止される。

各請求項に記載の発明によれば、予め燃料性状を判定することなく機関始動直後から燃料性状に応じた適切な始動時増量を行うことが可能となるため、機関の良好な始動を確保しつつ、回転数の吹き上がりや排気性状の悪化を防止することが可能となる共通の効果を奏する。

以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用４サイクルガソリンエンジンに適用した場合の構成概略を説明する図である。

図１において、１はエンジン本体、２はエンジン１の各気筒（＃１〜＃４）の吸気ポートに吸気枝管２ａを介して接続された吸気管、３は排気管を示している。
また、吸気枝管２ａには、各気筒の吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２１〜２４が設けられている。

図１に３０で示すのは、機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ３０は、本実施形態では公知の構成のマイクロコンピュータが使用されており、機関１の回転数制御、燃料噴射制御、点火時期制御などの基本制御を行うほか、後述する機関の始動制御を行う。

これらの制御を行うため、ＥＣＵ３０の入出力ポートには、機関１のクランク軸（図示せず）近傍に配置された回転数センサ３１から機関回転数に対応する信号が、また吸気管２に配置されたエアフローメータ３３からは機関の吸入空気流量に対応する信号が、図示しない機関１の冷却水ジャケットに配置された冷却水温度センサ３５から機関冷却水温度に対応する信号が、それぞれ入力されている。

また、ＥＣＵ３０の入出力ポートは、図示しない燃料噴射回路を介して機関１の各燃料噴射弁２１〜２４に接続され、燃料噴射弁からの燃料噴射を制御している。

機関の通常運転時、ＥＣＵ３０は回転数センサ３１で検出した機関回転数とエアフローメータ３３で検出した吸入空気量とに基づいて、機関空燃比を目標空燃比に維持するために必要とされる基本燃料噴射量を算出し、この基本燃料噴射量を空燃比センサ（図示せず）で検出した排気空燃比などの種々のパラメータに応じて補正し最終燃料噴射量を算出する。
本発明では、この燃料噴射量算出方法として公知のいずれの方法も使用可能であるので、ここでは詳細な説明は省略する。

次に燃料噴射量の始動時増量について説明する。
前述したように、機関停止状態からの始動時には吸気ポートはドライな状態であり、燃料噴射弁２１〜２４から噴射された燃料の大部分は壁面付着燃料を形成するために消費されてしまい、実際に気筒内に流入する燃料量は燃料噴射弁から噴射された燃料量より大幅に少なくなる。

そこで、本実施形態では機関始動時にはドライ状態にある吸気ポート壁面に液状の付着燃料を形成するために、機関始動に必要とされる燃料量より大幅に増量した燃料を噴射するようにしている。

図２は、機関始動後の始動時増量の変化を模式的に示す図である。図２の縦軸は燃料の増量量、横軸は始動からの時間（噴射回数）を示している。

図２に示すように、ドライな吸気ポート壁面に短時間で付着燃料を形成するために、始動時第１回の噴射では増量量は極めて大きく設定されるが、この大部分が壁面付着燃料の形成に消費される。

また、２回目の燃料噴射では増量量はステップ状に大幅に低減されるが、まだ壁面付着燃料が充分に形成されていないため、増量量は比較的大きい。

更に数回（例えば２〜３回）この比較的大きい増量量での噴射が行われると、壁面付着燃料量は増大し、安定する量に近づくため、増量量は更にステップ状に低減され、その後は噴射実行毎に徐々に低減され、所定の噴射回数で増量がゼロになり、始動時増量が終了するようにされている。

上記始動時増量における増量量及び期間は、機関始動時の条件に応じた量の壁面付着燃料が形成されたときに終了するように予め定められている。

壁面に安定して保持される付着燃料量は種々の要因に応じて変化するが、機関始動時に最も影響が大きい要因は、燃料の気化しやすさ（揮発性）と吸気ポート壁面温度（冷却水温度）である。また、壁面付着燃料量が大きいほど始動時増量量は大きく設定する必要がある。

本実施形態では、ある特定の揮発性を有する燃料を用いた場合を基準にして、壁面温度（冷却水温度）に応じて第１回燃料噴射時の始動時増量量を設定するようにしている。すなわち、始動時増量量は始動時の冷却水温度が低いほど大きな値に設定される。

また、上記始動時増量の基準とされる燃料としては、本実施形態では実際に機関に使用される燃料のうちで最も重質な燃料を用いている。燃料が重質であるほど燃料の揮発性は低くなるため壁面付着燃料量は大きくなる。このため、仮に軽質燃料を基準として始動時増量量を設定すると、機関に重質燃料が供給されたときに始動時増量が不足してしまい気筒に充分な量の燃料が供給されず、機関の始動が困難になる可能性があるためである。

一方、上記のように重質燃料を基準として始動時増量量を設定していると、実際に機関に供給される燃料が基準とした燃料よりも軽質だった場合には、増量量が実際に壁面に付着する燃料量より多くなってしまい、気筒内への過剰燃料供給による機関回転数の吹き上がりや排気性状の悪化が生じる。

本実施形態では、始動時増量量を重質燃料を基準に設定するとともに、機関始動時に以下に説明する方法で燃料噴射量の減量を行うことにより、始動時増量を燃料の性状に応じて最適化し、機関の良好な始動を確保しつつ、上記の吹き上がりや排気性状の悪化を防止している。

図３は、本実施形態の始動制御の基本操作を説明するフローチャートである。
図３の操作は、ＥＣＵ３０により機関始動完了まで一定時間間隔で行われる。

図３に示すように、本操作では、まず機関が現在始動時増量を実行中であるか否かが判定される（ステップ３０１）。図２で説明したように、始動時増量は機関の始動後時間とともに減衰し、所定の期間が経過すると増量が終了する。図３の操作は始動時増量が実施中のみ行われ、ステップ３０１で始動時増量が実施中であればステップ３０３に進み機関回転数ＮＥを検出する。そして、ステップ３０５で機関回転数ＮＥが予め定めた減量制御回転数を越えたか否かを判断し、回転数が減量制御回転数ＮＳを越えている場合には、ステップ３０７で燃料噴射量の減量量ΔＱＦの算出を行う。

後述するように、燃料噴射量の減量量ΔＱＦは実際の期間回転数と減量制御回転数ＮＳとの差εに応じて決定される。なお、この減量制御回転数ＮＳは、機関回転数制御における目標回転数付近の目標回転数より高い回転数として設定されるが、機関の型式等により異なるため、実際には始動時の吹き上がりや排気性状の悪化が生じることを防止可能な最適な回転数として実験により設定される。また、簡略に減量制御回転数ＮＳを機関始動時の目標回転数と同じ値に設定することも可能である。

なお、図３ステップ３０１で始動時増量が実行中でない（終了している）場合、及びステップ３０５で機関回転数が減量制御回転数以下である場合には本操作は直ちに終了し、燃料噴射量の減量は行われない。

図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図３の操作を行った場合の機関回転数、燃料噴射量、排気空燃比の変化をそれぞれ模式的に説明する図である。

本実施形態では、機関始動時には機関回転数が減量制御回転数ＮＳ以下である場合には燃料噴射量の減量は行われず予め定めた始動時増量が行われる（図４（Ａ）、（Ｂ）、区間Ｉ）。前述したように、本実施形態では始動時増量は重質燃料を基準として設定されているため、始動時増量が行われ吸気ポート壁面に適量の付着燃料層が形成された後は気筒に供給される燃料量が過剰になるため回転数が上昇する（図４、区間Ｉ）。
この状態で、仮に燃料の性状にかかわらず通常の始動時増量を続けると回転数は図４（Ａ）に点線で示すように大幅に上昇してしまい、いわゆる吹き上がりが生じる。

本実施形態では、回転数が上昇を始め、予め設定した減量制御回転数ＮＳを越えると、図３のステップ３０３、３０５の操作により直ちに燃料噴射量の減量が行われる（図４（Ａ）、（Ｂ）、区間ＩＩ）。このため、本実施形態では図４（Ａ）の実線に示すように吹き上がりが生じることが防止され、機関回転数が短時間で収束するようになる。（図４（Ａ）区間ＩＩＩ）。

図４（Ｃ）実線は上記の始動制御を行った場合の機関排気空燃比の変化を示す。通常の始動時増量を行っていると軽質な燃料を使用した場合には図４（Ｃ）点線に示すように過剰な燃料供給により排気空燃比が大幅にリッチになるのに対して、上記始動制御を行った場合（実線）には排気空燃比のリッチ化が最小限に抑制され、排気エミッションの悪化が防止される。

再び、図４（Ｂ）を参照して図３の始動制御の原理を説明する。上述したように、図４（Ｂ）の区間Ｉ（回転数が減量制御回転数ＮＳに到達していない区間）では通常の始動時増量が行われており、燃料噴射量はかなり多くなっている。ところが、本実施形態では始動時増量時の増量量は比較的重質な燃料を基準として設定されているため、比較的軽質な燃料を使用した場合には増量量が過剰になる。図４（Ｂ）の斜線領域ａ及びｂは、この過剰に供給された燃料量を模式的に示している。この過剰に供給された燃料ａ、ｂは、一旦吸気ポート壁面に付着しても直ちに離脱してしまい気筒に流入するため、通常の始動制御を続けると機関回転数が大幅に上昇して吹き上がりが生じてしまう（図４（Ａ）、点線）。

本実施形態では、機関回転数が減量制御回転数ＮＳを越えたことにより上記吹き上がりが生じつつあることを検出し、直ちに燃料噴射量を減量する（図４（Ｂ）、斜線領域ｃ）。この減量分ｃは区間Ｉで吸気ポートに供給された燃料の過剰分を相殺する量、言い換えれば、過剰になった壁面付着燃料の量を機関運転条件に応じた量に短時間で収束させる量である。これにより、壁面付着燃料の量が安定するようになり、気筒への燃料の供給が適正化される。

上記のように、本実施形態の始動時制御では、燃料噴射量の減量量（図４（Ｂ）の領域ｃ）は、吸気ポート壁面に供給された過剰な量の燃料を早期に削減するための適切な量に設定する必要がある。また、この減量量は機関運転上の種々の要求に応じた適切なものである必要がある。
本実施形態では、以下に説明する方法で適切な減量量の設定を行っている。

図５は、図３ステップ３０７で実行される燃料噴射量の減量量ΔＱＦの演算操作を示すフローチャートである。図５の操作はＥＣＵ３０により実行される。

図５に示すように、本実施形態では図３ステップ３０７が実行される毎に、機関回転数ＮＥが読み込まれ（ステップ５０１）、回転数ＮＥと減量制御回転数ＮＳとの差εが算出され（ステップ５０３）、減量係数Ｋｒがεの関数ｆ（ε）として算出される（ステップ５０５）。

ステップ５０５で減量係数Ｋｒが算出されると、別途実行される燃料噴射量演算操作で算出された燃料噴射量ＱＦにＫｒを乗じた量が減量量ΔＱＦとして設定される。すなわち、燃料噴射量は（１−Ｋｒ）（＜１）倍に減量されることになる。

上述したように、本実施形態では減量係数Ｋｒは、εの関数として、Ｋｒ＝ｆ（ε）の形で設定されるが、関数ｆ（ε）を適宜選択することにより、機関要求に応じて適切な始動制御を行うことが可能となる。

図６（Ａ）から（Ｄ）は、関数ｆ（ε）の設定例のいくつかを説明する図であり、図６（Ａ）から（Ｄ）の横軸は機関回転数ＮＥと減量制御回転数ＮＳとの差ε（ε＝ＮＥ−ＮＳ）を示し、縦軸は減量係数Ｋｒを示している。

図６（Ａ）はｆ（ε）の最も基本的な設定例を示す。すなわち、図６（Ａ）の例では、ｆ（ε）はｋｐ・εとして設定され、減量係数Ｋｒ（燃料減量量ΔＱＦ）は回転数差εに比例して増大する（ｋｐは比例定数で、本設定例では一定値とされる）。このように、回転数差がεが大きいほど燃料噴射量の減量量ΔＱＦを大きく設定することにより、機関回転の吹き上がりを効果的に抑制し、短時間で回転数を目標回転数に収束させることが可能となる。

図６（Ｂ）から図６（Ｄ）は比例係数ｋｐを回転数差εに応じて変える設定例を示しており、図６（Ｂ）は、比例係数ｋｐを回転数差εが大きくなるほど増大させる例を示している。これにより、減量係数Ｋｒ（減量量ΔＱＦ）は機関回転数が減量制御回転数ＮＳを越えて上昇するほど図６（Ａ）の場合より更に大きく設定されるようになる。このため、基準燃料に較べて特に軽質な燃料の使用が予測される場合、或いは回転数を特に短時間で収束させる必要が有る場合などには図６（Ｂ）のように減量係数Ｋｒを設定することが好ましい。

一方、図６（Ｃ）は、或る回転数差までは図６（Ｂ）と同様回転数差εが大きくなるほどｋｐを増大させるものの、有る回転数以上では回転数差にかかわらずｋｐを一定にする場合を示している。図６（Ｂ）では回転数差εが大きくなると減量係数Ｋｒが等比級数的に大きくなるため、燃料噴射量が過剰に減量され機関の失火が生じる場合も有りうる。図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）と同様に機関回転数の吹き上がりを効果的に抑制しながら、減量過多による失火をも防止可能とした設定例である。

また、図６（Ｄ）は、図６（Ｃ）の場合においてある回転数差以上では減量を停止する場合を示している。すなわち、図６（Ｄ）では、回転数差εが或る領域にある場合には減量量を大きく設定するが、回転数差εがそれ以上に大きくなると燃料噴射量の減量を停止する。実際の運転では、吸入空気量に制限があるため機関回転数は無制限には上昇しない。このため、図６（Ｄ）のように減量係数Ｋｒを設定することにより、特定の回転数領域では大幅な減量制御を行って吹き上がりを防止しつつ図６（Ｃ）より更に確実に減量過多による失火の発生を防止することが可能となる。

上述のように、回転数差εに応じて減量係数Ｋｒを変化させることにより、それぞれの機関の特性や運転状況に応じた適切な始動制御を行うことが可能となるが、減量係数Ｋｒを回転数差εに応じて変化させる代わりに、或いはそれに加えて、減量制御回転数ＮＳを機関始動後の時間または機関回転積算値（機関が始動後合計何回転したか）に応じて変化させることによっても機関の特性や運転状況に応じた始動制御を行うことができる。

図７（Ａ）から（Ｆ）は経過時間に応じた減量制御回転数ＮＳの設定例のいくつかを説明する図である。
図７（Ａ）から（Ｆ）において、横軸は機関始動後の経過時間ｔ（または機関回転積算値）を示し、縦軸は減量制御回転数ＮＳを示している。

図７（Ａ）は、減量制御回転数ＮＳの最も基本的な設定例であり、始動後経過時間ｔにかかわらずＮＳは一定値に設定されている。

図７（Ｂ）は、減量制御回転数ＮＳが始動後経過時間とともに増大する例を示しており、時間が経過するほどＮＳの増加速度が急になり、ＮＳのカーブが下に凸になっている。
図７（Ｂ）の設定では、始動後経過時間が長くなるほど回転数差εが増大しにくくなるため、減量過多による失火の防止に効果がある。

一方、図７（Ｃ）は、始動時には減量制御回転数ＮＳは比較的高く設定されるが、経過時間とともに低減される。また、この場合減量制御回転数ＮＳの低下速度は時間の経過とともに緩やかになるため、ＮＳのカーブは下に凸になっている。
図７（Ｃ）の設定では、例えば機関始動時に潤滑条件などが悪く摩擦抵抗が大きいが、始動後摩擦抵抗が速やかに減少するような場合に、当初は減量量が小さくその後徐々に減量が行われるため、始動直後に大きな減量が行われて減量過多による失火が生じることが防止される。

図７（Ｄ）は、図７（Ｃ）とは逆に始動時には減量制御回転数ＮＳを比較的低く設定し、その後経過時間とともに増大速度が緩やかになるように増大させる設定を示す。
図７（Ｄ）の設定では、例えば基準燃料に較べて特に軽質な燃料を使用する場合などに機関始動直後の回転数の吹き上がりを効果的に抑制して短時間で回転数を収束させることが可能となる。

図７（Ｅ）は、図７（Ｂ）と図７（Ｃ）とを合わせた設定であり、機関始動時には減量制御回転数ＮＳは比較的高く設定され、その後所定時間の間は時間とともに減少し、所定時間経過後は時間とともに増大する設定である。図７（Ｅ）の設定では、機関始動後所定の時間に燃料の減量量が大きくなり機関回転数の収束を早めるとともに、或る程度時間が経過した後は減量量が小さくなるようにして減量過多による失火を防止する効果がある。

図７（Ｆ）は、減量制御回転数ＮＳを時間の経過とともにステップ状に増大させる設定を示している。図７（Ｆ）の設定では、機関始動後所定時間は減量制御回転数ＮＳを低く設定して機関始動直後の回転数吹き上がりを効果的に抑制するとともに、所定時間経過後は減量制御回転数ＮＳを高く設定して減量量を大幅に縮小（または減量を停止）することにより減量過多が生じることを防止可能とする効果を得ることができる。

なお、上述した図６（Ｃ）、（Ｄ）、図７（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）では、減量係数Ｋｒを回転数差εに応じて、または減量制御回転数ＮＳを始動後経過時間（または回転積算値）に応じて、それぞれ変更することにより減量過多による失火や排気エミッションの悪化が生じることを防止している。

減量過多による失火、エミッションの悪化などを防止する手段としては、上記のように減量係数Ｋｒや減量制御回転数ＮＳを変化させる方法があるが、これらに代えて、或いはこれらと併用して他の方法をとることも可能である。

図８は、減量過多による失火、エミッションの悪化などを防止する他の方法の例を説明するフローチャートである。図８の操作は、図５の減量量演算操作に代えて実行される。

図８ステップ８０１は減量係数Ｋｒの演算操作を示す。ステップ８０１の操作では、図５ステップ５０１から５０５と同様な方法で減量係数Ｋｒを決定するが、Ｋｒの演算には図６、図７のいずれかの設定もしくは両方を併用しても良い。

ステップ８０１で減量係数Ｋｒを算出後、ステップ８０３では燃料の減量量ΔＱＦが算出される。
そして、本操作では次いでステップ８０５で減量量ΔＱＦの積算値ΣＱＦが算出され、ステップ８０９では減量量積算値ΣＱＦの上限値ΣＱＦｍａｘが算出される。

図９は、本実施形態における上限値ΣＱＦｍａｘの設定を示す図である。図９に示すように、本実施形態では減量量積算値ΣＱＦの上限値ΣＱＦｍａｘは、機関始動後経過時間ｔの関数ｇ（ｔ）として定められ、時間の経過とともに増大するがその増大速度は次第に緩やかになり、所定時間経過後は一定値に収束するようにされている。

ステップ８０７で上限値ΣＱＦｍａｘが決定されると、次にステップ８０９では現在の減量量積算値ΣＱＦが上限値ΣＱＦｍａｘに到達したか否かが判断され、ΣＱＦｍａｘに到達していない場合には減量量ΔＱＦはステップ８０３で算出された値のままに維持され、ΣＱＦがΣＱＦｍａｘに到達した場合にはΔＱＦの値は０にセットされる。すなわち、本実施形態では、ΣＱＦがΣＱＦｍａｘに到達した後は減量は実施されない。

これにより、始動時に外乱などにより一時的に回転数が吹き上がったような場合に、減量量が過大に設定されたままになって失火やエミッションの悪化が生じることが防止される。

図１０は、減量過多防止を考慮した減量係数Ｋｒの設定方法の他の例を示すフローチャートである。本実施形態では、回転数差εの積算値Σεと時間とともに減少する減衰定数Ｋｔとの積として減量係数Ｋｒを算出するようにしている。

図１０の操作は、図５の操作に代えてＥＣＵ３０により実行される。
図１０において、ステップ１００１では回転数ＮＥが検出され、ステップ１００３では回転数差εが算出されるのは図５の操作と同様である。

本操作では、ステップ１００５で上記により算出した回転数差εの積算値Σεを算出するとともに、ステップ１００７では機関始動後経過時間ｔの関数ｈ（ｔ）として時間減衰定数Ｋｔが算出される。

そして、ステップ１００９では減量係数Ｋｒがステップ１００５で求めた回転数差の積算値Σεとステップ１００７で求めた時間減衰定数Ｋｔの積として算出され、この減量係数Ｋｒを用いてステップ１０１１で減量量ΔＱＦが算出される。

図１１（Ａ）は本実施形態における時間減衰定数Ｋｔの設定例を示す図である。
図１１（Ａ）に示すように、本実施形態では時間減衰定数Ｋｔは時間の経過とともに直線的に減少し、所定時間経過後には０になるように設定される。

図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）に示す特性の時間減衰定数Ｋｔを用いて図１１の操作を行った場合の減量係数Ｋｒと回転数差εの積算値Σεとの時間変化を示す図である。

図１１（Ｂ）に示すように、回転数差εの積算値Σεは機関始動後時間と共に増大するが、図９の操作によって機関回転数が目標値に収束するに従って増加速度は緩やかになり、所定時間経過後は一定値に収束する。

また、減量係数Ｋｒは回転数差εの積算値Σε（図１１（Ｂ））と時間減衰定数Ｋｔ（図１１（Ｃ））との積として求められるため、図１１（Ａ）に示すように機関始動直後は比較的急激に増大し、その後減少して０に近づく変化を示す。

このように回転数差εの積算値Σεと時間とともに減少する減衰定数Ｋｔとの積として減量係数Ｋｒを設定することにより、減量係数Ｋｒの急激な変動による減量過多が生じることを防止しつつ減量量が過多になり失火やエミッションの悪化が生じることが防止される。

なお、上述の各実施形態では吸気ポート燃料噴射の場合の始動制御を例にとって説明したが、例えば気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射を行う場合であっても、燃料の揮発性が異なると、筒内に噴射された燃料の気化しやすさが異なってくるため、燃料性状に応じた機関始動時の増量が必要となる。

従って、本発明の始動制御を筒内噴射機関に適用することによって、吸気ポート燃料噴射の場合と同様、燃料性状に影響されない適切な始動制御を行うことが可能となる。

本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明する図である。 燃料噴射量の始動時増量を説明する図である。 燃料噴射量の始動制御の基本操作を説明するフローチャートである。 図３の始動制御の原理を説明するタイミング図である。 燃料噴射量の減量量算出操作を説明するフローチャートである。 図５の操作に使用する減量係数Ｋｒの設定例を説明する図である。 減量制御回転数ＮＳの設定例を説明する図である。 減量過多防止を考慮した減量量設定操作を説明するフローチャートである。 図８の操作に使用する減量量積算値の上限値の設定を説明する図である。 減量過多防止を考慮した減量量設定操作の図８とは異なる例を示すフローチャートである。 図１０の操作における各パラメータの変化を示す図である。

符号の説明

１ 機関本体
２ａ 吸気枝管
２１〜２４ 燃料噴射弁
３０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
３１ 回転数センサ

Claims (5)

1. 機関始動後の所定期間燃料噴射量を増量する始動時増量を行う内燃機関の始動制御装置であって、
   前記所定期間中に機関回転数が予め定めた減量制御回転数以上である場合に、機関回転数と前記減量制御回転数との差に応じて定まる減量量だけ機関燃料噴射量を減量する、内燃機関の始動制御装置。
2. 機関始動後の前記燃料噴射量の減量量の積算値を算出するとともに、前記所定期間中であっても前記積算値が所定の上限値に到達した場合には前記燃料噴射量の減量を中止する、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
3. 前記減量制御回転数を機関始動後の回転積算値若しくは機関始動後経過時間に応じて変化させる、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
4. 前記燃料噴射量の減量量は、前記回転数差と所定の比例係数とを乗じた値に応じて増減する量として定められ、前記比例係数を前記回転数差に応じて変化させる、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
5. 前記燃料噴射量の減量量は、前記回転数差と所定の比例係数とを乗じた値に、更に機関始動後の回転積算値若しくは機関始動後時間の増大とともに減少する減衰係数を乗じた値に応じて増減する量として定められる、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。

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