JP2015206320A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】始動開始時のエンジン温度に関わらず、始動完了後の回転低下時制御を好適に実施することのできるエンジン制御装置を提供する。【解決手段】エンジン制御装置は、エンジン始動の完了後にエンジン回転速度の低下が検出されたときに、燃焼が改善されるように、燃料噴射量および点火時期を補正する回転低下時制御を実施する。回転低下時制御は、エンジン始動の開始時からの冷却水温ＴＨＷの上昇量である始動後水温上昇量ΔＴＨＷが終了判定量Ｄ１となること（Ｓ２００：ＹＥＳ）、およびエンジン始動の開始後の経過時間（始動後経過時間Ｔst）が終了判定時間Ｄ２となること（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、の少なくとも一方の成立時に終了される（Ｓ２０４）。終了判定量Ｄ１および終了判定時間Ｄ２には、エンジン始動の開始時の冷却水温である始動時水温が低いときには、同始動時水温が高いときに比して、大きい値が設定される。【選択図】図６

Description

本発明は、エンジン始動の完了後にエンジン回転速度の低下が検出されたときに、燃料噴射量および点火時期を補正する回転低下時制御を行うエンジン制御装置に関する。

エンジンの冷間始動時には、噴射された燃料の多くがポート壁面等に付着して燃焼に供されないことから、始動が完了してエンジンの自立運転が開始された後、燃焼が不安定となってエンジン回転速度が落ち込むことがある。特に、気化性の低い重質燃料の使用時には、そうしたエンジン回転速度の落ち込みが発生し易くなっている。そして、従来、特許文献１には、エンジン始動の完了後のエンジン回転速度の降下度合から重質燃料が使用されているか否かを判定する技術が開示されている。

特開２００６−１９４０８６号公報

燃料の気化性が悪い状況にあっても、燃料噴射量を増量したり、点火時期を進角したりすれば、燃料状態を改善することができる。そこで、エンジン始動の完了後にエンジン回転速度の降下が確認されたときに、燃焼状態が改善されるように、燃料噴射量および点火時期を補正する回転低下時制御を実施することで、冷間始動時等における燃焼の安定化を図ることが考えられる。

極低温時には、燃焼の安定化に、より長い時間が必要となるため、そうした回転低下時制御の実施期間をより長くする必要がある。一方、そうした極低温時に合せて回転低下時制御の実施期間を設定すれば、常温時には、燃焼の安定後も回転低下時制御が不要に長く継続されることとなり、通常制御への移行が遅れてしまうため、燃料の壁面付着量の増大、エミッションや燃費の悪化などを招いてしまう。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、始動開始時のエンジン温度に関わらず、始動完了後の回転低下時制御を好適に実施することのできるエンジン制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するエンジン制御装置は、エンジン始動の完了後にエンジン回転速度の低下が検出されたときに、燃料噴射量および点火時期を補正する回転低下時制御を実施する。そして、同エンジン制御装置は、エンジン始動の開始時からの冷却水温の上昇量が終了判定量となること、およびエンジン始動の開始後の経過時間が終了判定時間となることの少なくとも一方が成立したときにそうした回転低下時制御を終了するとともに、エンジン始動の開始時における冷却水温である始動時水温が低いときには、同始動時水温が高いときに比して、上記終了判定量および上記終了判定時間に大きい値を設定している。

上記のように構成されたエンジン制御装置では、始動時水温が低いときには、同始動時水温が高いときに比して、エンジン始動の完了後におけるより遅い時期まで回転低下時制御が実行されるようになる。そのため、始動開始時のエンジン温度に応じて回転低下時制御の実施期間を適宜に調整可能となる。具体的には、始動開始時のエンジン温度が低く、燃焼の安定に長い時間を要するときには、その燃焼の安定までの回転低下時制御の継続を許容するように、実施期間を長くすることが可能となる。その一方で、始動開始時のエンジン温度が高く、短時間で燃焼が安定するときには、燃焼の安定後も不要に回転低下時制御が継続されないように、実施期間を短くすることが可能となる。

エンジン制御装置の一実施形態の全体構成を模式的に示す略図。 同エンジン制御装置における回転低下時制御の実行態様の一例を示すタイムチャート。 同エンジン制御装置において実行される回転低下時制御の開始判定ルーチンのフローチャート。 同エンジン制御装置における始動時水温と終了判定量との関係を示すグラフ。 同エンジン制御装置における始動時水温と終了判定時間との関係を示すグラフ。 同エンジン制御装置において実行される回転低下時制御の終了判定ルーチンのフローチャート。

以下、エンジン制御装置の一実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のエンジン制御装置が適用されるエンジン１０は、燃焼室１１における燃料の燃焼に応じてシリンダー１２内を往復動するピストン１３と、そのピストン１３の往復動に応じて回転するクランクシャフト１４と、を備える。クランクシャフト１４には、エンジン始動時に同クランクシャフト１４を回転させるためのスターターモーター１５が断接可能に駆動連結されている。

また、エンジン１０は、燃焼室１１に吸気を導入するための吸気通路１６を備える。吸気通路１６には、上流側から順に、吸気を浄化するエアクリーナー１７、吸入空気量を検出するエアフローメーター１８、吸入空気量を調整するために吸気の流路面積を可変とするスロットルバルブ１９、吸気中に燃料を噴射するインジェクター２０が設置されている。さらに、燃焼室１１には、吸気通路１６を通じて導入された吸気とインジェクター２０から噴射された燃料との混合気を火花着火させるための点火プラグ２１が設けられている。

さらに、エンジン１０は、燃焼室１１から排気を排出するための排気通路２７を備える。排気通路２７には、排気の酸素濃度を、ひいては燃焼室１１内で燃焼された混合気の空燃比を検出するための空燃比センサー２８と、排気を浄化するための触媒装置２９とが設けられている。

こうしたエンジン１０は、電子制御ユニット２２により制御されている。電子制御ユニット２２は、エンジン制御のための各種演算処理を実施する中央演算処理装置、制御用のプログラムやデータが記憶された読込専用メモリー、中央演算処理装置の演算結果やセンサーの検出結果などが一時的に記憶されるランダムアクセスメモリー、外部との信号の授受のための入出力ポートを備える。

電子制御ユニット２２の入力ポートには、上述のエアフローメーター１８、空燃比センサー２８を始め、エンジン１０の運転状況を検出するための各種センサーが接続されている。例えば、クランクシャフト１４の回転位相を、ひいてはエンジン１０の回転速度（エンジン回転速度ＮＥ）を検出するクランク角センサー２３、エンジン冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサー２４、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量ＡＣＣＰ）を検出するアクセルペダルセンサー２５が入力ポートに接続されている。また、エンジン１０を起動、停止させるべく運転者により操作されるイグニッションスイッチ２６も入力ポートに接続されている。一方、電子制御ユニット２２の出力ポートには、スターターモーター１５、スロットルバルブ１９、インジェクター２０、点火プラグ２１などの駆動回路が接続されている。

電子制御ユニット２２は、エンジン制御の一環として、エンジン始動の完了後に、回転低下時制御を実施する。回転低下時制御では、エンジン始動の完了後に、燃焼不良によるエンジン回転速度ＮＥの低下が検出されたときに、燃焼状態が改善されるように、燃料噴射量の増量補正および点火時期の進角補正が行われる。

図２に、回転低下時制御の制御態様の一例を示す。同図の時刻ｔ１に、イグニッションスイッチ２６がスタート位置に操作され、エンジン始動が開始されると、スターターモーター１５によるクランクシャフト１４の回転駆動が、いわゆるクランキングが開始される。そして、時刻ｔ２に、エンジン回転速度ＮＥが点火開始回転速度Ｎ１まで上昇すると、インジェクター２０からの燃料噴射および点火プラグ２１の火花着火が開始される。

その後の時刻ｔ３に、エンジン回転速度ＮＥが完爆判定回転速度Ｎ２まで上昇すると、スターターモーター１５のクランキングが解除され、エンジン１０の自立運転が開始される。ここで、燃焼室１１での燃焼が良好であれば、同図に破線で示すように、エンジン回転速度ＮＥはその後も順調に上昇していき、やがてファーストアイドル回転速度Ｎ３の付近で安定する。

一方、エンジン１０の温度（例えば吸気ポートの壁温）が低い場合には、インジェクター２０から噴射された燃料の多くが吸気ポートの壁面などに付着し、その分、燃焼に供される燃料が少なくなってしまうため、燃焼状態が悪くなる。そのため、そうした場合には、同図に実線で示すように、エンジン始動の完了、すなわち自立運転への移行の直後に、エンジン回転速度ＮＥが落ち込むことがある。

回転低下時制御において電子制御ユニット２２は、エンジン始動の完了後にエンジン回転速度ＮＥが、上記完爆判定回転速度Ｎ２よりも低い低下判定回転速度Ｎ４以下に低下しているかどうかを検出している。そして、電子制御ユニット２２は、低下判定回転速度Ｎ４以下へのエンジン回転速度ＮＥの低下が検出されると、燃焼状態を改善すべく、燃料噴射量の増量補正および点火時期の進角補正を実施する。

ところで、極低温時には、燃料の気化性が著しく悪化するため、燃焼の安定化に要する時間が大幅に長くなる。そうした場合、上記のような回転低下時制御を長い期間実施しなければ、同制御の終了後に燃焼が再び悪化して、エンジン１０の回転変動によるドライバビリティーの悪化や触媒装置２９の過昇温などが発生してしまう。一方、そうした極低温時に合わせて回転低下時制御の実施期間を設定すれば、常温時には、燃焼の安定化後も回転低下時制御が不要に継続されてしまうことになり、通常のエンジン制御への移行が遅れてしまう。そのため、燃料の壁面付着量の増大、エミッションや燃費の悪化などを招いてしまう。

そこで、本実施形態では、エンジン始動の開始時における冷却水温（以下、始動時水温ＴＨＷ０と記載する）に応じて回転低下時制御の終了条件を変更し、始動時水温ＴＨＷ０が低いときには、同始動時水温ＴＨＷ０が高いときよりも、回転低下時制御が長い期間実施されるようにしている。具体的には、本実施形態では、エンジン始動の開始時からの冷却水温ＴＨＷの上昇量（始動後水温上昇量ΔＴＨＷ）が終了判定量Ｄ１となること、およびエンジン始動の開始後の経過時間（始動後経過時間Ｔst）が終了判定時間Ｄ２となること、の少なくとも一方が成立したときに、回転低下時制御を終了するようにしている。そして、始動時水温ＴＨＷ０が低いときには、同始動時水温ＴＨＷ０が高いときよりも、終了判定量Ｄ１および終了判定時間Ｄ２に大きい値を設定するようにしている。

図３は、回転低下時制御の開始を判定するための開始判定ルーチンのフローチャートを示す。同ルーチンの処理は、エンジン始動の開始後、電子制御ユニット２２により、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

本ルーチンでは、以下の各条件（イ）〜（ヘ）のすべてが成立したときに、回転低下時制御が開始される（Ｓ１０６）。
（イ）回転低下時制御が未開始であること（Ｓ１００：ＹＥＳ）。

（ロ）エンジン始動が完了している、すなわちエンジン１０の自立運転が開始されていること（Ｓ１０１：ＹＥＳ）。
（ハ）始動後水温上昇量ΔＴＨＷが終了判定量Ｄ１未満であること（Ｓ１０２：ＹＥＳ）。

（ニ）空燃比フィードバック制御が未開始であること（Ｓ１０３：ＹＥＳ）。
（ホ）始動後経過時間Ｔstが開始判定時間Ｄ３以上であること（Ｓ１０４：ＹＥＳ）。
（へ）始動後経過時間Ｔstが終了判定時間Ｄ２未満であること（Ｓ１０５：ＹＥＳ）。

図４および図５に示すように、終了判定量Ｄ１および終了判定時間Ｄ２は、始動時水温ＴＨＷ０に基づき算出される。そして、それら終了判定量Ｄ１および終了判定時間Ｄ２の値は、始動時水温ＴＨＷ０が低いほど、大きい値に設定される。一方、開始判定時間Ｄ３は、定数とされており、その値は、終了判定時間Ｄ２の設定範囲の最小値よりも小さい値とされている。

なお、空燃比フィードバック制御は、エンジン始動の完了後にエンジン回転速度ＮＥが安定したときに開始される。空燃比フィードバック制御では、空燃比センサー２８の検出結果に基づき、燃焼室１１で燃焼される混合気の空燃比が目標空燃比に近づくように、インジェクター２０からの燃料噴射量がフィードバック調整される。

図６に、回転低下時制御の終了を判定するための終了判定ルーチンのフローチャートを示す。同ルーチンの処理は、回転低下時制御の実施中、電子制御ユニット２２により、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

本ルーチンでは、以下の各条件（い）〜（に）のいずれかが成立したときに、回転低下時制御が終了される（Ｓ２０４）。
（い）始動後水温上昇量ΔＴＨＷが終了判定量Ｄ１以上であること（Ｓ２０１：ＹＥＳ）。

（ろ）始動後経過時間Ｔstが終了判定時間Ｄ２以上であること（Ｓ２０２：ＹＥＳ）。
（は）空燃比フィードバック制御の開始からの経過時間（空燃比ＦＢ開始後時間）が規定時間以上であること（Ｓ２０３：ＹＥＳ）。

（に）燃焼悪化時制御が実施されていること（Ｓ２０３：ＹＥＳ）。
ここで、燃焼悪化時制御は、エンジン回転速度ＮＥの変動量が規定値以上のときに実施され、その実施時には、燃焼状態を改善するための燃料噴射量の増量補正や点火時期の進角補正が行われる。そのため、燃焼悪化時制御の実施時には、補正の重複を避けるため、回転低下時制御は強制終了される。

続いて、以上のように構成された本実施形態のエンジン制御装置の作用を説明する。
本実施形態のエンジン制御装置では、始動後水温上昇量ΔＴＨＷが終了判定量Ｄ１となること、始動後経過時間Ｔstが終了判定時間Ｄ２となること、の少なくとも一方が成立したときに、回転低下時制御が終了される。一方、始動時水温ＴＨＷ０が低いときには、同始動時水温ＴＨＷ０が高いときに比して、終了判定量Ｄ１および終了判定時間Ｄ２に大きい値が設定される。そのため、始動開始時のエンジン温度が低く、燃焼の安定に長い時間を要するときには、燃焼が安定するまで回転低下時制御が継続されるようになる。その一方で、始動開始時のエンジン温度が高く、短時間で燃焼が安定するときには、燃焼の安定後も不要に回転低下時制御が継続されないようになる。

また、他の開始判定条件が満たされぬまま、始動後水温上昇量ΔＴＨＷが終了判定量Ｄ１に達したり、始動後経過時間Ｔstが終了判定時間Ｄ２に達したりすると、回転低下時制御が実施されなくなってしまう。その点、本実施形態では、上述のように、始動時水温ＴＨＷ０に応じて終了判定量Ｄ１および終了判定時間Ｄ２の値が設定されるため、始動開始時のエンジン温度が低く、燃焼が不安定となり易い状態にあるときには、回転低下時制御がより実施され易くなる。

以上の本実施形態のエンジン制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、始動後水温上昇量ΔＴＨＷが終了判定量Ｄ１となること、および始動後経過時間Ｔstが終了判定時間Ｄ２となることの少なくとも一方が成立したときに、回転低下時制御を終了している。そして、始動時水温ＴＨＷ０が低いときには、同始動時水温ＴＨＷ０が高いときに比して、終了判定量Ｄ１および終了判定時間Ｄ２を大きい値に設定している。そのため、低温時における燃焼安定化までの回転低下時制御の継続を許容しつつも、常温時に回転低下時制御が燃焼安定後も不要に継続されないように、回転低下時制御の実施期間が始動時水温ＴＨＷ０に応じて適宜に調整可能となる。したがって、始動開始時のエンジン温度に関わらず、回転低下時制御を好適に実施することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、回転低下時制御の実施時に、燃料噴射量の増量補正と点火時期の進角補正とを行っていたが、燃焼状態を改善するための、それら以外のエンジン制御パラメーターの補正（例えば燃料噴射圧の増大補正）を併せ行うようにしてもよい。

・上記実施形態での回転低下時制御の開始判定の条件は、適宜変更してもよい。
・上記実施形態での回転低下時制御の終了判定条件のうち、上記条件（い）および（ろ）以外のものは、適宜変更してもよい。

１０…エンジン、１１…燃焼室、１２…シリンダー、１３…ピストン、１４…クランクシャフト、１５…スターターモーター、１６…吸気通路、１７…エアクリーナー、１８…エアフローメーター、１９…スロットルバルブ、２０…インジェクター、２１…点火プラグ、２２…電子制御ユニット、２３…クランク角センサー、２４…水温センサー、２５…アクセルペダルセンサー、２６…イグニッションスイッチ、２７…排気通路、２８…空燃比センサー、２９…触媒装置。

Claims (1)

1. エンジン始動の完了後にエンジン回転速度の低下が検出されたときに、燃料噴射量および点火時期を補正する回転低下時制御を実施するエンジン制御装置において、
   エンジン始動の開始時からの冷却水温の上昇量が終了判定量となること、およびエンジン始動の開始後の経過時間が終了判定時間となることの少なくとも一方が成立したときに前記回転低下時制御を終了するとともに、
   エンジン始動の開始時における冷却水温である始動時水温が低いときには、同始動時水温が高いときに比して、前記終了判定量および前記終了判定時間に大きい値を設定する、
   ことを特徴とするエンジン制御装置。