JP2020172926A - 気体燃料によって作動する内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクタから出力される気体燃料によって作動するガスエンジンにおいて、インジェクタの出力にばらつきがある場合であってもガスエンジンを適切に始動する。【解決手段】制御装置は、停止中のエンジンを始動する際、エンジン回転速度がクランキング回転速度となるようにクランキングされた状態で、気体燃料を噴射するようにインジェクタを制御するエンジン始動制御を実行する。制御装置は、エンジン始動制御によってエンジンが正常に始動しない場合、エンジン始動制御中のエンジン回転速度がクランキング回転速度を超えた履歴があるか否かを判定する。制御装置は、エンジン回転速度がクランキング回転速度を超えた履歴がある場合は始動時噴射流量を所定量減量し、そうでない場合は始動時噴射流量を所定量増量する。【選択図】図４

Description

本開示は、気体燃料によって作動する内燃機関の始動制御装置に関する。

従来、液化石油ガス（ＬＰＧ：Liquefied Petroleum Gas）あるいは液化天然ガス（ＬＮＧ：Liquefied Natural Gas）などの気体燃料によって作動する内燃機関（いわゆるガスエンジン）が公知である。一般的なガスエンジンには、気体燃料の噴射量を調整可能に構成されたガスインジェクタが備えられる（たとえば特開平６−２４１０８８号公報参照）。

特開平６−２４１０８８号公報

ガスインジェクタの流量特性（ガスインジェクタに予め決められた流量の指令値を与えた場合にガスインジェクタが出力する気体燃料の流量）は、予め設定された温度（たとえば常温レベルの温度、以下「特性管理点」とも記載する）において保証されるのが一般的である。

しかしながら、本願発明者等が実験を重ねて調査した結果、ガスインジェクタの流量特性は、特性管理点以外の温度帯域で大きくばらつくことが判明した。したがって、特性管理点以外の温度帯域でガスエンジンを始動する場合には、ガスインジェクタの出力ばらつきが大きく、ガスインジェクタの出力が指令値に対して過多になったり過少になったりすることが想定される。この影響でガスエンジンの気筒内が過度にリッチ状態あるいはリーン状態となると、燃料が燃焼せずにガスエンジンが正常に始動しなくなることが懸念される。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、インジェクタから出力される気体燃料によって作動するガスエンジンにおいて、インジェクタの出力にばらつきがある場合であってもガスエンジンを適切に始動することである。

本開示による始動制御装置は、気体燃料によって作動する内燃機関の始動制御装置であって、内燃機関に気体燃料を噴射するインジェクタと、内燃機関の始動時において、内燃機関の回転速度が第１回転速度となるようにクランキングされた状態で気体燃料を噴射するようにインジェクタを制御する始動制御を実行するように構成された制御装置とを備える。制御装置は、始動制御によって内燃機関が正常に始動しない場合、始動制御中の内燃機関の回転速度と第１回転速度とを比較した結果に基づいて、内燃機関の始動時におけるインジェクタの燃料噴射流量である始動時噴射流量を調整する。

上記の構成によれば、始動制御によって内燃機関が正常に始動しない場合、始動制御中の内燃機関の回転速度とクランキング時の第１回転速度とを比較した結果に基づいて始動時噴射流量が調整される。そのため、たとえば、始動制御中の内燃機関の回転速度が第１回転速度を超えた履歴がある場合には、初爆後に燃料過多で失火したと推測して、始動時噴射流量を減量することができる。また、始動制御中の内燃機関の回転速度が第１回転速度を超えていない場合には、燃料過少であると推測して、始動時噴射流量を増量することができる。このような始動時噴射流量の減量あるいは増量によって、始動時噴射流量が内燃機関の始動に適した値に補正される。その結果、インジェクタの出力にばらつきがある場合であっても内燃機関を適切に始動することができる。

ある形態においては、制御装置は、始動制御によって内燃機関が正常に始動しない場合、始動制御中に内燃機関の回転速度が第１回転速度を超えた履歴があるか否かを判定する。制御装置は、始動制御中に内燃機関の回転速度が第１回転速度を超えた履歴がある場合には始動時噴射流量を所定量減量する。制御装置は、始動制御中に内燃機関の回転速度が第１回転速度を超えた履歴がない場合には始動時噴射流量を所定量増量する。

ある形態においては、制御装置は、始動制御を開始してから所定時間が経過するまでに内燃機関の回転速度が第１回転速度よりも高い第２回転速度を超えていない場合に、始動制御によって内燃機関が正常に始動しないと判定する。

ある態様においては、始動制御装置は、内燃機関に吸入される空気量を調整するスロットル弁をさらに備える。インジェクタの燃料噴射流量は最小噴射流量以上に制限される。制御装置は、始動時噴射流量を所定量減量した場合であって、かつ減量後の始動時噴射流量が最小噴射流量未満である場合には、内燃機関の始動時におけるスロットル弁の開度である始動時開度を所定量増量する。

上記形態によれば、インジェクタの燃料噴射流量が最小噴射流量以上に制限される点に鑑み、始動時噴射流量を所定量減量した場合であって、かつ減量後の始動時噴射流量が最小噴射流量未満である場合、内燃機関の始動時におけるスロットル弁の開度である始動時開度が所定量だけ増量される。これにより、内燃機関の始動時の吸入空気量が増加されて空燃比がリッチ側に補正される。そのため、インジェクタの燃料噴射流量が最小噴射流量以上に制限される場合であっても、燃料過多の状態を解消して内燃機関を適切に始動することができる。

本開示による他の始動制御装置は、気体燃料によって作動する内燃機関の始動制御装置であって、内燃機関に気体燃料を噴射するインジェクタと、内燃機関に吸入される空気量を調整するスロットル弁と、内燃機関の始動時において、内燃機関の回転速度が第１回転速度となるようにクランキングされた状態で気体燃料を噴射するようにインジェクタを制御する始動制御を実行するように構成された制御装置とを備える。制御装置は、始動制御によって内燃機関が正常に始動しない場合、始動制御中の内燃機関の回転速度と第１回転速度とを比較した結果に基づいて、内燃機関の始動時におけるスロットル弁の開度である始動時開度を調整する。

上記の構成によれば、始動制御によって内燃機関が正常に始動しない場合、始動制御中の内燃機関の回転速度とクランキング時の第１回転速度とを比較した結果に基づいて内燃機関の始動時におけるスロットル弁の開度である始動時開度が調整される。そのため、たとえば、始動制御中の内燃機関の回転速度が第１回転速度を超えた履歴がある場合には、初爆後に燃料過多で失火したと推測されるため、始動時開度を増量することによって、エンジン始動時の吸入空気量を増量して空燃比をリーン側に補正することができる。また、始動制御中の内燃機関の回転速度が第１回転速度を超えていない場合には、燃料過少であると推測されるため、始動時開度を減量することによって、エンジン始動時の吸入空気量を減量して空燃比をリッチ側に補正することができる。このような始動時開度の増量あるいは減量によって、始動時開度が内燃機関の始動に適した値に補正される。その結果、インジェクタの出力にばらつきがある場合であっても内燃機関を適切に始動することができる。

本開示によれば、インジェクタから出力される気体燃料によって作動する内燃機関（ガスエンジン）において、インジェクタの出力にばらつきがある場合であっても内燃機関（ガスエンジン）を適切に始動することができる。

エンジンシステムの全体構成の一例を概略的に示す図である。 インジェクタの流量特性の一例を示す図である。 エンジンの始動時におけるエンジン回転速度Ｎｅの軌跡パターンを模式的に示す図である。 制御装置がエンジン始動制御を実行する際に行なう処理手順の一例を示すフローチャート（その１）である。 制御装置がエンジン始動制御を実行する際に行なう処理手順の一例を示すフローチャート（その２）である。 制御装置がエンジン始動制御を実行する際に行なう処理手順の一例を示すフローチャート（その３）である。

以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜エンジンシステムの全体構成＞
図１は、本実施の形態による始動制御装置を備えるエンジンシステム１の全体構成の一例を概略的に示す図である。

このエンジンシステム１は、エンジン（内燃機関）２と、タンク２０と、回転速度センサ３０と、スタータ４０と、始動スイッチ５０と、制御装置６０とを備える。エンジン２は、エンジン本体３と、吸気通路１０と、吸気マニホールド１１と、排気マニホールド１２と、排気通路１３と、スロットル弁１４と、インジェクタ１５とを備える。

エンジン２は、気体燃料によって作動される、いわゆるガスエンジンである。エンジン２は、車両の駆動源として車両に搭載される。本実施の形態によるエンジン２は、複数（図１に示す例では４つ）の気筒４を有する。各気筒４は、吸気マニホールド１１を介して吸気通路１０に接続される。また、各気筒４は、排気マニホールド１２を介して排気通路１３に接続される。

タンク２０は、高圧状態の気体燃料を蓄える。なお、タンク２０に蓄えられる燃料は、気体状態であっても液体状態であってもよい。タンク２０は、レギュレータ２１を介してインジェクタ１５に接続される。タンク２０に蓄えられる燃料は、レギュレータ２１で減圧された後、インジェクタ１５に供給される。なお、レギュレータ２１からインジェクタ１５に供給される燃料は気体状態である。

インジェクタ１５は、吸気通路１０に設けられ、レギュレータ２１から供給される気体燃料を吸気通路１０内に噴射する。インジェクタ１５の燃料噴射流量は、制御装置６０からの制御信号によって制御される。インジェクタ１５から噴射された気体燃料は、吸気通路１０を流れる空気と混合された後、吸気マニホールド１１を介して各気筒４に供給される。なお、各気筒４に供給された気体燃料は、各気筒４の頂部に設けられた点火装置１６によって点火される。

回転速度センサ３０は、エンジン２のクランク軸の回転速度（以下「エンジン回転速度Ｎｅ」とも記載する）を検出し、検出結果を示す信号を制御装置６０に出力する。

エンジン２のクランク軸には、スタータ４０が接続される。スタータ４０は、制御装置６０からの制御信号に基づいて、図示しない電池から供給される電力によって作動してエンジン２をクランキングするように構成される。

始動スイッチ５０は、停止中のエンジン２を始動するための始動操作をユーザが行なうためのスイッチである。ユーザが始動スイッチ５０に対して始動操作を行なっている期間、始動スイッチ５０は、始動要求信号を制御装置６０に出力する。

制御装置６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、各種信号を入出力するための入出力ポート（いずれも図示せず）を含んで構成される。制御装置６０は、回転速度センサ３０、始動スイッチ５０などから受信した信号、並びにメモリに格納されたプログラムなどに基づいて、エンジン２の各機器（スロットル弁１４、インジェクタ１５、点火装置１６、スタータ４０など）の制御を行なう。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。

＜エンジン始動制御＞
制御装置６０は、エンジン２の停止中において始動スイッチ５０からの始動要求信号を受信すると、以下のようなエンジン始動制御を行なう。まず、制御装置６０は、スタータ４０を作動させて、エンジン回転速度Ｎｅが予め定められたクランキング回転速度Ｎｃｒｋに維持されるようにエンジン２をクランキングする。エンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋに維持された状態で、制御装置６０は、始動時噴射流量Ｆの燃料を噴射させるための制御信号をインジェクタ１５に出力するとともに、気筒４内の燃料を点火させるための制御信号を点火装置１６に出力する。

このようなエンジン始動制御によって、気筒４内の燃料が正常に燃焼すると、エンジン２のクランク軸が回転し、エンジン２が始動される。

＜インジェクタ１５の出力ばらつきを踏まえた始動時噴射流量Ｆの調整＞
インジェクタ１５などのガスインジェクタの流量特性は、特性管理点（たとえば常温レベルの温度）において保証されるのが一般的である。しかしながら、本願発明者等が実験等を重ねて調査した結果、ガスインジェクタの流量特性は、特性管理点以外の温度帯域で大きくばらつくことが判明した。

図２は、実験等によって得られたインジェクタ１５の流量特性の一例を示す図である。図２において、横軸はインジェクタ１５の周辺の環境温度（単位：℃）を示し、縦軸は、インジェクタ１５に予め定められた流量の指令値を与えた場合のインジェクタ１５の噴射流量（単位：Ｌ／ｍｉｎ）を示す。線Ａ１〜Ａ３は、それぞれ別々のインジェクタ１５の流量特性を示す。なお、図２には特性管理点が２０℃から３０℃までの間の値（２５℃程度）に設定されている例が示されているが、特性管理点はこのような値に限定されるものではない。

図２に示すように、特性管理点においては、各インジェクタ１５の噴射流量のばらつきが非常に小さい範囲に収まっている。しかしながら、特性管理点以外の温度帯域では、各インジェクタ１５の出力が大きくばらつくことが理解できる。たとえば、図２に示す例では、０℃未満の極寒時において、線Ａ２で示す流量特性を有するインジェクタ１５の噴射流量は、線Ａ３で示す流量特性を有するインジェクタ１５の噴射流量の約３倍程度にも達する。したがって、特性管理点以外の温度帯域でエンジン２を始動する際には、環境温度によってインジェクタ１５の出力が大きくばらつき、インジェクタ１５の出力が指令値に対して過多になったり過少になったりすることが想定される。この影響で気筒４内が過剰なリッチ状態あるいはリーン状態となると、燃料が燃焼せずにエンジン２が正常に始動しなくなることが懸念される。また、図２から理解されるように、インジェクタ１５の出力がばらつく量および方向は環境温度によって一意的に決まるわけではないため、始動時噴射流量Ｆを環境温度に基づいて画一的に調整することも難しい。

以上の点を踏まえ、本実施の形態による制御装置６０は、エンジン始動制御によってエンジン２が正常に始動しない場合、エンジン始動制御中のエンジン回転速度Ｎｅとクランキング回転速度Ｎｃｒｋとを比較した結果に基づいて始動時噴射流量Ｆを調整する。

図３は、エンジン２の始動時におけるエンジン回転速度Ｎｅの軌跡パターンを模式的に示す図である。図３において、横軸は時間を示し、縦軸はエンジン回転速度Ｎｅを示す。

実線で示す曲線Ｌ１は、エンジン２が正常に始動する場合のエンジン回転速度Ｎｅの軌跡を表わす。曲線Ｌ１に示すように、エンジン２が正常に始動する場合、クランキングによってエンジン回転速度Ｎｅはクランキング回転速度Ｎｃｒｋに一時的に維持され、この状態で噴射された始動時噴射流量Ｆの燃料が燃焼することによってエンジン回転速度Ｎｅはクランキング回転速度Ｎｃｒｋよりも高い閾値Ｎｔｈを超える値にまで上昇する。したがって、エンジン回転速度Ｎｅが曲線Ｌ１のような軌跡をたどる場合、始動時噴射流量Ｆはエンジン２を始動するのに適した値であると言える。

一点鎖線で示す曲線Ｌ２は、いわゆる初爆はあるがその後に失火したことによってエンジン２が正常には始動しない場合のエンジン回転速度Ｎｅの軌跡を表わす。エンジン回転速度Ｎｅが曲線Ｌ２のような軌跡をたどる場合、インジェクタ１５の出力ばらつきの影響で始動時噴射流量Ｆが過多であると推定される。すなわち、インジェクタ１５の噴射を開始した当初は、始動時噴射流量Ｆが過多であっても燃料が周辺空気と混ざり合うことで薄められて気筒４に流入するため初爆が生じてエンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋよりも高くなる。しかしながら、その後も過剰な始動時噴射流量Ｆが噴射され続けると、過剰な燃料が気筒４に流入し続けて気筒４内が過剰にリッチ状態となって本爆には至らずに失火してしまう。その結果、エンジン回転速度Ｎｅは閾値Ｎｔｈを超えることなく再びクランキング回転速度Ｎｃｒｋまで低下してしまうと推測される。

二点鎖線で示す曲線Ｌ３は、初爆がないままエンジン２が正常に始動しない場合のエンジン回転速度Ｎｅの軌跡を表わす。エンジン回転速度Ｎｅが曲線Ｌ３のような軌跡をたどる場合、インジェクタ１５の出力ばらつきの影響で始動時噴射流量Ｆが過少であると推定される。すなわち、始動時噴射流量Ｆが過少であることが要因で、初爆がなく、エンジン回転速度Ｎｅはクランキング回転速度Ｎｃｒｋに維持された状態が継続すると推測される。

以上のようなエンジン回転速度Ｎｅの軌跡パターンを考慮し、本実施の形態による制御装置６０は、エンジン始動制御の開始時から所定時間Ｔが経過するまでの期間（以下「判定期間」とも記載する）内にエンジン回転速度Ｎｅが閾値Ｎｔｈを超えたか否かを判定する。判定期間内にエンジン回転速度Ｎｅが閾値Ｎｔｈを超えた場合（曲線Ｌ１参照）、エンジン２が正常に始動しているため、制御装置６０は、クランキングを停止してエンジン始動制御を完了する。

判定期間内にエンジン回転速度Ｎｅが閾値Ｎｔｈを超えていない場合、制御装置６０は、エンジン２が正常に始動しないと判定し、エンジン回転速度Ｎｅとクランキング回転速度Ｎｃｒｋとの比較結果に基づいて始動時噴射流量Ｆを調整する。具体的には、エンジン始動制御中にエンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴がある場合（曲線Ｌ２参照）には、制御装置６０は、燃料過多であることが想定されるため、始動時噴射流量Ｆ（指令値）を所定量ΔＦだけ減量する補正を行なう。一方、エンジン始動制御中にエンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴がない場合（曲線Ｌ３参照）には、制御装置６０は、燃料過少であることが想定されるため、始動時噴射流量Ｆ（指令値）を所定量ΔＦだけ増量する補正を行なう。このような始動時噴射流量Ｆの減量あるいは増量が繰り返されることによって、始動時噴射流量Ｆがエンジン２の始動に適した値に補正される。その結果、インジェクタ１５の出力にばらつきがある場合であってもエンジン２を適切に始動することが可能となる。

図４は、制御装置６０がエンジン始動制御を実行する際に行なう処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、エンジン２の停止中に開始される。

制御装置６０は、始動スイッチ５０から始動要求信号を受信しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。始動要求信号を受信している場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、スタータ４０を作動して、エンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋとなるようにエンジン２をクランキングする（ステップＳ１２）。このクランキングによってエンジン始動制御が開始される。なお、エンジン始動制御の開始に伴って、制御装置６０のメモリには、エンジン始動制御の開始時からの経過時間およびエンジン始動制御中のエンジン回転速度Ｎｅの履歴が記録される。

次いで、制御装置６０は、メモリに記憶されている始動時噴射流量Ｆを読み出し（ステップＳ１４）、始動時噴射流量Ｆの燃料を噴射させるための制御信号をインジェクタ１５に出力するとともに点火装置１６による点火を行なう（ステップＳ１６）。

次いで、制御装置６０は、エンジン回転速度Ｎｅが閾値Ｎｔｈを超えたか否かを判定する（ステップＳ２０）。エンジン回転速度Ｎｅが閾値Ｎｔｈを超えていない場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、制御装置６０は、エンジン始動制御開始時からの経過時間が所定時間Ｔを超えたか否かを判定する（ステップＳ４０）。

エンジン始動制御開始時からの経過時間が所定時間Ｔを超えていない場合（ステップＳ４０においてＮＯ）、制御装置６０は、処理をステップＳ１０に戻し、ステップＳ１０以降の処理を繰り返す。

エンジン始動制御開始時からの経過時間が所定時間Ｔを超えた場合（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、エンジン始動制御によってエンジン２が正常に始動しないと判定して（ステップＳ４２）、始動時噴射流量Ｆの調整を行なう（ステップＳ４４，Ｓ４６，Ｓ４８）。具体的には、制御装置６０は、エンジン始動制御中のエンジン回転速度Ｎｅの履歴をメモリから読み出し、エンジン始動制御中にエンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴があるか否かを判定する（ステップＳ４４）。

エンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴がある場合（ステップＳ４４においてＹＥＳ）、現在の始動時噴射流量Ｆが過多であると想定されるため、制御装置６０は、メモリに記憶されている始動時噴射流量Ｆを所定量ΔＦだけ減量する（ステップＳ４６）。一方、エンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴がない場合（ステップＳ４４においてＮＯ）、現在の始動時噴射流量Ｆが過少であると想定されるため、制御装置６０は、メモリに記憶されている始動時噴射流量Ｆを所定量ΔＦだけ増量する（ステップＳ４８）。なお、始動時噴射流量Ｆの初期値は予め決められている。

メモリに記憶されている始動時噴射流量Ｆの増量（ステップＳ４６）または減量（ステップＳ４８）を行なった後、制御装置６０は、エンジン２内に存在する未燃燃料をエンジン２の外部に排出するための掃気処理を行なう（ステップＳ５０）。具体的には、制御装置６０は、インジェクタ１５による燃料噴射を停止しつつ、スタータ４０によるクランキングを継続する。これにより、エンジン２内に存在していた未燃燃料が排気通路１３からエンジン２の外部に排出され、エンジン２内に新気のみが存在する状態となる。なお、掃気処理に伴って、メモリに記録されているエンジン始動制御開始時からの経過時間およびエンジン始動制御中のエンジン回転速度Ｎｅの履歴はリセット（消去）される。

なお、掃気処理（ステップＳ５０）を行なうタイミングは、始動時噴射流量Ｆの増量（ステップＳ４６）または減量（ステップＳ４８）を行なう前（たとえばステップＳ４０とステップＳ４２との間）であってもよい。

掃気処理後、制御装置６０は、処理をステップＳ１０に戻し、ステップＳ１０以降の処理を繰り返す。したがって、始動要求信号を継続して受信している場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）には、エンジン始動制御が再開される。すなわち、エンジン２のクランキングが継続される（ステップＳ１２）とともに、調整後の始動時噴射流量Ｆの燃料が噴射および点火される（ステップＳ１４，Ｓ１６）。そして、エンジン回転速度Ｎｅが閾値Ｎｔｈを超えない状態が所定時間Ｔ継続した場合（ステップＳ２０においてＮＯ、かつステップＳ４０においてＹＥＳ）には、再び始動時噴射流量Ｆの調整が行なわれる（ステップＳ４２〜Ｓ５０）。このような始動時噴射流量Ｆの調整が繰り返されることによって、始動時噴射流量Ｆがエンジン２の始動に適した値に調整される。

一方、エンジン回転速度Ｎｅが閾値Ｎｔｈを超えた場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、エンジン始動制御によってエンジン２が正常に始動したと判定して、クランキングを停止する（ステップＳ３０）。これにより、エンジン始動制御が完了する。なお、エンジン始動制御の完了に伴って、メモリに記録されているエンジン始動制御開始時からの経過時間およびエンジン始動制御中のエンジン回転速度Ｎｅの履歴はリセット（消去）される。

以上のように、本実施の形態による制御装置６０は、エンジン始動制御開始時から所定時間Ｔが経過するまでの期間内にエンジン回転速度Ｎｅが閾値Ｎｔｈを超えない場合、エンジン始動制御によってエンジン２が正常に始動しないと判定して、始動時噴射流量Ｆの調整を行なう。具体的には、制御装置６０は、エンジン始動制御中にエンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴がある場合は始動時噴射流量Ｆを所定量ΔＦ減量し、エンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴がない場合は始動時噴射流量Ｆを所定量ΔＦ増量する。このような始動時噴射流量Ｆの減量あるいは増量が繰り返されることによって、始動時噴射流量Ｆがエンジン２の始動に適した値に補正される。その結果、インジェクタ１５の出力にばらつきがある場合であってもエンジン２を適切に始動することができる。

［変形例１］
上述の実施の形態による制御装置６０は、エンジン始動制御によってエンジン２が正常に始動しない場合であって、かつエンジン始動制御中にエンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴がある場合、燃料過多の状態を解消するために、始動時噴射流量Ｆ（指令値）を所定量ΔＦだけ減量する補正を行なう（図４のステップＳ４６）。

しかしながら、インジェクタ１５の燃料噴射流量が最小噴射流量Ｆｍｉｎ以上に制限されるような場合には、始動時噴射流量Ｆを狙いどおりに減量させることができない場合も想定される。具体的には、一般的に、インジェクタ１５には、通電によって開弁するニードル弁が用いられる。ニードル弁は通電時間（開弁時間）に応じて燃料噴射量が直線的に増加する直線制御性を有するが、通電時間が非常に短い領域では直線制御性が失われてしまう。そのため、ニードル弁の通電時間は、一般的に、予め定められたミニマム通電時間以上に制限される。これに伴い、インジェクタ１５の燃料噴射流量は、インジェクタ１５の通電時間（ニードル弁の開弁時間）をミニマム通電時間としたときの燃料噴射流量である「最小噴射流量Ｆｍｉｎ」以上に制限されることになる。したがって、仮に始動時噴射流量Ｆ（指令値）を最小噴射流量Ｆｍｉｎ未満に減量したとしても、実際の始動時噴射流量Ｆを最小噴射流量Ｆｍｉｎ未満に減量させることはできず、燃料過多の状態を適切に解消できない場合が生じ得る。

以上の点に鑑み、本変形例１による制御装置６０は、始動時噴射流量Ｆ（指令値）を所定量ΔＦだけ減量する補正を行なった場合であって、かつ減量後の始動時噴射流量Ｆ（指令値）がインジェクタ１５の最小噴射流量Ｆｍｉｎ未満である場合には、エンジン始動制御を行なう際のスロットル弁１４の開度（以下「始動時開度θ」ともいう）を所定量Δθ増量する。これにより、エンジン始動時の吸入空気量が増加されて空燃比がリッチ側に補正される。そのため、インジェクタ１５の燃料噴射流量が最小噴射流量Ｆｍｉｎ以上に制限される場合であっても、燃料過多の状態を解消してエンジン２を適切に始動することができる。

図５は、本変形例１による制御装置６０がエンジン始動制御を実行する際に行なう処理手順の一例を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、上述の図４に示すフローチャートのステップＳ１４，Ｓ１６をそれぞれステップＳ１４Ａ，Ｓ１６Ａに変更し、さらにステップＳ６０，Ｓ６２を追加したものである。その他のステップ（上述の図４に示したステップと同じ番号を付しているステップ）については、既に説明したため詳細な説明はここでは繰り返さない。

制御装置６０は、エンジン２のクランキング（ステップＳ１２）によってエンジン始動制御を開始すると、メモリに記憶されている始動時開度θおよび始動時噴射流量Ｆを読み出す（ステップＳ１４Ａ）。そして、制御装置６０は、スロットル弁１４の開度を始動時開度θにするための制御信号をスロットル弁１４に出力し、かつ始動時噴射流量Ｆの燃料を噴射させるための制御信号をインジェクタ１５に出力し、かつ点火装置１６による点火を行なう（ステップＳ１６Ａ）。

なお、ステップＳ１６Ａにおいて、制御装置６０は、インジェクタ１５に出力する始動時噴射流量Ｆを、インジェクタ１５の「最小噴射流量Ｆｍｉｎ」以上に制限する。すなわち、ステップＳ１４Ａでメモリから読み出された始動時噴射流量Ｆが最小噴射流量Ｆｍｉｎよりも大きい場合、制御装置６０は、読み出された始動時噴射流量Ｆの燃料を噴射させるための制御信号をインジェクタ１５に出力する。一方、ステップＳ１４Ａでメモリから読み出された始動時噴射流量Ｆが最小噴射流量Ｆｍｉｎ未満である場合、制御装置６０は、最小噴射流量Ｆｍｉｎの燃料を噴射させる（すなわち通電時間をミニマム通電時間とする）ための制御信号をインジェクタ１５に出力する。このような制御によって、インジェクタ１５の燃料噴射流量は「最小噴射流量Ｆｍｉｎ」以上に制限されることになる。

さらに、制御装置６０は、エンジン始動制御によってエンジン２が正常に始動しないと判定され（ステップＳ４２）、かつエンジン始動制御中にエンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴がある場合（ステップＳ４４においてＹＥＳ）、燃料過多の状態を解消するために、始動時噴射流量Ｆ（指令値）を所定量ΔＦだけ減量する補正を行なう（ステップＳ４６）。

ステップＳ４６にてメモリに記憶されている始動時噴射流量Ｆを所定量ΔＦだけ減量した場合、制御装置６０は、減量後の始動時噴射流量Ｆがインジェクタ１５の最小噴射流量Ｆｍｉｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ６０）。減量後の始動時噴射流量Ｆがインジェクタ１５の最小噴射流量Ｆｍｉｎ未満でない場合（ステップＳ６０においてＮＯ）、制御装置６０は、処理をステップＳ５０に進める。

一方、減量後の始動時噴射流量Ｆがインジェクタ１５の最小噴射流量Ｆｍｉｎ未満である場合（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、後のステップＳ１６Ａにおいて実際の始動時噴射流量Ｆが最小噴射流量Ｆｍｉｎに制限されることに鑑み、制御装置６０は、スロットル弁１４の始動時開度θを所定量Δθだけ増量する（ステップＳ６２）。その後、制御装置６０は、処理をステップＳ５０に進める。

ステップＳ５０での掃気処理の実行後、制御装置６０は、処理をステップＳ１０に戻し、ステップＳ１０以降の処理を繰り返す。したがって、始動要求信号を継続して受信している場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）には、補正後の始動時開度θおよび始動時噴射流量Ｆを用いたエンジン始動制御（ステップＳ１２，Ｓ１４Ａ，Ｓ１６Ａ）が行なわれる。

以上のように、本変形例１による制御装置６０は、インジェクタ１５の燃料噴射流量が最小噴射流量Ｆｍｉｎ以上に制限される点に鑑み、始動時噴射流量Ｆを所定量ΔＦ減量した場合（ステップＳ４６）であって、かつ減量後の始動時噴射流量Ｆが最小噴射流量Ｆｍｉｎ未満である場合（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、スロットル弁１４の始動時開度θを所定量Δθだけ増量する（ステップＳ６２）。これにより、エンジン始動時の吸入空気量が増加されて空燃比がリッチ側に補正される。そのため、インジェクタ１５の燃料噴射流量が最小噴射流量Ｆｍｉｎ以上に制限される場合であっても、燃料過多の状態を解消してエンジン２を適切に始動することができる。

［変形例２］
上述の実施の形態による制御装置６０は、エンジン始動制御によってエンジン２が正常に始動しない場合に、始動時噴射流量Ｆを調整する（図４のステップＳ４６，Ｓ４８）ことによってエンジン２を適切に始動させる。

しかしながら、変形例１で説明したように、インジェクタ１５の燃料噴射流量が最小噴射流量Ｆｍｉｎ以上に制限される場合には、始動時噴射流量Ｆを狙いどおりに調整（減量）することができない場合も想定される。

この点に鑑み、本変形例２による制御装置６０は、エンジン始動制御によってエンジン２が正常に始動しない場合に、始動時噴射流量Ｆを調整することに代えて、スロットル弁１４の始動時開度θを調整する。

図６は、本変形例２による制御装置６０がエンジン始動制御を実行する際に行なう処理手順の一例を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、上述の図４に示すフローチャートのステップＳ１４，Ｓ１６をそれぞれ変形例１の図５で説明したステップＳ１４Ａ，Ｓ１６Ａに変更し、さらに上述の図４に示すフローチャートのステップＳ４６，Ｓ４８をそれぞれステップＳ４６Ａ，Ｓ４８Ａに変更したものである。その他のステップ（上述の図４、図５に示したステップと同じ番号を付しているステップ）については、既に説明したため詳細な説明はここでは繰り返さない。

制御装置６０は、エンジン始動制御によってエンジン２が正常に始動しないと判定した場合（ステップＳ４２）、エンジン回転速度Ｎｅとクランキング回転速度Ｎｃｒｋとの比較結果に基づいてスロットル弁１４の始動時開度θの調整を行なう（ステップＳ４４，Ｓ４６Ａ，Ｓ４８Ａ）。

具体的には、制御装置６０は、エンジン始動制御中にエンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴がある場合（ステップＳ４４においてＹＥＳ）、初爆後に燃料過多で失火したと推測されるため、メモリに記憶されている始動時開度θを所定量Δθだけ増量する（ステップＳ４６Ａ）。これにより、エンジン始動制御時の吸入空気量を増量して空燃比をリーン側に補正することができる。

一方、エンジン始動制御中にエンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴がない場合（ステップＳ４４においてＮＯ）、燃料過少であると推測されるため、制御装置６０は、メモリに記憶されている始動時開度θを所定量Δθだけ減量する（ステップＳ４８Ａ）。これにより、エンジン始動制御時の吸入空気量を減量して空燃比をリッチ側に補正することができる。

このような始動時開度θの減量あるいは増量が繰り返されることによって、スロットル弁１４の始動時開度θがエンジン２の始動に適した値に補正される。その結果、インジェクタ１５の出力にばらつきがある場合であってもエンジン２を適切に始動することができる。

以上のように、本変形例２による制御装置６０は、エンジン始動制御によってエンジン２が正常に始動しない場合、スロットル弁１４の始動時開度θの調整を行なう。具体的には、制御装置６０は、エンジン始動制御中にエンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴がある場合は始動時開度θを所定量Δθ増量し、エンジン回転速度Ｎｅがクランキング回転速度Ｎｃｒｋを超えた履歴がない場合は始動時開度θを所定量Δθ減量する。このような始動時開度θの増量あるいは減量が繰り返されることによって、スロットル弁１４の始動時開度θがエンジン２の始動に適した値に補正される。その結果、インジェクタ１５の出力にばらつきがある場合であってもエンジン２を適切に始動することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ エンジンシステム、２ エンジン、３ エンジン本体、４ 気筒、１０ 吸気通路、１１ 吸気マニホールド、１２ 排気マニホールド、１３ 排気通路、１４ スロットル弁、１５ インジェクタ、１６ 点火装置、２０ タンク、２１ レギュレータ、３０ 回転速度センサ、４０ スタータ、５０ 始動スイッチ、６０ 制御装置。

Claims (5)

1. 気体燃料によって作動する内燃機関の始動制御装置であって、
   前記内燃機関に前記気体燃料を噴射するインジェクタと、
   前記内燃機関の始動時において、前記内燃機関の回転速度が第１回転速度となるようにクランキングされた状態で前記気体燃料を噴射するように前記インジェクタを制御する始動制御を実行するように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記始動制御によって前記内燃機関が正常に始動しない場合、前記始動制御中の前記内燃機関の回転速度と前記第１回転速度とを比較した結果に基づいて、前記内燃機関の始動時における前記インジェクタの燃料噴射流量である始動時噴射流量を調整する、内燃機関の始動制御装置。
2. 前記制御装置は、
   前記始動制御によって前記内燃機関が正常に始動しない場合、前記始動制御中に前記内燃機関の回転速度が前記第１回転速度を超えた履歴があるか否かを判定し、
   前記始動制御中に前記内燃機関の回転速度が前記第１回転速度を超えた履歴がある場合には前記始動時噴射流量を所定量減量し、
   前記始動制御中に前記内燃機関の回転速度が前記第１回転速度を超えた履歴がない場合には前記始動時噴射流量を所定量増量する、請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
3. 前記制御装置は、前記始動制御を開始してから所定時間が経過するまでに前記内燃機関の回転速度が前記第１回転速度よりも高い第２回転速度を超えていない場合に、前記始動制御によって前記内燃機関が正常に始動しないと判定する、請求項１または２に記載の内燃機関の始動制御装置。
4. 前記始動制御装置は、前記内燃機関に吸入される空気量を調整するスロットル弁をさらに備え、
   前記インジェクタの燃料噴射流量は最小噴射流量以上に制限され、
   前記制御装置は、
   前記始動時噴射流量を所定量減量した場合であって、かつ減量後の前記始動時噴射流量が前記最小噴射流量未満である場合には、前記内燃機関の始動時における前記スロットル弁の開度である始動時開度を所定量増量する、請求項２に記載の内燃機関の始動制御装置。
5. 気体燃料によって作動する内燃機関の始動制御装置であって、
   前記内燃機関に前記気体燃料を噴射するインジェクタと、
   前記内燃機関に吸入される空気量を調整するスロットル弁と、
   前記内燃機関の始動時において、前記内燃機関の回転速度が第１回転速度となるようにクランキングされた状態で前記気体燃料を噴射するように前記インジェクタを制御する始動制御を実行するように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記始動制御によって前記内燃機関が正常に始動しない場合、前記始動制御中の前記内燃機関の回転速度と前記第１回転速度とを比較した結果に基づいて、前記内燃機関の始動時における前記スロットル弁の開度である始動時開度を調整する、内燃機関の始動制御装置。

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