JP3675035B2 - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射量制御装置に係り、詳しくは、始動時において吸気通路の負圧に応じた燃料噴射量の算出を行うことができる燃料噴射量制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各気筒に連通される吸気通路のそれぞれに燃料噴射弁を装着して燃料を供給するいわゆる電子制御式燃料噴射装置が実現されている。
【０００３】
上記電子制御式燃料噴射装置は、エンジン各部に設けられた各種センサにより検出されるエンジンの運転状態及び排気ガス成分に応じてフィードバック制御を実行し、燃料噴射弁の開弁時間、すなわち、燃料噴射量を決定して燃焼室に適量の燃料を供給する。上記燃料噴射装置は、燃焼室に近接した吸気通路内に燃料が供給されることから、噴射された燃料が速やかに燃焼室内に流入するため、走行時において、特に過渡時における応答性（燃料追従性）が優れ、エンジンの出カ性能及び排気ガス浄化性能の向上を図ることができる。
【０００４】
しかし、一方、燃焼室近傍の吸気通路内に燃料噴射弁を装着したエンジンでは、始動時に燃料が十分に微粒化せず、始動性の悪化を招くことがある。このため、燃料噴射弁より噴射された燃料を吸気弁傘部等に衝突させて微粒化を図っているが、始動時における吸気通路内の吸気流速はそれほど大きくないため、燃料噴射弁から噴射された燃料が吸気流に乗り難く、又、吸気通路壁面に付着し易い。さらに始動時における吸気弁傘部表面の温度はそれほど高くないため、一般的に微粒化が悪い。
【０００５】
そこで、この問題を解消するために、実開平１−１１９８７４号公報に記載の技術では吸気通路の燃料噴射弁の取付け位置より上流側に吸気通路を閉塞する制御弁を設けている。そして、エンジン始動から完爆に至るまでの期間、前記制御弁を閉塞することにより、燃焼室内に多量の空気が入ることを防止し、制御弁よりも下流側の吸気通路内の負圧を高めることにより、吸気通路内の付着燃料を低減し、燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進するようにしている。この技術により、機関始動時の燃料噴射量を低減できるとともに、付着燃料が低減できるため、ＨＣ排出量を抑制することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、始動時の燃料噴射量は、一般には、例えば、特開昭６３−２３５６３２号公報に記載されているように機関冷却水温や機関回転数に基づき求めている。しかし上記のように、吸気通路内の負圧を高めて燃料の噴射弁から噴射された燃料の気化を促進する技術は、機関始動時に吸気通路内の負圧が徐々に高まっていくため、上記の従来技術の始動時燃料噴射量の算出方法では、始動期間に亘って最適な始動時燃料噴射量を算出することができない。この結果、依然ＨＣ排出量が多いという問題があった。
【０００７】
すなわち、燃焼室内に吸入される吸入空気量及び吸気通路内に付着する燃料量量は、吸気通路内の負圧に関係して変化するため、上述のように変化する吸気通路内の負圧に基づき始動時燃料噴射量を算出しないと、始動期間に亘り最適な始動時燃料噴射量を算出することができない。
【０００８】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、始動期間に亘って始動時燃料噴射量を吸気通路負圧に応じたものとすることができる内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、機関始動時に吸気通路に設けられた制御弁の閉塞に基づき吸気通路内の負圧を高めた状態で当該機関に噴射する燃料の噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射量制御装置において、機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、クランキング開始からの経過時間を計時する計時手段と、前記制御弁の閉塞時における機関回転数及びクランキング開始からの経過時間に基づいて前記吸気通路内の負圧を推測し、該推測される吸気通路内の負圧に応じた機関始動時の燃料噴射量を算出する始動時燃料噴射量算出手段とを備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置をその要旨としている。
【００１０】
（作用）
本請求項に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置によれば、機関回転数検出手段は、機関始動時の機関回転数を検出する。又、計時手段は、クランキング開始からの経過時間を計時する。そして、始動時燃料噴射量算出手段は、制御弁の閉塞時における機関回転数及びクランキング開始からの経過時間に基づいて吸気通路内の負圧を推測し、該推測される吸気通路内の負圧に応じた機関始動時の燃料噴射量を算出する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置を具体化した発明の実施の形態について図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１は本発明が適用されるガソリンエンジンシステムの概略構成図であり、図２は本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置１の概略構成図である。
【００１２】
内燃機関としてのエンジン１０は、シリンダプロック１１内に複数の気筒（本発明の実施の形態では４気筒）を有しており、シリンダプロック１１の上部には、各気筒に対応する吸気ポード１２１、排気ポード１２２を有するシリンダヘッド１２が接続されている。シリンダヘッド１２の吸気ポード１２１、排気ポード１２２には、それぞれ吸気弁１３、排気弁１４が配設されている。また、シリンダプロック１１には、エンジン１０の冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出するための水温センサ３０が設けられている。
【００１３】
各気筒に対応する吸気ポート１２１（シリンダヘッド１２）には、それぞれ吸気通路としてのインテークマニホルド１５が連結されている。シリンダヘッド１２と接続される各インテークマニホルド１５の端部には、各吸気ポート１２１へ燃料を供給するための燃料噴射手段としての燃料噴射弁１６が各気筒毎に配置されている。また、インテークマニホルド１５の他端には、サージタンク１７、スロットルボデイ１８、エアクリーナ１９が連結されている。サージタンク１７は、吸入空気の吸気脈動を抑制する所定容積のタンクであり、サージタンク１７には、吸入圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧センサ３１が設けられている。
【００１４】
また、スロットルボデイ１８には、制御弁としてのスロットル弁１８１が備えられており、このスロットル弁１８１の開度は、駆動手段としてのアクチュエータ２１を開閉駆動制御することで、各気筒へ導入される吸入空気量が調節される。さらに、スロットルボデイ１８には、スロットル弁１８１の開度、すなわちスロットル開度ＴＡを検出するためのスロットルセンサ３２が配置されている。この実施の形態では１弁の電子式制御スロットルとされ、前記アクチュエータ２１はステップモータにより構成されている。又、スロットル弁１８１が全閉となったときに「オン」してアイドル状態を検知するアイドルスイッチ３７が設けられている。
【００１５】
エアクリーナ１９の近傍には、吸入された空気の温度（吸気温度）を検出するための吸気温センサ３３が設けられている。そして、エアクリーナ１９に吸入された吸入空気は、スロットルボディ１８、サージタンク１７を介してインテークマニホルド１５内を流動する。また、各気筒毎に設けられた燃料噴射手段としての燃料噴射弁１６は、噴射信号に基づき開弁し、インテークマニホルド１５内を流動する吸入空気に向けて燃料を噴射する。この結果、吸気ポート１２１近傍において混合気が形成され、形成された混合気は、吸気ポート１２１、吸気弁１３を介して各気筒内に導入される。
【００１６】
シリンダヘッド１２の排気ポート１２２には、排気通路としてのエグゾーストマニホルド２３が接続され、エグゾーストマニホルド２３には、エグゾーストパイプ２４が接続されている。
【００１７】
エグゾーストパイプ２４の途中には、三元触媒２５が配置されており、この三元触媒２５によって排気ガス中の３つの主な有害成分、すなわち、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）が同時に浄化される。また、エグゾーストパイプ２４における三元触媒２５の上流側には、排ガス中の酸素濃度を検出するための酸素センサ３４が設けられている。
【００１８】
シリンダヘッド１２には、吸入された混合気に点火するための点火プラグ２６が各気筒に対応して配設されており、各点火プラグ２６は、プラグコード（図示しない）を介してシリンダプロック１１の近傍に配設されているディストリビュータ２７と接続されている。
【００１９】
また、デイストリビュータ２７には、ＥＣＵ５０からの点火信号に基づき高電圧を印加するイグナイタ２８が接続されており、イグナイタ２８から出力された高電圧は、ディストリビュータ２７によって、クランク角度に同期して各点火プラグ２６に分配される。
【００２０】
さらに、ディストリビュータ２７には、エンジン１０の回転に連動して回転するロータ（図示しない）が内蔵されている。そして、このディストリビュータ２７には、ロータの回転からエンジン１０の回転速度（エンジン回転数ＮＥ）を検出する機関回転数検出手段としての回転数センサ３５が設けられている。また、ディストリビュータ２７には、ロータの回転に応じてエンジン１０のクランク角の変化を所定の割合で検出することにより、いずれの気筒が圧縮上死点にあるかを判別する気筒判別センサ３６が設けられている。後記するＥＣＵ５０は気筒判別センサ３６から送出された気筒判別信号に基づき、現在どの気筒が吸気行程にあるかを検出し、その気筒を初期始動気筒として特定する。又、ＥＣＵ５０は、２つのセンサ（回転数センサ、気筒判別センサ）を備えるだけで、特定のシリンダにおけるクランク角を検出することが可能となり、点火すべきシリンダの特定、燃料噴射すべきシリンダの特定を行うことができる。
【００２１】
各気筒内に導入された混合気は、圧縮、爆発・膨張、排気行程を経て、各排気ポート１２２、エグゾーストマニホルド２３、エグゾーストパイブ２４を介して大気中に排出される。
【００２２】
さらに、エンジン１０を始動させるためのスイッチであるイグニッションスイッチ２９が図示しないステアリングコラム付近に配設されている。このイグニッションスイッチ２９は、ＯＮ位置、ＯＦＦ位置、スタント位置等のキー位置を有している。又、この実施の形態においてエンジン１０にはその始動時にクランキングによって回転力を付与するための図示しないスタータが設けられている。又、このスタータには、そのオン・オフ動作を検知するスタータスイッチ２２が設けられている。スタータはイグニッションスイッチ２９の操作によりオン・オフ動作されるものであり、イグニッションスイッチ２９が操作されている間はスタータがオン動作されて、スタータスイッチ２２からスタータ信号ＳＴが出力されるようになっている。
【００２３】
続いて、本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料量制御装置１の制御系について図２に示す制御プロック図を参照して説明する。
内燃機関の燃料量制御装置１の制御系は、電子制御ユニット５０（以下「ＥＣＵ」という。）を核として構成されている。そして、ＥＣＵ５０によって計時手段、始動時燃料噴射量算出手段が実現される。
【００２４】
ＥＣＵ５０は、始動時スロットル弁制御プログラム、燃料噴射弁１６から燃料を噴射させる燃料噴射処理プログラム等の各種制御プログラム及び前記各種制御プログラム実行時に参照されるマップを格納したＲＯＭ５１を有している。
【００２５】
また、ＥＣＵ５０は、ＲＯＭ５１に格納された各種制御プログラムに基づいて演算処理を実行するＣＰＵ５２、ＣＰＵ５２での演算結果、各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ５３、エンジン１０の停止時に保存すべきデータを記憶するバックアップＲＡＭ５４を有している。
【００２６】
そして、ＣＰＵ５２、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５３、及びバックアップＲＡＭ５４は、双方向バス５５を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース５６、及び出力インターフェース５７と接続されている。
【００２７】
入力インターフェース５６には、及びスタータスイッチ２２、水温センサ３０、吸気圧センサ３１、スロットルセンサ３２、吸気温センサ３３、酸素センサ３４、回転数センサ３５、気筒判別センサ３６、アイドルスイッチ３７等が接続されている。そして、各センサから出力された信号がアナログ信号である場合には、図示しないＡ／Ｄコンバータによってディジタル信号に変換された後、双方向バス５５に出力される。また、出力インターフェース５７には、燃料噴射弁１６、吸気制御弁用アクチュエータ２１、イグナイタ２８等の外部回路が接続されており、これら外部回路は、ＣＰＵ５２において実行された制御プログラムの演算結果に基づいて作動制御される。
【００２８】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料量制御装置１における各処理プログラムについて図８乃び図９を参照して説明する。ここで、図８は本実施の形態における始動時燃料噴射量制御プログラムの処理ルーチンを示すフローチャートであり、イグニッションスイッチ２９がオン操作されたときに実行される。図９は始動時スロットル弁制御プログラムの処理ルーチンを示すフローチャートであり、所定のタイミングで割込処理される。
【００２９】
まず、イグニッションスイッチ２９がオン操作されて、図示しないスタータが起動され、クランキングを開始し、スタータ信号ＳＴがＣＰＵ５２に入力されると、ＣＰＵ５２はアクチュエータ２１を駆動して閉弁保持する。
【００３０】
又、ＣＰＵ５２は図８に示すルーチンを実行する。まずステップ１０１でスタータ信号ＳＴが「オン」であるか否か、エンジン１０の始動時であるか否かを判定する。ここでスタータ信号ＳＴが「オン」でない場合には、この処理ルーチンを抜け出る。又、スタータ信号ＳＴが「オン」である場合には、このステップ１０１の判定を「ＹＥＳ」としステップ１０２に移行する。ステップ１０２ではスロットル弁１８１が閉塞しているか、否かをアイドルスイッチ３７からの信号が「オン」信号となっているか否かにより判定する。ステップ１０２において、アイドル信号が「オン」となっている場合は、スロットル弁１８１が閉塞しているとして、ステップ１０３に移行する。又、ステップ１０２において、アイドル信号が「オン」となっていない場合には、スロットル弁１８１が閉塞していないとして、ステップ１０９に移行する。
【００３１】
前記ステップ１０３に移行すると、気筒判別完了後のクランキング開始後経過時間を読み込みする。このクランキング開始後経過時間とは、前記イグニッションスイッチ２９がスタート位置へ操作されて、スタータによりエンジン１０が回転し、エンジン回転数が所定回転数以上となった時からの経過時間である。すなわち、エンジン回転数が所定回転数に達した時からＣＰＵ５２が備えている図示しない第１の力ウンタにてカウントを開始し、同ステップ１０３において、そのカウント値Ａ（経過時間）を読み込む。前記第１のカウンタを含むＣＰＵ５２が計時手段を構成している。次のステップ１０４においてはエンジン回転数ＮＥ（＝Ｂ）を読み込む。続く、ステップ１０５においては、現在の吸気通路の負圧（吸気管負圧）Ｃ及び負圧変化量ΔＣを演算する。前記吸気管負圧値Ｃは関数ｆ（Ａ，Ｂ）に基づいて算出する。なお、関数ｆ（Ａ，Ｂ）の代わりにクランキング開始後経過時間Ａと、エンジン回転数Ｂ（＝ＮＥ）とからなる二次元マップから求めてもよい。この場合、二次元マップは、予め実験によって求められ、ＲＯＭ５１に格納する。
【００３２】
又、負圧変化量ΔＣの演算は、図７に示すように今回の吸気管負圧Ｃiと前回の制御タイミングにおける吸気管負圧Ｃi-1との差を求めることにより行われる。続く、ステップ１０６においては、次に燃料噴射が行われる噴射気筒の吸気弁１３が閉弁するまでの時間ｔをエンジン回転数ＮＥに基づいて算出する。この吸気弁１３の閉弁するまでの時間ｔとは、前記吸気管負圧Ｃが算出された時刻Ｔ１から、吸気弁１３が閉弁する時刻Ｔ２までの時間である。
【００３３】
続く、ステップ１０７においては、前記燃料噴射が行われる噴射気筒の吸気弁１３が閉弁する時刻Ｔ２における吸気管負圧Ｄを推測する。この吸気管負圧は、Ｄ＝ｇ（Ｃ，ΔＣ，ｔ）の関数を演算することにより、求められる。この関数ｇは吸気管負圧Ｃ、負圧変化量ΔＣ，吸気弁１３ｔが閉弁するまでの時間ｔからなる関数であり、実験等によりその関数ｇが求められている。なお、関数の代わりに、吸気管負圧Ｃ、負圧変化量ΔＣ，吸気弁１３が閉弁するまでの時間ｔをパラメータとした三次元マップを実験により構成し、同三次元マップをＲＯＭ５１に予め格納して、このステップ１０７において使用しても良い。
【００３４】
続く、ステップ１０８においては、前記ステップ１０７で推測した噴射気筒の吸気弁１３の閉弁時における吸気管負圧Ｄ、冷却水温ＴＨＷに基づき、いわゆる始動時基本噴射量（基本噴射時間）ＴＡＵａを算出する。ここで、始動時基本噴射量ＴＡＵａは、吸気管負圧Ｄ及び冷却水温ＴＨＷに基づき、予め定められた図示しないマップを参照して算出されるものである。さらに、該ステップにおいては、スロットル弁１８１の閉弁時における最終燃料噴射量ＴＡＵが次の式で算出される。
【００３５】
ＴＡＵ＝ＴＡＵａ × Ｋthw × Ｋtha
Ｋthwは冷却水温補正係数、Ｋthaは吸気温補正係数である。これらの補正係数
は、図５乃至図６に示すマップで求められる。なお、これらのマップは、ＲＯＭ５１に予め格納されており、このステップ１０８の処理時に読み出され、使用される。
【００３６】
上記の最終燃料噴射量ＴＡＵを乗算すると、この処理ルーチンを抜け出し、その後の処理を一旦終了する。
前記ステップ１０５は、現在の吸気管負圧を演算する第１の吸気管負圧演算手段を構成する。ステップ１０６は噴射気筒における吸気弁の閉弁時間を演算する吸気弁の第１の閉弁時間演算手段を構成する。又、ステップ１０７は噴射気筒の吸気弁の閉弁時の吸気管負圧を推定する第１の吸気管負圧推測手段を構成する。ステップ１０８は第１の燃料噴射量算出手段を構成している。
【００３７】
そして、ステップ１０３乃至ステップ１０８の全体では始動時燃料噴射量算出手段を構成している。
又、前記ステップ１０２からステップ１０９に移行した場合には、同ステップ１０９において、始動が完了しているか否かを、始動完了フラグに基づいて判定する。始動完了フラグは図示しない別の処理ルーチンにおいて、エンジンの回転数がアイドル時の回転数よりも低い所定回転数に達した場合に「１」にセットされ、そうでない場合には、「０」にリセットされる。従って、ステップ１０９では始動完了フラグが「１」にセットされていれば始動完了であり、ステップ１１６に移行して始動後の燃料噴射へ移行し、この処理ルーチンを抜け出る。又、ステップ１０９において、始動完了フラグが「０」にリセットされていれば、始動が完了していないとしてステップ１１０に移行する。
【００３８】
ステップ１０２、１０９、１１０を経る場合には、スロットル弁１８１が閉塞状態でないにもかかわらず、エンジン１０の始動が未だ完了していない状態である。
【００３９】
前記ステップ１１０に移行すると、気筒判別完了後のクランキング開始後経過時間を読み込みする。このクランキング開始後経過時間とは、前記ステップ１０３と同じ意味である。すなわち、エンジン回転数が所定回転数に達した時からＣＰＵ５２が備えている図示しないカウンタにてカウントを開始し、同ステップ１１０において、そのカウント値Ａ１（経過時間）を読み込む。次のステップ１１１においてはエンジン回転数ＮＥ（＝Ｂ１）を読み込む。続く、ステップ１１２においては、現在の吸気管負圧Ｃ１及び負圧変化量ΔＣ１を演算する。前記吸気管負圧値Ｃ１は関数ｆ１（Ａ１，Ｂ１）に基づいて算出する。なお、関数ｆ１（Ａ１，Ｂ１）の代わりにクランキング開始後経過時間Ａ１と、エンジン回転数Ｂ１（＝ＮＥ）とからなる二次元マップから求めてもよい。この場合、二次元マップは、予め実験によって求められ、ＲＯＭ５１に格納する。
【００４０】
又、負圧変化量ΔＣ１の演算は、今回の吸気管負圧Ｃ１１と前回の制御タイミングにおける吸気管負圧Ｃ１i-1との差を求めることにより行われる。続く、ステップ１１３においては、次に燃料噴射が行われる噴射気筒の吸気弁１３が閉弁するまでの時間ｔをエンジン回転数ＮＥに基づいて算出する。この吸気弁１３の閉弁するまでの時間ｔとは、前記ステップ１０６と同様に前記吸気管負圧Ｃ１が算出された時刻Ｔ１から、吸気弁１３が閉弁する時刻Ｔ２までの時間である。
【００４１】
続く、ステップ１１４においては、前記燃料噴射が行われる噴射気筒の吸気弁１３が閉弁する時刻Ｔ２における吸気管負圧Ｄ１を推測する。この吸気管負圧は、Ｄ１＝ｇ１（Ｃ１，ΔＣ１，ｔ）の関数を演算することにより、求められる。この関数ｇ１は吸気管負圧Ｃ１、負圧変化量ΔＣ１，吸気充１３が閉弁するまでの時間ｔからなる関数であり、実験等によりその関数ｇ１が求められている。なお、関数の代わりに、吸気管負圧Ｃ１、負圧変化量ΔＣ１，吸気弁１３が開弁するまでの時間ｔをパラメータとした三次元マップを実験により構成し、同三次元マップをＲＯＭ５１に予め格納して、このステップ１１４において使用しても良い。
【００４２】
続く、ステップ１１５においては、前記ステップ１１４で推測した噴射気筒の吸気弁１３の閉弁時における吸気管負圧Ｄ１、冷却水温ＴＨＷに基づき、いわゆる始動時基本噴射量（基本噴射時間）ＴＡＵｂを算出する。ここで、始動時基本噴射量ＴＡＵｂは、吸気管負圧Ｄ１及び冷却水温ＴＨＷに基づき、予め定められた図示しないマップを参照して算出されるものである。さらに、該ステップにおいては、スロットル弁１８１の開弁時における最終燃料噴射量ＴＡＵが次の式で算出される。
【００４３】
ＴＡＵ＝ＴＡＵｂ × Ｋthw × Ｋtha
上記の最終燃料噴射量ＴＡＵを乗算すると、この処理ルーチンを抜け出し、その後の処理を一旦終了する。
【００４４】
このステップ１１０乃至ステップ１１５では、後記する始動時スロットル弁制御ルーチンにおいて、スロットル弁１８１が所定開度θ２に開弁される。このことは、ステップ１０３乃至ステップ１０８の場合と比較して吸入空気量が増加することになるため、この増加した吸入空気量に見合う分だけ燃料を増量するのである。
【００４５】
前記ステップ１１０乃至ステップ１１５は燃料噴射量増量手段を構成している。
前記ステップ１１２は、現在の吸気管負圧を演算する第２の吸気管負圧演算手段を構成する。ステップ１１３は噴射気筒における吸気弁の閉弁時間を演算する吸気弁の第２の閉弁時間演算手段を構成する。又、ステップ１１４は噴射気筒の吸気弁の閉弁時の吸気管負圧を推定する第２の吸気管負圧推測手段を構成する。ステップ１１５は第２の燃料噴射量算出手段を構成している
従って、所定タイミングで割込処理される燃料噴射弁制御ルーチンにおいて、前記算出された始動時燃料噴射量に基づいて、ＥＣＵ５０は燃料噴射弁１６を駆動制御する。すなわち、ＥＣＵ５０は推測した負圧状況に応じて燃料噴射を各気筒に対して実行する。
【００４６】
次に、図９に示す始動時スロットル弁制御ルーチンを説明する。
このルーチンに入ると、ステップ２０１においては、エンジン１０の始動が完了したか否かを、スタータ信号ＳＴが「オフ」となったか否かで、判定する。ステップ２０１において、前記ステップ１０９と同様に始動完了フラグに基づいて判定する。ステップ２０１において、始動完了フラグが「１」となっている場合には、エンジン始動が完了しているものとして、このステップ２０１の判定を「ＹＥＳ」としてステップ２０６に移行する。ステップ２０６においては、スロットル弁１８１を始動後開度θ１、すなわち、アイドル制御ができる開度まで開弁し、この処理ルーチンを抜け出る。このアイドル制御ができる開度とは、エンジン１０の運転状態等により決定されるエンジン回転数ＮＥを保持可能な吸入空気量を確保できる開度である。
【００４７】
又、ステップ２０１において、始動完了フラグが「０」である場合には、エンジン始動が完了していないものとして、ステップ２０２に移行し、スタータがオンしているか否かを判定する。スタータが作動していない場合には、このステップを「ＮＯ」と判定し、この処理ルーチンを抜け出る。又、スタータが作動している場合には、このステップを「ＹＥＳ」と判定してステップ２０３に移行し、噴射気筒が膨張行程に未到達か否かを判定する。
【００４８】
噴射気筒が膨張行程に未到達か否かは、回転数センサ３５及び気筒判別センサ３６から入力した信号に基づいて判断され、この判定処理は、１つの噴射気筒のみの判定ではなく、この制御ルーチンを実行処理する場合に、まず、最初の噴射気筒（第１番目の噴射気筒）が膨張行程に到達した場合であっても、「ＹＥＳ」と判定され、第２番目、第３番目の噴射気筒が膨張行程に到達した場合にも「ＹＥＳ」と判定される。そして、第４番目の噴射気筒が膨張行程に到達した場合に、初めて「ＮＯ」と判定する。
【００４９】
前記ステップ２０３において、「ＹＥＳ」と判定された場合には、ステップ２０４に移行する。ステップ２０４では、スロットル弁１８１の閉塞を保持制御し、この処理ルーチンを抜け出る。また、前記ステップ２０３において第４番目の噴射気筒が到達した場合には、このステップ２０３の判定を「ＮＯ」としてステップ２０５に移行する。すなわち、燃料噴射が開始されてから所定期間経過しても依然始動完了がなされないため、「ＮＯ」と判定するのである。
【００５０】
なお、前記ステップ２０３は判定手段を構成している。
前記ステップ２０３からステップ２０５に移行した場合は、ステップ２０５においては、スロットル弁１８１を所定開度θ２、すなわち、負圧を改善（軽減）する程度の開度まで開弁し、この処理ルーチンを抜け出る。すなわち、ステップ２０３において、「ＮＯ」と判定された場合には、これ以上スロットル弁１８１を閉塞していても、気筒の燃焼室内に吸入される吸入空気量が少なくなり、その後も失火し易いため、スロットル弁１８１を所定開度θ２まで開弁するのである。なお、この開度θ２は負圧を改善する程度であればよい。前記ステップ２０５は開弁制御手段を構成している。
【００５１】
（ａ） さて、イグニッションスイッチ２９がスタート位置に操作され、図９の始動時スロットル弁制御プログラムの処理ルーチンが実行されると、スロットル弁１８１は閉塞され、エンジン始動は完了していないとともに、スタータは作動状態となる。従って、ステップ２０１では「ＮＯ」と判定され、ステップ２０２では「ＹＥＳ」と判定される。ステップ２０３では燃料噴射が実行された気筒について膨張行程に達しておらず、「ＹＥＳ」と判定し、ステップ２０４において、スロットル弁１０８を閉塞保持する。
【００５２】
その後、再度、或いは、再々度この始動時制御プログラムの実行処理に入っても、エンジン始動が完了せず、スタータがオン作動している場合には、ステップ２０１、２０２を経てステップ２０３において、「ＮＯ」と判定され、これ以上スロットル弁１８１を閉塞していても、気筒の燃焼室内に吸入される吸入空気量が少なくなり、その後も失火し易いため、ステップ２０５においてスロットル弁１８１を所定開度θ２まで開弁するようにした。
【００５３】
この結果、本実施の形態では、エンジン１０への燃料噴射開始後、所定期間経過した後は、従来と異なり、スロットル弁１８１を閉塞状態から所定開度θ２に開弁し、さらに、燃料の増量を行うため、始動を確実に行うことができる。
【００５４】
（ｂ）本実施の形態では、始動時燃料噴射量制御プログラムの処理ルーチンにおいて、ステップ１０３で、クランキング開始後経過時間Ａを読み込み、ステップ１０４でエンジン回転数Ｂを読み込み、ステップ１０５において、現在の吸気管負圧Ｃ、及び負圧変化量ΔＣを演算した。さらに、ステップ１０６において、噴射気筒の吸気弁１３の閉弁時間ｔを算出し、ステップ１０７において、その閉弁時間ｔ後の吸気管負圧Ｄを推測した。そして、ステップ１０８において、この吸気管負圧Ｄに基づき始動時の燃料噴射量を算出した。この結果、始動時燃料噴射量は、吸気行程過程の噴射気筒における吸気弁１３の閉弁時における吸気管負圧に基づいて算出される。従って、この算出された始動時燃料噴射量は、吸気通路負圧に応じたものとなる。
【００５５】
（ｃ）本実施の形態では、始動時燃料噴射量制御プログラムの処理ルーチンにおいて、スロットル弁１８１が所定開度θ２開弁されて、負圧が軽減された状態においても、その負圧に応じた始動時燃料噴射量を算出するようにした。すなわち、ステップ１１０で、クランキング開始後経過時間Ａ１を読み込み、ステップ１１１でエンジン回転数Ｂ１を読み込み、ステップ１１２において、現在の吸気管負圧Ｃ１、及び負圧変化量ΔＣ１を演算した。さらに、ステップ１１３において、噴射気筒の吸気弁１３の閉弁時間ｔを算出し、ステップ１１４において、その閉弁時間ｔ後の吸気管負圧Ｄ１を推測した。そして、ステップ１１５において、この吸気管負圧Ｄ１に基づき始動時の燃料噴射量を算出した。この結果、始動時燃料噴射量は、吸気行程過程の噴射気筒における吸気弁１３の閉弁時における吸気管負圧に基づいて算出される。従って、この算出された始動時燃料噴射量は、吸気通路負圧に応じたものとなる。
【００５６】
（ｄ） 図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、クランキング開始から始動完了後までの、エンジン回転数、スロットル弁開度、吸気管負圧、及び各気筒の４サイクル（吸気、圧縮、膨張、排気行程）のタイムチャートをそれぞれ示している。
【００５７】
図３（ａ）においては、気筒＃４に初爆があった場合（図３（ｄ）参照）、エンジン回転数が上昇し始め、その時点で始動完了が完了している。図３（ｂ）はスロットル弁１８１は、始動完了後は開度θ１に保持されている。
【００５８】
又、図３（ｃ）の実線は、クランキング開始と同時にスロットル弁１８１を閉塞したままの状態で始動が完了した場合の吸気管負圧を示している。点線は、クランキング開始時に所定開度θ２を開弁した状態で始動が完了した場合を示している。この図に示すようにスロットル弁１８１の開度が所定開度θ２を開弁した場合には、吸気管負圧がそれほど大きくならず、吸入空気量が増すことになる。
【００５９】
なお、この発明は下記のように具体化してもよい。
（１）上記実施の形態においては、電子制御されるスロットル弁１８１を制御弁としたが、２弁式のエンジンシステムに具体化してもよい。すなわち、図１０に示すようにインテークマニホールド１５に制御弁としての電子式の吸気制御弁２０を設け、吸気制御弁２０はアクチュエータ２１により開閉駆動される。又、この実施の形態ではスロットル弁１８１は、図示しないアクセルぺダルに対してリンクにて駆動連結されたものとされている。そして、この実施の形態では、この吸気制御弁２０は、ＥＣＵ５０により、上記実施の形態と同様の図９の制御プログラムに従って制御されるようにしている。従って、この実施の形態においても、吸気制御弁２０により上記実施の形態と同様に駆動制御できるため、同様の作用効果を得ることができる。
【００６０】
（２） なお、前記実施の形態では、ステップ１０６において、閉弁時間ｔを算出したが、閉弁時刻を算出してもよい。この場合、ステップ１０６は閉弁時刻算出手段を構成する。
【００６１】
なお、以上の発明の実施の形態から、特許請求の範囲に記載された請求項以外に把握できる技術的思想について、以下に効果とともに記載する。
（１） 請求項１において、前記内燃機関は、機関始動時に燃料噴射開始後所定時間経過後は、始動完了前に開閉弁を所定開度開弁する内燃機関であって、機関始動時の上記開閉弁が所定開度開弁されている際の始動時燃料噴射量を機関回転数及びクランキング開始からの経過時間に基づいて算出する燃料噴射量増量手段を備えたものである。始動時に開閉弁が閉塞状態から所定開度開弁した場合、閉塞状態のときよりも吸入空気量が増加する。この増加した吸入空気量に見合う分だけ燃料を増量すると、始動時の初爆を確実に行うことができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、始動期間に亘って始動時燃料噴射量を吸気通路負圧に応じたものとすることができ、この結果、ＨＣ排出量を少なくすることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料量制御装置が適用されるガソリンエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】 本発明の実施の形態における制御プロック図。
【図３】 （ａ）は始動時のエンジン回転数のタイムチャート、（ｂ）は始動時のスロットル弁のタイムチャート、（ｃ）は始動時の吸気管負圧のタイムチャート、（ｄ）は各気筒の吸気、圧縮、膨張、排気行程等のタイムチャート。
【図４】 始動時基本噴射量の説明図。
【図５】 冷却水温補正係数のマップ図。
【図６】 吸気温補正係数のマップ図。
【図７】 図３の（ｃ）及び（ｄ）の拡大説明図。
【図８】 始動時燃料噴射量制御プログラムを示すフローチャート。
【図９】 始動時スロットル弁制御プログラムを示すフローチャート。
【図１０】他の実施の形態の内燃機関の燃料量制御装置が適用されるガソリンエンジンシステムを示す概略構成図。
【符号の説明】
１…内燃機関の燃料量制御装置、１０…エンジン、１３…吸気弁、１５…インテークマニホールド、１６…燃料噴射弁、１７…サージタンク、１８…スロットルボディ、１８１…開閉弁としてのスロットル弁、２０…制御弁としての吸気制御弁、２１…吸気制御弁用アクチュエータ、２６…点火プラグ、３５…機関回転数検出手段としての回転数センサ、３６…気筒判別センサ、５０…計時手段、始動時燃料噴射量算出手段としてのＥＣＵ、５１…ＲＯＭ、５２…ＣＰＵ、５３…ＲＡＭ。
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射量制御装置に係り、詳しくは、始動時において吸気通路の負圧に応じた燃料噴射量の算出を行うことができる燃料噴射量制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各気筒に連通される吸気通路のそれぞれに燃料噴射弁を装着して燃料を供給するいわゆる電子制御式燃料噴射装置が実現されている。
【０００３】
上記電子制御式燃料噴射装置は、エンジン各部に設けられた各種センサにより検出されるエンジンの運転状態及び排気ガス成分に応じてフィードバック制御を実行し、燃料噴射弁の開弁時間、すなわち、燃料噴射量を決定して燃焼室に適量の燃料を供給する。上記燃料噴射装置は、燃焼室に近接した吸気通路内に燃料が供給されることから、噴射された燃料が速やかに燃焼室内に流入するため、走行時において、特に過渡時における応答性（燃料追従性）が優れ、エンジンの出カ性能及び排気ガス浄化性能の向上を図ることができる。
【０００４】
しかし、一方、燃焼室近傍の吸気通路内に燃料噴射弁を装着したエンジンでは、始動時に燃料が十分に微粒化せず、始動性の悪化を招くことがある。このため、燃料噴射弁より噴射された燃料を吸気弁傘部等に衝突させて微粒化を図っているが、始動時における吸気通路内の吸気流速はそれほど大きくないため、燃料噴射弁から噴射された燃料が吸気流に乗り難く、又、吸気通路壁面に付着し易い。さらに始動時における吸気弁傘部表面の温度はそれほど高くないため、一般的に微粒化が悪い。
【０００５】
そこで、この問題を解消するために、実開平１−１１９８７４号公報に記載の技術では吸気通路の燃料噴射弁の取付け位置より上流側に吸気通路を閉塞する制御弁を設けている。そして、エンジン始動から完爆に至るまでの期間、前記制御弁を閉塞することにより、燃焼室内に多量の空気が入ることを防止し、制御弁よりも下流側の吸気通路内の負圧を高めることにより、吸気通路内の付着燃料を低減し、燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進するようにしている。この技術により、機関始動時の燃料噴射量を低減できるとともに、付着燃料が低減できるため、ＨＣ排出量を抑制することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、始動時の燃料噴射量は、一般には、例えば、特開昭６３−２３５６３２号公報に記載されているように機関冷却水温や機関回転数に基づき求めている。しかし上記のように、吸気通路内の負圧を高めて燃料の噴射弁から噴射された燃料の気化を促進する技術は、機関始動時に吸気通路内の負圧が徐々に高まっていくため、上記の従来技術の始動時燃料噴射量の算出方法では、始動期間に亘って最適な始動時燃料噴射量を算出することができない。この結果、依然ＨＣ排出量が多いという問題があった。
【０００７】
すなわち、燃焼室内に吸入される吸入空気量及び吸気通路内に付着する燃料量量は、吸気通路内の負圧に関係して変化するため、上述のように変化する吸気通路内の負圧に基づき始動時燃料噴射量を算出しないと、始動期間に亘り最適な始動時燃料噴射量を算出することができない。
【０００８】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、始動期間に亘って始動時燃料噴射量を吸気通路負圧に応じたものとすることができる内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、機関始動時に吸気通路に設けられた制御弁の閉塞に基づき吸気通路内の負圧を高めた状態で当該機関に噴射する燃料の噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射量制御装置において、機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、クランキング開始からの経過時間を計時する計時手段と、前記制御弁の閉塞時における機関回転数及びクランキング開始からの経過時間に基づいて前記吸気通路内の負圧を推測し、該推測される吸気通路内の負圧に応じた機関始動時の燃料噴射量を算出する始動時燃料噴射量算出手段とを備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置をその要旨としている。
【００１０】
（作用）
本請求項に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置によれば、機関回転数検出手段は、機関始動時の機関回転数を検出する。又、計時手段は、クランキング開始からの経過時間を計時する。そして、始動時燃料噴射量算出手段は、制御弁の閉塞時における機関回転数及びクランキング開始からの経過時間に基づいて吸気通路内の負圧を推測し、該推測される吸気通路内の負圧に応じた機関始動時の燃料噴射量を算出する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置を具体化した発明の実施の形態について図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１は本発明が適用されるガソリンエンジンシステムの概略構成図であり、図２は本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置１の概略構成図である。
【００１２】
内燃機関としてのエンジン１０は、シリンダプロック１１内に複数の気筒（本発明の実施の形態では４気筒）を有しており、シリンダプロック１１の上部には、各気筒に対応する吸気ポード１２１、排気ポード１２２を有するシリンダヘッド１２が接続されている。シリンダヘッド１２の吸気ポード１２１、排気ポード１２２には、それぞれ吸気弁１３、排気弁１４が配設されている。また、シリンダプロック１１には、エンジン１０の冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出するための水温センサ３０が設けられている。
【００１３】
各気筒に対応する吸気ポート１２１（シリンダヘッド１２）には、それぞれ吸気通路としてのインテークマニホルド１５が連結されている。シリンダヘッド１２と接続される各インテークマニホルド１５の端部には、各吸気ポート１２１へ燃料を供給するための燃料噴射手段としての燃料噴射弁１６が各気筒毎に配置されている。また、インテークマニホルド１５の他端には、サージタンク１７、スロットルボデイ１８、エアクリーナ１９が連結されている。サージタンク１７は、吸入空気の吸気脈動を抑制する所定容積のタンクであり、サージタンク１７には、吸入圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧センサ３１が設けられている。
【００１４】
また、スロットルボデイ１８には、制御弁としてのスロットル弁１８１が備えられており、このスロットル弁１８１の開度は、駆動手段としてのアクチュエータ２１を開閉駆動制御することで、各気筒へ導入される吸入空気量が調節される。さらに、スロットルボデイ１８には、スロットル弁１８１の開度、すなわちスロットル開度ＴＡを検出するためのスロットルセンサ３２が配置されている。この実施の形態では１弁の電子式制御スロットルとされ、前記アクチュエータ２１はステップモータにより構成されている。又、スロットル弁１８１が全閉となったときに「オン」してアイドル状態を検知するアイドルスイッチ３７が設けられている。
【００１５】
エアクリーナ１９の近傍には、吸入された空気の温度（吸気温度）を検出するための吸気温センサ３３が設けられている。そして、エアクリーナ１９に吸入された吸入空気は、スロットルボディ１８、サージタンク１７を介してインテークマニホルド１５内を流動する。また、各気筒毎に設けられた燃料噴射手段としての燃料噴射弁１６は、噴射信号に基づき開弁し、インテークマニホルド１５内を流動する吸入空気に向けて燃料を噴射する。この結果、吸気ポート１２１近傍において混合気が形成され、形成された混合気は、吸気ポート１２１、吸気弁１３を介して各気筒内に導入される。
【００１６】
シリンダヘッド１２の排気ポート１２２には、排気通路としてのエグゾーストマニホルド２３が接続され、エグゾーストマニホルド２３には、エグゾーストパイプ２４が接続されている。
【００１７】
エグゾーストパイプ２４の途中には、三元触媒２５が配置されており、この三元触媒２５によって排気ガス中の３つの主な有害成分、すなわち、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）が同時に浄化される。また、エグゾーストパイプ２４における三元触媒２５の上流側には、排ガス中の酸素濃度を検出するための酸素センサ３４が設けられている。
【００１８】
シリンダヘッド１２には、吸入された混合気に点火するための点火プラグ２６が各気筒に対応して配設されており、各点火プラグ２６は、プラグコード（図示しない）を介してシリンダプロック１１の近傍に配設されているディストリビュータ２７と接続されている。
【００１９】
また、デイストリビュータ２７には、ＥＣＵ５０からの点火信号に基づき高電圧を印加するイグナイタ２８が接続されており、イグナイタ２８から出力された高電圧は、ディストリビュータ２７によって、クランク角度に同期して各点火プラグ２６に分配される。
【００２０】
さらに、ディストリビュータ２７には、エンジン１０の回転に連動して回転するロータ（図示しない）が内蔵されている。そして、このディストリビュータ２７には、ロータの回転からエンジン１０の回転速度（エンジン回転数ＮＥ）を検出する機関回転数検出手段としての回転数センサ３５が設けられている。また、ディストリビュータ２７には、ロータの回転に応じてエンジン１０のクランク角の変化を所定の割合で検出することにより、いずれの気筒が圧縮上死点にあるかを判別する気筒判別センサ３６が設けられている。後記するＥＣＵ５０は気筒判別センサ３６から送出された気筒判別信号に基づき、現在どの気筒が吸気行程にあるかを検出し、その気筒を初期始動気筒として特定する。又、ＥＣＵ５０は、２つのセンサ（回転数センサ、気筒判別センサ）を備えるだけで、特定のシリンダにおけるクランク角を検出することが可能となり、点火すべきシリンダの特定、燃料噴射すべきシリンダの特定を行うことができる。
【００２１】
各気筒内に導入された混合気は、圧縮、爆発・膨張、排気行程を経て、各排気ポート１２２、エグゾーストマニホルド２３、エグゾーストパイブ２４を介して大気中に排出される。
【００２２】
さらに、エンジン１０を始動させるためのスイッチであるイグニッションスイッチ２９が図示しないステアリングコラム付近に配設されている。このイグニッションスイッチ２９は、ＯＮ位置、ＯＦＦ位置、スタント位置等のキー位置を有している。又、この実施の形態においてエンジン１０にはその始動時にクランキングによって回転力を付与するための図示しないスタータが設けられている。又、このスタータには、そのオン・オフ動作を検知するスタータスイッチ２２が設けられている。スタータはイグニッションスイッチ２９の操作によりオン・オフ動作されるものであり、イグニッションスイッチ２９が操作されている間はスタータがオン動作されて、スタータスイッチ２２からスタータ信号ＳＴが出力されるようになっている。
【００２３】
続いて、本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料量制御装置１の制御系について図２に示す制御プロック図を参照して説明する。
内燃機関の燃料量制御装置１の制御系は、電子制御ユニット５０（以下「ＥＣＵ」という。）を核として構成されている。そして、ＥＣＵ５０によって計時手段、始動時燃料噴射量算出手段が実現される。
【００２４】
ＥＣＵ５０は、始動時スロットル弁制御プログラム、燃料噴射弁１６から燃料を噴射させる燃料噴射処理プログラム等の各種制御プログラム及び前記各種制御プログラム実行時に参照されるマップを格納したＲＯＭ５１を有している。
【００２５】
また、ＥＣＵ５０は、ＲＯＭ５１に格納された各種制御プログラムに基づいて演算処理を実行するＣＰＵ５２、ＣＰＵ５２での演算結果、各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ５３、エンジン１０の停止時に保存すべきデータを記憶するバックアップＲＡＭ５４を有している。
【００２６】
そして、ＣＰＵ５２、ＲＯＭ５１、ＲＡＭ５３、及びバックアップＲＡＭ５４は、双方向バス５５を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース５６、及び出力インターフェース５７と接続されている。
【００２７】
入力インターフェース５６には、及びスタータスイッチ２２、水温センサ３０、吸気圧センサ３１、スロットルセンサ３２、吸気温センサ３３、酸素センサ３４、回転数センサ３５、気筒判別センサ３６、アイドルスイッチ３７等が接続されている。そして、各センサから出力された信号がアナログ信号である場合には、図示しないＡ／Ｄコンバータによってディジタル信号に変換された後、双方向バス５５に出力される。また、出力インターフェース５７には、燃料噴射弁１６、吸気制御弁用アクチュエータ２１、イグナイタ２８等の外部回路が接続されており、これら外部回路は、ＣＰＵ５２において実行された制御プログラムの演算結果に基づいて作動制御される。
【００２８】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料量制御装置１における各処理プログラムについて図８乃び図９を参照して説明する。ここで、図８は本実施の形態における始動時燃料噴射量制御プログラムの処理ルーチンを示すフローチャートであり、イグニッションスイッチ２９がオン操作されたときに実行される。図９は始動時スロットル弁制御プログラムの処理ルーチンを示すフローチャートであり、所定のタイミングで割込処理される。
【００２９】
まず、イグニッションスイッチ２９がオン操作されて、図示しないスタータが起動され、クランキングを開始し、スタータ信号ＳＴがＣＰＵ５２に入力されると、ＣＰＵ５２はアクチュエータ２１を駆動して閉弁保持する。
【００３０】
又、ＣＰＵ５２は図８に示すルーチンを実行する。まずステップ１０１でスタータ信号ＳＴが「オン」であるか否か、エンジン１０の始動時であるか否かを判定する。ここでスタータ信号ＳＴが「オン」でない場合には、この処理ルーチンを抜け出る。又、スタータ信号ＳＴが「オン」である場合には、このステップ１０１の判定を「ＹＥＳ」としステップ１０２に移行する。ステップ１０２ではスロットル弁１８１が閉塞しているか、否かをアイドルスイッチ３７からの信号が「オン」信号となっているか否かにより判定する。ステップ１０２において、アイドル信号が「オン」となっている場合は、スロットル弁１８１が閉塞しているとして、ステップ１０３に移行する。又、ステップ１０２において、アイドル信号が「オン」となっていない場合には、スロットル弁１８１が閉塞していないとして、ステップ１０９に移行する。
【００３１】
前記ステップ１０３に移行すると、気筒判別完了後のクランキング開始後経過時間を読み込みする。このクランキング開始後経過時間とは、前記イグニッションスイッチ２９がスタート位置へ操作されて、スタータによりエンジン１０が回転し、エンジン回転数が所定回転数以上となった時からの経過時間である。すなわち、エンジン回転数が所定回転数に達した時からＣＰＵ５２が備えている図示しない第１の力ウンタにてカウントを開始し、同ステップ１０３において、そのカウント値Ａ（経過時間）を読み込む。前記第１のカウンタを含むＣＰＵ５２が計時手段を構成している。次のステップ１０４においてはエンジン回転数ＮＥ（＝Ｂ）を読み込む。続く、ステップ１０５においては、現在の吸気通路の負圧（吸気管負圧）Ｃ及び負圧変化量ΔＣを演算する。前記吸気管負圧値Ｃは関数ｆ（Ａ，Ｂ）に基づいて算出する。なお、関数ｆ（Ａ，Ｂ）の代わりにクランキング開始後経過時間Ａと、エンジン回転数Ｂ（＝ＮＥ）とからなる二次元マップから求めてもよい。この場合、二次元マップは、予め実験によって求められ、ＲＯＭ５１に格納する。
【００３２】
又、負圧変化量ΔＣの演算は、図７に示すように今回の吸気管負圧Ｃiと前回の制御タイミングにおける吸気管負圧Ｃi-1との差を求めることにより行われる。続く、ステップ１０６においては、次に燃料噴射が行われる噴射気筒の吸気弁１３が閉弁するまでの時間ｔをエンジン回転数ＮＥに基づいて算出する。この吸気弁１３の閉弁するまでの時間ｔとは、前記吸気管負圧Ｃが算出された時刻Ｔ１から、吸気弁１３が閉弁する時刻Ｔ２までの時間である。
【００３３】
続く、ステップ１０７においては、前記燃料噴射が行われる噴射気筒の吸気弁１３が閉弁する時刻Ｔ２における吸気管負圧Ｄを推測する。この吸気管負圧は、Ｄ＝ｇ（Ｃ，ΔＣ，ｔ）の関数を演算することにより、求められる。この関数ｇは吸気管負圧Ｃ、負圧変化量ΔＣ，吸気弁１３ｔが閉弁するまでの時間ｔからなる関数であり、実験等によりその関数ｇが求められている。なお、関数の代わりに、吸気管負圧Ｃ、負圧変化量ΔＣ，吸気弁１３が閉弁するまでの時間ｔをパラメータとした三次元マップを実験により構成し、同三次元マップをＲＯＭ５１に予め格納して、このステップ１０７において使用しても良い。
【００３４】
続く、ステップ１０８においては、前記ステップ１０７で推測した噴射気筒の吸気弁１３の閉弁時における吸気管負圧Ｄ、冷却水温ＴＨＷに基づき、いわゆる始動時基本噴射量（基本噴射時間）ＴＡＵａを算出する。ここで、始動時基本噴射量ＴＡＵａは、吸気管負圧Ｄ及び冷却水温ＴＨＷに基づき、予め定められた図示しないマップを参照して算出されるものである。さらに、該ステップにおいては、スロットル弁１８１の閉弁時における最終燃料噴射量ＴＡＵが次の式で算出される。
【００３５】
ＴＡＵ＝ＴＡＵａ × Ｋthw × Ｋtha
Ｋthwは冷却水温補正係数、Ｋthaは吸気温補正係数である。これらの補正係数
は、図５乃至図６に示すマップで求められる。なお、これらのマップは、ＲＯＭ５１に予め格納されており、このステップ１０８の処理時に読み出され、使用される。
【００３６】
上記の最終燃料噴射量ＴＡＵを乗算すると、この処理ルーチンを抜け出し、その後の処理を一旦終了する。
前記ステップ１０５は、現在の吸気管負圧を演算する第１の吸気管負圧演算手段を構成する。ステップ１０６は噴射気筒における吸気弁の閉弁時間を演算する吸気弁の第１の閉弁時間演算手段を構成する。又、ステップ１０７は噴射気筒の吸気弁の閉弁時の吸気管負圧を推定する第１の吸気管負圧推測手段を構成する。ステップ１０８は第１の燃料噴射量算出手段を構成している。
【００３７】
そして、ステップ１０３乃至ステップ１０８の全体では始動時燃料噴射量算出手段を構成している。
又、前記ステップ１０２からステップ１０９に移行した場合には、同ステップ１０９において、始動が完了しているか否かを、始動完了フラグに基づいて判定する。始動完了フラグは図示しない別の処理ルーチンにおいて、エンジンの回転数がアイドル時の回転数よりも低い所定回転数に達した場合に「１」にセットされ、そうでない場合には、「０」にリセットされる。従って、ステップ１０９では始動完了フラグが「１」にセットされていれば始動完了であり、ステップ１１６に移行して始動後の燃料噴射へ移行し、この処理ルーチンを抜け出る。又、ステップ１０９において、始動完了フラグが「０」にリセットされていれば、始動が完了していないとしてステップ１１０に移行する。
【００３８】
ステップ１０２、１０９、１１０を経る場合には、スロットル弁１８１が閉塞状態でないにもかかわらず、エンジン１０の始動が未だ完了していない状態である。
【００３９】
前記ステップ１１０に移行すると、気筒判別完了後のクランキング開始後経過時間を読み込みする。このクランキング開始後経過時間とは、前記ステップ１０３と同じ意味である。すなわち、エンジン回転数が所定回転数に達した時からＣＰＵ５２が備えている図示しないカウンタにてカウントを開始し、同ステップ１１０において、そのカウント値Ａ１（経過時間）を読み込む。次のステップ１１１においてはエンジン回転数ＮＥ（＝Ｂ１）を読み込む。続く、ステップ１１２においては、現在の吸気管負圧Ｃ１及び負圧変化量ΔＣ１を演算する。前記吸気管負圧値Ｃ１は関数ｆ１（Ａ１，Ｂ１）に基づいて算出する。なお、関数ｆ１（Ａ１，Ｂ１）の代わりにクランキング開始後経過時間Ａ１と、エンジン回転数Ｂ１（＝ＮＥ）とからなる二次元マップから求めてもよい。この場合、二次元マップは、予め実験によって求められ、ＲＯＭ５１に格納する。
【００４０】
又、負圧変化量ΔＣ１の演算は、今回の吸気管負圧Ｃ１１と前回の制御タイミングにおける吸気管負圧Ｃ１i-1との差を求めることにより行われる。続く、ステップ１１３においては、次に燃料噴射が行われる噴射気筒の吸気弁１３が閉弁するまでの時間ｔをエンジン回転数ＮＥに基づいて算出する。この吸気弁１３の閉弁するまでの時間ｔとは、前記ステップ１０６と同様に前記吸気管負圧Ｃ１が算出された時刻Ｔ１から、吸気弁１３が閉弁する時刻Ｔ２までの時間である。
【００４１】
続く、ステップ１１４においては、前記燃料噴射が行われる噴射気筒の吸気弁１３が閉弁する時刻Ｔ２における吸気管負圧Ｄ１を推測する。この吸気管負圧は、Ｄ１＝ｇ１（Ｃ１，ΔＣ１，ｔ）の関数を演算することにより、求められる。この関数ｇ１は吸気管負圧Ｃ１、負圧変化量ΔＣ１，吸気充１３が閉弁するまでの時間ｔからなる関数であり、実験等によりその関数ｇ１が求められている。なお、関数の代わりに、吸気管負圧Ｃ１、負圧変化量ΔＣ１，吸気弁１３が開弁するまでの時間ｔをパラメータとした三次元マップを実験により構成し、同三次元マップをＲＯＭ５１に予め格納して、このステップ１１４において使用しても良い。
【００４２】
続く、ステップ１１５においては、前記ステップ１１４で推測した噴射気筒の吸気弁１３の閉弁時における吸気管負圧Ｄ１、冷却水温ＴＨＷに基づき、いわゆる始動時基本噴射量（基本噴射時間）ＴＡＵｂを算出する。ここで、始動時基本噴射量ＴＡＵｂは、吸気管負圧Ｄ１及び冷却水温ＴＨＷに基づき、予め定められた図示しないマップを参照して算出されるものである。さらに、該ステップにおいては、スロットル弁１８１の開弁時における最終燃料噴射量ＴＡＵが次の式で算出される。
【００４３】
ＴＡＵ＝ＴＡＵｂ × Ｋthw × Ｋtha
上記の最終燃料噴射量ＴＡＵを乗算すると、この処理ルーチンを抜け出し、その後の処理を一旦終了する。
【００４４】
このステップ１１０乃至ステップ１１５では、後記する始動時スロットル弁制御ルーチンにおいて、スロットル弁１８１が所定開度θ２に開弁される。このことは、ステップ１０３乃至ステップ１０８の場合と比較して吸入空気量が増加することになるため、この増加した吸入空気量に見合う分だけ燃料を増量するのである。
【００４５】
前記ステップ１１０乃至ステップ１１５は燃料噴射量増量手段を構成している。
前記ステップ１１２は、現在の吸気管負圧を演算する第２の吸気管負圧演算手段を構成する。ステップ１１３は噴射気筒における吸気弁の閉弁時間を演算する吸気弁の第２の閉弁時間演算手段を構成する。又、ステップ１１４は噴射気筒の吸気弁の閉弁時の吸気管負圧を推定する第２の吸気管負圧推測手段を構成する。ステップ１１５は第２の燃料噴射量算出手段を構成している
従って、所定タイミングで割込処理される燃料噴射弁制御ルーチンにおいて、前記算出された始動時燃料噴射量に基づいて、ＥＣＵ５０は燃料噴射弁１６を駆動制御する。すなわち、ＥＣＵ５０は推測した負圧状況に応じて燃料噴射を各気筒に対して実行する。
【００４６】
次に、図９に示す始動時スロットル弁制御ルーチンを説明する。
このルーチンに入ると、ステップ２０１においては、エンジン１０の始動が完了したか否かを、スタータ信号ＳＴが「オフ」となったか否かで、判定する。ステップ２０１において、前記ステップ１０９と同様に始動完了フラグに基づいて判定する。ステップ２０１において、始動完了フラグが「１」となっている場合には、エンジン始動が完了しているものとして、このステップ２０１の判定を「ＹＥＳ」としてステップ２０６に移行する。ステップ２０６においては、スロットル弁１８１を始動後開度θ１、すなわち、アイドル制御ができる開度まで開弁し、この処理ルーチンを抜け出る。このアイドル制御ができる開度とは、エンジン１０の運転状態等により決定されるエンジン回転数ＮＥを保持可能な吸入空気量を確保できる開度である。
【００４７】
又、ステップ２０１において、始動完了フラグが「０」である場合には、エンジン始動が完了していないものとして、ステップ２０２に移行し、スタータがオンしているか否かを判定する。スタータが作動していない場合には、このステップを「ＮＯ」と判定し、この処理ルーチンを抜け出る。又、スタータが作動している場合には、このステップを「ＹＥＳ」と判定してステップ２０３に移行し、噴射気筒が膨張行程に未到達か否かを判定する。
【００４８】
噴射気筒が膨張行程に未到達か否かは、回転数センサ３５及び気筒判別センサ３６から入力した信号に基づいて判断され、この判定処理は、１つの噴射気筒のみの判定ではなく、この制御ルーチンを実行処理する場合に、まず、最初の噴射気筒（第１番目の噴射気筒）が膨張行程に到達した場合であっても、「ＹＥＳ」と判定され、第２番目、第３番目の噴射気筒が膨張行程に到達した場合にも「ＹＥＳ」と判定される。そして、第４番目の噴射気筒が膨張行程に到達した場合に、初めて「ＮＯ」と判定する。
【００４９】
前記ステップ２０３において、「ＹＥＳ」と判定された場合には、ステップ２０４に移行する。ステップ２０４では、スロットル弁１８１の閉塞を保持制御し、この処理ルーチンを抜け出る。また、前記ステップ２０３において第４番目の噴射気筒が到達した場合には、このステップ２０３の判定を「ＮＯ」としてステップ２０５に移行する。すなわち、燃料噴射が開始されてから所定期間経過しても依然始動完了がなされないため、「ＮＯ」と判定するのである。
【００５０】
なお、前記ステップ２０３は判定手段を構成している。
前記ステップ２０３からステップ２０５に移行した場合は、ステップ２０５においては、スロットル弁１８１を所定開度θ２、すなわち、負圧を改善（軽減）する程度の開度まで開弁し、この処理ルーチンを抜け出る。すなわち、ステップ２０３において、「ＮＯ」と判定された場合には、これ以上スロットル弁１８１を閉塞していても、気筒の燃焼室内に吸入される吸入空気量が少なくなり、その後も失火し易いため、スロットル弁１８１を所定開度θ２まで開弁するのである。なお、この開度θ２は負圧を改善する程度であればよい。前記ステップ２０５は開弁制御手段を構成している。
【００５１】
（ａ） さて、イグニッションスイッチ２９がスタート位置に操作され、図９の始動時スロットル弁制御プログラムの処理ルーチンが実行されると、スロットル弁１８１は閉塞され、エンジン始動は完了していないとともに、スタータは作動状態となる。従って、ステップ２０１では「ＮＯ」と判定され、ステップ２０２では「ＹＥＳ」と判定される。ステップ２０３では燃料噴射が実行された気筒について膨張行程に達しておらず、「ＹＥＳ」と判定し、ステップ２０４において、スロットル弁１０８を閉塞保持する。
【００５２】
その後、再度、或いは、再々度この始動時制御プログラムの実行処理に入っても、エンジン始動が完了せず、スタータがオン作動している場合には、ステップ２０１、２０２を経てステップ２０３において、「ＮＯ」と判定され、これ以上スロットル弁１８１を閉塞していても、気筒の燃焼室内に吸入される吸入空気量が少なくなり、その後も失火し易いため、ステップ２０５においてスロットル弁１８１を所定開度θ２まで開弁するようにした。
【００５３】
この結果、本実施の形態では、エンジン１０への燃料噴射開始後、所定期間経過した後は、従来と異なり、スロットル弁１８１を閉塞状態から所定開度θ２に開弁し、さらに、燃料の増量を行うため、始動を確実に行うことができる。
【００５４】
（ｂ）本実施の形態では、始動時燃料噴射量制御プログラムの処理ルーチンにおいて、ステップ１０３で、クランキング開始後経過時間Ａを読み込み、ステップ１０４でエンジン回転数Ｂを読み込み、ステップ１０５において、現在の吸気管負圧Ｃ、及び負圧変化量ΔＣを演算した。さらに、ステップ１０６において、噴射気筒の吸気弁１３の閉弁時間ｔを算出し、ステップ１０７において、その閉弁時間ｔ後の吸気管負圧Ｄを推測した。そして、ステップ１０８において、この吸気管負圧Ｄに基づき始動時の燃料噴射量を算出した。この結果、始動時燃料噴射量は、吸気行程過程の噴射気筒における吸気弁１３の閉弁時における吸気管負圧に基づいて算出される。従って、この算出された始動時燃料噴射量は、吸気通路負圧に応じたものとなる。
【００５５】
（ｃ）本実施の形態では、始動時燃料噴射量制御プログラムの処理ルーチンにおいて、スロットル弁１８１が所定開度θ２開弁されて、負圧が軽減された状態においても、その負圧に応じた始動時燃料噴射量を算出するようにした。すなわち、ステップ１１０で、クランキング開始後経過時間Ａ１を読み込み、ステップ１１１でエンジン回転数Ｂ１を読み込み、ステップ１１２において、現在の吸気管負圧Ｃ１、及び負圧変化量ΔＣ１を演算した。さらに、ステップ１１３において、噴射気筒の吸気弁１３の閉弁時間ｔを算出し、ステップ１１４において、その閉弁時間ｔ後の吸気管負圧Ｄ１を推測した。そして、ステップ１１５において、この吸気管負圧Ｄ１に基づき始動時の燃料噴射量を算出した。この結果、始動時燃料噴射量は、吸気行程過程の噴射気筒における吸気弁１３の閉弁時における吸気管負圧に基づいて算出される。従って、この算出された始動時燃料噴射量は、吸気通路負圧に応じたものとなる。
【００５６】
（ｄ） 図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、クランキング開始から始動完了後までの、エンジン回転数、スロットル弁開度、吸気管負圧、及び各気筒の４サイクル（吸気、圧縮、膨張、排気行程）のタイムチャートをそれぞれ示している。
【００５７】
図３（ａ）においては、気筒＃４に初爆があった場合（図３（ｄ）参照）、エンジン回転数が上昇し始め、その時点で始動完了が完了している。図３（ｂ）はスロットル弁１８１は、始動完了後は開度θ１に保持されている。
【００５８】
又、図３（ｃ）の実線は、クランキング開始と同時にスロットル弁１８１を閉塞したままの状態で始動が完了した場合の吸気管負圧を示している。点線は、クランキング開始時に所定開度θ２を開弁した状態で始動が完了した場合を示している。この図に示すようにスロットル弁１８１の開度が所定開度θ２を開弁した場合には、吸気管負圧がそれほど大きくならず、吸入空気量が増すことになる。
【００５９】
なお、この発明は下記のように具体化してもよい。
（１）上記実施の形態においては、電子制御されるスロットル弁１８１を制御弁としたが、２弁式のエンジンシステムに具体化してもよい。すなわち、図１０に示すようにインテークマニホールド１５に制御弁としての電子式の吸気制御弁２０を設け、吸気制御弁２０はアクチュエータ２１により開閉駆動される。又、この実施の形態ではスロットル弁１８１は、図示しないアクセルぺダルに対してリンクにて駆動連結されたものとされている。そして、この実施の形態では、この吸気制御弁２０は、ＥＣＵ５０により、上記実施の形態と同様の図９の制御プログラムに従って制御されるようにしている。従って、この実施の形態においても、吸気制御弁２０により上記実施の形態と同様に駆動制御できるため、同様の作用効果を得ることができる。
【００６０】
（２） なお、前記実施の形態では、ステップ１０６において、閉弁時間ｔを算出したが、閉弁時刻を算出してもよい。この場合、ステップ１０６は閉弁時刻算出手段を構成する。
【００６１】
なお、以上の発明の実施の形態から、特許請求の範囲に記載された請求項以外に把握できる技術的思想について、以下に効果とともに記載する。
（１） 請求項１において、前記内燃機関は、機関始動時に燃料噴射開始後所定時間経過後は、始動完了前に開閉弁を所定開度開弁する内燃機関であって、機関始動時の上記開閉弁が所定開度開弁されている際の始動時燃料噴射量を機関回転数及びクランキング開始からの経過時間に基づいて算出する燃料噴射量増量手段を備えたものである。始動時に開閉弁が閉塞状態から所定開度開弁した場合、閉塞状態のときよりも吸入空気量が増加する。この増加した吸入空気量に見合う分だけ燃料を増量すると、始動時の初爆を確実に行うことができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、始動期間に亘って始動時燃料噴射量を吸気通路負圧に応じたものとすることができ、この結果、ＨＣ排出量を少なくすることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る内燃機関の燃料量制御装置が適用されるガソリンエンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】 本発明の実施の形態における制御プロック図。
【図３】 （ａ）は始動時のエンジン回転数のタイムチャート、（ｂ）は始動時のスロットル弁のタイムチャート、（ｃ）は始動時の吸気管負圧のタイムチャート、（ｄ）は各気筒の吸気、圧縮、膨張、排気行程等のタイムチャート。
【図４】 始動時基本噴射量の説明図。
【図５】 冷却水温補正係数のマップ図。
【図６】 吸気温補正係数のマップ図。
【図７】 図３の（ｃ）及び（ｄ）の拡大説明図。
【図８】 始動時燃料噴射量制御プログラムを示すフローチャート。
【図９】 始動時スロットル弁制御プログラムを示すフローチャート。
【図１０】他の実施の形態の内燃機関の燃料量制御装置が適用されるガソリンエンジンシステムを示す概略構成図。
【符号の説明】
１…内燃機関の燃料量制御装置、１０…エンジン、１３…吸気弁、１５…インテークマニホールド、１６…燃料噴射弁、１７…サージタンク、１８…スロットルボディ、１８１…開閉弁としてのスロットル弁、２０…制御弁としての吸気制御弁、２１…吸気制御弁用アクチュエータ、２６…点火プラグ、３５…機関回転数検出手段としての回転数センサ、３６…気筒判別センサ、５０…計時手段、始動時燃料噴射量算出手段としてのＥＣＵ、５１…ＲＯＭ、５２…ＣＰＵ、５３…ＲＡＭ。
Claims (1)
- 機関始動時に吸気通路に設けられた制御弁の閉塞に基づき吸気通路内の負圧を高めた状態で当該機関に噴射する燃料の噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
クランキング開始からの経過時間を計時する計時手段と、
前記制御弁の閉塞時における機関回転数及びクランキング開始からの経過時間に基づいて前記吸気通路内の負圧を推測し、該推測される吸気通路内の負圧に応じた機関始動時の燃料噴射量を算出する始動時燃料噴射量算出手段とを備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置。
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