JP4366602B2 - 内燃機関の始動時燃料制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の始動時燃料制御装置に係り、詳しくは揮発性の良好でない重質燃料に対応する燃料制御を実行可能な始動時燃料制御装置に関するものである。

揮発性の良好でない重質燃料を使用した場合には、吸気ポートへの燃料付着量の増大に伴って空燃比がリーン側に偏って燃焼状態を悪化させる傾向があり、特に機関冷態始動時の触媒の早期活性化を目的として、点火時期のリタードや空燃比のリーン化による触媒Ｗ/Ｕ制御（触媒暖機制御）を実行している場合等には、重質燃料の使用による空燃比のリーン化が重なるため、燃焼状態の悪化に伴ってアイドル回転が不安定になる等の問題が生じる。このような不具合を防止すべく重質燃料に対応する制御が実行されており、当該重質燃料対応制御は、例えば内燃機関の回転状況に基づいて失火判定が行われる度に燃料噴射量の補正係数を増加設定することで燃料増量し、もって重質燃料によるリーン化を抑制してアイドル回転の安定化を図っている。

ところが、冷態始動を連続して行った場合、２回目以降の始動直後には一般的な始動直後増量に加えて、吸気ポート及び吸気弁の急激な温度上昇に伴う付着燃料の蒸発により筒内への燃料供給量が増加することから、重質燃料の使用にも拘わらず失火判定が下されずに重質燃料対応制御も実行されなくなる。重質燃料対応制御の不実行により空燃比はリーン化するものの始動直後増量の実行中はリーン化による燃焼悪化は顕在化せず、始動直後増量が中止されて上記触媒Ｗ/Ｕ制御に完全に移行した段階で、重質燃料対応制御の不実行による燃焼悪化が露呈してアイドル回転の不安定を引き起こしてしまう。

このような不具合の対策として、上記した連続的な再始動を判定して重質燃料対応制御に代わる代替制御、例えば燃料噴射量の増量補正等を実行することが考えられ、内燃機関の再始動を判定する手法としては種々のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。当該特許文献１には、燃料噴射時期を漸次的に変化させ、機関回転速度の変動量が所定値に達するまでの燃料噴射時期の変化量に基づいて燃料性状を判定する制御装置において、機関始動時の冷却水温と吸気温との温度差が再始動判定値を越えているときには再始動（即ち、上記連続再始動）と判定して前回の燃料性状判定値を適用し、これにより今回の燃料性状の判定処理を省略している。

そこで、当該特許文献１の手法により連続再始動と判定したときには、失火判定不能により重質燃料対応制御が実行されない状況と見なし、重質燃料対応制御に代えて上記代替制御により燃料増量することが考えられる。
特開２００２−７０６３１号公報（図５）

上記特許文献１の連続再始動の判定手法は、前回の機関停止から今回の始動までの間隔に応じて始動時の冷却水温と吸気温との温度差が変化することに着目したものであるが、この判定手法はあくまで蒸発燃料の筒内への供給により失火判定が不能な状況を間接的に推測するものに過ぎず、不具合の元々の要因である吸気ポートや吸気弁の温度上昇を直接的に反映した的確な判定は不可能であった。よって、失火判定不能で重質燃料対応制御が実行されない状況であるにも拘わらず代替制御が実行されず、燃焼悪化によるアイドル回転の不安定を抑制できない懸念があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、失火判定不能により重質燃料対応制御が実行されない状況を的確に判定して、重質燃料対応制御に代わる代替制御を必要に応じて適切に実行でき、もって燃焼悪化によるアイドル回転の不安定を確実に抑制することができる内燃機関の始動時燃料制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、内燃機関の失火状態を判定する失火判定手段と、失火判定手段による失火判定に基づいて内燃機関の使用燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、燃料性状判定手段により使用燃料が重質燃料と判定されたときに、内燃機関の燃料を増量する重質燃料対応制御を実行する重質燃料対応制御手段と、内燃機関の運転中に内燃機関の運転期間を算出する運転期間算出手段と、燃料性状判定手段により使用燃料が重質燃料と判定された後の内燃機関の再始動時において、運転期間算出手段により算出された初回の始動時から前回の停止時までの運転期間が再始動時の機関温度に応じて設定された第１の判定値未満で、燃料性状判定手段の判定結果に基づく重質燃料対応制御手段による重質燃料対応制御が実行不能と見なされるときに、重質燃料対応制御により増量されるべき燃料の不足分を補うべく重質燃料対応制御に代えて燃料を増量する失火判定不能時増量手段とを備えたものである。

従って、燃料性状判定手段により使用燃料が重質燃料と判定されたときには、失火判定手段の失火判定に基づいて重質燃料対応制御手段により重質燃料対応制御が実行されて内燃機関の燃料増量が行われ、重質燃料によるリーン化が抑制されてアイドル回転が安定化し、一方、このときの内燃機関の運転期間が運転期間算出手段により算出される。
そして、使用燃料が重質燃料と判定された後に内燃機関の再始動が行われると、運転期間算出手段により算出された初回の始動時から前回の停止時までの運転期間が再始動時の機関温度に応じて設定された第１の判定値と比較される。前回の内燃機関の運転が重質燃料によるものであるため今回の運転も重質燃料を使用している可能性が高いと推測されるが、内燃機関の暖機完了前では、内燃機関の吸気ポート及び吸気弁が温度上昇中で未だ安定せずに付着燃料の蒸発により筒内への燃料供給量が増加する現象が生じ、重質燃料の使用にも拘わらず失火判定が下されずに重質燃料対応制御を実行不能となる。

そして、内燃機関の運転期間が第１の判定値未満で、重質燃料対応制御手段による重質燃料対応制御が実行不能と見なされるときには、重質燃料対応制御により増量されるべき燃料の不足分を補うべく、失火判定不能時増量手段により重質燃料対応制御に代えて燃料増量が行われるが、運転期間は吸気ポートや吸気弁の温度上昇と相関する指標であるため、吸気ポートや吸気弁の温度上昇を直接的に反映した判定が可能となり、結果として失火判定不能により重質燃料対応制御が実行されない状況が的確に判定されて、失火判定不能時増量手段による燃料増量が適切に実行される。

ここで、同一運転期間であっても機関温度が低下するほど重質燃料対応制御の必要性が増加するが、再始動時の機関温度（例えば、冷却水温）に応じて第１の判定値が設定され、運転期間が第１の判定値未満のときに失火判定不能時増量手段により燃料増量が実行され、結果として機関温度が第１の判定値として運転期間の判定に反映されるため、より正確な判定が可能となる。

請求項２の発明は、請求項１において、運転期間算出手段が、内燃機関の運転期間として内燃機関の運転中に点火回数を積算し、失火判定不能時増量手段が、運転期間算出手段により積算された点火回数を第１の判定値と比較するものである。
従って、運転期間算出手段により内燃機関の運転中に点火回数が積算され、積算された点火回数が失火判定不能時増量手段により第１の判定値と比較される。吸気ポートや吸気弁の温度上昇は内燃機関の運転が継続された時間のみならず機関回転速度にも依存し、同一運転時間でも機関回転速度が高いほど温度上昇は著しくなるが、機関回転速度に比例する点火回数に基づいて判定を下すことにより、例えば単なる運転時間に基づく判定に比較して、吸気ポートや吸気弁の温度上昇を反映したより正確な判定が可能となる。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、失火判定不能時増量手段が、内燃機関の運転期間が第１の判定値未満で、且つ、運転停止時の機関温度と再始動時の機関温度との差が第２の判定値未満のときに燃料増量を実行するものである。
従って、運転期間が第１の判定値未満であっても、停止時の機関温度と再始動時の機関温度（例えば、共に冷却水温）との差が第２の判定値以上のときには失火判定不能時増量手段による燃料増量は実行されない。このような場合は機関温度の低下幅が大きくてある程度の停止期間を経た後の再始動であり、前回の始動時と略同様の条件の下で始動処理が行われることから、吸気ポートや吸気弁からの蒸発燃料が筒内に供給される現象は発生せず、正常な失火判定が可能なため燃料増量は不要となる。よって、失火判定不能時増量手段による燃料増量に比較してより高精度な失火判定に基づく重質燃料対応制御により的確に燃焼悪化が抑制される。

請求項４の発明は、請求項１乃至３において、重質燃料対応制御手段が、重質燃料対応制御として失火判定に応じて内燃機関の燃料噴射量に対する補正係数を増加補正する制御を実行し、失火判定不能時増量手段が、補正係数の初期値を増加補正して燃料増量するものである。
従って、燃料噴射量の補正係数を増加補正して燃料増量するだけのため、大幅な制御プログラムの変更を要することなく実施可能となる。

以上説明したように請求項１の発明の内燃機関の始動時燃料制御装置によれば、吸気ポートや吸気弁の温度上昇と相関する内燃機関の運転期間に基づき、失火判定不能により重質燃料対応制御が実行されない状況を的確に判定でき、しかも、機関温度を第１の判定値として運転期間の判定に反映させることでより正確な判定を実現できるため、結果として重質燃料対応制御に代わる燃料増量を必要に応じて適切に実行でき、もって燃焼悪化によるアイドル回転の不安定を確実に抑制することができる。

請求項２の発明の内燃機関の始動時燃料制御装置によれば、請求項１に加えて、点火回数の積算値に基づいて、吸気ポートや吸気弁の温度上昇を反映したより正確な判定を実現することができる。

請求項３の発明の内燃機関の始動時燃料制御装置によれば、請求項１又は２に加えて、運転停止時の機関温度と再始動時の機関温度との差を考慮することで、より正確な判定を実現することができる。
請求項４の発明の内燃機関の始動時燃料制御装置によれば、請求項１乃至３に加えて、補正係数を増加補正することにより大幅な制御プログラムの変更を要することなく燃料増量を実行することができる。

以下、本発明を具体化した内燃機関の始動時燃料制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の内燃機関の始動時燃料制御装置を示す全体構成図であり、本実施形態の燃焼制御装置は筒内噴射型直列４気筒ガソリン内燃機関１を対象として構成されている。内燃機関１にはＤＯＨＣ４弁式の動弁機構が採用されており、図示しないクランク軸によりシリンダヘッド２上に設けられた吸気カムシャフト３及び排気カムシャフト４が回転駆動され、これらのカムシャフト３，４により吸気弁５及び排気弁６が所定のタイミングで開閉される。

シリンダヘッド２には各気筒毎に点火プラグ７と共に電磁式の燃料噴射弁８が取り付けられ、図示しない燃料ポンプから供給された高圧燃料が燃料噴射弁８の開閉に応じて燃焼室９内に直接噴射される。シリンダヘッド２には両カムシャフト３，４間を抜けるようにして略直立方向に吸気ポート１０が形成され、吸気弁５の開弁に伴って吸入空気がエアクリーナ１１からスロットル弁１２、サージタンク１３、吸気マニホールド１４、吸気ポート１０を経て燃焼室９内に導入される。燃焼後の排ガスは排気弁６の開弁に伴って燃焼室９から排気ポート１５に排出され、更に排気通路１６及び触媒１７を経て大気中に排出される。

車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（エンジン制御ユニット）２１が設置されており、内燃機関１の総合的な制御を行う。ＥＣＵ２１の入力側には、内燃機関１の１０°CA毎にＳＧＴ信号を出力するクランク角センサ２２等の各種センサ類が接続され、ＥＣＵ２１の出力側には、上記点火プラグ７を駆動するイグナイタ２３、燃料噴射弁８、車両の運転席に設けられた警告灯２４等の各種デバイス類が接続されている。

ＥＣＵ２１は各センサからの検出情報に基づいて燃料噴射量や点火時期等を決定し、決定した制御量に基づいて燃料噴射弁８やイグナイタ２３を駆動制御して内燃機関１を運転する。
又、ＥＣＵ２１は内燃機関１の燃焼状態を判定し、失火発生時にはＯＢＤ（On Board Diagnosis）に関する法規に基づいて警告灯２４を点灯表示させて運転者に報知する。一方、ＥＣＵ２１は内燃機関１の冷態始動時に点火時期のリタード及び空燃比のリーン化により触媒１７の早期活性化を図る触媒Ｗ/Ｕ制御を実施し、当該触媒Ｗ/Ｕ制御中には燃焼悪化を回避すべく上記失火判定に基づいて燃料を増量し、失火が甚だしく重質燃料使用と判定したとき（半失火判定に基づく重質判定フラグＦ１のセット時）には重質燃料対応制御を実行して燃焼状態の改善を図る。

加えて、後述する要因により重質燃料使用にも拘わらず半失火判定が不能なときには、重質燃料対応制御に代えて代替制御の実行により内燃機関１の燃料を増量して燃焼悪化の抑制を図っており、以下、これらの触媒Ｗ/Ｕ制御、重質燃料対応制御、代替制御について詳述する。
図２のタイムチャートは内燃機関１が重質燃料を使用して冷態始動されたときの燃料制御状況を示しており、以下、このタイムチャートに従ってＥＣＵ２１の処理を説明する。

まず、初回の内燃機関１の始動が行われると、始動直後増量τの設定に基づく燃料増量が行われた状態で内燃機関１の運転が開始される。当該始動直後増量τは通常の燃料噴射制御と同様に最大値から所定の勾配（図では１次から３次勾配）に従って徐々に減少された後に中止（＝０）されるものであるが、後述する重質燃料の使用時には、重質判定フラグＦ１のセットに基づいて勾配が破線から実線のように減少補正される。

一方、内燃機関１の始動直後に触媒Ｗ/Ｕ制御フラグＦ２がセットされ、当該フラグＦ２のセット中には触媒１７の早期昇温のための触媒Ｗ/Ｕ制御として点火時期のリタード及び空燃比のリーン化が実行される。触媒Ｗ/Ｕ制御フラグＦ２のセット期間は内燃機関１の冷却水温ＴＨに応じて設定され、冷却水温ＴＨが低くて触媒昇温に時間を要するときほどセット期間が延長化されて触媒Ｗ/Ｕ制御が長時間に亘って継続される一方、冷却水温ＴＨが所定値以上の内燃機関１の暖機が完了しているときには、触媒Ｗ/Ｕ制御フラグＦ２がリセット状態に保持されて触媒Ｗ/Ｕ制御は実行されない。

又、触媒Ｗ/Ｕ制御による点火時期の補正係数及び燃料噴射量の補正係数には、触媒Ｗ/Ｕテーリング係数Ｋwuがそれぞれ適用される。これらの触媒Ｗ/Ｕテーリング係数Ｋwuは触媒Ｗ/Ｕ制御フラグＦ２のセット時には０〜１．０まで所定の勾配で増加設定され、触媒Ｗ/Ｕ制御フラグＦ２のリセット時には１．０〜０まで所定の勾配で減少設定され、これにより触媒Ｗ/Ｕ制御の開始時及び終了時の点火時期や燃料噴射量の急変に起因するトルク変動を抑制している。

又、触媒Ｗ/Ｕ制御の開始と相前後して、完全失火及び半失火の判定処理が開始される。ここで、完全失火とはＯＢＤ法規に基づいて警告灯２４等による運転者への報知が義務付けられた比較的重度の失火を指し、半失火とはＯＢＤ規制値は満たしているものの抑制が望ましい比較的軽度の失火を指す。
完全失火及び半失火の判定処理は、各気筒の燃焼周期に応じた機関回転速度Ｎeの変動状況に基づいて実施される。例えば１８０°CA周期で燃焼する本実施形態の直列４気筒機関１では、１８０°CA間において機関回転速度Ｎeが最小値近傍となる３０°CA分のクランク角として設定した燃焼前検出期間Ｔbeforeにおける周期τＬが算出されると共に、機関回転速度Ｎeが最大値近傍となる３０°CA分のクランク角として設定した燃焼後検出期間Ｔafterにおける周期τＨが算出され、これらの周期τＬ，τＨを角度換算した角速度ＮexpL，ＮexpHから回転偏差ΔＮexp（＝ＮexpH−ＮexpL）が求められる。

得られた回転偏差ΔＮexpは、燃焼前検出期間Ｔbeforeと燃焼後検出期間Ｔafterとの間の回転変動量であり、燃焼が正常なときの回転偏差ΔＮexpに対して半失火から完全失火して燃焼が悪化するほど回転偏差ΔＮexpが次第に減少する。よって、回転偏差ΔＮexpは内燃機関１の失火状況を表す指標と見なされ、所定の判定値に基づいて正常燃焼、半失火、完全失火の何れの燃焼状態に該当するかが判定される（失火判定手段）。

図２に示すように、判定値としては破線で示す半失火判定値及び実線で示す完全失火判定値が設定されており、回転偏差ΔＮexpが半失火判定値を越えたときには正常燃焼と判定し、回転偏差ΔＮexpが半失火判定値と完全失火判定値との間のときには半失火と判定し、回転偏差ΔＮexpが完全失火判定値を下回ったときには完全失火と判定する。
これらの判定値は始動時からの経過時間に応じて適宜変更され、元々内燃機関１の回転変動が顕著な始動直後（例えば、１sec間）には両判定値が大きく減少設定されて、完全失火はもとより半失火の判定も実質的に中止される。その後に両判定値は本来の失火を判定するための設定状態となり、これらの判定値に基づく失火判定が開始される。例えば、回転偏差ΔＮexpに基づいて完全失火と判定されたときには警告灯２４の点灯により運転者への報知が行われ、これに応じて運転者により修理等の対処が実施される。

尚、半失火及び完全失火の判定手法は上記回転偏差ΔＮexpに基づくものに限ることはなく、周知の他の手法に変更してもよい。
又、回転偏差ΔＮexpに基づく半失火の判定は内燃機関１の燃焼状態の改善に利用され、半失火判定に応じて初期値を１．０として燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbが所定値ずつ加算され、加算後の燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbに基づいて燃料噴射量が増加補正される。結果として触媒Ｗ/Ｕ制御のリーン化に起因する燃焼悪化が燃料増量により抑制され、内燃機関１の空燃比は半失火を発生する限界近傍までリーン側に保持される。ここで、燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbは半失火判定に応じた加算のみならず、常に所定の小さな勾配に従って減少補正されている。

半失火判定に応じて燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbは次第に増加し、予め設定された重質燃料判定値Ｋ0を越えたときには重質燃料の使用中と判定して重質判定フラグＦ１がセットされる（燃料性状判定手段）。当該重質判定フラグＦ１のセットに基づいて上記始動直後増量τに適用される勾配が減少補正されるため、始動直後増量τの減少は破線で示す通常燃料使用時に比較して実線のように緩やかになり、始動直後増量τによる燃料増量の中止タイミングが遅延化される。当該始動直後増量τの勾配の減少補正は、このときの内燃機関１が重質燃料の使用により燃焼が不安定であること、及び以下に述べるように直後に半失火判定が中止されて燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbの燃料増量による燃焼の安定化が望めなくなることを配慮した対策であり、始動直後増量τに基づく燃料増量の継続により燃料の不足分が補われて燃焼悪化が抑制される。

以上のようにして半失火及び完全失火の判定が行われると共に、半失火判定に応じて順次加算される燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbに基づく燃料増量、及び重質判定フラグＦ１に応じて延長補正される始動直後増量τに基づく燃料増量が重質燃料対応制御として実行される（重質燃料対応制御手段）。そして、機関始動から所定時間（例えば、１０sec）が経過した時点で半失火判定が中止され、上記ＯＤＢ規制からの要請により完全失火判定のみが継続される。即ち、この時点では内燃機関１の燃焼がある程度安定化していることから、半失火が発生し難くなって燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbに基づく燃料増量の必要性が低くなる一方、燃焼の安定化に伴って半失火の判定も微妙なものとなるため燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbに基づく燃料増量の信頼性を確保できないという観点の下に、半失火判定を中止しているのである。

半失火判定に応じた加算が中止されて、その後の燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbは所定の勾配に従って減少され続ける。上記した触媒Ｗ/Ｕ制御が中止された時点で、減少中の燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbには触媒Ｗ/Ｕテーリング係数Ｋwuが適用され、触媒Ｗ/Ｕテーリング係数Ｋwuに応じた勾配に従って実線で示すように燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbが１．０まで減少し、燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbに基づく燃料増量が中止される。当該処理は、触媒Ｗ/Ｕ制御の中止に伴って燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbによる燃料増量の必要性がなくなったことを受けたものである。

以上の内燃機関１の運転中には、ＥＣＵ２１により始動時からの点火回数Ｎigが順次積算され、機関停止時には、その時点の点火回数Ｎigの積算値（以下、単に点火回数Ｎigという）及び冷却水温ＴＨ（以下、停止時冷却水温ＴＨstpという）と上記した重質判定フラグＦ１の設定状態とが記憶装置に記憶される。これらの記憶内容は、駐車のための機関停止（イグニションスイッチがオフ）はもとより、所謂エンスト（イグニションスイッチがオン）による機関停止中にも常にバッテリバックアップにより保持され続ける。

その後に内燃機関１が再始動されたときには、ＥＣＵ２１により以下の３つの要件が判定される。
１．重質判定フラグＦ１がセットされていること。
２．停止時冷却水温ＴＨstpと始動時の冷却水温ＴＨ（以下、始動時冷却水温ＴＨsttという）との差が所定値α（第２の判定値）未満であること（ＴＨstp−ＴＨstt＜−α）。
３．始動時からの点火回数Ｎigが暖機判定値Ｎig0（第１の判定値）未満であること（Ｎig＜Ｎig0）（運転期間算出手段）。

尚、暖機判定値Ｎig0は、所定のマップに従って上記始動時冷却水温ＴＨsttに応じて設定され、始動時冷却水温ＴＨsttが高いほど暖機判定値Ｎig0として小さな値が設定され、要件３が不成立と判定され易くされる。
ここで、以下の説明では初回の始動に続いて今回の始動が行われた場合を説明するが、複数回の始動の後に今回の始動が行われた場合には、停止時冷却水温ＴＨstp及び重質判定フラグＦ１の設定状態として直前の機関停止時の値が適用され、点火回数Ｎigとしては初回の始動時から前回の機関停止時までの積算値が適用される。

要件１〜３の何れか不成立のときには、ＥＣＵ２１により上記と同様の通常通りの燃料制御が実行される。従って、半失火判定に基づく燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbの設定処理では、初期値の１．０から半失火判定に応じて燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbが順次加算され、加算後の燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbに基づいて燃料増量が行われる。
例えば、要件１が不成立のときには今回の運転が通常燃料使用によるものと推測でき、重質燃料を想定した重質燃料対応制御は元々必要でなく、半失火判定に基づいて重質燃料対応制御が実行されないことによる不具合も発生しないことから、通常の燃料制御で何ら支障なく機関始動可能となる。

要件２が不成立のときには、冷却水温ＴＨの低下幅が大きいことからある程度の停止時間を経た後の再始動（連続再始動ではない）であることが推測でき、上記した初回の始動時と略同様の条件の下で始動処理が行われると見なせる。よって、この場合には内燃機関１の筒内への蒸発燃料の供給現象が発生しないことから、半失火判定に基づいて正常に重質燃料対応制御が実行され、通常の燃料制御で何ら支障なく機関始動可能となる。

要件３が不成立のときには、初回の内燃機関１の運転時間がある程度長く、吸気ポート１０及び吸気弁５が温度上昇の後に既に安定して付着燃料が蒸発し終えていることが推測される。よって、要件２と同じく筒内への蒸発燃料の供給現象が発生せずに、半失火判定に基づいて正常に重質燃料対応制御が実行され、同じく通常の燃料制御で何ら支障なく機関始動可能となる。

一方、１〜３の全ての要件が成立したときには、ＥＣＵ２１により燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbの設定処理において初期値として１．１２が設定され、初期値の増加分だけ燃料増量が行われて内燃機関１の空燃比はリッチ側に補正される。本実施形態では、この燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbの初期値を増加設定する処理が重質燃料対応制御に代わる代替制御として機能する（失火判定不能時増量手段）。

即ち、この場合には要件１の成立に基づき、今回の運転にも重質燃料が使用されて燃焼悪化し易い状況が推測され、要件２の成立に基づき、今回の始動が機関停止から短時間で再始動する連続再始動であることが推測され、要件３の成立に基づき、初回の内燃機関１の運転時間が短い（例えば、２０〜３０sec未満）こと、換言すれば吸気ポート１０及び吸気弁５が温度上昇中で未だ安定せずに付着燃料が蒸発中であることが推測される。

結果として重質燃料の使用にも拘わらず筒内への蒸発燃料の供給により半失火判定が下されないことから、半失火判定に応じた重質燃料対応制御、即ち燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbの加算及び始動直後増量τの延長補正が実行不能となる。従って、始動直後増量τに基づく燃料増量が中止された段階では、触媒Ｗ/Ｕ制御による空燃比のリーン化に起因して燃焼悪化が露呈する事態が予測されるが、上記のように燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbの初期値が増加設定されるため、結果として燃料増量が行われて燃焼状態の悪化によるアイドル回転の不安定が未然に回避される。

ここで、要件１〜３に基づいて半失火判定が不能と判定されたときでも、内燃機関１の運転状態によっては半失火の判定が下されるが、このようなときには増加設定された初期値から燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbが順次加算されて燃料増量が行われる。
このように失火判定の不能により重質燃料対応制御が実行されない状況では、代替制御として燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbの初期値を増加させて燃焼悪化を抑制しているが、本実施形態では半失火判定が不能な状況を判定すべく、燃料性状に関する要件１及び連続再始動に関する要件２の判定に加えて、点火回数Ｎigに関する要件３を設定している。そして、点火回数Ｎigは内燃機関１の暖機状況、換言すれば吸気ポート１０や吸気弁５の温度上昇と相関する指標であるため、要件３に基づいて吸気ポート１０や吸気弁５の温度上昇を直接的に反映した判定が可能となる。よって、要件１，２に要件３を加えることで半失火判定に基づく重質燃料対応制御が実行されない状況をより的確に判定でき、これにより代替制御として燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbの初期値を増加設定する処理を適切に実行でき、もって燃焼悪化によるアイドル回転の不安定を確実に抑制することができる。

加えて、上記説明から明らかなように、重質燃料の使用時（要件１が成立）において点火回数Ｎigに関する要件３のみでも半失火判定が不能な状況を判定可能であるが、本実施形態では更に要件２が加えられることで一層適切な判定を実現できる。例えば初回の内燃機関１の運転時間が短い場合には要件３が成立して半失火判定不能と判定されるものの、この場合でも初回の機関停止から今回の始動までの停止時間が長いときには、初回の始動時と略同様の条件の下で今回の始動処理が行われることから、実際には正常な半失火判定が可能なため代替制御は不要となる。このとき本実施形態では要件２が不成立になって半失火判定が可能と見なさるため、代替制御に比較してより高精度な半失火判定に基づく重質燃料対応制御を実行して、より的確に燃焼悪化を抑制することができる。

一方、吸気ポート１０及び吸気弁５の温度上昇は内燃機関１の運転時間のみならず機関回転速度Ｎeにも依存し、同一運転時間でも機関回転速度Ｎeが高いほど温度上昇は著しくなるが、上記要件３では機関回転速度Ｎeに比例する点火回数Ｎigに基づいて判定を下しているため、例えば単なる運転時間に基づく判定に比較して、吸気ポート１０や吸気弁５の温度上昇を反映したより正確な判定を実現することができる。

更に、重質燃料対応制御の代替制御として重質燃料対応制御に適用する燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbの初期値を増加補正しているだけのため、大幅な制御プログラムの変更を要することなく実施できるという効果も得られる。
又、上記要件２では冷却水温ＴＨの低下幅に基づいて判定を行っているが、これに代えて初回の機関停止から今回の始動までの停止時間に基づいて判定することもできる。但し、本実施形態のように冷却水温ＴＨの低下幅を適用すれば、停止中の内燃機関１の温度低下を反映した判定結果が得られるため、単なる停止時間に比較してより正確な判定を実現することができる。

加えて、要件３では点火回数Ｎigを判定するための暖機判定値Ｎig0を始動時冷却水温ＴＨsttに応じて設定している。本発明者は重質燃料対応制御の要否に対する始動時冷却水温ＴＨsttの影響について実際に機関１を運転して試験を実施した。図３では、初回の機関停止（複数回の運転時には前回の機関停止）までの運転時間（上記のように点火回数Ｎigと略相関する）と始動時冷却水温ＴＨsttとを変更し、回転偏差ΔＮexpから重質燃料対応制御の要否を判定した試験結果を示す図である。運転時間の減少に応じて重質燃料対応制御の必要性が高まる上記要件３を裏付ける試験結果が得られていることは勿論、同一運転時間であっても始動時冷却水温ＴＨsttが低下するほど重質燃料対応制御の必要性が高まることが判る。従って、始動時冷却水温ＴＨsttを暖機判定値Ｎig0として点火回数Ｎigの判定に反映させることで、より正確な判定を実現することができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では筒内噴射型直列４気筒ガソリン内燃機関１を対象としたが、内燃機関１の種別はこれに限ることはなく、例えば吸気官噴射型内燃機関に適用したり、内燃機関の気筒配列を変更したりしてもよい。
又、上記実施形態では重質燃料の使用時に触媒Ｗ/Ｕ制御を実行したときの空燃比のリーン化による不具合を防止すべく重質燃料対応制御を行ったが、必ずしも触媒Ｗ/Ｕ制御を実行した場合に限る必要はなく、冷態始動時に触媒Ｗ/Ｕ制御を行うことなく重質燃料対応制御を実行した場合に適用してもよい。

更に、上記実施形態では、半失火判定に応じて増加設定される燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbを利用して重質燃料か否かを判定したが、燃焼Ｆ/Ｂ補正係数Ｋfbとは関係なく独立した手法により使用燃料の性状を判定してもよい。
一方、上記実施形態では、要件３に用いる点火回数Ｎigを内燃機関１の始動時から順次積算したが、吸気ポート１０や吸気弁５の温度上昇と相関する指標として利用できれば必ずしも始動時から点火回数Ｎigを積算する必要はなく、例えば重質燃料判定に基づいて重質判定フラグＦ１をセットした時点から点火回数Ｎigの積算を開始するようにしてもよい。

実施形態の内燃機関の始動時燃料制御装置を示す全体構成図である。 内燃機関が重質燃料を使用して冷態始動されたときの燃料制御状況を示すタイムチャートである。 前回の機関停止までの運転時間と始動時冷却水温とを変化させたときの重質燃料対応制御の要否を判定した試験結果を示す図である。

符号の説明

２１ ＥＣＵ（燃料性状判定手段、失火判定手段、重質燃料対応制御手段、
運転期間算出手段、失火判定不能時増量手段）

Claims (4)

1. 内燃機関の失火状態を判定する失火判定手段と、
   上記失火判定手段による失火判定に基づいて上記内燃機関の使用燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、
   上記燃料性状判定手段により使用燃料が重質燃料と判定されたときに、上記内燃機関の燃料を増量する重質燃料対応制御を実行する重質燃料対応制御手段と、
   上記内燃機関の運転中に該内燃機関の運転期間を算出する運転期間算出手段と、
   上記燃料性状判定手段により使用燃料が重質燃料と判定された後の上記内燃機関の再始動時において、上記運転期間算出手段により算出された初回の始動時から前回の停止時までの運転期間が上記再始動時の機関温度に応じて設定された第１の判定値未満で、上記燃料性状判定手段の判定結果に基づく上記重質燃料対応制御手段による重質燃料対応制御が実行不能と見なされるときに、上記重質燃料対応制御により増量されるべき燃料の不足分を補うべく該重質燃料対応制御に代えて燃料を増量する失火判定不能時増量手段と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の始動時燃料制御装置。
2. 上記運転期間算出手段は、上記内燃機関の運転期間として該内燃機関の運転中に点火回数を積算し、
   上記失火判定不能時増量手段は、上記運転期間算出手段により積算された点火回数を上記第１の判定値と比較することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の始動時燃料制御装置。
3. 上記失火判定不能時増量手段は、上記内燃機関の運転期間が上記第１の判定値未満で、且つ、上記運転停止時の機関温度と上記再始動時の機関温度との差が第２の判定値未満のときに上記燃料増量を実行することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の始動時燃料制御装置。
4. 上記重質燃料対応制御手段は、上記重質燃料対応制御として上記失火判定に応じて上記内燃機関の燃料噴射量に対する補正係数を増加補正する制御を実行し、
   上記失火判定不能時増量手段は、上記補正係数の初期値を増加補正して燃料増量することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の始動時燃料制御装置。

Images