JP5908320B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、アイドルストップ制御を行う車両における内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
従来より、アイドルストップ後の内燃機関の再始動時における燃費改善技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に係る燃料噴射装置は、内燃機関の排気系に設けられたヒータレスのO ２ センサで検知された酸素濃度で検出される空燃比を燃料噴射量にフィードバックして空燃比の最適化するO ２ フィードバック制御を行っており、O ２ センサの検出値に基づくO ２ フィードバック係数を１パラメータとして燃料噴射量を決定している。
このO ２ フィードバック係数のアイドルストップ直前の値を記憶し、内燃機関の再始動時に所定時間増量噴射を行った後に、記憶しておいたO ２ フィードバック係数での噴射量制御を行う方法が開示されている。
このような制御によれば、内燃機関の再始動時、予め記憶しておいたO ２ フィードバック係数に早めに復帰できるため、より低燃費にすることができる。
このような制御によれば、内燃機関の再始動時、予め記憶しておいたO ２ フィードバック係数に早めに復帰できるため、より低燃費にすることができる。
しかし、内燃機関の再始動時直後の増量噴射時間については、エンジン水温に応じて設定すると説明されているが、具体的な方法は開示されていない。
エンジン水温（または油温）とO ２ センサの素子温度との間に相関関係はあるものの、必ずしも一対一で対応するとは限らない。
エンジン水温（または油温）とO ２ センサの素子温度との間に相関関係はあるものの、必ずしも一対一で対応するとは限らない。
従って、実際には、内燃機関の温度に応じて増量噴射時間を設定するよりも、アイドルストップ中にO ２ センサの素子温度が不活性になっている可能性を考慮して、O ２ センサが確実に活性温度に達するよう余裕を持った一定時間（例えば、５秒間）の増量噴射を行うことが行われていた。
この増量噴射時間は、アイドルストップの時間が非常に長い等、現実的に考えられるO ２ センサがかなり冷える条件を想定したものであるため、通常のアイドルストップ時に適用するには長過ぎる場合も多い。
したがって、増量噴射時間を一定時間とする制御は、低燃費化の観点から課題となる。
したがって、増量噴射時間を一定時間とする制御は、低燃費化の観点から課題となる。
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、アイドルストップ後の内燃機関の再始動時における増量噴射時間をO ２ センサの活性化に基づき最適化して低燃費化を図ることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を供する点にある。
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、
車両に搭載される内燃機関の吸気系に燃料を噴射する燃料噴射装置(60)と、
内燃機関の排気系に設けられるO ２ センサ(61)と、
所定のアイドルストップ制御条件を満たすとアイドルストップ制御に入り内燃機関を停止に導き、所定の再始動条件を満たすと内燃機関を再始動するアイドルストップ制御手段(51)とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、
アイドルストップ後の内燃機関の再始動時における前記O ２ センサ(61)の素子温度である再始動時O ２ センサ温度(Y)を、アイドルストップに入る直前の内燃機関の運転状態であるＩＳ直前運転状態およびアイドルストップ領域(Re)のアイドルストップ経過時間(xe)から推測する再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)と、
前記再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)が推測した再始動時O ２ センサ温度(Y)に基づき燃料増量噴射時間(Tr)を設定する増量噴射時間設定手段(54)とを備え、
内燃機関の再始動時点から前記増量噴射時間設定手段(54)が設定した燃料増量噴射時間(Tr)だけ前記燃料噴射装置(60)をオープン制御して燃料を増量して噴射し、その後前記O ２ センサ(61)が検出する酸素濃度に基づくO ２ フィードバック制御に入る内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記アイドルストップ制御手段(51)は、
前記スロットル全閉領域内に、燃料噴射を行わないフューエルカット領域(Rb)を設定し、
前記スロットル全閉領域(Rbc)内に、前記フューエルカット後に機関回転数がアイドル回転数に低下する低下領域(Rc)を設定し、
前記再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)は、
前記ＩＳ直前運転状態として、
前記フューエルカット領域(Rb)の時間幅(xb)から該フューエルカット領域(Rb)におけるO ２ センサ温度の温度低下量(b・xb)を推測し、
前記温度低下量(b・xb)から求められるフューエルカット領域(Rb)の終端における温度であるFC終端温度と前記O ２ センサ(61)のアイドル回転数における収束温度である所定のアイドル温度との温度差(ΔY)から該低下領域(Rc)における前記O ２ センサ(61)の低下温度勾配(c)を求め、
前記低下領域(Rc)の時間幅(xc)と前記低下温度勾配(c)から該低下領域(Rc)の温度低下量(c・xc)を推測することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置である。
車両に搭載される内燃機関の吸気系に燃料を噴射する燃料噴射装置(60)と、
内燃機関の排気系に設けられるO ２ センサ(61)と、
所定のアイドルストップ制御条件を満たすとアイドルストップ制御に入り内燃機関を停止に導き、所定の再始動条件を満たすと内燃機関を再始動するアイドルストップ制御手段(51)とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、
アイドルストップ後の内燃機関の再始動時における前記O ２ センサ(61)の素子温度である再始動時O ２ センサ温度(Y)を、アイドルストップに入る直前の内燃機関の運転状態であるＩＳ直前運転状態およびアイドルストップ領域(Re)のアイドルストップ経過時間(xe)から推測する再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)と、
前記再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)が推測した再始動時O ２ センサ温度(Y)に基づき燃料増量噴射時間(Tr)を設定する増量噴射時間設定手段(54)とを備え、
内燃機関の再始動時点から前記増量噴射時間設定手段(54)が設定した燃料増量噴射時間(Tr)だけ前記燃料噴射装置(60)をオープン制御して燃料を増量して噴射し、その後前記O ２ センサ(61)が検出する酸素濃度に基づくO ２ フィードバック制御に入る内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記アイドルストップ制御手段(51)は、
前記スロットル全閉領域内に、燃料噴射を行わないフューエルカット領域(Rb)を設定し、
前記スロットル全閉領域(Rbc)内に、前記フューエルカット後に機関回転数がアイドル回転数に低下する低下領域(Rc)を設定し、
前記再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)は、
前記ＩＳ直前運転状態として、
前記フューエルカット領域(Rb)の時間幅(xb)から該フューエルカット領域(Rb)におけるO ２ センサ温度の温度低下量(b・xb)を推測し、
前記温度低下量(b・xb)から求められるフューエルカット領域(Rb)の終端における温度であるFC終端温度と前記O ２ センサ(61)のアイドル回転数における収束温度である所定のアイドル温度との温度差(ΔY)から該低下領域(Rc)における前記O ２ センサ(61)の低下温度勾配(c)を求め、
前記低下領域(Rc)の時間幅(xc)と前記低下温度勾配(c)から該低下領域(Rc)の温度低下量(c・xc)を推測することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置である。
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記アイドルストップ制御手段(51)は、
前記ＩＳ直前運転状態では、アイドル回転数より高回転の機関回転数からアクセルスロットル弁(35v)を全閉にすることで、アイドル回転数に移るスロットル全閉領域(Rbc)を設定し、
再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)は、前記スロットル全閉領域(Rbc)の初期のO ２ センサ初期温度(a)をアクセルスロットル弁(35v)を全閉にする直前の機関回転数から推測し、同O ２ センサ初期温度(a)を初期温度として再始動時O ２ センサ温度(Y)を推測することを特徴とする。
請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記アイドルストップ制御手段(51)は、
前記ＩＳ直前運転状態では、アイドル回転数より高回転の機関回転数からアクセルスロットル弁(35v)を全閉にすることで、アイドル回転数に移るスロットル全閉領域(Rbc)を設定し、
再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)は、前記スロットル全閉領域(Rbc)の初期のO ２ センサ初期温度(a)をアクセルスロットル弁(35v)を全閉にする直前の機関回転数から推測し、同O ２ センサ初期温度(a)を初期温度として再始動時O ２ センサ温度(Y)を推測することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、
請求項１または請求項２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記アイドルストップ制御手段(51)は、
前記ＩＳ直前運転状態では、前記スロットル全閉領域の後、所定時間のアイドル領域(Rd)と該アイドル領域(Rd)後の機関回転数が０に落ちる機関減速停止領域(Rd´)とを設定し、
前記再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)は、
前記アイドル領域(Rd)と前記機関減速停止領域(Rd´)における前記O ２ センサ(61)の温度低下量(d)を推測することを特徴とする。
請求項１または請求項２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記アイドルストップ制御手段(51)は、
前記ＩＳ直前運転状態では、前記スロットル全閉領域の後、所定時間のアイドル領域(Rd)と該アイドル領域(Rd)後の機関回転数が０に落ちる機関減速停止領域(Rd´)とを設定し、
前記再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)は、
前記アイドル領域(Rd)と前記機関減速停止領域(Rd´)における前記O ２ センサ(61)の温度低下量(d)を推測することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記アイドルストップ経過時間(xe)から前記アイドルストップ領域(Re)の前記O ２ センサ(61)の温度低下量(e・xe)が推測されることを特徴とする。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記アイドルストップ経過時間(xe)から前記アイドルストップ領域(Re)の前記O ２ センサ(61)の温度低下量(e・xe)が推測されることを特徴とする。
出願人は研究の結果、多くの車両でヒータレスのO ２ センサ温度（O ２ センサの素子温度）は、機関回転数のピーク回転領域やアイドル領域を除いて、内燃機関の運転状態と略一対一の対応関係にあることを発見した。
そこで、請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、アイドルストップに入る直前の内燃機関の運転状態であるＩＳ直前運転状態からアイドルストップに入る直前のO ２ センサ温度を推測することができ、推測されたO ２ センサ温度からアイドルストップ経過時間を考慮すれば、再始動時O ２ センサ温度(Y)を比較的精度良く推測することができる。
そこで、請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、アイドルストップに入る直前の内燃機関の運転状態であるＩＳ直前運転状態からアイドルストップに入る直前のO ２ センサ温度を推測することができ、推測されたO ２ センサ温度からアイドルストップ経過時間を考慮すれば、再始動時O ２ センサ温度(Y)を比較的精度良く推測することができる。
アイドルストップ制御手段(51)が、スロットル全閉領域(Rbc)内に燃料噴射を行わないフューエルカット領域(Rb)を設定する。
フューエルカット領域(Rb)では、O ２ センサ(61)は外気温と略同等の温度である吸気に晒される。
吸気の温度は排気ガス温度よりはるかに低いため、O ２ センサ温度はフューエルカット領域(Rb)で一気に低下することになる。
そこで、フューエルカット領域(Rb)のO ２ センサ温度の温度低下勾配(b)を実験等で求めておけば、該フューエルカット領域(Rb)の時間幅(xb)を計測することで、該フューエルカット領域(Rb)のO ２ センサ温度の温度低下量(b・xb)を精度良く推測することができる。
フューエルカット領域(Rb)では、O ２ センサ(61)は外気温と略同等の温度である吸気に晒される。
吸気の温度は排気ガス温度よりはるかに低いため、O ２ センサ温度はフューエルカット領域(Rb)で一気に低下することになる。
そこで、フューエルカット領域(Rb)のO ２ センサ温度の温度低下勾配(b)を実験等で求めておけば、該フューエルカット領域(Rb)の時間幅(xb)を計測することで、該フューエルカット領域(Rb)のO ２ センサ温度の温度低下量(b・xb)を精度良く推測することができる。
アイドルストップ制御手段(51)が、スロットル全閉領域内に、前記フューエルカット後に機関回転数がアイドル回転数に低下する低下領域(Rc)を設定する。
この低下領域(Rc)で、O ２ センサ温度は緩い勾配で温度低下するが、この勾配は、フューエルカット終了直後のO ２ センサ温度であるFC終端温度とアイドル温度との温度差(ΔY)によって変わる。
そこで、低下領域における温度低下勾配(c)を実験等によって求めておけば、該低下領域(Rc)の時間幅(xc)を計測することで、該低下領域(Rc)のO ２ センサ温度の温度低下量(c・xc)を精度良く推測することができる。
この低下領域(Rc)で、O ２ センサ温度は緩い勾配で温度低下するが、この勾配は、フューエルカット終了直後のO ２ センサ温度であるFC終端温度とアイドル温度との温度差(ΔY)によって変わる。
そこで、低下領域における温度低下勾配(c)を実験等によって求めておけば、該低下領域(Rc)の時間幅(xc)を計測することで、該低下領域(Rc)のO ２ センサ温度の温度低下量(c・xc)を精度良く推測することができる。
再始動時O ２ センサ温度(Y)に基づき燃料増量噴射時間(Tr)を設定し、燃料増量噴射時間(Tr)だけ燃料噴射装置をオープン制御して燃料を増量して噴射することで、O ２ センサが活性温度になるまでの増量補正を必要最小限に抑えられるため、早期にO ２ フィードバック制御に復帰することと燃費の向上を両立することができる。
請求項２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、単位時間にO ２ センサ(61)が何サイクル分排気ガスに晒されたかを示すパラメータである機関回転数、特にアクセルスロットル弁(35v)を全閉にする直前の機関回転数からスロットル全閉領域(Rbc)のO ２ センサ初期温度(a)を推測でき、同O ２ センサ初期温度(a)を初期温度として再始動時O ２ センサ温度(Y)を推測することができる。
請求項３記載の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、アイドルストップ制御手段(51)が、スロットル全閉領域の後、所定時間のアイドル領域(Rd)と該アイドル領域後の機関回転数が０に落ちる機関減速停止領域(Rd´)とを設定する。
アイドル領域(Rd)と機関減速停止領域(Rd´)は運転状態の影響を受け難く、O ２ センサ温度の低下に関しては１つの領域として扱い、車両ごとに実験等により該アイドル領域(Rd)と機関減速停止領域(Rd´)におけるO ２ センサ温度の温度低下量(d)を求めることができ、該アイドル領域(Rd)と機関減速停止領域(Rd´)のO ２ センサ温度の温度低下量(d)を精度良く推測することができる。
アイドル領域(Rd)と機関減速停止領域(Rd´)は運転状態の影響を受け難く、O ２ センサ温度の低下に関しては１つの領域として扱い、車両ごとに実験等により該アイドル領域(Rd)と機関減速停止領域(Rd´)におけるO ２ センサ温度の温度低下量(d)を求めることができ、該アイドル領域(Rd)と機関減速停止領域(Rd´)のO ２ センサ温度の温度低下量(d)を精度良く推測することができる。
請求項４記載の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、アイドルストップ領域(Re)のO ２ センサ温度の低下勾配(e)を実験等により求めておけば、アイドルストップ経過時間(xe)を計測することで、アイドルストップ領域(Re)のO ２ センサ温度の温度低下量(e・xe)を精度良く推測することができる。
以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図７に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用した一実施の形態に係るスクータ型の自動二輪車１の側面図である。
車体前部２と車体後部３とが、低いフロア部４を介して連結されており、車体の骨格をなす車体フレームは、概ねダウンチューブ６とメインパイプ７とからなる。
図１は、本発明を適用した一実施の形態に係るスクータ型の自動二輪車１の側面図である。
車体前部２と車体後部３とが、低いフロア部４を介して連結されており、車体の骨格をなす車体フレームは、概ねダウンチューブ６とメインパイプ７とからなる。
すなわち車体前部２のヘッドパイプ５からダウンチューブ６が下方へ延出し、同ダウンチューブ６は下端で水平に屈曲してフロア部４の下方を後方へ延び、その後端において左右一対のメインパイプ７が連結され、メインパイプ７は該連結部から斜め後方に立ち上がって所定高さで水平に屈曲して後方に延びている。
同メインパイプ７により燃料タンクや収納ボックスが支持され、その上方にシート８が配置されている。
一方車体前部２においては、ヘッドパイプ５に軸支されて上方に操向ハンドル11が設けられ、下方にフロントフォーク12が延びてその下端に前輪13が軸支されている。
メインパイプ７の斜め傾斜部の中央付近にブラケット15が突設され、同ブラケット15に軸支されたリンク部材16を介してパワーユニット20が揺動自在に連結支持されている。
一方車体前部２においては、ヘッドパイプ５に軸支されて上方に操向ハンドル11が設けられ、下方にフロントフォーク12が延びてその下端に前輪13が軸支されている。
メインパイプ７の斜め傾斜部の中央付近にブラケット15が突設され、同ブラケット15に軸支されたリンク部材16を介してパワーユニット20が揺動自在に連結支持されている。
パワーユニット20は、ユニットケース21の前部に内燃機関30が構成され、内燃機関30から後方にかけてベルト式無段変速機が配設され、その後部に減速ギヤ機構を一体に備えたもので、減速ギヤ機構の出力軸が後車軸で後輪17が取り付けられる。
該パワーユニット20は、ユニットケース21の前部において前面上部に左右一対のパワーユニットハンガ21ｈ，21ｈが前方に突出しており、前記リンク部材16の下端にピボット軸19を介してパワーユニットハンガ21ｈ，21ｈが連結され、他方で揺動自在の後部においてユニットケース21の後端のブラケット27と前記メインパイプ７との間にリヤクッション18が介装されている（図１参照）。
内燃機関30は、単気筒の４ストロークサイクル内燃機関で、ユニットケース21の前面からシリンダブロック31、シリンダヘッド32およびシリンダヘッドカバー33が重ねられて略水平に近い状態にまで大きく前傾した姿勢で突出している。
シリンダヘッド32における上側の吸気ポートから上方に延出し後方へ屈曲した吸気管34にアクセルスロットル弁35ｖを内蔵するスロットルボディ35が接続され、同スロットルボディ35より後方へ延出した連結管36がユニットケース21の後半部に後輪17の左側に沿って配置されたエアクリーナ37に接続されている。
また、シリンダヘッド32における下側の排気ポートから下方に延出し後方へ屈曲した排気管38が右寄りに偏って後方へ延びて後輪17の右側のマフラー39（図２参照）に接続される。
また、シリンダヘッド32における下側の排気ポートから下方に延出し後方へ屈曲した排気管38が右寄りに偏って後方へ延びて後輪17の右側のマフラー39（図２参照）に接続される。
そして、内燃機関30の吸気管34には燃料噴射弁60が吸気ポートに燃料を噴射するように設けられている。
また、内燃機関30の排気ポートまたは排気管38には、排気中の酸素濃度を検知するO ２ センサ61が設けられている。
内燃機関30はＥＣＵ（エンジン制御ユニット）50により制御される。
燃料噴射弁60による燃料噴射制御もＥＣＵ50で行われ、この燃料噴射制御装置の簡略システム図を図２に示す。
また、内燃機関30の排気ポートまたは排気管38には、排気中の酸素濃度を検知するO ２ センサ61が設けられている。
内燃機関30はＥＣＵ（エンジン制御ユニット）50により制御される。
燃料噴射弁60による燃料噴射制御もＥＣＵ50で行われ、この燃料噴射制御装置の簡略システム図を図２に示す。
ＥＣＵ50は、所定のアイドルストップ制御条件を満たすとアイドルストップ制御に入り内燃機関を停止に導き、所定の再始動条件を満たすと内燃機関を再始動するアイドルストップ制御手段51と、燃料噴射弁60を駆動制御する燃料噴射制御手段52を備えている。
燃料噴射制御手段52は、アイドルストップ後の内燃機関の再始動時における前記O ２ センサ61の素子温度である再始動時O ２ センサ温度Yを推測する再始動O ２ センサ温度推測手段53と燃料増量噴射時間Trを設定する増量噴射時間設定手段54を含んでいる。
燃料噴射制御手段52は、アイドルストップ後の内燃機関の再始動時における前記O ２ センサ61の素子温度である再始動時O ２ センサ温度Yを推測する再始動O ２ センサ温度推測手段53と燃料増量噴射時間Trを設定する増量噴射時間設定手段54を含んでいる。
ＥＣＵ50には、O ２ センサ61から検出酸素濃度、機関回転数センサ62から機関回転数、スロットル開度センサ63からスロットル開度、吸気温センサ64から吸気温度、水温／油温センサ65から機関温度等が入力され、内燃機関30の運転状態が監視され、運転状態に応じて燃料噴射制御手段52は燃料噴射弁60の燃料噴射制御を行う。
O ２ センサ温度（O ２ センサの素子温度）は、機関回転数のピーク回転領域やアイドル領域を除いて、内燃機関の運転状態と略一対一の対応関係にあることから、
アイドルストップに入る直前の内燃機関の運転状態であるＩＳ直前運転状態からアイドルストップに入る直前のO ２ センサ温度を推測することができ、推測されたO ２ センサ温度からアイドルストップ経過時間を考慮すれば、再始動時O ２ センサ温度Ｙを比較的精度良く推測することができる。
アイドルストップに入る直前の内燃機関の運転状態であるＩＳ直前運転状態からアイドルストップに入る直前のO ２ センサ温度を推測することができ、推測されたO ２ センサ温度からアイドルストップ経過時間を考慮すれば、再始動時O ２ センサ温度Ｙを比較的精度良く推測することができる。
この再始動時O ２ センサ温度Ｙが高ければ、再始動時の増量燃料噴射量は少なくてすみ、すなわち燃料増量噴射時間Ｔｒを短くして早期にO ２ フィードバック制御に復帰させることができ、再始動時O ２ センサ温度Ｙが低ければ、燃料増量噴射時間Ｔｒを長くしてO ２ センサ61の活性化を促し、できるだけ早くO ２ フィードバック制御に復帰させることができる。
そこで、再始動時O ２ センサ温度Ｙと燃料増量噴射時間Ｔｒの対応関係を実験等により予め求めてあり、その対応関係のグラフを図３に示す。
再始動時O ２ センサ温度Ｙに対して燃料増量噴射時間Ｔｒは直線的に右肩下がりの変化し、再始動時O ２ センサ温度Ｙが高くなるほど燃料増量噴射時間Ｔｒは短くなる。
燃料増量噴射時間Ｔｒは最大でも５秒間であり、再始動時O ２ センサ温度Ｙが約320℃を越えているときは、燃料増量噴射時間Ｔｒは０秒で、再始動時に燃料増量噴射はせず、直ぐにO ２ フィードバック制御に入ることになる。
再始動時O ２ センサ温度Ｙに対して燃料増量噴射時間Ｔｒは直線的に右肩下がりの変化し、再始動時O ２ センサ温度Ｙが高くなるほど燃料増量噴射時間Ｔｒは短くなる。
燃料増量噴射時間Ｔｒは最大でも５秒間であり、再始動時O ２ センサ温度Ｙが約320℃を越えているときは、燃料増量噴射時間Ｔｒは０秒で、再始動時に燃料増量噴射はせず、直ぐにO ２ フィードバック制御に入ることになる。
以下、内燃機関の各種運転状態からアイドルストップに入り再始動したときのO ２ センサ温度と機関回転数の変化を、図４ないし図７に示し説明する。
図４は、内燃機関が高い機関回転数で運転されていたときから減速して停車するときのO ２ センサ温度と機関回転数の変化を示している。
図４において、O ２ センサ温度の変化を実線で示し、機関回転数の変化を破線で示している。
図４は、内燃機関が高い機関回転数で運転されていたときから減速して停車するときのO ２ センサ温度と機関回転数の変化を示している。
図４において、O ２ センサ温度の変化を実線で示し、機関回転数の変化を破線で示している。
機関回転数が０rpmとなっているｔ５〜ｔ６の間の領域が、アイドルストップ領域Ｒｅであり、ｔ６時点が内燃機関の再始動時である。
アイドルストップ領域Ｒｅに入る直前の内燃機関の運転状態であるＩＳ直前運転状態において、アクセルスロットル弁35vを全閉にすることで、アイドル回転数に移るスロットル全閉領域Ｒbcが設定されている。
図４において、ｔ１〜ｔ３の間がスロットル全閉領域Ｒbcである。
アイドルストップ領域Ｒｅに入る直前の内燃機関の運転状態であるＩＳ直前運転状態において、アクセルスロットル弁35vを全閉にすることで、アイドル回転数に移るスロットル全閉領域Ｒbcが設定されている。
図４において、ｔ１〜ｔ３の間がスロットル全閉領域Ｒbcである。
内燃機関の機関回転数は、単位時間にO ２ センサ61が何サイクル分排気ガスに晒されたかを示すパラメータであり、したがって、アクセルスロットル弁35ｖを全閉にする直前（ｔ１時点近辺）の機関回転数からスロットル全閉領域Ｒbcの初期（ｔ１時点近辺）におけるO ２ センサ温度であるO ２ センサ初期温度ａが推測することができる。
O ２ センサ初期温度ａは、再始動時O ２ センサ温度Ｙを推測するときの初期温度となる。
このO ２ センサ初期温度ａは、吸気温度によって補正可能であり、吸気温度が低いほどO ２ センサ初期温度ａも低くなる。
吸気温度は、燃料噴射システムに設けられた吸気温センサ64によって検出できる。
O ２ センサ初期温度ａは、再始動時O ２ センサ温度Ｙを推測するときの初期温度となる。
このO ２ センサ初期温度ａは、吸気温度によって補正可能であり、吸気温度が低いほどO ２ センサ初期温度ａも低くなる。
吸気温度は、燃料噴射システムに設けられた吸気温センサ64によって検出できる。
なお、スロットル開度が大きい程、燃料の消費量が増え、排気ガスの有する熱量も増すことから、O ２ センサ初期温度ａを、アクセルスロットル弁35ｖを全閉にする直前（ｔ１時点近辺）のスロットル開度から推測するようにしてもよい。
前記スロットル全閉領域Ｒbc内には、燃料噴射を行わないフューエルカット領域Ｒｂが設定されている。
図４において、ｔ１〜ｔ２の間がフューエルカット領域Ｒｂである。
フューエルカット領域Ｒｂでは、O ２ センサ(61)は外気温と略同等の温度である吸気に晒される。
吸気の温度は排気ガス温度よりはるかに低いため、O ２ センサ温度はフューエルカット領域Ｒｂで一気に低下することになる。
図４において、ｔ１〜ｔ２の間がフューエルカット領域Ｒｂである。
フューエルカット領域Ｒｂでは、O ２ センサ(61)は外気温と略同等の温度である吸気に晒される。
吸気の温度は排気ガス温度よりはるかに低いため、O ２ センサ温度はフューエルカット領域Ｒｂで一気に低下することになる。
そこで、フューエルカット領域ＲｂのO ２ センサ温度の温度低下勾配ｂを実験等で求めておけば、該フューエルカット領域Ｒｂの時間幅ｘbを計測することで、該フューエルカット領域ＲｂのO ２ センサ温度の温度低下量は、温度低下勾配ｂに時間幅ｘbを乗算したｂ・ｘbとして精度良く推測することができる。
なお、この温度低下勾配ｂは、吸気温度によって補正可能であり、吸気温度が低いほど温度低下勾配ｂは大きい。
なお、この温度低下勾配ｂは、吸気温度によって補正可能であり、吸気温度が低いほど温度低下勾配ｂは大きい。
したがって、フューエルカット領域Ｒｂの終了直後のO ２ センサ温度であるFC終端温度は、O ２ センサ初期温度ａからフューエルカット領域ＲｂのO ２ センサ温度の温度低下量ｂ・ｘbを減算したａ−ｂ・ｘｂとして演算できる。
スロットル全閉領域Ｒbc内には、前記フューエルカット領域Ｒｂ後に機関回転数がアイドル回転数に低下する低下領域Ｒｃが設定されている。
図４において、ｔ２〜ｔ３の間が低下領域Ｒｃである。
図４において、ｔ２〜ｔ３の間が低下領域Ｒｃである。
この低下領域Ｒｃで、O ２ センサ温度は緩い勾配で温度低下するが、この勾配ｃは、フューエルカット終了直後のO ２ センサ温度であるFC終端温度ａ−ｂ・ｘｂとアイドル温度Ｙｉ（実施例では約400℃の一定温度）との温度差ΔＹ（＝ａ−ｂ・ｘｂ−Ｙｉ）によって変わる。
そこで、低下領域Ｒｃにおける温度低下勾配ｃを実験等によって求めておけば、該低下領域Ｒｃの時間幅ｘcを計測することで、該低下領域ＲｃのO ２ センサ温度の温度低下量は、温度低下勾配ｃに時間幅ｘcを乗算したｃ・ｘcとして精度良く推測することができる。
したがって、低下領域Ｒｃの終了時（ｔ３時点）のO ２ センサ温度は、FC終端温度ａ−ｂ・ｘｂから温度低下量ｃ・ｘcを減算したａ−ｂ・ｘｂ−ｃ・ｘcとして演算できる。
なお、温度低下勾配ｃは、内燃機関や完成車の仕様によって変わる。
したがって、低下領域Ｒｃの終了時（ｔ３時点）のO ２ センサ温度は、FC終端温度ａ−ｂ・ｘｂから温度低下量ｃ・ｘcを減算したａ−ｂ・ｘｂ−ｃ・ｘcとして演算できる。
なお、温度低下勾配ｃは、内燃機関や完成車の仕様によって変わる。
スロットル全閉領域Ｒbcの後、所定時間のアイドル領域Ｒｄと該アイドル領域Ｒｄ後の機関回転数が０に落ちアイドルストップに入る機関減速停止領域Ｒｄ´とが設定されている。
図４において、ｔ３〜ｔ４の間がアイドル領域Ｒｄであり、一定時間に決められており、ｔ４〜ｔ５の間が機関減速停止領域Ｒｄ´である。
図４において、ｔ３〜ｔ４の間がアイドル領域Ｒｄであり、一定時間に決められており、ｔ４〜ｔ５の間が機関減速停止領域Ｒｄ´である。
機関回転数は、アイドル領域Ｒｄで若干上昇し、機関減速停止領域Ｒｄ´では下降して０となっている。
一方、O ２ センサ温度は、アイドル領域Ｒｄで略維持され、アイドル領域Ｒｄが終了したところで一気に若干下降した後に機関減速停止領域Ｒｄ´で緩やかに下降しているが、O ２ センサ温度に関してアイドル領域Ｒｄと機関減速停止領域Ｒｄ´は、内燃機関の運転状態の影響を受け難い領域であり、したがって、アイドル領域Ｒｄと機関減速停止領域Ｒｄ´を１つの領域として扱い、車両ごとに実験等によりアイドル領域Ｒｄと機関減速停止領域Ｒｄ´におけるO ２ センサ温度の温度低下量ｄを求めておくことができる。
一方、O ２ センサ温度は、アイドル領域Ｒｄで略維持され、アイドル領域Ｒｄが終了したところで一気に若干下降した後に機関減速停止領域Ｒｄ´で緩やかに下降しているが、O ２ センサ温度に関してアイドル領域Ｒｄと機関減速停止領域Ｒｄ´は、内燃機関の運転状態の影響を受け難い領域であり、したがって、アイドル領域Ｒｄと機関減速停止領域Ｒｄ´を１つの領域として扱い、車両ごとに実験等によりアイドル領域Ｒｄと機関減速停止領域Ｒｄ´におけるO ２ センサ温度の温度低下量ｄを求めておくことができる。
なお、温度低下量ｄは、吸気温度によって補正可能であり、吸気温度が低いほど温度低下勾配ｂは大きい。
この温度低下量ｄは精度の良い推測値である。
したがって、機関減速停止領域Ｒｄ´の終了時（ｔ５時点）のO ２ センサ温度は、低下領域Ｒｃの終了時（ｔ３時点）のO ２ センサ温度ａ−ｂ・ｘｂ−ｃ・ｘcから温度低下量ｄを減算したａ−ｂ・ｘｂ−ｃ・ｘc−ｄとして演算できる。
この温度低下量ｄは精度の良い推測値である。
したがって、機関減速停止領域Ｒｄ´の終了時（ｔ５時点）のO ２ センサ温度は、低下領域Ｒｃの終了時（ｔ３時点）のO ２ センサ温度ａ−ｂ・ｘｂ−ｃ・ｘcから温度低下量ｄを減算したａ−ｂ・ｘｂ−ｃ・ｘc−ｄとして演算できる。
機関減速停止領域Ｒｄ´の終了時（ｔ５時点）から始まるアイドルストップ領域Ｒｅでは、O ２ センサ温度は時間とともに低下するので、アイドルストップ領域ＲｅのO ２ センサ温度の低下勾配ｅを、予め実験等により求めておけば、アイドルストップ経過時間ｘeを計測することで、アイドルストップ領域ＲｅのO ２ センサ温度の温度低下量は、温度低下勾配ｅにアイドルストップ経過時間ｘeを乗算したｅ・ｘeとして精度良く推測することができる。
なお、この低下勾配ｅは、吸気温度によって補正可能であり、吸気温度が低いほど温度低下勾配ｂは大きい。
なお、この低下勾配ｅは、吸気温度によって補正可能であり、吸気温度が低いほど温度低下勾配ｂは大きい。
したがって、アイドルストップ領域Ｒｅの終了時すなわち内燃機関の再始動時（ｔ６時点）におけるO ２ センサ温度すなわち再始動時O ２ センサ温度Ｙは、機関減速停止領域Ｒｄ´の終了時（ｔ５時点）のO ２ センサ温度ａ−ｂ・ｘｂ−ｃ・ｘc−ｄから温度低下量ｅ・ｘeを減算したａ−ｂ・ｘｂ−ｃ・ｘc−ｄ−ｅ・ｘeとして演算できる。
すなわち、再始動時O ２ センサ温度Ｙは、Ｙ＝ａ−ｂ・ｘｂ−ｃ・ｘc−ｄ−ｅ・ｘeとして演算されて、比較的精度良く推測することができる。
すなわち、再始動時O ２ センサ温度Ｙは、Ｙ＝ａ−ｂ・ｘｂ−ｃ・ｘc−ｄ−ｅ・ｘeとして演算されて、比較的精度良く推測することができる。
図４に示された例では、再始動時O ２ センサ温度Ｙは、約360℃であり、アイドル温度Ｙｉ（約400℃）よりは低いがO ２ センサ活性温度Ｙａ（約300℃）よりは高く、図３の再始動時O ２ センサ温度Ｙと燃料増量噴射時間Ｔｒの対応関係を示すグラフに照らしてみると、燃料増量噴射時間Ｔｒは０秒であり、よって内燃機関の再始動時に燃料増量噴射は実行せず、直ぐにO ２ フィードバック制御に入ることになる。
なお、内燃機関の再始動は、アイドルストップ中に運転者がスロットル操作をすることで、実行される。
なお、内燃機関の再始動は、アイドルストップ中に運転者がスロットル操作をすることで、実行される。
図５は、内燃機関が比較的低い機関回転数で運転されていたときから減速して停車するときのO ２ センサ温度と機関回転数の変化を示している。
このときも、アイドルストップ経過時間ｘeが短時間であったので、再始動時O ２ センサ温度Ｙはアイドル温度Ｙｉより若干低い390℃となっている。
したがって、図３のグラフに照らしてみても燃料増量噴射時間Ｔｒは０秒であり、内燃機関の再始動時に燃料増量噴射は実行せず、直ぐにO ２ フィードバック制御に入ることになる。
このときも、アイドルストップ経過時間ｘeが短時間であったので、再始動時O ２ センサ温度Ｙはアイドル温度Ｙｉより若干低い390℃となっている。
したがって、図３のグラフに照らしてみても燃料増量噴射時間Ｔｒは０秒であり、内燃機関の再始動時に燃料増量噴射は実行せず、直ぐにO ２ フィードバック制御に入ることになる。
図６は、図５に示された場合と同じく、内燃機関が比較的低い機関回転数で運転されていたときから減速して停車するときのO ２ センサ温度と機関回転数の変化を示しているが、アイドルストップ経過時間ｘeがより長くなっている。
したがって、再始動時O ２ センサ温度Ｙはより低下して約320℃となっている。
この再始動時O ２ センサ温度Ｙは、O ２ センサ活性温度Ｙａより若干高く、図３のグラフに照らしてみても燃料増量噴射時間Ｔｒは略０秒であり、320℃を下回るような再始動時O ２ センサ温度Ｙであれば０秒でない燃料増量噴射時間Ｔｒが設定されることになる。
したがって、再始動時O ２ センサ温度Ｙはより低下して約320℃となっている。
この再始動時O ２ センサ温度Ｙは、O ２ センサ活性温度Ｙａより若干高く、図３のグラフに照らしてみても燃料増量噴射時間Ｔｒは略０秒であり、320℃を下回るような再始動時O ２ センサ温度Ｙであれば０秒でない燃料増量噴射時間Ｔｒが設定されることになる。
図７は、図６に示す例で、アイドルストップ経過時間ｘeだけを延長して示したものである。
ある時点でO ２ センサ温度は、O ２ センサ活性温度Ｙａを下回っており、例えば図７に示すｔ６時点でスロットル操作があり内燃機関の再始動が開始されたとすると、再始動時O ２ センサ温度Ｙは、約200℃であり、再始動時O ２ センサ温度Ｙが200℃であると、図３のグラフに照らしてみると、燃料増量噴射時間Ｔｒは約２秒間に設定される。
ある時点でO ２ センサ温度は、O ２ センサ活性温度Ｙａを下回っており、例えば図７に示すｔ６時点でスロットル操作があり内燃機関の再始動が開始されたとすると、再始動時O ２ センサ温度Ｙは、約200℃であり、再始動時O ２ センサ温度Ｙが200℃であると、図３のグラフに照らしてみると、燃料増量噴射時間Ｔｒは約２秒間に設定される。
したがって、内燃機関の再始動時に燃料増量噴射時間Ｔｒである約２秒間だけ燃料噴射弁60をオープン制御して燃料を増量して噴射してO ２ センサ61の活性化を促進し、その後O ２ センサ61が検出する酸素濃度に基づくO ２ フィードバック制御に入ることになる。
以上のように、O ２ センサが活性温度になるまでの増量補正を必要最小限に抑えられるため、早期にO ２ フィードバック制御に復帰することと燃費の向上を両立することができる。
以上のように、O ２ センサが活性温度になるまでの増量補正を必要最小限に抑えられるため、早期にO ２ フィードバック制御に復帰することと燃費の向上を両立することができる。
前記アイドルストップ領域ＲｅにおけるO ２ センサ温度の低下勾配ｅは、アイドルストップ経過時間ｘeの長さが数秒から数十秒のスパンで、短い場合、中程度の場合、長い場合のそれぞれについて、低下勾配ｅ１，ｅ２，ｅ３を求めておいてもよい。
なお、ｅ１＞ｅ２＞ｅ３の関係にある。
このような低下勾配ｅ１，ｅ２，ｅ３を使用することにより、一層精度の高い再始動時O ２ センサ温度Ｙを予測可能となる。
なお、ｅ１＞ｅ２＞ｅ３の関係にある。
このような低下勾配ｅ１，ｅ２，ｅ３を使用することにより、一層精度の高い再始動時O ２ センサ温度Ｙを予測可能となる。
また、再始動時O ２ センサ温度Ｙについては、機関温度により補正を加えてもよい。
機関温度は、内燃機関に設けられた水温／油温センサ65により検出できる。
機関温度は、内燃機関に設けられた水温／油温センサ65により検出できる。
Ｙ…再始動時O ２ センサ温度、Ｔｒ…燃料増量噴射時間、
Ｒbc…スロットル全閉領域、Ｒｂ…フューエルカット領域、Ｒｃ…低下領域、Ｒｄ…アイドル領域、Ｒｄ´…機関減速停止領域、Ｒｅ…アイドルストップ領域、
30…内燃機関、35…スロットルボディ、35ｖ…アクセルスロットル弁、
50…ＥＣＵ、51…アイドルストップ制御手段、52…燃料噴射制御手段、53…再始動O ２ センサ温度推測手段、54…増量噴射時間設定手段、
60…燃料噴射弁、61…O ２ センサ、62…機関回転数センサ、63…スロットル開度センサ、64…吸気温センサ、65…水温／油温センサ。
Ｒbc…スロットル全閉領域、Ｒｂ…フューエルカット領域、Ｒｃ…低下領域、Ｒｄ…アイドル領域、Ｒｄ´…機関減速停止領域、Ｒｅ…アイドルストップ領域、
30…内燃機関、35…スロットルボディ、35ｖ…アクセルスロットル弁、
50…ＥＣＵ、51…アイドルストップ制御手段、52…燃料噴射制御手段、53…再始動O ２ センサ温度推測手段、54…増量噴射時間設定手段、
60…燃料噴射弁、61…O ２ センサ、62…機関回転数センサ、63…スロットル開度センサ、64…吸気温センサ、65…水温／油温センサ。
Claims (4)
- 車両に搭載される内燃機関の吸気系に燃料を噴射する燃料噴射装置(60)と、
内燃機関の排気系に設けられるO ２ センサ(61)と、
所定のアイドルストップ制御条件を満たすとアイドルストップ制御に入り内燃機関を停止に導き、所定の再始動条件を満たすと内燃機関を再始動するアイドルストップ制御手段(51)とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、
アイドルストップ後の内燃機関の再始動時における前記O ２ センサ(61)の素子温度である再始動時O ２ センサ温度(Y)を、アイドルストップに入る直前の内燃機関の運転状態であるＩＳ直前運転状態およびアイドルストップ領域(Re)のアイドルストップ経過時間(xe)から推測する再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)と、
前記再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)が推測した再始動時O ２ センサ温度(Y)に基づき燃料増量噴射時間(Tr)を設定する増量噴射時間設定手段(54)とを備え、
内燃機関の再始動時点から前記増量噴射時間設定手段(54)が設定した燃料増量噴射時間(Tr)だけ前記燃料噴射装置(60)をオープン制御して燃料を増量して噴射し、その後前記O ２ センサ(61)が検出する酸素濃度に基づくO ２ フィードバック制御に入る内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記アイドルストップ制御手段(51)は、
前記スロットル全閉領域内に、燃料噴射を行わないフューエルカット領域(Rb)を設定し、
前記スロットル全閉領域(Rbc)内に、前記フューエルカット後に機関回転数がアイドル回転数に低下する低下領域(Rc)を設定し、
前記再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)は、
前記フューエルカット領域(Rb)の時間幅(xb)から該フューエルカット領域(Rb)におけるO ２ センサ温度の温度低下量(b・xb)を推測し、
前記温度低下量(b・xb)から求められるフューエルカット領域(Rb)の終端における温度であるFC終端温度と前記O ２ センサ(61)のアイドル回転数における収束温度である所定のアイドル温度との温度差(ΔY)から該低下領域(Rc)における前記O ２ センサ(61)の低下温度勾配(c)を求め、
前記低下領域(Rc)の時間幅(xc)と前記低下温度勾配(c)から該低下領域(Rc)の温度低下量(c・xc)を推測することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記アイドルストップ制御手段(51)は、
前記ＩＳ直前運転状態では、アイドル回転数より高回転の機関回転数からアクセルスロットル弁(35v)を全閉にすることで、アイドル回転数に移るスロットル全閉領域(Rbc)を設定し、
前記再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)は、
前記スロットル全閉領域(Rbc)の初期のO ２ センサ初期温度(a)をアクセルスロットル弁(35v)を全閉にする直前の機関回転数から推測し、同O ２ センサ初期温度(a)を初期温度として再始動時O ２ センサ温度(Y)を推測することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記アイドルストップ制御手段(51)は、
前記ＩＳ直前運転状態では、前記スロットル全閉領域の後、所定時間のアイドル領域(Rd)と該アイドル領域(Rd)後の機関回転数が０に落ちる機関減速停止領域(Rd´)とを設定し、
前記再始動時O ２ センサ温度推測手段(53)は、
前記アイドル領域(Rd)と前記機関減速停止領域(Rd´)における前記O ２ センサ(61)の温度低下量(d)を推測することを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記アイドルストップ経過時間(xe)から前記アイドルストップ領域(Re)の前記O ２ センサ(61)の温度低下量(e・xe)が推測されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
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