JP2000205010A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特別なセンサを設けることなく、冷間時の始
動に際して、良好な燃料増量を実現可能とする内燃機関
の燃料噴射制御装置を提供することである。 【解決手段】 機関始動に際して冷却水温に応じた増加
燃料量によって噴射燃料を増加する燃料増加手段（ステ
ップ２１０）と、機関排気系に設けられた空燃比センサ
の出力に基づき空燃比センサの活性状態を判断する活性
判断手段（ステップ２０１）と、機関始動が機関停止直
後の再始動であることを判断する再始動判断手段（ステ
ップ２０９）と、再始動判断手段によって今回の機関始
動が機関停止直後の再始動であると判断された場合にお
いて、再始動直前の機関停止が、活性判断手段によって
空燃比センサが活性状態であると判断された後である時
には、燃料増加手段における増加燃料量を減量する減量
手段（ステップ２０７）、とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の始動に際して、外気温度が低
い冷間時には、燃料噴射位置における機関温度も低くな
っているために、噴射された燃料の気化状態が悪化す
る。この時に、確実な着火燃焼を保証するために、噴射
燃料量を増加することが公知である。この冷間時におけ
る噴射燃料の増加においては、機関温度が低いほど燃料
の気化状態がさらに悪化するために、機関温度が低いほ
ど、増加燃料量を多くしなればならない。始動時におけ
る機関温度及び冷却水温は、通常時において、それぞれ
がほぼ外気温度に等しく、すなわち、機関温度と冷却水
温とはほぼ等しいために、一般的には、始動時冷却水温
に応じて増加燃料量が決定されている。

【０００３】機関始動後における機関温度は、冷却水温
に比較して早期に上昇するために、機関停止直後におけ
る機関温度は、この時の冷却水温に比較して高くなって
いる。その後、機関温度は、冷却水温に比較して早期に
低下し、冷却水温とほぼ等しくなった後には、冷却水温
と同様に低下する。それにより、機関停止直後は、機関
温度と冷却水温とが等しくはなっていない。

【０００４】十分な暖機がされていれば、機関停止直後
の再始動に際して、冷却水温が冷間時の条件から外れて
おり、噴射燃料の増加は実施されないために、特に問題
とはならない。しかしながら、暖機中における機関停止
直後の再始動に際して、噴射燃料の増加が必要な場合に
は、前述したように、冷却水温より機関温度が上回って
いるために、冷却水温に応じて増加燃料量を決定する
と、不必要な燃料増量によって燃料消費率が悪化すると
共に、混合気がオーバーリッチとなって確実な着火燃焼
を保証することができない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この問題を解決するた
めに、特開平６−２５８３号公報には、燃料噴射位置と
しての吸気ポートの温度を直接測定することが開示され
ているが、このための温度センサが必要であり、センサ
自身のコストに加えて取り付けのコストも発生し、機関
吸気系の大幅なコストアップがもたらされる。

【０００６】従って、本発明の目的は、特別なセンサを
設けることなく、冷間時の始動に際して、良好な燃料増
量を実現可能とする内燃機関の燃料噴射制御装置を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関の燃料噴射制御装置は、機関始動に際し
て冷却水温に応じた増加燃料量によって噴射燃料を増加
する燃料増加手段と、機関排気系に設けられた空燃比セ
ンサの出力に基づき前記空燃比センサの活性状態を判断
する活性判断手段と、機関始動が機関停止直後の再始動
であることを判断する再始動判断手段と、前記再始動判
断手段によって今回の機関始動が機関停止直後の再始動
であると判断された場合において、前記再始動直前の機
関停止が、前記活性判断手段によって前記空燃比センサ
が活性状態であると判断された後である時には、前記燃
料増加手段における前記増加燃料量を減量する減量手
段、とを具備することを特徴とする。

【０００８】また、本発明による請求項２に記載の内燃
機関の燃料噴射制御装置は、請求項１に記載の内燃機関
の燃料噴射制御装置において、前記減量手段は、前記再
始動直前の機関停止が、前記活性判断手段によって前記
空燃比センサが活性状態であると判断されてから所定時
間経過後である時に、前記燃料増加手段における前記増
加燃料量を減量することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による燃料噴射制
御装置が取り付けられた内燃機関を示す概略図である。
同図において、１は内燃機関本体、２は吸気通路、３は
排気通路である。吸気通路２には燃料噴射弁４が配置さ
れており、吸気通路２内に噴射された燃料は、吸気と共
に気筒内へ導入され、混合気が形成されるようになって
いる。

【００１０】排気通路３には、内燃機関本体１に比較的
近接して、例えば、排気マニホルドの排気集合部直下流
側に三元触媒コンバータ５が配置されている。三元触媒
コンバータ５は、活性化した後において、排気ガス中の
有害成分である一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物
を無害な水蒸気及び窒素へ変換して浄化するものであ
る。内燃機関本体１への近接配置によって、排気ガスの
熱が有効に三元触媒コンバータ５へ作用し、三元触媒コ
ンバータ５を機関始動から比較的早期に活性化させて有
害成分を浄化させることができる。

【００１１】三元触媒コンバータ５による排気ガスの浄
化は、有害成分の酸化又は還元作用によるものであり、
排気ガスを理論空燃比状態とすることによって各有害成
分を過不足無く浄化することができる。こうして、三元
触媒コンバータ５による良好な排気ガスの浄化を実現す
るためには、実際に排気ガスを理論空燃比状態としなけ
ればならず、排気通路３には、排気ガスの空燃比状態を
監視するための空燃比センサが必要とされる。

【００１２】空燃比センサとして、一般的に、排気ガス
状態が理論空燃比近傍の時に出力電圧が急変する特性を
有するステップ出力型酸素センサ、又は、出力電圧が排
気ガス中の酸素濃度に応じた変化する特性を有するリニ
ア出力型酸素センサ等が使用される。

【００１３】ステップ出力型酸素センサは、排気ガスが
リッチ状態であるかリーン状態であるかを検出可能であ
り、機関運転状態に応じた基本燃料噴射量を補正するた
めの補正係数を、リッチ状態の時には小さくし、リーン
状態の時に大きくすることで、燃料噴射量を変化させて
排気ガスを理論空燃比状態に制御することができる。ま
た、リニア出力型酸素センサは、排気ガスの空燃比状態
を直接的に検出可能であり、現在の空燃比状態に応じて
前述の補正係数を変化させ、排気ガスを理論空燃比状態
に制御することができる。

【００１４】三元触媒コンバータ５には、一般的に、排
気ガスがリーン状態の時に余剰酸素を吸収し、排気ガス
がリッチ状態となると吸収した酸素を放出することによ
り、三元触媒コンバータ５内の排気ガスを理論空燃比状
態とするＯ₂ ストレージ能力を有している。三元触媒コ
ンバータ５へ流入する排気ガスの空燃比状態の変化は、
燃料噴射量の変化に追従して急激となるが、三元触媒コ
ンバータ５から流出する排気ガスの空燃比状態の変化
は、Ｏ₂ ストレージ能力によって緩やかなものとなるた
めに、ステップ出力型又はリニア出力型酸素センサは、
一般的には、三元触媒コンバータ５の下流側に設置さ
れ、燃料噴射量を緩やかに変化させている。

【００１５】また、気筒内の燃焼においても混合気を理
論空燃比にすることが好ましいために、特にリニア出力
型酸素センサの場合には、三元触媒コンバータ５の上流
側に配置して、混合気が理論空燃比となるように、燃料
噴射量を変化させることも可能である。また、二つのス
テップ出力型酸素センサを三元触媒コンバータ５の上流
側と下流側とに配置して、上流側酸素センサの出力を下
流側酸素センサの出力によって補正して、排気ガスが理
論空燃比状態となるように、燃料噴射量を変化させるこ
とも可能である。本実施形態においては、リニア出力型
酸素センサが空燃比センサ６として三元触媒コンバータ
５の直上流側に設置されている。

【００１６】本実施形態は、このように内燃機関に一般
的に設置されている空燃比センサを使用して、冷間時の
始動に際して、良好な燃料増量を実現可能とするもので
あり、電子制御装置として構成された燃料噴射制御装置
２０には、空燃比センサ６と、冷却水温を検出するため
の水温センサ７とが電気的に接続されている。

【００１７】燃料噴射制御装置２０による始動時の燃料
増量制御は、図２に示す第一フローチャートと、図３に
示す第二フローチャートとに従って実施される。まず、
第１フローチャートを以下に説明する。本フローチャー
トは、イグニッションスイッチのオン信号が入力（ＩＧ
＝１）されると同時に実行される。先ず、ステップ１０
１において、後に説明する第二フローチャートが実行中
である場合には、第二フローチャートを停止する。次
に、現在、すなわち、機関始動時の冷却水温ＴＨＷが、
冷間時を示す冷却水温敷居値ＴＨＷ１以下であるか否か
が判断される。この判断が否定される時には、ステップ
１０４において、詳しくは後述する補正係数ｋが１とさ
れる。

【００１８】一方、ステップ１０２における判断が肯定
される時、すなわち、冷間時には、ステップ１０３にお
いて、第二フローチャートにおいて設定されたフラグＦ
が１であるか否かが判断される。この判断が否定される
時にはステップ１０６に進み、水温センサ７により検出
される機関始動時の冷却水温ＴＨＷに基づき図５に実線
で示した第一燃料増量マップＭ１から補正係数ｋが決定
される。一方、ステップ１０３における判断が肯定され
る時にはステップ１０５に進み、機関始動時の冷却水温
ＴＨＷに基づき図５に点点で示した第二燃料増量マップ
Ｍ２から補正係数ｋが決定される。

【００１９】次いで、ステップ１０７において、機関始
動時の基本燃料噴射量ＴＰにステップ１０４から１０６
のいずれかで決定された補正係数ｋが乗算されて燃料噴
射量が算出され、燃料噴射が実施される。その後、第二
フローチャートを再び実行する。

【００２０】次に、第二フローチャートを説明する。先
ず、ステップ２０１において、空燃比センサ６の出力に
基づき算出される排気ガスの空燃比ＡＦが、機関始動時
のリッチ状態であるにも係わらず１４．２から１４．８
の範囲内であるか否かが判断される。空燃比センサ６
は、機関始動直後においては活性化していないために、
実際の排気ガスの空燃比に相当した出力を発生できず、
図４に示すように、理論空燃比１４．５近傍に相当する
出力を発生する。

【００２１】それにより、当初、空燃比センサ６が活性
化していないために、ステップ２０１にける判断は肯定
され、ステップ２０２においてイグニッションスイッチ
のオフ信号が入力（ＩＧ＝０）されているか否かが判断
される。この判断が肯定される時、すなわち、空燃比セ
ンサ６が活性化する以前に機関停止した時には、ステッ
プ２１０に進み、フラグＦは０とされ本フローチャート
を終了する。

【００２２】一方、イグニッションスイッチのオフ信号
が入力されない時には、ステップ２０１に判断が繰り返
される。機関始動後に気筒内の温度が高まって排気ガス
が高温度のまま排出されるようになると、図４に示すよ
うに、空燃比センサ６が活性化して実際の排気ガスの空
燃比に相当する出力を発生し、その出力に基づき算出さ
れる排気ガスの空燃比ＡＦは１４．２以下となる。特
に、本実施形態においては、空燃比センサ６は内燃機関
本体１に近接配置されているために、空燃比センサ６の
活性化と、気筒内温度が高まっていることとは、相関関
係が深い。それにより、ステップ２０１における判断が
否定されると、ステップ２０３において、タイマが作動
される。次いで、ステップ２０４において、ステップ２
０２と同様に、イグニッションスイッチのオフ信号が入
力されているか否かが判断される。

【００２３】この判断はイグニッションスイッチのオフ
信号が入力されるまで繰り返され、オフ信号が入力され
ると、ステップ２０５に進んでタイマを停止する。次
に、ステップ２０６において、タイマのカウント時間Ｔ
ｄ、すなわち、空燃比センサ６が活性化してから機関停
止までの時間が、第一設定時間Ｔ１から第二設定時間Ｔ
２までの間であるか否かが判断される。この判断が否定
される時、すなわち、機関停止時のカウント時間Ｔｄが
第一設定時間Ｔ１未満である時、又は、機関停止時のカ
ウント時間Ｔｄが第二設定時間Ｔ２より長い時には、ス
テップ２１０に進み、フラグＦは０とされ本フローチャ
ートを終了する。

【００２４】しかしながら、機関停止時のカウント時間
Ｔｄが第一設定時間Ｔ１から第二設定時間Ｔ２までの間
である時には、ステップ２０７に進み、フラグＦは１と
される。次いで、ステップ２０８において、タイマをリ
セットして再び作動する。次に、ステップ２０９におい
て、タイマのカウント時間Ｔｓ、すなわち、機関停止し
てからの経過時間が第三設定時間Ｔ３以上であるか否か
が判断される。この判断は肯定されるまで繰り返され、
この間においてフラグＦは１のままであるが、この判断
が肯定されてステップ２１０に進むとフラグＦは０とさ
れ本フローチャートを終了する。

【００２５】こうして、空燃比センサ６が活性化してか
ら第一設定時間Ｔ１経過した以降で第二設定時間Ｔ２経
過するまでの間に機関停止した場合において、機関停止
からの経過時間が第三設定時間Ｔ３となるまで、すなわ
ち、第一フローチャートによって第二フローチャートが
強制的に停止される時にだけ、フラグＦは１とされてい
る。

【００２６】冷間時において、空燃比センサ６が活性化
する以前に機関停止した場合には、気筒内の温度があま
り高まっておらず、冷却水温と燃料噴射位置である吸気
ポート内温度とがほぼ等しく、機関停止後暫くしてから
始動する時にはもちろん、機関停止直後に再始動する時
にでも始動時における通常の燃料増量が必要である。ま
た、冷間時において、空燃比センサ６が活性化した後で
も第一設定時間Ｔ１経過する以前に機関停止した場合に
は、気筒内の温度はある程度高まっているが、吸気ポー
ト内温度が高まっていない可能性があり、機関停止直後
に再始動する時にも、通常の燃料増量を行うことが好ま
しい。

【００２７】また、冷間時において、空燃比センサ６が
活性化した後でも第二設定時間Ｔ２経過した後に機関停
止した場合には、冷却水温が冷間時の範囲を越えてお
り、機関停止直後に再始動する時には燃料増量は不要で
あるが、機関停止後暫くしてから始動する時には吸気ポ
ート内温度は冷却水温と共に低下しており、通常の燃料
増量が必要である。それにより、これらの時には、第二
フローチャートにおいて、フラグＦは０とされているた
めに、機関始動に際して、第一フローチャートのステッ
プ１０２において冷間時であると判断された時には、ス
テップ１０３における判断が否定され、ステップ１０６
において、現在の冷却水温ＴＨＷに基づき、図５に実線
で示す通常の第一燃料増量マップＭ１から補正係数ｋが
決定される。

【００２８】一方、冷間時において、空燃比センサ６が
活性化して後であって第一設定時間Ｔ１以降で第二設定
時間Ｔ２以前に機関停止した場合には、依然として冷却
水温は低いが、気筒内の温度は十分に高まって吸気ポー
ト内温度も十分に上昇している。それにより、機関停止
直後に再始動する時には、通常の燃料増量では不必要に
多量の燃料が噴射されて燃料消費率が悪化するだけでな
く、混合気がオーバーリッチとなって始動時における確
実な着火燃焼を保証することはできない。

【００２９】この時には、第二フローチャートにおい
て、フラグＦは１とされているために、機関始動に際し
て、第一フローチャートのステップ１０２において冷間
時であると判断された時には、ステップ１０３における
判断が肯定され、ステップ１０５において、現在の冷却
水温ＴＨＷに基づき、図５に点線で示す第二燃料増量マ
ップＭ２から補正係数ｋが決定される。この燃料増量マ
ップＭ２は、前述のマップＭ１に比較して燃料増量が必
要な各冷却水温ＴＨＷにおいて全体的に補正係数ｋが小
さくなるようになっている。それにより、不必要に多量
の燃料が噴射されることはなく、燃料消費率の悪化及び
混合気のオーバーリッチ化を防止することができる。

【００３０】また、機関停止時においてフラグＦが１と
されても、始動までの時間が長ければ、吸気ポート内温
度は冷却水温とほぼ等しくなるために、機関停止からの
経過時間が第三設定時間Ｔ３を越える場合には、フラグ
Ｆは０とされ、通常の燃料増量が行われるようになって
いる。第三設定時間Ｔ３は、第二フローチャートにおい
て、簡単のために固定値としたが、もちろん、空燃比セ
ンサ６が活性化してから機関停止するまでの時間Ｔｄが
長いほど吸気ポート内温度が高まっているために、第三
設定時間Ｔ３を長くするようにしても良い。

【００３１】また、本実施形態では、空燃比センサ６が
活性化してから機関停止までの時間が第一設定時間Ｔ１
となるまでは、第一燃料増量マップＭ１に基づく通常の
燃料増量を実施するようになっているが、これは、本発
明を限定するものではない。空燃比センサ６が活性化し
た後は活性化以前に比較して吸気ポート内温度は確実に
高くなっているために、例えば、機関停止から数秒後に
再始動する場合には、第二燃料増量マップＭ２による燃
料増量が可能である。これを実現するためには、空燃比
センサ６が活性化してから機関停止までの時間が第一設
定時間Ｔ１以下である時には、フラグＦを１とすると共
に第三設定時間Ｔ３を非常に短くすれば良い。また、こ
の時に、第一燃料増量マップＭ１と第二燃料増量マップ
Ｍ２との間に位置する燃料増量マップを使用するように
しても良い。また、本発明は、ポート噴射式の内燃機関
に限定されず、筒内噴射式の内燃機関にも適用可能であ
る。

【００３２】

【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の燃
料噴射制御装置によれば、機関始動に際して冷却水温に
応じた増加燃料量によって噴射燃料を増加する燃料増加
手段と、機関排気系に設けられた空燃比センサの出力に
基づき空燃比センサの活性状態を判断する活性判断手段
と、機関始動が機関停止直後の再始動であることを判断
する再始動判断手段とを具備し、再始動判断手段によっ
て今回の機関始動が機関停止直後の再始動であると判断
された場合において、再始動直前の機関停止が、活性判
断手段によって空燃比センサが活性状態であると判断さ
れた後である時には、減量手段が燃料増加手段における
増加燃料量を減量する。それにより、この時には、冷却
水温より機関温度が上回っているために、通常の増加燃
料量では、不必要な燃料増量となって燃料消費率が悪化
したり、混合気がオーバーリッチとなって確実な着火燃
焼を保証することができなくなるが、特別なセンサを設
けることなく、これらの問題を解決して、良好な燃料増
量を実現可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料噴射制御装置が取り付けられ
た内燃機関の概略図である。

【図２】燃料噴射制御に使用される第一フローチャート
である。

【図３】燃料噴射制御に使用される第二フローチャート
である。

【図４】空燃比センサの出力に基づき算出される排気ガ
スの空燃比を示す機関始動からのタイムチャートであ
る。

【図５】第一フローチャートで使用される補正係数のマ
ップである。

【符号の説明】

１…内燃機関本体 ２…吸気通路 ３…排気通路 ４…燃料噴射弁 ５…三元触媒コンバータ ６…空燃比センサ ７…水温センサ ２０…制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関始動に際して冷却水温に応じた増加
   燃料量によって噴射燃料を増加する燃料増加手段と、機
   関排気系に設けられた空燃比センサの出力に基づき前記
   空燃比センサの活性状態を判断する活性判断手段と、機
   関始動が機関停止直後の再始動であることを判断する再
   始動判断手段と、前記再始動判断手段によって今回の機
   関始動が機関停止直後の再始動であると判断された場合
   において、前記再始動直前の機関停止が、前記活性判断
   手段によって前記空燃比センサが活性状態であると判断
   された後である時には、前記燃料増加手段における前記
   増加燃料量を減量する減量手段、とを具備することを特
   徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 前記減量手段は、前記再始動直前の機関
   停止が、前記活性判断手段によって前記空燃比センサが
   活性状態であると判断されてから所定時間経過後である
   時に、前記燃料増加手段における前記増加燃料量を減量
   することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料
   噴射制御装置。