JP4429301B2 - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明はエンジンの燃料噴射量の制御に関し、特に、エンジン回転数の変動を抑制しながら燃焼空燃比のリーン化を図ることによってエンジンの排気ガスに含まれるＨＣ成分を低減するエンジンの燃料噴射制御装置に関する。

エンジンの始動時に噴射される燃料量は、吸気管の温度に応じた燃料気化率を考慮し、吸気管の温度が低温であるほど燃料噴射量を増やす、始動時燃料増量が行われている。また、燃料気化率は吸気管の温度だけでなく、燃料に含まれる揮発成分にも依存している。そして、現在、自動車用燃料としては気化しやすい成分を多く含む軽質（ガソリン）燃料と、比較的揮発成分が少ない重質（ガソリン）燃料が一般的に使われている。こうした燃料の揮発性の違いが燃料性状の差として現れる。海外では特に、自動車燃料として使われている燃料での燃料性状の差が大きく、最悪の重質燃料に合わせた始動時における燃料増量を設定して、エンジンの始動性を確保しているため、燃料が軽質燃料の場合には燃焼空燃比がリッチとなってＨＣ成分が多く排出されてしまう。

また、燃料を噴射するインジェクタの製造ばらつきや燃料圧力レギュレータの圧力ばらつきのため、所定の燃料噴射パルスをインジェクに印加しても、実際に吸気管に噴射される燃料量にエンジンごとにばらつきが生じる。そこで、これらのエンジンにおいて、噴射される燃料量が下限値のエンジンでも燃料量に不足が生じないように、燃料噴射パルス幅が広めに設定されている。さらに、エンジンを構成する部品には、サージタンクから吸気管への気筒毎の分配ばらつきや気筒ごとの圧縮比のばらつき等のばらつきがあり、最悪の場合でもエンジンの始動性が確保できるように増量補正を含んだ、始動後増量が行われている。そのため、上限値の燃料量が噴射されるエンジンでは、燃焼空燃比がリッチとなるので、やはりＨＣ成分が多く排出されてしまうことになる。

従来では、ＨＣ成分を抑制するため、エンジン回転数の吹き上がりから燃料が重質燃料か軽質燃料かを判定する燃料性状判定技術（特許文献１）や排気空燃比の挙動から燃料が重質燃料か軽質燃料かを判定する燃料性状判定技術が使われてきた。

特開平３−２６８４１号公報

エンジン始動後の燃料増量は、クランキングからのエンジンの始動性を確保するため、重質燃料を前提とした燃料増量値とするのが一般的である。そのため、エンジン回転数の吹き上がりの差を検出するのが難しく、エンジン回転数の吹き上がりから燃料性状を判定する燃料性状判定技術には検出精度が低いという問題があった。また、排気空燃比の挙動から燃料性状を検出するには、空燃比センサが活性化した後からでないと燃料性状を判定できないため、判定結果を反映できるのは、一度、エンジンを停止した後の再始動以降でないと判定できないという問題があった。

本発明は、前述の課題を解決するためのものであり、その目的とするところは、エンジン回転数の吹き上がりによって燃料性状を判定しないで、エンジンの回転変動を求めることにより始動時の燃料性状を判定し、しかも、エンジンの回転変動を、エンジン状態や運転状態等が所定の始動時条件を満たしているときにのみエンジンの回転変動を求めることにより、正確な回転変動を求めて始動後の燃料増量補正を行うことである。

前述の課題を解決するために本発明のエンジンの燃料制御装置は、クランク軸がエンジンの爆発行程を含む所定のクランク角度範囲を通過する通過時間を取得する通過時間取得手段を備え、該通過時間取得手段で取得した通過時間に基づいて爆発毎のエンジンの回転変動パラメータを算出し、該変動パラメータに基づいて燃料噴射量を制御することを特徴としている。

本発明は、エンジン回転数の吹き上がりによって燃料性状を判定しないで、クランク軸がエンジンの爆発行程を含む所定のクランク角度範囲を通過する通過時間を取得し、該通過時間取得手段で取得した通過時間に基づいて爆発毎のエンジンの回転変動パラメータを算出し、該変動パラメータに基づいて燃料噴射量を制御しているので、エンジン始動後の燃料噴射量を正確に制御することができる。

また、本発明のエンジンの燃料制御装置は、エンジン状態判定手段と車両状態判定手段とを備え、エンジン状態判定手段と車両状態判定手段が許可した場合に通過時間取得手段が通過時間を取得することを特徴としている。本発明は、例えば、エンジン水温が所定の範囲内にあって、車両がアイドリング状態で停車している等の場合に通過時間取得手段が通過時間を取得するので、空燃比のリーンによるエンジンの回転変動を正確に把握できる。

さらに、本発明のエンジンの燃料制御装置における通過時間取得手段は、クランク角センサからのパルス信号が所定のパルス数になるまでの経過時間を測定する経過時間測定手段と、前記経過時間をクランク軸が所定のクランク角度を通過する通過時間に補正する補正手段を有することを特徴としている。クランク角センサからのパルス信号が所定のパルス数になるまでに回転するクランク角には、クランク角度を検出するプレートの製造誤差や取り付け誤差によって、気筒毎に誤差が生じるが、本発明は、補正手段によって所定のクランク角度を通過する通過時間に補正するので、気筒間で製造誤差がない状態での計測値を取得できる。

さらに、本発明のエンジンの燃料制御装置は、回転変動パラメータを、前回の爆発行程における通過時間と今回の爆発行程における通過時間との差分である１次微分値と１次微分値の差分である２次微分値としていることを特徴としており、本発明は、２次微分値をも回転変動パラメータとすることにより、エンジン定常状態においてエンジン回転数の上昇時や減少時の影響が少ない回転変動を検知可能としている。

さらに、本発明のエンジンの燃料制御装置は、燃料カット時のエンジン回転状態において補正データを取得し、補正手段が補正データを取得していない場合には経過時間測定手段による経過時間の測定を禁止することを特徴としている。本発明は、燃料カット時のエンジン回転状態において補正データを取得しているので、エンジンの経時変化による誤差が生じても、その誤差を補正する補正データを取得することができ、常に正確な回転変動を検知できる。

本発明は、エンジンの回転変動を、エンジン状態や運転状態等が所定の始動時条件を満たしているときにのみエンジンの回転変動を求めるので、正確な回転変動を検出することができ、この回転変動に基づいて始動後の燃料増量補正を行い、エンジンの良好な始動性を確保しながら、燃料性状に関わらず排気ガス中のＨＣ成分を抑制でき、排気低減効果が高い。

以下、本発明に係るエンジンの燃料制御装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るエンジンの燃料制御装置を備えたエンジン制御システムの全体構成を示している。
エンジン本体１０は、各気筒の燃焼室１１にピストン１２を有し、ピストン１２はコネクティングロッド１３によってクランク軸に連結されている。そして、エンジン本体１０には、エンジンの冷却水の温度を検出する水温センサ１４、ノッキングを検出するノックセンサ１５が設けられており、クランク軸にはクランク角度を検出するクランク角センサ１６が設置されている。カム軸にはカム角度を検出するカム角センサ１７が設置されており、カム角センサ１７により気筒判別が行われる。

エンジンの吸気系には、吸入空気量を検出するエアクリーナ一体のエアフローセンサ１８、吸気管内の圧力を検出する圧力センサ１９、吸入空気量を制御するスロットル弁２０、スロットル弁２０の開度を検出するスロットル開度センサ２１、スロットル弁２０をバイパスして吸入空気量を調節するＩＳＣバルブ２２、吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ２３、燃料を噴射する燃料噴射弁２４が設けられている。吸入空気は燃料との混合気として吸気弁２５を通過して燃焼室１１に吸入され、点火コイル３０で発生された高電圧によって点火プラグ２７から火花スパークが発生し、燃焼される。燃焼された混合気は、排気ガスとなってエンジンの排気弁２６が開いた時に燃焼室１１から排出される。

エンジンの排気系には、三元触媒コンバータ２９、空燃比センサ２８が接続されており、排気弁２６から排出された排気ガスは、これらを通過して浄化され大気へ排出される。また、図示していないが、変速機のギア比またはギアポジションセンサが設置されており、変速機がＡＴギアの場合には、ギア位置がパーキングまたはニュートラル位置にあるか、それ以外の位置にあるかの情報も出力される。車両の運転状態を検出するため、車輪の回転数を検出する車速センサや、ハンドルの操作角度を検出するステアリングセンサ、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ等が設置されている。これらのセンサ信号は、電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）５０に入力される。

図２に電子制御装置（コントロールユニット）の内部構成の概要を示す。
コントロールユニット２０１は、演算手段２０２、入力手段２０３、出力手段２０４、通信回路２０５等からなっている。入力手段２０３は、各種センサからのアナログ電圧をＡ／Ｄ変換器でデジタルに変換して取り込むアナログ入力回路２０６、運転状態を示すイグニッションスイッチからの信号を取り込むデジタル入力回路２０７、パルス信号の時間間隔や所定時間内のパルス数の信号を取り込むパルス入力回路２０８とからなる。アナログ入力回路２０６には、エアフローセンサ１８、アクセルペダルセンサ、吸気管圧力センサ１９、水温センサ１４、吸気温度センサ２３、バッテリ電圧、ステアリング角センサ等からの信号が入力されており、また、パルス入力回路２０８には、エンジンの回転数とクランク角度を検出するクランク角センサ１６、気筒判別を行うカム角センサ１７、車輪の回転数を計測する車速センサ等からの信号が入力される。さらに、入力手段２０３にはブレーキペダルのスイッチやその他電気負荷投入状態を検出する電気負荷検出スイッチ、変速機のギア比情報やギアポジションセンサ等の情報の信号が入力される。

演算手段２０２は、数値・論理演算を行う演算装置（ＣＰＵ）２０９、ＣＰＵが実行するプログラム及びデータを格納したＲＯＭ２１０、データを一時的に記憶するＲＡＭ２１１等からなり、入力手段によって入力されたデータに基づいて、燃料噴射弁を開閉するための制御信号、点火プラグへの点火制御信号、電子制御スロットルを目標開度に制御する制御信号等が出力手段２０４を介して出力される。

また、コントロールユニット２０１は通信回路２０５が備えられており、これにより、コントロールユニット２０１内のデータを外部のスキャンツール等に出力したり、他の制御装置、例えばＡＢＳや盗難防止装置、走行位置（ＧＰＳ）情報装置との通信を行って、エンジン運転状態に応じて、エンジン制御の出力を補正する。

図３はエンジンの燃料制御装置の内部ブロック構成を示しており、この図によりエンジン始動後の燃料増量補正制御について説明する。

クランク角度を検出するクランク角計測用のプレートには、加工誤差やプレートのクランク軸への取り付け誤差があり、さらに、エンジンのクランクにも製造誤差がある。そのため、エンジンが一定の回転数で回っていても、エンジンの爆発行程を含むクランク軸の回動範囲において、クランク角センサ１６からの出力パルスのカウンタ値が所定の値に達するまでの経過時間を計測したときに、計測した経過時間に気筒間で誤差が生じる。そのため、上記のような製造誤差による経過時間の誤差を補正するための補正値のデータを取得する必要がある。

そこで、エンジンが燃料カット中に、気筒毎又は気筒群毎に、上死点から所定の遅延角度を起点として、エンジンの膨張行程を含むクランク軸の回動範囲において、クランク角センサ１６からの出力パルスをクランク角度ウインドウ用カウンタ３０１でカウントし、所定のパルス数になるまでの経過時間をウインドウ内経過時間計測手段３０２で計測する。計測した気筒毎の経過時間の平均値を求め、この平均値に対する各気筒の経過時間の割合を補正値のデータとして検出誤差テーブル３０３に記憶する。

そして、エンジンの始動後のエンジンが定常で回転しているとき、エンジンの爆発回数を１爆発毎に爆発回転カウンタ３１１でカウントするとともに、エンジンの爆発行程を含むクランク軸の回動範囲において、クランク角センサ１６からの出力パルスのカウンタ値が所定の値に達するまでの経過時間をウインドウ内経過時間計測手段３０２で測定する。この測定した経過時間は、検出誤差テーブル３０３に記憶している補正値に基づいて経過時間補正手段３０４で補正され、気筒毎の経過時間Ｄ＿ＴＩＭＥとしてバッファ３０５と１次微分値計算手段３０６に出力される。この経過時間Ｄ＿ＴＩＭＥは、クランク軸が所定のクランク角度範囲を通過する通過時間ということができ、ウインドウ内経過時間計測手段３０２と経過時間補正手段３０４とでクランク軸が所定のクランク角度範囲を通過する通過時間を取得する通過時間取得手段が構成されている。

１次微分値計算手段３０６は、経過時間Ｄ＿ＴＩＭＥとバッファ３０５に記憶されている１爆発前の経過時間Ｄ＿ＴＩＭＥｚとの差分を演算し、１次微分値ＤＤ＿ＴＩＭＥを求める。すなわち、次の演算を行い、演算した１次微分値ＤＤ＿ＴＩＭＥをバッファ３０７と２次微分値計算手段３０８に出力する。

ＤＤ＿ＴＩＭＥ＝Ｄ＿ＴＩＭＥ − Ｄ＿ＴＩＭＥｚ
Ｄ＿ＴＩＭＥｚ＝Ｄ＿ＴＩＭＥ

さらに、２次微分値計算手段３０８は、演算された経過時間ＤＤ＿ＴＩＭＥとバッファ３０７に記憶されている前回の１次微分値ＤＤ＿ＴＩＭＥｚとの差分を演算し、２次微分値ＤＤＤ＿ＴＩＭＥを求める。すなわち、次の演算を行う。

ＤＤＤ＿ＴＩＭＥ＝ＤＤ＿ＴＩＭＥ − ＤＤ＿ＴＩＭＥｚ
ＤＤ＿ＴＩＭＥｚ＝ＤＤ＿ＴＩＭＥ

ここでは、１次微分値ＤＤ＿ＴＩＭＥと２次微分値ＤＤＤ＿ＴＩＭＥをエンジンの回転変動を表す回転変動パラメータとしている。

回転変動検知手段３０９は、一次微分値計算手段３０６で演算された１次微分値ＤＤ＿ＴＩＭＥと予め設定されているしきい値β１とを比較し、１次微分値ＤＤ＿ＴＩＭＥがしきい値β１より大きい（ＤＤ＿ＴＩＭＥ＞β１）ときには、回転変動が発生したことを検知したことを示すフラグをセットするとともに、爆発回数カウンタ３１１のエンジン始動時からの爆発回数カウンタ値ＣＭＢＣＮＴ＿を爆発回数記憶手段３１２で記憶し、しきい値β１との差分Ｐ＿ＤＤをバッファ３１４，３１５で記憶する。

回転変動検知手段３１０は、２次微分値計算手段３０８で演算された２次微分値ＤＤＤ＿ＴＩＭＥと予め設定されているしきい値β２とを比較し、２次微分値ＤＤＤ＿ＴＩＭＥがしきい値β２より大きい（ＤＤＤ＿ＴＩＭＥ＞β２）ときには、回転変動が発生したことを検知したことを示すフラグをセットするとともに、エンジン始動時からの爆発回数カウンタ値ＣＭＢＣＮＴ＿を爆発回数記憶手段３１３で記憶し、しきい値β２との差分Ｐ＿ＤＤＤをバッファ３１７，３１８で記憶する。

爆発回数記憶手段３１２，３１３とバッファ３１４，３１５，３１７，３１８には、過去、２回分の回動変動時における、爆発回数カウンタ値ＣＭＢＣＮＴ＿［ｎ］、１次微分値としきい値との差分Ｐ＿ＤＤ［ｎ］、２次微分値としきい値との差分Ｐ＿ＤＤＤ［ｎ］が、それぞれが記憶される。補正要否判定手段３１６，３１９は、回動変動の発生状況によって始動後の燃料増量基準値に対し燃料補正をする必要があるかを判定し、燃料補正量演算手段３２０は燃料補正をする必要がある場合に燃料補正量を演算する。

図４は、本発明に係るエンジンの燃料制御装置の第１の実施形態におけるエンジン始動後の燃料増量補正制御の状態（燃料補正方法１）を示している。エンジン始動後の燃料増量値には、（ａ）に示すように、軽質燃料を前提とする燃料増量基準値Ａと重質燃料を前提とする燃料増量基準値Ｂとが予め設定されており、前記燃料増量基準値Ａ，Ｂに基づいて減衰タイマー又は減衰カウンタによりエンジン始動後の燃料増量が行われている。本実施形態では、軽質燃料を前提とする燃料増量基準値Ａにエンジン回転変動による増量補正値を加算して燃料増量補正制御を行っており、図４により具体的に説明する。

エンジン始動後、回転変動が検知されないので予め設定された燃料増量基準値Ａに基づいて燃料増量制御を行う（ｔ０〜ｔ１）。

ｔ１の時点において、１次微分値がしきい値β１を３回超えて３回の回転変動が検知された場合には、回転変動が検知されたカウンタ値の差分の最大値を計算する。すなわち、最新の爆発回数カウンタ値をＣＭＢＣＮＴ＿［０］、過去に遡って２回前の爆発回数カウンタ値をＣＭＢＣＮＴ＿［２］とすると、カウンタ値の差分の最大値ＤＣＭＢＣＮＴは、
ＤＣＭＢＣＮＴ＝ＣＭＢＣＮＴ＿［０］−ＣＭＢＣＮＴ＿［２］
で表すことができる。

この差分の最大値ＤＣＭＢＣＮＴが、所定値ＫＣＭＢＣＮＴ（実験結果では３０回）以下であれば、空燃比がリーンであり燃料増量補正が必要であると判断する。

そして、燃料増量補正が必要であると判断されたときには、回転変動が起きた３回分の１次微分値としきい値との差分Ｐ＿ＤＤ［０］，Ｐ＿ＤＤ［１］，Ｐ＿ＤＤ［２］を合計し、回転変動の大きさＰ＿ＤＤＡＬＬを求める。
Ｐ＿ＤＤＡＬＬ＝Ｐ＿ＤＤ［０］＋Ｐ＿ＤＤ［１］＋Ｐ＿ＤＤ［２］

そして、回転変動の大きさＰ＿ＤＤＡＬＬに基づいて、あらかじめ設定されているテーブル値から増量補正値Ｑ１を検索して求め、燃料増量基準値Ａに増量補正値Ｑ１を加算し（ｔ１）、その後は、増量補正値Ｑ１を加算した燃料増量基準値Ａに基づいて燃料増量制御を行う（ｔ１〜ｔ２）。

ｔ２の時点において、２次微分値がしきい値β２を３回超え、３回の回転変動が検知された場合には、回転変動が検知されたカウンタ値の差分の最大値を計算し、この差分の最大値ＤＣＭＢＣＮＴが、所定値ＫＣＭＢＣＮＴ（実験結果では３０回）以下であれば、空燃比がリーンであると判断し、燃料増量補正が必要であると判断する。

そして、燃料増量補正が必要であると判断されたときには、回転変動が検知された３回分の２次微分値としきい値β２との差分Ｐ＿ＤＤＤ［０］，Ｐ＿ＤＤＤ［１］，Ｐ＿ＤＤＤ［２］を合計し、回転変動の大きさＰ＿ＤＤＤＡＬＬを求める。
Ｐ＿ＤＤＤＡＬＬ＝Ｐ＿ＤＤＤ［０］＋Ｐ＿ＤＤＤ［１］＋Ｐ＿ＤＤＤ［２］

そして、回転変動の大きさＰ＿ＤＤＤＡＬＬに基づいて、あらかじめ設定されているテーブル値から検索して増量補正値Ｑ２を求め、燃料増量基準値Ａにさらに増量補正値Ｑ２を加算し（ｔ２）、その後は、増量補正値Ｑ２をさらに加算した燃料増量基準値Ａに基づいて燃料増量制御を行う（ｔ２〜）。

１次微分値と２次微分値とにより同時に燃料増量補正が必要であると判定された場合には、増量補正値の大きい方を選択して燃料増量基準値Ａに加算する。本実施形態では、燃料増量補正制御における燃料増量の上限は、あらかじめ設定した値までとしている。

本実施形態による燃料増量制御は、エンジンの回転変動の検出を常時行い、それに基づいて増量補正値を求めて燃料増量基準値Ａを補正しているので、回転変動が起きなくなるまで燃料量を補正することができ、エンジン始動後の回転変動を抑える効果が高い。なお、本実施形態では、軽質燃料を前提とする燃料増量基準値Ａに基づいて燃料増量補正制御を行っているが、重質燃料を前提とする燃料増量基準値Ｂに基づいて燃料増量補正制御を行ってもよい。

図５は、エンジンの燃料制御装置の第２の実施形態におけるエンジン始動後の燃料増量制御の状態（燃料補正方法２）を示しており、軽質燃料を前提とする燃料増量基準値Ａにエンジン回転変動による燃料増量補正値を加算して燃料増量制御を行う。そして、エンジン回転変動が検知されたか否かの判断及び燃料増量補正が必要であるか否かの判断方法は図４に示す第１の実施形態と同じである。

エンジン始動後、回転変動が検知されないので予め設定された燃料増量基準値Ａに基づいて燃料増量制御を行う（ｔ０〜ｔ１）。

ｔ１の時点において、１次微分値がしきい値β１を３回超えて３回の回転変動が検知された場合には、回転変動の起きたカウンタ値の差分の最大値を計算し、この差分の最大値ＤＣＭＢＣＮＴが、所定値ＫＣＭＢＣＮＴ（実験結果では３０回）以下であれば、空燃比がリーンであり燃料増量補正が必要であると判断する。燃料増量補正が必要であると判断された場合には、本実施形態では、ｔ１の時点で、燃料増量基準値Ａに基づいてエンジン始動後の燃料増量制御を行っている減衰タイマーまたは減衰カウンタの動作をホールドし、ｔ１の時点における燃料増量基準値Ａの燃料増量値Ｑ１に保持し、燃料増量値を減少しない（ｔ１〜ｔ２）。その後、回転変動が検知されない状態が所定の爆発回数継続したときに前記減衰タイマーまたは減衰カウンタの動作を再開し、燃料増量基準値Ａに基づいて燃料増量制御を行う（ｔ２〜ｔ３）。

ｔ３の時点において、２次微分値がしきい値β２を３回超えて３回の回転変動が検知され、そして、燃料増量補正が必要であると判断された場合には、前述した１次微分値において燃料増量補正が必要であると判断された場合と同様の燃料増量制御が行われる（ｔ３〜ｔ４、ｔ４〜）。

本実施形態による燃料増量制御は、燃料増量が予め設定されている燃料増量基準値Ａの範囲内で行われるので、燃料増量値の上限を考慮する必要がない。

図６は、エンジンの燃料制御装置の第３の実施形態におけるエンジン始動後の燃料増量制御の状態（燃料補正方法３）を示しており、軽質燃料を前提とする燃料増量基準値Ａに基づいて燃料増量制御を行い、第１の実施形態における燃料補正では、燃料増量基準値Ａに対し増量補正値を加算（増加）させる一方であったが、この実施形態では、回動変動が所定期間検知されない場合には燃料増量値を減量する燃料補正をも行うものである。そして、エンジン回転変動が検知されたか否かの判断及び燃料増量補正が必要であるか否かの判断方法は図４に示す第１の実施形態と同じである。

エンジン始動後、回転変動が検知されないので予め設定された燃料増量基準値Ａに基づいて燃料増量制御を行う（ｔ０〜ｔ１）。

ｔ１の時点において、１次微分値がしきい値β１を３回超えて３回の回転変動が検知された場合には、回転変動が検知されたカウンタ値の差分の最大値を計算し、この差分の最大値ＤＣＭＢＣＮＴが、所定値ＫＣＭＢＣＮＴ（実験結果では３０回）以下であれば、空燃比がリーンであり燃料増量補正が必要であると判断する。

燃料増量補正が必要であると判断された場合には、この実施形態では、回転変動が起きた時の微分値としきい値β１との差の大きさによらず、所定の燃料増量値Ｑ０を燃料増量基準値Ａに加算し（ｔ１）、増量補正値Ｑ０を加算した燃料増量基準値Ａに基づいて燃料増量制御を行う（ｔ１〜ｔ２）。

その後、所定の爆発回数の間で回転変動が検知されなければ、所定の減量補正値Ｑ１を減算し（ｔ２）、その後は減量補正値Ｑ１を減算した燃料増量基準値Ａに基づいて燃料制御を行い（ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４）、回転変動が検知されなければ燃料増量基準値Ａの増量値が０になるまで減量補正値Ｑ１で減算される。

ｔ４の時点において、２次微分値がしきい値β２を３回超えて３回の回転変動が検知され、そして、燃料増量補正が必要であると判断された場合には、前述した１次微分値において燃料増量補正が必要であると判断された場合と同様に燃料増量値Ｑ０が加算され（ｔ４）、増量補正値Ｑ０を加算した燃料増量基準値Ａに基づいて燃料増量制御が行われる（ｔ４〜）。

この実施形態では、回転変動としきい値との差分値によらず燃料増量を行うので、回転変動を検知したときに直ちに燃料量を増量でき、また、回転変動が継続して検知されない場合には始動後の燃料増量を減少させリッチ状態を早く解消できる利点がある。なお、燃料増量制御における燃料増量の上限値は別に設定した値までとする。

図７は、エンジンの燃料制御装置の第４の実施形態におけるエンジン始動後の燃料増量制御の状態（燃料補正方法４）を示しており、この実施形態では重質燃料を前提とする燃料増量基準値Ｂに基づく燃料補正を行う。

第１〜３の実施形態（燃料補正方法１〜３）では、エンジンの回転変動が検知されて増量を行うまでに、３回の回転変動が検知される必要があり、回転変動が大きい場合は３回の回転変動の後で燃料増量を行ったのでは回転変動を抑制する効果が少ない。

そこで、この実施形態では、エンジンの回転変動がしきい値β１又はβ２以下であれば、エンジン回転数とＩＳＣ制御の目標回転数との差分に応じて、燃料増量基準値Ｂから燃料増量値を徐々に減衰させ、エンジンの回転変動を検知したら直ちに燃料の増量補正を行うものである。図７により具体的に説明する。

１次微分値がしきい値β１以下であり、２次微分値がしきい値β２以下であり、エンジンの回動変動が検知されないときは、エンジン回転数とＩＳＣ制御の目標回転数との差分に応じて燃料増量値を徐々に減少させる制御を行う（ｔ０〜ｔ１）。回転変動が検知されなければ、燃料増量値がゼロになるまで燃料増量値が減少させる制御が行われる。

ｔ１の時点において、１次微分値がしきい値β１を超え回転変動が検知された場合には、燃料増量フラグをセットし、１次微分値としきい値β１との差分を求め、この差分によってあらかじめ設定したテーブル値から増量補正値Ｑ１を検索して、ｔ１における燃料増量値に増量補正値Ｑ１を加算する。

ｔ２の時点において、２次微分値がしきい値β２を超え回転変動が検知された場合には、２次微分値としきい値β２との差分を求め、この差分によってあらかじめ設定したテーブル値から増量補正量Ｑ２を検索して、ｔ２における燃料増量値に増量補正値Ｑ２を加算する。

本実施形態では、回転変動を３回検知したときにおける回転変動としきい値との差分値の合計によらないで燃料増量を行うので、回転変動を１回検知したときに直ちに燃料増量を実施でき、また、回転変動が継続して検知されない場合には始動後の燃料増量を減少させリッチ状態を早く解消できる利点がある。なお、燃料増量補正制御における燃料増量の上限値は別に設定した値までとする。

図８は、本発明に係るエンジンの燃料制御装置におけるエンジン始動時のエンジン回転数、空燃比制御等の状態を示しており、（ａ）はエンジン回転数、（ｂ）は完爆後の点火回数、（ｃ）はエンジンの水温、（ｄ）は、空燃比制御が開始される前にアクセルが操作されたり、ギアが入れられる場合の制御状態を示し、（ｅ）は、アクセルが操作されたりする前に、エンジン水温が所定温度に達する、あるいは、空燃比センサが活性化して空燃比制御が開始される場合の制御状態を示している。

図４〜７で説明した本発明の燃料増量補正制御は、空燃比制御とは相反するので、燃料補正が行われるためにはエンジン水温が所定温度の範囲内であって空燃比制御行われていないことが必要である。また、燃料増量補正は、車両が停止状態であってアイドル状態であることが前提であるので、燃料増量補正が行われるためにはアクセルペタルが全閉位置であり、ギア位置がュートラルの位置にあり、車速がゼロであることが必要である。そして、図３における検出誤差テーブル３０３に補正値のデータが記憶されている必要がある。

すなわち、エンジン始動後、エンジン状態判定手段が、エンジン水温が所定の範囲内であって空燃比制御が行われていないことを判定すると、燃料増量補正制御を許可するエンジン状態フラグ８１ａ，８１ｂがセットされる。また、車両状態判定手段が、アクセルペタルが全閉位置にあってスロットル弁が閉じられており、アイドルＳＷがオン状態でＩＳＣ制御中であり、ギア位置がュートラルの位置にあり、車両が停止状態（車速がゼロ）であり、バッテリ電圧が所定の電圧範囲内にあることを判定すると、燃料増量補正制御を許可する車両状態フラグ８２ａ，８２ｂがセットされる。

そして、エンジン回転数が吹き上がってＩＳＣ制御の目標回転数を上回った後、所定の爆発回数経過したｔ２の時点で、燃料増量基準値に対する燃料増量補正が開始される。
（ｄ）では、ｔ５の時点でアクセルペダルが踏まれスロットル弁２０が開いたため、車両状態フラグ８２ａがリセットされ燃料増量補正制御が終了されるとともに、急減速フラグ８３ａがセットされ、このｔ５の時点におけるエンジン始動後の燃料増量値はエンジンの点火毎に予め設定された量ずつ増量値がゼロになるまで減少される（ｔ５〜ｔ６）。

また、（ｅ）では、ｔ３の時点で空燃比センサが活性状態となり空燃比制御が開始されたため、エンジン状態フラグ８１ｂがリセットされ燃料増量補正制御が終了されるとともに、緩減量フラグ８３ｂがセットされ、このｔ３の時点におけるエンジン始動後の燃料増量値Ｑ３は空燃比制御により徐々にその増量値が減少されることになる（ｔ３〜ｔ４）。すなわち、図１０に示すように、空燃比制御が開始された時点の始動後の燃料増量値Ｑ３は、空燃比センサがリッチを検知しているときは燃料増量値Ｑ３は減少し、空燃比センサがリーンを検知しているときは増加し、徐々にその増量値が減少されることになる。

図９には、本発明に係るエンジンの燃料制御装置の制御動作のフローチャートを示す。
ステップ９０１〜９０８では、燃料増量補正制御を行うための条件が満たされているかを判断する。すなわち、ステップ９０１では、空燃比制御が行われていないかを判断し、空燃比制御が行われていない場合にはステップ９０２に進む。ステップ９０２では、アクセルペダルが全閉であるかを判断し、アクセルペダルが閉状態である場合にはステップ９０３に進む。

ステップ９０３では、クランク角度誤差検出が行われているかを判断し、クランク角度誤差検出が行われており補正値のデータが記憶されている場合にはステップ９０４に進む。ステップ９０４では、水温が所定の範囲内であるかを判断し、水温が所定の範囲でなければリセットし、水温が所定の範囲にある場合にはステップ９０５に進む。ステップ９０５では、エンジン回転数が、アイドル制御の目標回転数より少ない状態であり、かつ、所定の完爆回数を経過したかを判断し、この条件を満たしている場合にはステップ９０６に進む。ステップ９０６では、変速機のギア位置がニュートラルであるかを判断し、変速機のギア位置がニュートラル（ＡＴ車の場合はパーキング又はニュートラル位置）にある場合にはステップ９０７に進む。ステップ９０７で車速が０（ゼロ）であり、ステップ９０８でバッテリ電圧が下限値以上であると判断したときに、エンジンの回転変動を検出する許可のフラグがセットされ、ステップ９０９〜９１７で燃料増量補正制御が実行される。

すなわち、ステップ９０９では、ウインドウ経過時間を取り込み、検出誤差テーブル３０３に記憶されている補正値で経過時間を補正して経過時間Ｄ＿ＴＩＭＥを求めるとともにエンジンの爆発回数カウンタをインクリメントする。ステップ９１０では前回の経過時間Ｄ＿ＴＩＭＥから今回の経過時間Ｄ＿ＴＩＭＥとの差分を計算して一次微分値を演算する。

ステップ９１１では、ステップ９１０で求めた１次微分値としきい値β１とを比較し、一次微分値がしきい値β１を超えたときはステップ９１２で一次微分値としきい値β１の差分と爆発回数カウンタをバッファ３１４，３１５等で記憶する。

ステップ９１３では、ステップ９１０で前回求めた１次微分値と今回求めた１次微分値との差分から２次微分値を演算し、ステップ９１４で、ステップ９１３で求めた２次微分値としきい値β２とを比較し、２次微分値がしきい値β２を超えたときはステップ９１５で２次微分値としきい値β２の差分と爆発回数カウンタをバッファ３１７，３１８等で記憶する。

ステップ９１６では、１次微分値がしきい値β１を３回超えたときに、又は、２次微分値がしきい値β２を超えたときに、図４〜７で示した燃料補正方法によって始動後の燃料増量値を補正する燃料補正値を演算し、ステップ９１７で増量基準値に燃料補正値を加減してエンジンの燃料制御を行う。

ステップ９０１〜９０８の条件を満たさない場合には、ステップ９１８に進んで燃料増量補正制御がリセットされる。すなわち、空燃比制御が開始されている場合、アクセルペダルが踏まれスロット弁が開となっている場合、水温が上昇して所定の範囲からはずれた場合、始動後、爆発回数が所定回数以下の場合、変速機のギア位置がニュートラルでない場合、車速がゼロでない場合、バッテリ電圧が所定の電圧以下である場合には、燃料増量補正制御は行われない。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。

本発明に係るエンジンの燃料制御装置を備えたエンジン制御システムの全体構成図。 電子制御装置（コントロールユニット）の内部構成の概要を示す図。 本発明におけるエンジン燃料制御装置の内部ブロック構成図。 本発明に係るエンジンの燃料制御装置の第１の実施形態におけるエンジン始動後の燃料増量制御の状態（燃料補正方法１）を示す図。 本発明に係るエンジンの燃料制御装置の第２の実施形態におけるエンジン始動後の燃料増量制御の状態（燃料補正方法２）を示す図。 本発明に係るエンジンの燃料制御装置の第３の実施形態におけるエンジン始動後の燃料増量制御の状態（燃料補正方法３）を示す図。 本発明に係るエンジンの燃料制御装置の第４の実施形態におけるエンジン始動後の燃料増量制御の状態（燃料補正方法４）を示す図。 本発明に係るエンジンの燃料制御装置におけるエンジン始動時のエンジン回転数、空燃比制御、エンジン状態、車両状態等を示す図。 本発明に係るエンジンの燃料制御装置の制御動作を示すフローチャート。 空燃比センサが活性化して空燃比制御が開始されて燃料増量補正制御が中止されたときの燃料制御を示す図。

符号の説明

１０…エンジン本体、１１…燃焼室、１２…ピストン、１３…コネクティングロッド、１４…水温センサ、１５…ノックセンサ、１６…クランク角センサ、１７…カム角センサ、１８…エアフローセンサ、１９…吸気管圧力センサ、２０…スロットル弁、２１…スロットル開度センサ、２２…ＩＳＣバルブ、２３…吸気温度センサ、２４…燃料噴射弁、２５…吸気弁、２６…排気弁、２７…点火プラグ、２８…空燃比センサ、２９…三元触媒コンバータ、３０…点火コイル、５０…電子制御装置（以下、ＥＣＵ）、２０１…コントロールユニット、２０２…演算手段、２０３…入力手段、２０４…出力手段、２０５…通信回路、２０６…アナログ入力回路、２０７…デジタル入力回路、２０８…パルス入力回路、２０９…演算装置（ＣＰＵ）、３０１…クランク角度ウインドウ用カウンタ、３０２…ウインドウ内経過時間計測手段、３０３…検出誤差テーブル、３０４…経過時間補正手段、３０５，３１４，３１５，３１７，３１８…バッファ、３０６…１次微分値計算手段、３０８…２次微分値計算手段、３０９，３１０…回転変動検知手段、３１１…爆発回数カウンタ、３１２，３１３…爆発回数記憶手段、３１６…補正要否判定手段

Claims (2)

1. エンジンの燃料噴射量を制御してエンジンの燃焼状態を制御するエンジンの燃料制御装置において、
   前記燃料制御装置は、クランク軸がエンジンの爆発行程を含む所定のクランク角度範囲を通過する通過時間を取得する通過時間取得手段を備え、該通過時間取得手段で取得した通過時間に基づいて爆発毎のエンジンの回転変動パラメータを算出し、該変動パラメータに基づいて燃料噴射量を制御するものであり、
   エンジン水温が所定の範囲内であって空燃比制御が行われていない場合に通過時間取得手段による通過時間の取得を許可するエンジン状態判定手段と、スロットル弁が閉状態であり、アイドルスイッチがオン状態であり、ギアが入れられていない場合に通過時間取得手段による通過時間の取得を許可する車両状態判定手段とを備え、
   前記通過時間取得手段は、前記エンジン状態判定手段と前記車両状態判定手段が許可した場合に通過時間を取得することを特徴とするエンジンの燃料制御装置。
2. 前記エンジン状態判定手段は、エンジン水温が所定の範囲外となった場合又は空燃比制御が行われた場合に通過時間取得手段による通過時間の取得を禁止し、前記車両状態判定手段は、スロットル弁が開状態となった場合、アイドルスイッチがオフ状態となった場合、又は、ギアが入れられた場合に通過時間取得手段による通過時間の取得を禁止することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。

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