JP4722676B2 - 多気筒エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン始動時の燃料噴射量を適正に制御して、排気エミッションの低減及び燃費向上を実現する多気筒エンジンの燃料噴射制御装置に関する。

従来、始動時の要求燃料噴射量は、エンジンの外的環境（外気温度、エンジン温度としての冷却水温度、燃料温度など）に影響されるが、一般的には冷却水温のみに基づいて設定されている。

冷却水温が低い冷態始動などの場合、吸気ポートなどの壁面に付着した燃料が気化し難いため始動時燃料噴射量は増量された値で設定される。一方、冷却水温の比較的高い再始動などでは吸気ポートなどの壁面に付着される燃料は気化し易いため、始動時燃料噴射量は減量された値で設定される。そして、始動後は、始動時燃料噴射量を冷却水温の上昇に伴い、或いは漸次的に減少させて、通常運転へ移行する。

始動時燃料噴射量を制御する技術として、例えば特許文献１（特開２００２−２１３２８０号公報）には、始動時の当初は、燃料増量を行わず、始動操作後、所定時間経過後に燃料増量補正を行うことで、必要最小限の燃料でエンジン始動を行い、始動時排気エミッションの低減、及び燃費向上を実現する技術が開示されている。

又、特許文献２（特開２００４−１８３５０２号公報）には、エンジン始動後に行われる１燃焼サイクル（以下「初回燃焼サイクル」と称する）では、冷却水温に基づき、燃料の壁面付着分が加算された一次燃料噴射量を設定し、初回燃料サイクルに連続する２回目燃焼サイクルでは、冷却水温に基づき、初回燃焼サイクル時の壁面付着燃料分が減算されている二次燃料噴射量を設定する技術が開示されている。

この特許文献２に開示されている技術よれば、初回燃焼サイクル時の燃料噴射量には燃料の壁面付着分が加算されているため、空燃比のリーン化が防止される。又、２回目燃焼サイクル時の燃料噴射量からは、初回燃焼サイクル時の壁面付着燃料分が減算されているため、空燃比のリッチ化を防止することができる。
特開２００２−２１３２８０号公報 特開２００４−１８３５０２号公報

上述した各特許文献に開示されている技術では、始動時の初回燃焼サイクルは、冷却水温に基づき設定した一次燃料噴射量で一律に燃料噴射制御を行っている。

しかし、初回燃焼サイクルの燃料噴射量を一律に制御した場合、例えば、ポート噴射式インジェクタにおいて、燃料噴射タイミングが排気行程、すなわち、吸気弁が閉じている間に設定されているエンジンでは、３噴射目の燃料噴射対象気筒が吸気行程中のとき最初の燃料噴射対象気筒が膨張行程に達して初爆（最初の燃焼）となる。従って、３噴射目の燃料噴射対象気筒の吸気行程中おいて、初めて燃焼による仕事が行われエンジントルクが発生し、エンジン回転数が上昇する。

エンジン回転数が上昇すると排気弁の閉じタイミングが早くなり、その分、吸気ポート側への吸入空気の逆流が少なくなるため、３噴射目の噴射対象気筒の体積効率が増加する。

図１０に４気筒エンジンの各気筒の行程とエンジン回転数との関係を示す。同図（ｃ）に示すように、４気筒エンジンの燃焼順が＃３→＃２→＃４→♯１であり、始動後、最初の噴射気筒（排気行程）が気筒＃３である場合、当該気筒♯３から順に燃料噴射を行う。その後、同図（ｂ）に示すように、当該気筒♯３が吸入行程となり、吸気弁が開弁すると、排気ポート内に噴射された燃料が吸入空気と共に筒内に供給されて混合気となる。筒内の混合気は、同図（ａ）に示すように、膨張行程において燃焼し、エンジントルクが発生する。従って、エンジンを始動させた場合、最初の噴射気筒（排気行程）に噴射された燃料が、３行程後の膨張行程に至るまでは、燃焼による仕事が行われずエンジントルクは上昇しない。

一方、同図（ａ）に実線で示すように、最初に燃料噴射を行った気筒♯３が膨張行程に達して燃焼による仕事が行われると、この初爆によりエンジントルクが発生してエンジン回転数Ｎｅが上昇する。従って、そのとき吸入行程にある気筒♯４は体積効率が増加する。しかし、当該気筒♯４に供給される燃料は、既に排気行程において噴射されるため、当該気筒♯４の空燃比はリーン化してしまう。

従って、同図（ａ）に実線で示すように、当該気筒＃４が膨張行程において燃焼による仕事を行っても、発生するエンジントルクは空燃比がリーンであるため不足気味となり、エンジン回転数Ｎｅの上昇率（Ｎ３−Ｎ２）が、その前の気筒＃２の燃焼によるエンジン回転数Ｎｅの上昇率（Ｎ２−Ｎ１）よりも低くなってしまう。更に、これが影響して、次の気筒＃１の燃焼によるエンジン回転数Ｎｅの上昇率（Ｎ４−Ｎ３）も低くなってしまい、始動時のエンジン回転数の立ち上がりが不安定化してしまう不都合がある。尚、図１０（ａ）に破線で示す特性は、本形態により得ることのできるエンジン回転数Ｎｅが示されており、この特性については後述する。

この対策として、エンジン回転数Ｎｅやスロットル弁下流の吸気管圧力の変化を検出し、この変化に応じて燃料噴射量をフィードバック補正することも考えられるが、制御応答性が充分ではなく、初回燃焼サイクルにおいて燃料噴射量を適正に補正することは困難である。

又、初回燃焼サイクル時に設定する燃料噴射量を、体積効率の増加を予測して増量することも考えられるが、１，２噴射目の噴射気筒（（図１０(ｃ)では＃３，＃２）に供給する燃料噴射量が、その増量分だけ無駄となり、燃費、及び排気エミッションが悪化する問題がある。

一方、リーンバーンエンジンのように、始動時の燃料噴射を吸入行程おいて行うものであっても同様に、初爆がその２行程後の膨張行程において行われるため、初爆時に吸入行程となる気筒の空燃比がリーンとなり、上述と同様の不具合が生じる。

尚、このような傾向は４気筒エンジンに限らず、６気筒エンジンであっても同様に現れ、１噴射目の気筒が初爆となってエンジントルクが発生するため、そのとき吸入行程にある気筒の体積効率が増加するので、当該気筒の空燃比が一時的にリーン化してしまう。

本発明は、上記事情に鑑み、初回燃焼サイクルにおける全ての気筒の空燃比を適正に制御し、エンジン回転数のスムーズな立ち上がりを実現できるばかりでなく、燃費の向上及び排気エミッションの低減を図ることのできる多気筒エンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、エンジン温度に基づいて初回燃焼サイクル時の各気筒の始動時燃料噴射量を設定する初回燃料噴射量設定手段を備え、上記初回燃料サイクル時に設定した上記始動時燃料噴射量で各気筒の膨張行程において燃焼による仕事を行わせる多気筒エンジンの燃料噴射制御装置において、上記初回燃料噴射量設定手段で設定する上記始動時燃料噴射量は、最初に燃料を噴射した気筒が膨張行程にあるときに吸気行程にある他の気筒を除いた残りの気筒に対する一次燃料噴射量と、上記他の気筒に対する二次燃料噴射量とを有し、上記一次燃料噴射量がエンジン始動時の上記エンジン温度に基づいて設定され、上記二次燃料噴射量が最初に燃料を噴射した上記気筒の膨張行程時におけるエンジン回転数の上昇により増量されることを特徴とする。

本発明によれば、初爆時に吸気行程にある気筒の燃料噴射量を体積効率の増加に相応する量だけ増量したので、初回燃焼サイクルにおける全ての気筒の空燃比が適正に制御され、エンジン回転数のスムーズな立ち上がりが実現されるばかりでなく、燃費の向上及び排気エミッションの低減を図ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１にエンジンの概略構成図、図２に電子制御系の回路構成図を示す。

図１の符号１は多気筒エンジン（以下、単に「エンジン」と称する）であり、図においては水平対向型４気筒エンジンを示す。このエンジン１のシリンダブロック１ａの左右両バンクに、シリンダヘッド２がそれぞれ設けられ、各シリンダヘッド２に吸気ポート２ａと排気ポート２ｂとが気筒毎に形成されている。

又、各吸気ポート２ａに吸気マニホルド３の下流端が連通され、この吸気マニホルド３の上流側がエアチャンバ４に集合されている。更に、このエアチャンバ４の上流側にスロットルチャンバ５が連通され、このスロットルチャンバ５の上流に吸気管６が連通され、この吸気管６の上流端にエアクリーナ７が取付けられ、このエアクリーナ７に接続されるエアインテーク通路にチャンバ８が連通されている。

尚、上述したスロットルチャンバ５にスロットル弁５ａが介装されている。このスロットル弁５ａは、例えばステッピングモータによって構成される駆動手段としてのスロットルアクチュエータ５ｂによって開閉駆動される電子制御式のスロットル弁である。

又、吸気マニホルド３の下流端に、噴射方向を吸気弁に指向されているインジェクタ１１が各気筒＃１〜＃４に配設されている。又、シリンダヘッド２には、先端の放電電極を各気筒の燃焼室に露呈する点火プラグ１２が各気筒＃１〜＃４に配設されている。

尚、本形態では気筒列が２列（ＲＨ，ＬＨ）に配設されており、各気筒列のピストンがクランク軸３０に対してコネクティングロッド（図示せず）を介して交互に連設されている。このクランク軸３０に対する連設順序から、ＲＨ側に気筒＃１，＃３、ＬＨ側に気筒＃２，＃４が配設されており、噴射順（点火順）は、＃１→＃３→＃２→＃４に設定されている。

又、シリンダヘッド２の各排気ポート２ｂに排気マニホルド１４の上流端が連通されており、この排気マニホルド１４の下流側が集合されて排気管１５に連通されている。この排気管１５の上流側に触媒１６が介装されており、又下流側にマフラ１７が連通されている。

次に、エンジン１の運転状態を検出するセンサ・スイッチ類について説明する。吸気管６のエアクリーナ７の直下流には、エアクリーナ７を経て取り入れられる吸入空気量を検出する吸入空気量センサ２０が介装され、スロットルチャンバ５に配設されたスロットル弁５ａに、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ２１が連設されている。又、エンジン１のシリンダブロック１ａの左右両バンクを連通する冷却水通路２３に、エンジン温度の代表である冷却水温を検出する冷却水温センサ２４が臨まされている。一方、触媒１６の上流に、排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検出する空燃比センサ２５が配設されている。更に、エンジン１のクランク軸３０に軸着するクランクロータ３１の外周にクランク角センサ３２が対設され、更に、クランク軸３０に対し１／２回転する吸気カムプーリ３３の裏面に気筒判別センサ３４が対設されている。

図２において、符号５０はエンジン制御装置（Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ）で、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、バックアップＲＡＭ５４、及びＩ／Ｏインターフェース５６がバスラインを介して接続されるマイクロコンピュータなどのコンピュータを中心として構成され、各部に安定化電源を供給する定電圧回路５７、Ｉ／Ｏインターフェース５６に接続されている駆動回路５８、Ａ／Ｄ変換器５９などの周辺回路が内蔵されている。

定電圧回路５７は、電源リレー６０のひとつのリレー接点を介してバッテリ６１に接続され、そのリレーコイルの一端が接地され、リレーコイルの他端が駆動回路５８に接続されている。尚、バッテリ６１には、イグニッションスイッチ６２の一端が接続され、このイグニッションスイッチ６２の他端がＩ／Ｏインターフェース５６の入力ポートに接続されている。

更に、定電圧回路５７は、直接、バッテリ６１に接続されており、イグニッションスイッチ６２のＯＮが検出されて電源リレー６０の接点が閉となると、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ５０内の各部へ電源を供給する一方、イグニッションスイッチ６２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常時、バックアップＲＡＭ５４にバックアップ用の電源を供給する。

又、バッテリ６１にスタータリレー６３のリレー接点を介してスタータモータ６４が接続されている。更に、スタータリレー６３のリレーコイルの一端が接地され、他端が駆動回路５８に接続されている。尚、このスタータリレー６３のリレーコイルは、後述するスタータスイッチ３５がＯＮすることで通電され、リレー接点がＯＮ動作される。

又、Ｉ／Ｏインターフェース５６の入力ポートには、アクセルペダル（図示せず）の踏込み量を検出するアクセルポジションセンサ６５、クランク角センサ３２、気筒判別センサ３４、スタータスイッチ３５などが接続されており、更に、Ａ／Ｄ変換器５９を介して、吸入空気量センサ２０、スロットル開度センサ２１、冷却水温センサ２４、空燃比センサ２５が接続されると共に、バッテリ電圧ＶBが入力されてモニタされる。

一方、Ｉ／Ｏインターフェース５６の出力ポートには、スロットルアクチュエータ５ｂ、及びインジェクタ１１などのアクチュエータが駆動回路５８を介して接続される。

Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ５０は、ＲＯＭ５２に記憶されている制御プログラムに従い、Ｉ／Ｏインターフェース５６を介して入力されるセンサ・スイッチ類からの検出信号、及びバッテリ電圧などをＣＰＵ５１で処理すると共に、ＲＡＭ５３に格納される各種データ、バックアップＲＡＭ５４に格納されている各種データ、及びＲＯＭ５２に記憶されている固定データなどに基づき、燃料噴射量、スロットル開度などを演算し、空燃比制御、アイドル回転数制御などの各種制御を行う。

ＣＰＵ５１では、ＲＯＭ５２に記憶されている制御プログラムに従い、クランク角センサ３２からのクランクパルスによりエンジン回転数Ｎｅを算出すると共に、特定のクランクパルスを基準とする燃料噴射開始時期を算出し、又、クランクパルスと次のクランクパルスとの間に割り込まれる気筒判別センサ３４からのカムパルスに基づき、燃料噴射対象気筒の気筒判別を行う。

又、通常運転時は、エンジン負荷Ｇｎに基づいて燃料噴射量ＴＡＵＧｎを求め、この燃料噴射量ＴＡＵＧｎを、各センサ類、スイッチ類で検出した各種運転状態パラメータに基づいて設定した各種補正値で補正して、最終的な燃料噴射量ＴＡＵを演算する。

又、エンジン始動時には、このときの冷却水温センサ２４で検出した冷却水温Ｔｗに基づいて、始動時燃料噴射量を設定する。始動時燃料噴射量は、初回燃焼サイクルにおけるの１噴射目と２噴射目と４噴射目の燃料噴射対象気筒に対する燃料噴射量（以下、「一次燃料噴射量」と称する）ＴＳＴＡＦ、及び３噴射目の気筒に対する二次燃料噴射量ＴＳＴＡＳと、２回目燃焼サイクル、すなわち５〜８噴射目の気筒に対して設定する三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮとがある。

上述した一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦ、二次燃料噴射量ＴＳＴＡＳ、及び三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮは、具体的には、図３、図４に示すフローチャートに従って設定される。

イグニッションスイッチ６２をＯＮするとＥ／Ｇ＿ＥＣＵ５０に駆動用電源が投入され、システムがイニシャライズされる。

すると、図３に示す始動時噴射制御ルーチンが起動され、先ず、ステップＳ１で、クランク角センサ３２から出力されるクランクパルスと、気筒判別センサ３４から出力されるカムパルスとに基づき、クランクパルスと次のクランクパルスとの間に割り込まれるカムパルスから、燃料噴射対象気筒の気筒判別を行う。

従って、イグニッションスイッチ６２をＯＮし、スタータスイッチ３５がＯＮされてクランキングが開始された後、クランクパルスとカムパルスとが入力されるまでプログラムは待機状態となる。

そして、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ５０にクランクパルスとカムパルスとが入力されて気筒判別が行なわれると、ステップＳ２へ進み、エンジン温度の代表である冷却水温Ｔｗに基づき、一次燃料噴射量（ＴＳＴＡＦ）テーブルを補間計算付きで参照して、一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦを設定する。

ＴＳＴＡＦテーブルはＲＯＭ５２の一連のアドレスで構成され、各領域には主に冷態時の始動性能を確保するための燃料噴射量が予め実験等から求めて格納されており、壁面付着燃料分を含む要求噴射量の総量として設定されている。

図５に示すように、一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦは冷却水温Ｔｗが低いほど高い値に設定されている。すなわち、各インジェクタ１１から噴射される燃料は、その全てが気化されて燃焼室へ供給される訳ではなく、その一部は吸気ポート２ａ、及びその周辺の壁面に付着して残留する。特に、冷態始動時は、燃焼室へ至る吸気ポート等の壁面温度が低いため、燃料の壁面付着係数は高くなり、その分、一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦが増量される。

燃料の壁面付着量はエンジン温度と因果関係があるため、エンジン温度の代表である冷却水温Ｔｗに基づいて一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦを設定することで、燃料の壁面付着分を加味した適正な燃料噴射量を設定することができる。

そして、ステップＳ３へ進み、一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦでインジェクタ１１に対する燃料噴射量ＴＡＵを設定する（ＴＡＵ←ＴＳＴＡＦ）。すると、この燃料噴射量ＴＡＵに対応する駆動信号が、駆動回路５８を介して１噴射目の燃料噴射気筒のインジェクタ１１へ所定タイミングで出力され、 このインジェクタ１１から所定に計量された燃料が噴射される。インジェクタ１１に対する燃料噴射タイミングは、排気行程に同期して燃料噴射して均一混合燃焼を行う通常の排気行程噴射と、リーンバーンエンジンのように吸入行程に同期して燃料噴射し、成層燃焼を行う吸入行程噴射とがある。

図７に排気行程噴射における各気筒の燃料噴射タイミング（パルス幅）を示し、図８に吸入行程噴射における各気筒の燃料噴射タイミング（パルス幅）を示す。

図７、図８に示すように、排気行程噴射、及び吸入行程噴射においては、１噴射目（最初）の噴射気筒が気筒＃３である場合、当該気筒＃３が最初の膨張行程（初爆）に達したとき、３噴射目の噴射気筒＃４が吸入行程となり、図示しない吸気弁が開弁して当該気筒＃４に吸入空気が供給される。

最初の気筒＃３が、膨張行程時において燃焼（初爆）により仕事を行うと、エンジントルクが発生してエンジン回転数Ｎｅが上昇する。すると、排気弁の閉じタイミングが早くなり、その分、吸気ポート側への吸入空気の逆流が少なくなり、従って、初爆時において吸入行程にある気筒＃４の体積効率が増加する。

ステップＳ４では、体積効率の増加する気筒を判別すべく、燃料噴射回数と初期噴射回数ｋＣＩＮＪＣＪＤと比較する。燃料噴射回数の初期値は０であり、燃料噴射量ＴＡＵが出力される毎にカウントアップされる。

上述したように、体積効率の増加する気筒は、初爆時に吸気行程にある気筒であり、４気筒エンジンの場合、３噴射目の気筒となる（図７、図８参照）。

従って、４気筒エンジンの場合、初期噴射回数ｋＣＩＮＪＣＪＤ＝２に設定される。尚、この場合、燃料噴射回数のカウントに代えて、点火回数をカウントするようにしても良い。

そして、燃料噴射回数がｋＣＩＮＪＣＪＤ（２回）に達していないときは、ステップＳ７へジャンプし、達したときはステップＳ５へ進む。従って、例えば１噴射目の気筒が＃３である場合、燃料増量の対象となる気筒は３噴射目の気筒＃４となる。

そして、ステップＳ５へ進むと、冷却水温Ｔｗに基づき、二次燃料噴射量（ＴＳＴＡＳ）テーブルを補間計算付きで参照して、二次燃料噴射量ＴＳＴＡＳを設定する。

ＴＳＴＡＳテーブルは、ＴＳＴＡＦテーブルと同様、ＲＯＭ５２の一連のアドレスで構成され、各領域には、初爆により増加する体積効率に相応する二次燃料噴射量ＴＳＴＡＳを冷却水温Ｔｗ毎に予め実験等から求めて格納されている。そのため、図５に示すように、二次燃料噴射量ＴＳＴＡＳは、一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦよりも体積効率の増加に相応する分だけ増量された値に設定されている。

次いで、ステップＳ６へ進み、３噴射目の燃料噴射気筒のインジェクタ１１、すなわち、１噴射目の燃料噴射対象気筒が気筒＃３である場合は、気筒＃４のインジェクタ１１に対する燃料噴射量ＴＡＵを、二次燃料噴射量ＴＳＴＡＳで設定する（ＴＡＵ←ＴＳＴＡＳ）。すると、この燃料噴射量ＴＡＵに対応する駆動信号が、駆動回路５８を介して３噴射目の燃料噴射気筒のインジェクタ１１へ所定タイミングで出力され、 当該インジェクタ１１から所定に計量された燃料が噴射される。

その後、ステップＳ７へ進み、燃料噴射回数と初回燃料サイクル終了回数ｋＣＩＮＪＣＪＤ２とを比較して、初回燃料サイクルが終了したか否かを調べる。二次燃料噴射量ＴＳＴＡＳは、初回燃焼サイクルにおける３噴射目の気筒に対して設定されるため、４気筒エンジンを採用する本形態では、ｋＣＩＮＪＣＪＤ２＝４に設定されている（図７、図８参照）。

そして、燃料噴射回数がｋＣＩＮＪＣＪＤ２とは異なる値である場合、すなわち、燃料噴射回数が１，２，４の何れかの場合は、ステップＳ２へ戻り、次の燃料噴射対象気筒のインジェクタ１１に対する一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦを設定する。従って、４噴射目の気筒、すなわち初回燃焼サイクルにおける最終気筒に対する燃料噴射量ＴＡＵは、一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦで再び設定されることになる。本形態では、燃料の無駄を省き、燃費を向上させるために、４噴射目の気筒に対する燃料噴射量ＴＡＵを一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦで設定しているが、燃料を増量しても問題がない場合は、４噴射目の気筒に対する燃料噴射量ＴＡＵを二次燃料噴射量ＴＳＴＡＳで設定するようにしても良い。

一方、燃料噴射回数がｋＣＩＮＪＣＪＤ２のときは（燃料噴射回数＝ｋＣＩＮＪＣＪＤ２）、初回燃料サイクルが終了したので、ステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、冷却水温Ｔｗに基づき、三次燃料噴射量（ＴＳＴＡＮ）テーブルを補間計算付きで参照して、三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮを設定する。

ＴＳＴＡＮテーブルは、ＴＳＴＡＦテーブルと同様、ＲＯＭ５２の一連のアドレスで構成され、各領域には、主に冷態時の始動性能を確保し、しかも排気エミッションの低減及び燃費向上を目的として、三次燃料噴射時の冷却水温Ｔｗに基づいて設定される要求燃料噴射量から、初回燃焼サイクル時に残留した壁面付着燃料分を減算し、更に、今回の壁面付着燃料分を加算した値の総量を三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮとして格納されている。

図５に示すように、ＴＳＴＡＮテーブルに格納されている三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮは、冷却水温Ｔｗが低いほど高い値に設定されており、且つ、一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦに比し、初回燃焼サイクル時の壁面付着燃料分が減算されているため、低い値を示している。

そして、ステップＳ９へ進むと、燃料噴射対象気筒のインジェクタ１１に対する燃料噴射量ＴＡＵを、三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮで設定する（ＴＡＵ←ＴＳＴＡＮ）。すると、この燃料噴射量ＴＡＵに対応する駆動信号が駆動回路５８を介して、燃料噴射対象気筒のインジェクタ１１へ所定タイミングで出力され、インジェクタ１１から所定に計量された燃料が噴射される。

その後、ステップＳ１０へ進み、エンジンが完爆したか否かを、エンジン回転数Ｎｅと完爆判定回転数ＴＳＴＪＤＧ（例えば５００ｒｐｍ）とを比較することで調べ、同時に、三次燃料噴射が終了したか否かを、始動初期からカウントされている燃料噴射回数が２回目燃焼サイクル終了回数ｋＣＩＮＪＣＪＤ３に達したか否かで調べる。

完爆判定回転数ＴＳＴＪＤＧが、ＴＳＴＪＤＧ＞Ｎｅのエンジン未爆、或いは燃料噴射回数が２回目燃焼サイクル終了回数ｋＣＩＮＪＣＪＤ３に達していない場合（燃料噴射回数＜ｋＣＩＮＪＣＪＤ３）は、ステップＳ８へ戻る。ステップＳ８へ戻ると、次の燃料噴射対象気筒のインジェクタ１１に対する三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮを設定する。尚、この場合も、燃料噴射回数のカウントに代えて点火回数をカウントするようにしても良い。又、本形態で採用するエンジンは、４気筒エンジンであるため２回目燃焼サイクル終了回数ｋＣＩＮＪＣＪＤ３は、ｋＣＩＮＪＣＪＤ３＝８に設定されている（図７、図８参照）。

一方、完爆判定回転数ＴＳＴＪＤＧが、ＴＳＴＪＤＧ≦Ｎｅのエンジン完爆と判定され、且つ燃料噴射回数が２回目燃焼サイクル終了回数ｋＣＩＮＪＣＪＤ３に達したと判定されたときは（噴射回数≧ｋＣＩＮＪＣＪＤ３）、ルーチンを終了する。

このように、本形態では、エンジン始動から完爆するまでの間において、燃料の壁面付着係数の最も高い初回燃焼サイクル時の一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦは壁面付着燃料量を加算した値で設定し、更に、初回燃焼サイクルにおいて最初の膨張行程を迎える気筒（図７、図８では、気筒♯３）が燃焼による仕事を行うときの吸気行程にある気筒（図７、図８では気筒＃４）に対する燃料噴射量が、エンジン回転数Ｎｅの上昇による体積効率の増加分を考慮して増量された値（二次燃料噴射量ＴＳＴＡＳ）で設定されているので、当該気筒の空燃比がリーン化せず、トルク不足が解消され、しかも、次の気筒（図７、図８では気筒＃１）に悪影響を及ぼす要因が解消されたので、図１０（ａ）に破線で示すように、エンジン回転数Ｎｅをスムーズに上昇させることができる。

更に、２巡目燃焼サイクルにおいて供給される三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮは、初回燃焼サイクル時の壁面付着燃料分を減算すると共に、今回の壁面付着燃料分を加算した値で設定したので、適正な空燃比を得ることができ、良好な始動性を得ることができると共に、始動時における排気エミッションの低減、及び燃費向上を実現することができる。

更に、初回燃焼サイクル時の一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦ及び二次燃料噴射量ＴＳＴＡＳと、三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮとを、エンジン温度の代表である冷却水温をパラメータとするそれぞれ別個のテーブルに格納したので、各冷却水温領域毎に燃料噴射量ＴＳＴＡＦ，ＴＳＴＡＳ，ＴＳＴＡＮを比較的自由に設定することができるため、この燃料噴射量ＴＳＴＡＦ，ＴＳＴＡＳ，ＴＳＴＡＮをより適正に設定することができる。

そして、始動時噴射制御ルーチンが終了すると、図４に示す始動後噴射制御ルーチンが起動され、先ず、ステップＳ１１で、冷却水温Ｔｗに基づきＴＳＴＡＮテーブルを補間計算付きで参照して、三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮを設定し、続く、ステップＳ１２で、冷却水温Ｔｗに基づき、燃料の壁面付着係数(ＴＡＵＳＴＭ)テーブルを補間計算付きで参照して、壁面付着係数ＴＡＵＳＴＭを設定する。壁面付着係数ＴＡＵＳＴＭは、インジェクタ１１から噴射される燃料の吸気ポート等の壁面に付着される割合を示すもので、例えば冷却水温Ｔｗに従い、1.5〜１の間で設定される。ＴＡＵＳＴＭ＝１で、壁面付着燃料量は０となる。従って、エンジン始動後の経過時間が長くなるに従い、壁面付着係数ＴＡＵＳＴＭは、次第に1.5から１に近づく値になる。

次いで、ステップＳ１３へ進み、三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮと壁面付着係数ＴＡＵＳＴＭとから、次式に基づき燃料噴射量ＴＡＵＳＴを設定する。
ＴＡＵＳＴ＝ＴＳＴＡＮ・ＴＡＵＳＴＭ

又、ステップＳ１４で、エンジン負荷Ｇｎに基づき、燃料噴射量（ＴＡＵＧｎ）テーブルを補間計算付きで参照し、或いは演算により、燃料噴射量ＴＡＵＧｎを設定する。尚、エンジン負荷Ｇｎは直接計測する以外に、例えばエンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａとに基づいて設定するようにしても良い。

そして、ステップＳ１５へ進み、ステップＳ１３，Ｓ１４で設定した燃料噴射量ＴＡＵＳＴ，ＴＡＵＧｎを比較し、ＴＡＵＳＴ≧ＴＡＵＧｎのときは、ステップＳ１６へ進み、燃料噴射量ＴＡＵＳＴを今回の最終的な燃料噴射量ＴＡＵとして設定し（ＴＡＵ←ＴＡＵＳＴ）、ルーチンを抜ける。

一方、ＴＡＵＳＴ＜ＴＡＵＧｎのときは、ステップＳ１７へ進み、ステップＳ１４で設定した燃料噴射量ＴＡＵＧｎを、各センサ類、スイッチ類で検出した各種運転状態パラメータに基づいて設定した各種補正値で補正して、最終的な燃料噴射量ＴＡＵを演算する。

次に、図６に示すタイムチャートに従い、本形態による燃料噴射制御の一例を説明する。

イグニッションスイッチ６２をＯＮした後（ｔ１）、スタータスイッチ３５をＯＮすると（ｔ２）、初回燃焼サイクル（ｔ２〜ｔ５）の内、２噴射目（ｔ２〜ｔ３）の気筒までは、燃料噴射量ＴＡＵが、ＴＳＴＡＦテーブルに格納されている一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦにて設定される。この一次燃料噴射量ＴＳＴＡＦは壁面付着燃料分が加算されているため、空燃比がリーン化せず良好な始動性を得ることができる。

その後の３噴射目（ｔ３〜ｔ４）の気筒が吸気行程となるとき、最初に噴射した気筒が初爆となりエンジン回転数Ｎｅが上昇するので、体積効率が増加する。従って、３噴射目の燃料は空燃比のリーン化を防止するため、ＴＳＴＡＳテーブルに格納されている体積効率の増加分を加味した二次燃料噴射量ＴＳＴＡＳで設定する。その結果、空燃比のリーン化が抑制され、トルク不足が発生せずエンジン回転数Ｎｅの落ち込みが無くなり、スムーズなエンジン回転数の上昇を得ることができる。更に、１つの気筒の燃料噴射量のみを増加するので、初回燃焼サイクルおける全気筒の燃料噴射量を増量する場合に比し、燃料の無駄がなく、燃費向上、及び排気エミッションの低減を実現することができる。

その後、２回目燃焼サイクル（ｔ５〜ｔ６）では、燃料噴射量ＴＡＵがＴＳＴＡＮテーブルに格納されている三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮにて設定される。この三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮは、初回燃焼サイクル時の壁面付着燃料分が減算されているため、空燃比がリッチ化せず、良好な始動性を得ることができる。

そして、２巡目燃焼サイクル（ｔ５〜ｔ６）が終了し、且つエンジンが完爆すると、始動後燃料噴射制御へ移行し、三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮを壁面付着係数ＴＡＵＳＴＭで補正した値で、燃料噴射量ＴＡＵＳＴを設定する。三次燃料噴射量ＴＳＴＡＮは、冷却水温Ｔｗの上昇に従い低い値となり、又、壁面付着係数ＴＡＵＳＴＭも冷却水温Ｔｗの上昇に従い１に近づく値となるため、初回の始動後燃料噴射制御では、燃料噴射量ＴＡＵＳＴが冷却水温Ｔｗの上昇に従い、燃料噴射毎に低下した値となる。又、その際、エンジン負荷Ｇｎに基づいて燃料噴射量ＴＡＵＧｎが設定されており、ＴＡＵＳＴ≧ＴＡＵＧｎの間（ｔ６〜ｔ７）、最終的な燃料噴射量ＴＡＵは、燃料噴射量ＴＡＵＳＴで設定される。そして、ＴＡＵＳＴ＜ＴＡＵＧｎとなったとき、それ以降は、燃料噴射量ＴＡＵＧｎに基づいて最終的な燃料噴射量ＴＡＵが設定される。

又、図９に、本形態の考えを４サイクル６気筒エンジンに適用した場合について示す。本形態による６気筒エンジンは、噴射順（点火順）が、＃１→＃６→＃３→＃２→＃５→＃４に設定されており、排気行程噴射において最初の噴射気筒が＃１である場合、この噴射気筒が膨張行程なり燃焼によりエンジントルクが発生すると、そのときの吸入行程にある気筒＃２の体積効率が上昇する。従って、４噴射目の気筒＃２に対する燃料噴射量を増量することで、本形態を適用することができる。

具体的には、図３に示す始動時噴射制御ルーチンの初期噴射回数ｋＣＩＮＪＣＪＤを３に設定し、初回燃料サイクル終了回数ｋＣＩＮＪＣＪＤ２を６に設定し、２回目燃焼サイクル終了回数ｋＣＩＮＪＣＪＤ３を１２に設定する。

尚、本発明は上述した形態に限るものではなく、例えば二次燃料噴射量は、一次燃料噴射量に増量係数を加算、或いは乗算することで増量するようにしても良い。

又、上述した４気筒エンジンでは、一次燃料噴射量を１噴射目と２噴射目と４噴射目としたが、一次燃料噴射量を１噴射目、２噴射目とし、二次燃料噴射量を３噴射目と４噴射目としても良い。更に、６気筒エンジンでは、一次燃料噴射量を１噴射目から３噴射目とし、二次燃料噴射量を４噴射目から６噴射目としてもよい。

エンジンの概略構成図 電子制御系の回路構成図 始動時噴射制御ルーチンを示すフローチャート 始動後噴射制御ルーチンを示すフローチャート 一次燃料噴射量テーブルと二次燃料噴射量テーブルと三次燃料噴射量テーブルとの説明図 燃料噴射制御例を示すタイムチャート 排気行程噴射における各気筒の燃料噴射タイミングを示すタイムチャート 吸入行程噴射における各気筒の燃料噴射タイミングを示すタイムチャート ６気筒エンジンの排気行程噴射における各気筒の燃料噴射タイミングを示すタイムチャート （ａ）は初爆からのエンジン回転数の上昇を示すタイムチャート、（ｂ）は（ａ）の燃焼気筒と吸気行程にある気筒との対応を示す説明図、（ｃ）は（ｂ）の吸気行程にある気筒と噴射気筒との対応を示す説明図

符号の説明

１…エンジン、
１１…インジェクタ、
２５…空燃比センサ、
５０…エンジン制御装置、
ＴＡＵ，ＴＡＵＳＴ，ＴＡＵＧｎ…燃料噴射量、
ＴＳＴＡＦ…一次燃料噴射量、
ＴＳＴＡＳ…二次燃料噴射量、
Ｔｗ…冷却水温、
ｋＣＩＮＪＣＪＤ…初期噴射回数、
ｋＣＩＮＪＣＪＤ２…初回燃料サイクル終了回数
ｋＣＩＮＪＣＪＤ３…２回目燃焼サイクル終了回数

Claims (3)

1. エンジン温度に基づいて初回燃焼サイクル時の各気筒の始動時燃料噴射量を設定する初回燃料噴射量設定手段を備え、
   上記初回燃料サイクル時に設定した上記始動時燃料噴射量で各気筒の膨張行程において燃焼による仕事を行わせる多気筒エンジンの燃料噴射制御装置において、
   上記初回燃料噴射量設定手段で設定する上記始動時燃料噴射量は、最初に燃料を噴射した気筒が膨張行程にあるときに吸気行程にある他の気筒を除いた残りの気筒に対する一次燃料噴射量と、上記他の気筒に対する二次燃料噴射量とを有し、
   上記一次燃料噴射量がエンジン始動時の上記エンジン温度に基づいて設定され、上記二次燃料噴射量が最初に燃料を噴射した上記気筒の膨張行程時におけるエンジン回転数の上昇により増量される
   ことを特徴とする多気筒エンジンの燃料噴射制御装置。
2. 上記多気筒エンジンが４気筒エンジンであり、上記二次燃料噴射量を供給する上記他の気筒が、最初に燃料噴射を行った上記気筒から３噴射目の気筒である
   ことを特徴とする請求項１記載の多気筒エンジンの燃料噴射制御装置。
3. 上記多気筒エンジンが６気筒エンジンであり、上記二次燃料噴射量を供給する上記他の気筒が、最初に燃料噴射を行った上記気筒から４噴射目の気筒である
   ことを特徴とする請求項１記載の多気筒エンジンの燃料噴射制御装置。

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