JP2007146831A

JP2007146831A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2007146831A
Application number: JP2006266198A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Shobu; 豊菖蒲
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2007-06-14
Also published as: US7523744B2; US20070095331A1

Abstract

【課題】エンジンの始動性を良好なものとする内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】機関始動時に、始動判定手段により内燃機関が始動不良と判定されると、給油される可能性のある燃料のなかで最もアルコール濃度が高い燃料のアルコール濃度と最もアルコール濃度が低い燃料のアルコール濃度との略中庸となる濃度付近の値となる第１エタノール（アルコール）濃度推定値に応じて燃料噴射量を補正する（Ｓ１５）。そして、第１エタノール濃度推定値に応じて補正された燃料噴射量による始動時に、内燃機関が始動不良と判定されると、第１アルコール濃度推定値とは異なる第２エタノール（アルコール）濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正する（Ｓ１９）。これによって、エンジン始動時の空燃比を最適化することができ、エンジン始動不良から早期に脱却することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

ガソリンの他にアルコールとガソリンの各種組成の混合燃料でも走行可能な、いわゆるフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）と言われる自動車においては、同一の当量比を得るようにするためには、燃料内のアルコール濃度を推定し、推定されたアルコール濃度に応じて機関への燃料噴射量を補正する必要がある。

しかし、給油直後の機関の始動時等では、燃料内のアルコール濃度が変化していても正確に把握することができないため、燃料噴射量を補正するためのアルコール濃度推定値と、実際のアルコール濃度が乖離している場合、空燃比が最適化されず始動不能や始動不良に陥る虞がある。

そこで、特許文献１においては、再給油が検出された後の機関始動時に、燃料内のアルコール濃度推定が完了していない場合には、燃料のアルコール濃度の推定値を給油される可能性のある燃料のなかで最もアルコール濃度が高い燃料のアルコール濃度と最もアルコール濃度が低い燃料のアルコール濃度との略中庸となる濃度に設定し、この略中庸なアルコール濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正するようにした技術が開示されている。
特開２００４−２９３４９１号公報

しかしながら、このような特許文献１の開示されるような技術においては、再給油後の始動時に、アルコール濃度を、最もアルコール濃度が高い燃料のアルコール濃度と最もアルコール濃度が低い燃料のアルコール濃度との略中庸となる濃度に固定しているため、必ずしも燃料噴射量が最適に補正されているとは限らず、始動不良が改善されない虞がある。

また、再給油後の始動時に、アルコール濃度を上記略中庸となる濃度に固定しているため、空燃比が濃い場合には、点火プラグに燃料が付着するいわゆるプラグかぶりが発生し、始動性が悪化してしまう虞がある。

そこで、本発明は、燃料内のアルコール濃度に応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置であって、機関始動時に、内燃機関が始動不良と判定されると、市場にて給油される可能性のある燃料のなかで最もアルコール濃度が高い燃料のアルコール濃度と最もアルコール濃度が低い燃料のアルコール濃度との略中庸となる濃度付近の値となる第１アルコール濃度推定値に応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置において、第１アルコール濃度推定値に応じて補正された燃料噴射量による始動時に、始動判定手段により内燃機関が始動不良と判定されると、第１アルコール濃度推定値とは異なる値のアルコール濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正することを特徴としている。

本発明によれば、エンジンが始動不良と判定されると、燃料噴射量を補正するアルコール濃度推定値が変更されるので、エンジン始動時の空燃比を最適化することができ、エンジン始動時に、エンジン始動不良から早期に脱却することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示している。本実施例における内燃機関は、ガソリンの他にアルコールとガソリンの各種組成の混合燃料でも走行可能な、いわゆるフレキシブルフューエルビークル（ＦＦＶ）と言われる車両に搭載されるものであって、燃料内に混合されるアルコールとしてエタノールを想定したものである。

エンジン本体１の燃焼室２には、吸気弁３を介して吸気通路４が接続されていると共に、排気弁５を介して排気通路６が接続されている。

吸気通路４には、エアクリーナ７、吸入空気量を検出するエアフローメータ８、吸入空気量を制御するスロットル弁９及び吸気中に燃料を噴射供給する燃料噴射弁１０が配設されている。

燃料噴射弁１０は、エンジンコントロールユニット１１（以下、ＥＣＵと記す）からの噴射指令信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるよう吸気中に燃料を噴射供給している。

排気通路６には、排気中の排気空燃比を検出する空燃比検出手段としての空燃比センサ１３と、三元触媒１４が配設されている。

三元触媒１４は理論空燃比を中心とするいわゆるウィンドウに空燃比がある場合に最大の転化効率をもって排気中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを同時に浄化できるため、ＥＣＵ１１では、三元触媒１４の上流側に設けた空燃比センサ１３からの出力に基づいて排気空燃比が上記のウィンドウの範囲内で一定の周期をもって振れるように空燃比のフィードバック制御を行う。

そして、ＥＣＵ１１には、エンジン本体１の冷却水温度を検知する水温センサ１５、エンジン回転数を検出するクランク角センサ１６、及び燃料タンク（図示せず）内の燃料レベルを検出する燃料レベルゲージセンサ１７からの信号が入力されている。

また、ＥＣＵ１１は、運転者によるエンジンキー操作によってスタータモータ（図示せず）が駆動させられたかどうかをスタータモータスイッチ（スタータスイッチ）１８のＯＮ−ＯＦＦ信号（ＯＮでスタータモータ駆動、ＯＦＦでスタータモータ停止）でモニタリングしている。

本実施形態においては、燃料内のアルコール濃度として、エタノール濃度を推定するものとする。燃料内のエタノール濃度は、暖機状態となって空燃比センサ１３が活性化されていれば、空燃比センサ１３で検出された排気空燃比の目標空燃比に対する偏差量（空燃比偏差量）と比例関係あるため、ＥＣＵ１１内のＲＯＭに予め記憶させてあるマップを用いて算出され、ＥＣＵ１１内に記憶すると共に随時更新されていく。そして、この記憶されたエタノール濃度に基づいて燃料噴射量の算出が行われる。

一方、エンジン始動時等の空燃比センサ１３が活性化されていない場合には、図２に示すように、燃料内のエタノール濃度を暫定的に推定し、燃料噴射量の最適化を実現する。

ステップ（以下Ｓと表記する）１１では、現在ＥＣＵ１１内に記憶されているエタノール濃度推定値を用いて、燃料噴射量を補正し、補正された燃料噴射量に基づきエンジン始動制御（図示しないスタータモータによるクランキングと燃料の噴射）を開始する。

Ｓ１２では、エンジンが始動したか否かを判定する。そして、エンジンが始動しない場合にはＳ１３へ進む。一方、エンジンが始動した場合には燃料内のエタノール濃度が現在ＥＣＵ１１内に記憶されているエタノール濃度推定値と略一致しているものとし、空燃比センサ１３が活性化されるまでは、現在記憶されているエタノール濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正する。

Ｓ１３では、スタータモータスイッチ１８がＯＮとなって２秒以上経過した場合あるいはスタータモータスイッチ１８のＯＮ／ＯＦＦがあった場合に、現状のアルコール濃度推定値が適切ではないためにエンジン始動不良となっている（適切に始動されなかった）と判定しＳ１４へ進む。そうでない場合にはＳ１２へ戻る。

Ｓ１４では、燃料噴射を止めてクランキングのみを行う掃気制御を実施し、Ｓ１５へ進む。尚、この掃気制御により、点火プラグに付着した燃料が吹き飛ばされ、点火プラグへの燃料付着によりプラグの着火性が悪化するいわゆるプラグかぶりを防止することができる。

Ｓ１５では、現在ＥＣＵ１１内に記憶されているエタノール濃度推定値ではなく、燃料内のエタノール濃度（アルコール濃度）を４０％とする第１エタノール濃度推定値（第１濃度推定値）を用いて燃料噴射量を補正し、補正された燃料噴射量に基づいてエンジン始動制御を行う。ここで、第１エタノール（アルコール）濃度推定値は、市場にて給油される可能性のある燃料のなかで最もアルコール濃度が高い燃料（エタノール濃度が８５％のいわゆるＥ８５燃料）のアルコール濃度と最もアルコール濃度が低い燃料（エタノール濃度が０％のＥ０燃料、すなわちガソリン）のアルコール濃度との略中庸となる濃度付近の値に設定されるものであり、本実施形態では、前述のようにエタノール濃度４０％（すなわちＥ４０燃料相当）に設定されている。エタノール濃度４０％に設定した際の燃料噴射量は、エタノール濃度０％（通常ガソリン）の場合に対して約１１８％である。

Ｓ１６では、エンジンが始動したか否かを判定する。そして、エンジンが始動しない場合にはＳ１７へ進む。一方、エンジンが始動した場合には燃料内のエタノール濃度が第１エタノール濃度推定値と略一致しているものとし、空燃比センサ１３が活性化されるまでは、第１エタノール濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正する。

Ｓ１７では、スタータモータスイッチ１８がＯＮとなって２秒以上経過した場合あるいはスタータモータスイッチ１８のＯＮ／ＯＦＦがあった場合に、第１エタノール濃度推定値が適切ではないためにエンジン始動不良となっている（適切に始動されなかった）と判定しＳ１８へ進む。そうでない場合にはＳ１６へ戻る。

Ｓ１８では、上述したＳ１４と同様の掃気制御を実施し、Ｓ１９へ進む。

Ｓ１９では、給油された燃料がエタノール濃度の低い燃料であると推定されるため、第１エタノール濃度推定値ではなく、燃料内のエタノール濃度（アルコール濃度）を１０％とする第２エタノール濃度推定値（第２濃度推定値）を用いて燃料噴射量を補正し、補正された燃料噴射量に基づいてエンジン始動制御を行う。エタノール濃度１０％に設定した際の燃料噴射量は、エタノール濃度０％（通常ガソリン）の場合に対して約１０５％である。

Ｓ２０では、エンジンが始動したか否かを判定する。そして、エンジンが始動しない場合にはＳ２１へ進む。一方、エンジンが始動した場合には燃料内のエタノール濃度が第２エタノール濃度推定値と略一致しているものとし、空燃比センサ１３が活性化されるまでは、第２エタノール濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正する。

Ｓ２１では、スタータモータスイッチ１８がＯＮとなって２秒以上経過した場合あるいはスタータモータスイッチ１８のＯＮ／ＯＦＦがあった場合に、第２エタノール濃度推定値が適切ではないためにエンジン始動不良となっていると（適切に始動されなかった）判定しＳ２２へ進む。そうでない場合にはＳ２０へ戻る。

Ｓ２２では、上述したＳ１４と同様の掃気制御を実施し、Ｓ２３へ進む。

Ｓ２３では、給油された燃料がエタノール濃度の高い燃料であると推定されるため、第２エタノール濃度推定値ではなく、燃料内のエタノール濃度（アルコール濃度）を８５％（Ｅ８５）とする第３エタノール濃度推定値（第３濃度推定値）を用いて燃料噴射量を補正し、補正された燃料噴射量に基づいてエンジン始動制御を行う。エタノール濃度８５％に設定した際の燃料噴射量は、エタノール濃度０％（通常ガソリン）の場合に対して約１４０％である。

Ｓ２４では、エンジンが始動したか否かを判定する。そして、エンジンが始動しない場合にはＳ２５へ進む。一方、エンジンが始動した場合には燃料内のエタノール濃度が第３エタノール濃度推定値と略一致しているものとし、空燃比センサ１３が活性化されるまでは、第３エタノール濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正する。

Ｓ２５では、スタータモータスイッチ１８がＯＮとなって２秒以上経過した場合あるいはスタータモータスイッチ１８のＯＮ／ＯＦＦがあった場合に、第３エタノール濃度推定値が適切ではないためにエンジン始動不良となっていると（適切に始動されなかった）判定しＳ２６へ進む。そうでない場合にはＳ１４へ戻り、再度、燃料内のエタノール濃度推定値を変更しながらエンジン始動不良状態からの脱却を図る。

尚、Ｓ１２、Ｓ１６、Ｓ２０及びＳ２４では、エンジンが始動したか否かは、例えば、ファーストアイドルで、エンジン回転数が１０００ｒｐｍを越えた場合をエンジンが始動した（ＹＥＳ）と判定する。

以上説明してきたように、本実施形態においては、エンジンを始動させる際に、エンジンが始動不良と判定されると、燃料噴射量を補正するエタノール濃度推定値が変更されるので、仮にエタノール濃度推定値が実際の燃料内のエタノール濃度と異なっていた場合にも、エンジン始動時の空燃比を最適化することができ、エンジン始動時に、エンジン始動不良から早期に脱却することができる。

また、第１エタノール濃度推定値で始動不良と判定された際には、第１エタノール濃度推定値（Ｅ４０）よりもエタノール濃度が薄い第２エタノール濃度推定値（Ｅ１０）を用いて燃料噴射量を補正することにより、まずは、燃料噴射量を減じることとなり、いわゆるプラグかぶりを抑制しつつエンジン始動時における空燃比の合わせ込みを行うことができる。

そして、エンジン始動時において、始動不良と判定された際には、掃気制御を行っているので、プラグかぶり等の影響を受けることはなく、エタノール濃度推定値を変更しつつ空燃比の合わせ込みを行うことができる。

尚、上述した実施形態においては、第１エタノール濃度推定値をＥ４０としたが、第１エタノール濃度はＥ４０に限定されるものではなく、例えばＥ６０とすることも可能である。また、第２エタノール濃度推定値についてもＥ１０に限定されるものではなく、第１エタノール濃度推定値よりもエタノール濃度の小さい値で、例えばＥ２０あるいはＥ０等の値に設定してもよい。第３エタノール濃度推定値についても、Ｅ８５に限定されるものではなく、第１エタノール濃度推定値よりもエタノール濃度の大きい値で、例えばＥ８０とすることも可能である。

上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１）燃料内のアルコール濃度に応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置であって、空燃比を検出する空燃比検出手段と、空燃比検出手段での検出値に基づいて燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、アルコール濃度推定値に基づいて内燃機関への燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、内燃機関が始動したか否かの判定を行う始動判定手段と、を有し、機関始動時に、始動判定手段により内燃機関が始動不良と判定されると、市場にて給油される可能性のある燃料のなかで最もアルコール濃度が高い燃料のアルコール濃度と最もアルコール濃度が低い燃料のアルコール濃度との略中庸となる濃度付近の値となる第１アルコール濃度推定値に応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置において、第１アルコール濃度推定値に応じて補正された燃料噴射量による始動時に、始動判定手段により内燃機関が始動不良と判定されると、第１アルコール濃度推定値とは異なる値のアルコール濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正する。これによって、エンジン始動時の空燃比を最適化することができ、エンジン始動時に、エンジン始動不良から早期に脱却することができる。

（２）上記（１）に記載の内燃機関の制御装置において、始動判定手段は、内燃機関の始動時間が所定時間以上となった場合に内燃機関が始動不良であると判定する。

（３）上記（１）に記載の内燃機関の制御装置において、始動判定手段は、内燃機関の始動が所定の回数以上行われた場合に内燃機関が始動不良であると判定する。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置は、第１アルコール濃度推定値に応じて補正された燃料噴射量での始動時に、始動判定手段により内燃機関が始動不良と判定されると、給油される可能性のある燃料のなかで第１アルコール濃度推定値よりもアルコール濃度が低い燃料に相当するアルコール濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正する。これによって、いわゆるプラグかぶりを抑制しつつエンジン始動時における空燃比の合わせ込みを行うことができる。

（５）上記（４）に記載の内燃機関の制御装置は、給油される可能性のある燃料のなかで第１アルコール濃度推定値よりもアルコール濃度が低い燃料に相当するアルコール濃度を用いて燃料噴射量を補正しても、始動判定手段により内燃機関が始動不良と判定された際には、給油される可能性のある燃料のなかで第１アルコール濃度推定値よりもアルコール濃度が高い燃料に相当するアルコール濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正する。

（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置は、始動判定手段により内燃機関が始動不良と判定されると、燃料噴射を止めてクランキングのみを行う掃気制御を行った後に、燃料噴射量を補正するアルコール濃度推定値の変更を行う。これによって、プラグかぶり等の影響を受けることはなく、エタノール濃度推定値を変更しつつ空燃比の合わせ込みを行うことができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置の概略構成を示す説明図。本発明に係る内燃機関の制御装置における制御の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１…エンジン本体
２…燃焼室
３…吸気弁
４…吸気通路
５…排気弁
６…排気通路
７…エアクリーナ
８…エアフローメータ
９…スロットル弁
１０…燃料噴射弁
１１…エンジンコントロールユニット
１３…酸素濃度センサ
１４…三元触媒
１５…水温センサ
１６…クランク角センサ
１７…燃料レベルゲージセンサ
１８…スタータモータスイッチ

Claims

燃料内のアルコール濃度に応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置であって、
空燃比を検出する空燃比検出手段と、
空燃比検出手段での検出値に基づいて燃料のアルコール濃度を推定するアルコール濃度推定手段と、
アルコール濃度推定値に基づいて内燃機関への燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、
内燃機関が始動したか否かの判定を行う始動判定手段と、を有し、
機関始動時に、始動判定手段により内燃機関が始動不良と判定されると、市場にて給油される可能性のある燃料のなかで最もアルコール濃度が高い燃料のアルコール濃度と最もアルコール濃度が低い燃料のアルコール濃度との略中庸となる濃度付近の値となる第１アルコール濃度推定値に応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置において、
第１アルコール濃度推定値に応じて補正された燃料噴射量による始動時に、始動判定手段により内燃機関が始動不良と判定されると、第１アルコール濃度推定値とは異なる値のアルコール濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
始動判定手段は、内燃機関の始動時間が所定時間以上となった場合に内燃機関が始動不良であると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
始動判定手段は、内燃機関の始動が所定の回数以上行われた場合に内燃機関が始動不良であると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
第１アルコール濃度推定値に応じて補正された燃料噴射量での始動時に、始動判定手段により内燃機関が始動不良と判定されると、給油される可能性のある燃料のなかで第１アルコール濃度推定値よりもアルコール濃度が低い燃料に相当するアルコール濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
給油される可能性のある燃料のなかで第１アルコール濃度推定値よりもアルコール濃度が低い燃料に相当するアルコール濃度を用いて燃料噴射量を補正しても、始動判定手段により内燃機関が始動不良と判定された際には、給油される可能性のある燃料のなかで第１アルコール濃度推定値よりもアルコール濃度が高い燃料に相当するアルコール濃度推定値を用いて燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
始動判定手段により内燃機関が始動不良と判定されると、燃料噴射を止めてクランキングのみを行う掃気制御を行った後に、燃料噴射量を補正するアルコール濃度推定値の変更を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。