エンジンの始動時制御装置
【課題】高温再始動時に、スロットル弁下流のエアチャンバに充満されている水蒸気が気筒に吸入されても、空燃比がリッチ化せず、失火発生が防止されて、良好な始動性を得ることができるようにする。
【解決手段】雨滴センサ３８で降水状態と判定すると(S30)、車速Ｓとスロットル開度θｔｈとエンジン回転数Ｎｅと吸気温度Ｔａｒとに基づき走行状態が、スロットル弁５ａ下流のエアチャンバ４に結露の発生する環境否かを調べ(S31〜S34)、結露の発生する環境と判定した場合、次回の再始動時が高温再始動のときは、スロットル弁５ａの開度を増加させて、吸入空気量を増量して、空燃比のリッチ化を防止する。
【解決手段】雨滴センサ３８で降水状態と判定すると(S30)、車速Ｓとスロットル開度θｔｈとエンジン回転数Ｎｅと吸気温度Ｔａｒとに基づき走行状態が、スロットル弁５ａ下流のエアチャンバ４に結露の発生する環境否かを調べ(S31〜S34)、結露の発生する環境と判定した場合、次回の再始動時が高温再始動のときは、スロットル弁５ａの開度を増加させて、吸入空気量を増量して、空燃比のリッチ化を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットル弁下流のボリューム室に水蒸気が充満している高温状態にあっても、空燃比のリッチ化を防止して良好な再始動性を得ることのできるエンジンの始動時制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スロットル弁下流に、インタクーラ等、容量の比較的大きなボリューム室を備えるエンジンでは、雨天時等、高湿度の環境条件下で走行を継続させると、ボリューム室の壁面に結露による水滴が付着する。高負荷運転直後にエンジンを停止させると、ボリューム室の壁面に付着されている水滴が、エンジンからの輻射熱により蒸発し、この水蒸気がボリューム室に充満する。
【０００３】
ボリューム室内に水蒸気が充満されている状態で再始動を行うと、この水蒸気が気筒に吸い込まれるため、相対的に、気筒に供給される空気量が少なくなる。その結果、空燃比がリッチとなり、失火の原因になる。
【０００４】
例えば特許文献１（特開昭５８−７４８５６号公報）には、吸気通路内を通過する空気の湿度を検知し、この湿度情報に基づいて燃料噴射量を補正する技術が開示されている。
【０００５】
又、特許文献２（特開２００２−２５６９３２号公報）には、エンジン停止直後の輻射熱により気化された壁面付着燃料が、再始動時に気筒に供給されて空燃比がオーバリッチとなることを防止するため、高温再始動時には、スロットル弁をバイパスするバイパス通路に介装されているアイドル制御弁の弁開度を大きくし、吸入空気量を増量させて始動時の空燃比を適正化する技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭５８−７４８５６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５６９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている技術では、通常運転時における吸気通路を通過する空気の湿度を検知しているに過ぎないため、ボリューム室に既に発生しており、エンジン始動により気筒へ吸入される水分（水蒸気）を検出することは出来ない。
【０００７】
又、特許文献２に開示されている技術では、エンジン始動時における壁面付着燃料の蒸発率を、直前のエンジン停止時の冷却水温と始動時の冷却水温及び吸気温度に基づいて燃料を推定しているが、ボリューム室はエンジン本体から比較的離れた位置に配設されているため、冷却水温の変化から蒸発率を推定することは出来ない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、高温再始動時にスロットル弁下流のボリューム室に水蒸気が充満されており、これが気筒に吸入されても、空燃比のリッチ化による失火発生を防止し、良好な始動性を得ることのできるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明は、エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段と、空燃比を可変設定する空燃比可変手段と、外気中の水分を検出する水分検出手段と、走行状態を検出する走行状態検出手段と始動時空燃比を演算する空燃比演算手段とを備えるエンジンの始動時制御装置において、前記空燃比演算手段に、前記水分検出手段で検出した外気中の水分と前記走行状態検出手段で検出した走行状態とに基づき、該走行状態がスロットル弁下流のボリューム室に結露が発生する環境か否かを判定する結露発生判定手段と、エンジン温度検出手段で検出したエンジン停止直前のエンジン温度と再始動時のエンジン温度とに基づき高温再始動か否かを判定する高温再始動判定手段と、前回のエンジン運転時に前記結露発生判定手段で結露発生と判定し、且つ前記高温再始動判定手段で高温再始動と判定したとき、前記空燃比をリーン補正する補正値を設定する空燃比補正値設定手段と、エンジン温度に基づいて設定した基本空燃比設定値を、前記空燃比補正値設定手段で設定した補正値で補正して始動時空燃比を設定する始動時空燃比設定手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エンジン停止前の外気中の水分と走行状態とに基づき、スロットル弁下流のボリューム室に結露が発生する環境にあると判断した場合、その後の再始動が高温再始動の場合は、ボリューム室に充満している水蒸気による空燃比のリッチ化を防止するため、空燃比をリーン補正するようにしたので、高温再始動時にスロットル弁下流のボリューム室に充満している水蒸気が気筒に吸入されても、空燃比がリッチ化することが無く、従って、失火発生を防止することができて、良好な始動性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１にエンジンの全体概略構成図、図２に電子制御系の回路構成図を示す。
【００１２】
先ず、図１に基づいてエンジンの全体構成について説明する。同図の符号１はエンジン本体であり、本実施形態においては水平対向型４気筒ガソリンエンジンが示されている。このエンジン本体１のシリンダブロック１ａの左右両バンクには、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。
【００１３】
エンジン本体１の吸気系としては、シリンダヘッド２の各吸気ポート２ａにインテークマニホルド３が連通され、このインテークマニホルド３に、各気筒の吸気通路が集合する、ボリューム室としてのエアチャンバ４を介して、 空燃比を可変設定する空燃比可変手段としてのスロットル弁５ａを介装するスロットルチャンバ５が連通されている。更に、スロットルチャンバ５の上流側に吸気管６を介してエアクリーナ７が取り付けられ、このエアクリーナ７がエアインテークチャンバ８に連通されている。又、スロットル弁５ａはスロットルアクチュエータ１０に連設されており、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）４０からの駆動信号に基づいて開閉動作される電子制御スロットル装置（ＥＴＣ）を構成している。
【００１４】
又、インテークマニホルド３の各気筒の吸気ポート２ａの直上流側に、インジェクタ１１が気筒毎に配設され、この各インジェクタ１１が燃料供給路１２を介して燃料タンク１３に連通されている。燃料タンク１３には、インタンク式の燃料ポンプ１４が設けられており、燃料ポンプ１４からの燃料が、燃料供給路１２に介装された燃料フィルタ１５を経てインジェクタ１１及びプレッシャレギュレータ１６に圧送され、プレッシャレギュレータ１６から燃料タンク１３にリターンされてインジェクタ１１への燃料圧力が所定に調圧される。又、各気筒毎に点火プラグ１７が配設されており、各点火プラグ１７にイグナイタ１９が接続されている。
【００１５】
一方、エンジン本体１の排気系としては、シリンダヘッド２の各排気ポート２ｂに連通するエキゾーストマニホルド２０の集合部に排気管２１が連通され、この排気管２１に触媒２２が介装されてマフラ２３に連通されている。
【００１６】
次に、エンジン運転状態を検出する各種センサ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、吸入空気量を計測する吸入空気量センサ２４ａと吸入空気の温度を計測する吸気温センサ２４ｂとを一体に内蔵する吸入空気量・吸気温計測ユニット２４が介装されている。又、スロットルチャンバ５に設けられたスロットル弁５ａに、スロットル弁５ａの開度を検出するスロットル開度センサ２５が連設されている。
【００１７】
又、エンジン本体１のシリンダブロック１ａにノックセンサ２６が取り付けられると共に、シリンダブロック１ａの左右バンクを連通する冷却水通路２７に、エンジン温度を間接的に検出するエンジン温度検出手段としての冷却水温センサ２８が臨まされている。更に、触媒２２の上流に排気センサの一例であるＯ2センサ２９が臨まされている。
【００１８】
又、エンジン本体１のクランクシャフト３０に軸着するクランクロータ３１の外周に、クランク角を検出するクランク角センサ３２が対設され、更に、クランクシャフト３０に対して１／２回転するカムシャフト３３に連設するカムロータ３４に、現在の燃焼行程気筒、燃料噴射対象気筒や点火対象気筒を判別する気筒判別センサ３５が対設されている。
【００１９】
次に、図２に基づき、エンジン本体１を制御する電子制御系の構成について説明する。インジェクタ１１、イグナイタ１９，スロットル弁５ａ等のアクチュエータ類に対する制御量の演算や制御信号の出力、すなわち、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御等のエンジン制御は、図２に示す電子制御装置（ＥＣＵ）４０によって行われる。
【００２０】
ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、バックアップＲＡＭ４４、カウンタ・タイマ群４５、及びＩ／Ｏインターフェイス４６がバスラインを介して互いに接続されるマイクロ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４７、Ｉ／Ｏインターフェイス４６に接続される駆動回路４８及びＡ／Ｄ変換器４９等の周辺回路が内蔵されている。尚、カウンタ・タイマ群４５は、各種のソフトウエアカウンタ・タイマとして用いられる。
【００２１】
定電圧回路４７は、電源リレー５０の第１のリレー接点を介してバッテリ５１に接続されると共に、直接、バッテリ５１に接続されており、イグニッションスイッチ５２がＯＮされて電源リレー５０の接点が閉になるとＥＣＵ４０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５２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常時、バックアップＲＡＭ４４にバックアップ用の電源を供給する。更に、バッテリ５１には、燃料ポンプリレー５３のリレー接点を介して燃料ポンプ１４が接続されている。尚、電源リレー５０の第２のリレー接点には、バッテリ５１から各アクチュエータに電源を供給する電源線が接続されている。
【００２２】
Ｉ／Ｏインターフェイス４６の入力ポートには、イグニッションスイッチ５２、ノックセンサ２６、クランク角センサ３２、気筒判別センサ３５、車速を検出する車速センサ３６、及びフロントガラス等に付着する雨滴から降水を代表とする外気中の水分を検出する水分検出手段としての雨滴センサ３８等が接続されている。尚、水分検出手段は、雨滴センサ３８に限らず、ワイパスイッチで代用することも可能であり、或いは車外湿度を検出する湿度センサを採用しても良い。但し、湿度センサはＡ／Ｄ変換器４９に接続する。尚、各センサ２４ａ，２４ｂ，２５，３２，３６で、走行状態を検出する走行状態検出手段を構成している。
【００２３】
更に、このＩ／Ｏインターフェイス４６の入力ポートには、Ａ／Ｄ変換器４９を介して、吸入空気量センサ２４ａ、スロットル開度センサ２５、冷却水温センサ２８、Ｏ２センサ２９、吸気温センサ２４ｂ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３７等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インターフェイス４６の出力ポートには、電源リレー５０、燃料ポンプリレー５３の各リレーコイル、スロットル弁５ａ、及び、インジェクタ１１等が駆動回路４８を介して接続されると共に、イグナイタ１９が接続されている。
【００２４】
ＣＰＵ４１では、ＲＯＭ４２に記憶されている制御プログラムに従って、Ｉ／０インターフェイス４６を介して入力されるセンサ・スイッチ類からの検出信号、及びバッテリ電圧等を処理し、ＲＡＭ４３に格納される各種データ、及びバックアップＲＡＭ４４に格納されている各種学習値データ、ＲＯＭ４２に記憶されている固定データ等に基づき、燃料噴射量、点火時期に対する駆動信号のデューティ比等を演算し、スロットル開度制御、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御等のエンジン制御を行う。
【００２５】
ＥＣＵ４０は、始動時空燃比を演算する空燃比演算手段としての機能を有し、再始動自おいて、前回のエンジン運転時に結露発生と推定し、且つ今回のエンジン始動が高温再始動と判定されたときは、エアチャンバ４内が水蒸気で充満しており、その水蒸気が気筒に吸入されることによる空燃比のリッチ化を防止するため、スロットル弁５ａの開度を増加させ吸入空気量を増量して、空燃比をリーン補正する制御を行う。
【００２６】
ＥＣＵ４０によって実行される始動時制御は、具体的には、図３〜図８に示すフローチャートに従って処理される。
【００２７】
図３は始動時冷却水温取得ルーチンであり、イグニッションスイッチ５２がＯＮされて、ＥＣＵ４０に電源が投入されたとき、１回のみ実行される。このルーチンでは、ステップＳ１０で、冷却水温センサ２８で検出した現在の冷却水温ＴＷＮを、今回のイグニッションスイッチ５２をＯＮしたときの始動時水温ＳＴＡＲＴＴＷとしてＲＡＭ４３に記憶し（ＳＴＡＲＴＴＷ←ＴＷＮ）、ルーチンを終了する。尚、この始動時水温ＳＴＡＲＴＴＷは、後述する始動時スロットル開度補正係数設定ルーチンにおいて読込まれる。
【００２８】
又、図４に示すエンジン停止時冷却水温取得ルーチンは、所定クランク角毎に実行される。すなわち、このルーチンでは、ステップＳ２０で、冷却水温センサ２８で検出した現在の冷却水温ＴＷＮを、停止時水温ＬＡＳＴＴＷとしてバックアップＲＡＭ４４に格納し（ＬＡＳＴＴＷ←ＴＷＮ）、ルーチンを抜ける。尚、この停止時水温ＬＡＳＴＴＷは、後述する始動時スロットル開度補正係数設定ルーチンにおいて読込まれる。又、この停止時水温ＬＡＳＴＴＷは、最新の冷却水温ＴＷＮにて順次更新されるため、イグニッションスイッチ５２をＯＦＦしたときは、エンジン停止直前の冷却水温ＴＷＮが停止時水温ＬＡＳＴＴＷとして格納される。
【００２９】
又、エンジン始動後、所定時間経過すると、図５に示す結露状態判定処理ルーチンが所定演算周期（例えば１[sec]）毎に実行される。
【００３０】
このルーチンでは、先ず、ステップＳ３０で、雨滴センサ３８からの信号に基づき降水状態かどうかを判定する。雨滴センサ３８はフロントガラスに付着する雨滴を監視しており、ＥＣＵ４０では、この雨滴センサ３８からの信号に基づき降水状態にあるか否かを判定する。そして、降水状態にあると判定したときはステップＳ３１へ進む。又、降水状態に無いと判定したときはステップＳ３９へ分岐する。尚、雨滴センサ３８に代えてワイパスイッチを採用している場合は、ワイパスイッチがＯＮされて、その状態が設定時間以上継続されているとき降水状態と判定する。又、雨滴センサ３８に代えて湿度センサを採用する場合は、湿度センサで検出した湿度と予め設定したしきい値とを比較し、湿度がしきい値を越えている場合、降水状態（高湿度状態）と判定する。
【００３１】
その後、ステップＳ３１へ進むと、このステップＳ３１〜Ｓ３７で、走行状態が結露の発生する環境にあるか否かを調べる。
【００３２】
すなわち、ステップＳ３１では、車速センサ３６で検出した車速Ｓを読込み、予め設定されている結露判定車速Ｓｏと比較する。結露はエアチャンバ４の内壁面が露点温度以下となることにより発生する。エアチャンバ４は走行時においては走行風により冷却されるため、エアチャンバ４が露点温度以下となる走行風の発生する車速を予め実験などから求め、これを結露判定車速Ｓｏとして設定する。
【００３３】
そして、Ｓ＜Ｓｏのときは、エアチャンバ４の壁面が露点温度以下となる可能性が無いため、ステップＳ３９へ分岐する。又、Ｓ≧Ｓｏのときは、エアチャンバ４が露点温度以下まで冷却される可能性があるため、ステップＳ３２へ進む。
【００３４】
ステップＳ３２では、スロットル開度センサ２５で検出したスロットル開度θｔｈと予め設定した結露判定用スロットル開度θｔｈｏとを比較する。又、ステップＳ３３では、クランク角センサ３２から出力される所定クランク角毎のクランク角パルスに基づき求めたエンジン回転数Ｎｅと予め設定した結露判定用エンジン回転数Ｎｅｏとを比較する。
【００３５】
上述したようにエアチャンバ４の内壁面が露点温度以下になると結露が発生する。このエアチャンバ４の内壁面は吸入空気により冷却される。吸気流量が一定の場合、吸気流速が速ければ冷却効率は高くなり、又、吸気流速が一定の場合、吸気流量が多ければ冷却効率は高くなる。結露判定用スロットル開度θｔｈｏと結露判定用エンジン回転数Ｎｅｏは、上述した関係に基づき予め実験等から求めた結露の発生が予測できる吸気流量、及び吸気流速に基づいて設定されている。
【００３６】
そして、ステップＳ３２でθｔｈ≧θｔｈｏと判定され、且つ、ステップＳ３３でＮｅ≧Ｎｅと判定された場合、ステップＳ３４へ進む。又、ステップＳ３２でθｔｈ＜θｔｈｏと判定され、或いは、ステップＳ３３でＮｅ＜Ｎｅｏと判定された場合、ステップＳ３９へ分岐する。
【００３７】
ステップＳ３４へ進むと、吸気温センサ２４ｂで検出した吸気温Ｔａｒと結露判定用吸気温度Ｔａｒｏとを比較する。尚、車両に外気温センサが搭載されている場合は、吸気温センサ２４ｂに代えて、外気温センサで検出した外気温を適用しても良い。
【００３８】
空気の飽和水蒸気量は吸気温度（外気温）と共に上昇するため、降水状態であっても吸気温度（外気温）が低い場合、エアチャンバ４の内壁に結露は発生し難い。結露判定用吸気温度Ｔａｒｏは、予め実験などから結露の発生しない吸気温度（外気温）を求めて設定されている。
【００３９】
そして、Ｔａｒ≧Ｔａｒｏと判定されたときは、ステップＳ３５へ進み、Ｔａｒ＜Ｔａｒｏと判定されたときは、ステップＳ３９へ分岐する。
【００４０】
ステップＳ３０〜Ｓ３４の判定条件を全て満足してステップＳ３５へ進むと、タイマカウンタのカウント値Ｃをインクリメントし（Ｃ←Ｃ＋１）、ステップＳ３６へ進み、吸入空気量センサ２４ａで検出した吸入空気量Ｑに基づき、判定基準値Ｃｏを設定する。この判定基準値Ｃｏは、外界が降水状態で、且つ結露の発生する走行条件が継続しており、エアチャンバ４に付着する水滴の量が、高温再始動時に空燃比に影響を及ぼす程の水蒸気となるまでの時間に相当する値であり、予め実験等により吸入空気量Ｑとその積算時間（判定基準値Ｃｏ）との関係を調べ、テーブルデータとして格納されている。
【００４１】
次いで、ステップＳ３７へ進み、タイマカウンタのカウント値Ｃが判定基準値Ｃｏに達したか否かを調べ、Ｃ＜Ｃｏのときは、そのままルーチンを抜ける。一方、Ｃ≧Ｃｏのとき、ステップＳ３８へ進み、結露判定フラグＦをセットして（Ｆ←１）、ルーチンを抜ける。尚、ステップＳ３０〜Ｓ３７での処理が結露発生判定手段に相当する。
【００４２】
一方、ステップＳ３０〜Ｓ３４の何れかからステップＳ３９へ進むと、タイマカウンタのカウント値Ｃをクリアし（Ｃ←０）、ステップＳ４０で結露判定フラグＦをクリアして（Ｆ←０）、ルーチンを抜ける。尚、結露判定フラグＦの値は、バックアップＲＡＭ４４に記憶され、次回の始動時に読込まれる。
【００４３】
又、イグニッションスイッチ５２をＯＮすると、図６に示す始動時制御ルーチンが所定時間（例えば１０[msec]）毎に実行される。このルーチンでは、先ず、ステップＳ５０で、イグニッションスイッチ５２がＯＮか否かを調べる。そして、イグニッションスイッチ５２がＯＮのときは始動操作中であると判断し、ステップＳ５３へジャンプする。又、イグニッションスイッチ５２がＯＦＦのときは、ステップＳ５１へ進み、エンジン回転数Ｎｅが０か否か、すなわちエンジン停止状態にあるか否かを調べる。そして、Ｎｅ＞０のエンジン稼働中のときは、ステップＳ５２へ進み、Ｎｅ＝０の停止中のときはルーチンを抜ける。
【００４４】
ステップＳ５２では、エンジン回転数Ｎｅと始動時のエンジン回転数Ｎｅ（例えば６００[rpm]）とを比較し、Ｎｅ≦Ｎｅｓｔの始動中と判定したときは、ステップＳ５３へ進む。又、Ｎｅ＞Ｎｅｓｔの始動後と判定したときは、ルーチンを抜け、通常時制御へ移行する。
【００４５】
そして、ステップＳ５３へ進むと、このステップＳ５３以降で、始動時処理が実行される。先ず、ステップＳ５３では、エンジン始動時のスロットル弁５ａを通過する吸気の基本流量を定める基本空燃比設定値としての始動時基本スロットル開度ＴＨＳＴＡを、冷却水温ＴＷＮに基づくテーブルを参照して設定する。図のステップＳ５３中に示すように、始動時基本スロットル開度ＴＨＳＴＡは、始動時の冷却水温ＴＷＮが低いほど大きな値に設定され、冷却水温ＴＷＮが高くなるに従い小さな値に設定される。
【００４６】
次いで、ステップＳ５４で、高温再始動時に、始動時基本スロットル開度ＴＨＳＴＡを補正して吸入空気量を増加させるための始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴを読込む。この始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴは、図７に示す始動時スロットル弁開度補正係数設定ルーチンで設定される。尚、始動時スロットル弁開度補正係数設定ルーチンについては後述する。
【００４７】
その後、ステップＳ５５へ進むと、始動時基本スロットル開度ＴＨＳＴＡに始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴを乗算し、スロットル弁５ａの開度を制御するための最終的な、始動時空燃比としての始動時スロットル開度ＤＴＨを算出する（ＤＴＨ←ＴＨＳＴＡ・ＴＨＳＴＡＲＴ）。そして、ステップＳ５６で、始動時スロットル開度ＤＴＨをセットし、ルーチンを抜ける。尚、この始動時制御ルーチンが始動時空燃比設定手段に相当する。
【００４８】
この始動時スロットル開度ＤＴＨに相当する駆動信号が、スロットルアクチュエータ１０へ出力されて、スロットル弁５ａの開度が制御される。尚、スロットル弁５ａの上流と下流とがバイパス通路で連通されており、このバイパス通路にアイドル制御（ＩＳＣ）弁が介装されているエンジンでは、始動時スロットル開度ＤＴＨで、ＩＳＣ弁の開度を制御するようにしても良い。
【００４９】
次に、図７に示す始動時空燃比補正係数設定ルーチンについて説明する。このルーチンは、所定演算周期（例えば、４０[msec]）毎に実行される。
【００５０】
先ず、ステップＳ６１で、バックアップＲＡＭ４４に格納されている、停止時水温ＬＡＳＴＴＷから、現在の始動時水温ＳＴＡＲＴＴＷを減算して、始動時差温ΔＬＴＴＷを算出する（ΔＬＴＴＷ←ＬＡＳＴＴＷ−ＳＴＡＲＴＴＷ）。
【００５１】
続く、ステップＳ６２で、停止時水温ＬＡＳＴＴＷが判定しきい値ＫＩＬＳＴＴＷＨ（例えば、８０[℃]）以下か否かを調べる。判定しきい値ＫＩＬＳＴＴＷＨは、前回、高温状態下においてエンジン停止したか否かを判断するための値であり、ＬＡＳＴＴＷ≦ＫＩＬＳＴＴＷＨの場合は、高温状態前のエンジン停止であると判定し、ステップＳ６８へ分岐し、始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴを、初期値である１．０に設定して（ＴＨＳＴＡＲＴ←１．０）、ルーチンを抜ける。
【００５２】
又、ステップＳ６２において、ＬＡＳＴＴＷ＞ＫＩＬＳＴＴＷＨの高温状態下でのエンジン停止と判定したときは、ステップＳ６３へ進み、始動時差温ΔＬＴＴＷと判定しきい値ΔＬＴＴＷｏとを比較する。この判定しきい値ΔＬＴＴＷｏは、今回のエンジン始動が、高温状態からの再始動か否かを判定する値であり、本実施形態では、ΔＬＴＴＷｏ＝３[℃]に設定されている。
【００５３】
そして、ΔＬＴＴＷ＞ΔＬＴＴＷｏの場合は、高温再始動では無いと判定し、ステップＳ６８へ分岐し、始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴを１．０に設定して（ＴＨＳＴＡＲＴ←１．０）、ルーチンを抜ける。又、ΔＬＴＴＷ≦ΔＬＴＴＷｏの場合は、高温再始動と判定し、ステップＳ６４へ進む。
【００５４】
ステップＳ６４では、バックアップＲＡＭ４４に記憶されている結露判定フラグＦの値を参照し、Ｆ＝１の結露有りの場合は、ステップＳ６５へ進む。又、Ｆ＝０の結露無しの場合は、ステップＳ６８へ進み、始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴを１．０に設定して（ＴＨＳＴＡＲＴ←１．０）、ルーチンを抜ける。
【００５５】
ステップＳ６５では、始動時差温ΔＬＴＴＷに基づいて第１補正係数テーブルＴＢ１を補間計算付で参照して第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１を設定する（ＴＨＳＴＴ１←ＴＢ１（ΔＬＴＴＷ））。第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１は、高温再始動時において、前回のエンジン停止時からの冷却水温ＴＷＮの変化に基づいて、スロットル弁５ａの開度を調整して吸入空気量を増加させることで、エアチャンバ４内の水蒸気が気筒に供給される際の空燃比のリッチ化を補償する係数である。より詳細には、スロットル弁５ａの制御量のベース値となる始動時基本スロットル開度ＴＨＳＴＡに対して、エアチャンバ４内の水蒸気が気筒に流入することによる空燃比のリッチ化を補償することのできる増量率である。
【００５６】
図８に第１補正係数テーブルＴＢ１の特性図を示す。この第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１は、始動時差温ΔＬＴＴＷをパラメータとして予め実験等により求めたものである。始動時差温ΔＬＴＴＷが小さい場合、エンジン停止から高温再始動までの時間が短いため、エアチャンバ４内の水蒸気発生率は低いため、初期値である１．０に設定される。一方、エンジン停止後の経過時間と共に冷却水温は低下するが、その間、エアチャンバ４内の水蒸気発生率は増加するため、始動時差温ΔＬＴＴＷの増加に従い空燃比のリッチ化を補償すべく、第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１は大きな値に設定される。しかし、エンジン停止後から再始動までの経過時間が長く、始動時差温ΔＬＴＴＷが比較的大きな値、すなわち、エアチャンバ４内の空気温度が低下すると、露点も低下するため水蒸気発生率が低下し、水蒸気は水滴に戻る。従って、気筒に吸入される水蒸気量は少なくなり、第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１の値は次第に初期値（１．０）に戻される。
【００５７】
その後、ステップＳ６６へ進むと、吸気温センサ２４ｂで検出した吸気温Ｔａｒに基づいて第２補正係数テーブルＴＢ２を補間計算付で参照し、第２の補正係数ＴＨＳＴＴ２を設定する（ＴＨＳＴＴ２←ＴＢ２(Ｔａｒ)）。第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１が水温差に基づく補正係数であるのに対し、第２の補正係数ＴＨＳＴＴ２は吸気温に基づく補正係数である。この第２の補正係数ＴＨＳＴＴ２は、吸気温Ｔａｒをパラメータとして予め実験等により、スロットル弁５ａの制御量のベース値となる始動時基本スロットル開度ＴＨＳＴＡに対し、エアチャンバ４内の水蒸気が気筒に流入することによる空燃比のリッチ化を補償することのできる増量率である。
【００５８】
図９に第２補正係数テーブルＴＢ２の特性図を示す。同図に示すように、本実施形態では、エンジンの特性上、第２の補正係数ＴＨＳＴＴ２を一定値（＝１．０）として設定している。従って、簡易的には、第２の補正係数ＴＨＳＴＴ２を省略することも可能であるが、予め設定しておくことで、設計変更等によりエンジン特性が変化した場合にも、柔軟に対応することが出来る。
【００５９】
次いで、ステップＳ６７へ進むと、第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１と第２の補正係数ＴＨＳＴＴ２とを乗算して始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴを設定し（ＴＨＳＴＡＲＴ←ＴＨＳＴＴ１・ＴＨＳＴＴ２）、ルーチンを抜ける。尚、この始動時スロットル開度補正係数設定ルーチンが、空燃比補正値設定手段に相当する。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、高温再始動時に、エアチャンバ４内の水蒸気が気筒に吸入されても、スロットル弁５ａの開度が増加されて、吸入空気量が増量され、空燃比がリーン補正される。その結果、空燃比のオーバリッチが防止されて、失火発生が未然に防止され、良好な始動性を得ることが出来る。
【００６１】
しかも、前回のエンジン停止時の冷却水温（停止時水温）ＬＡＳＴＴＷと再始動時の冷却水温（始動時水温）ＳＴＡＲＴＴＷとの差温（始動時差温）ΔＬＴＴＷ（、及び吸気温Ｔａｒ）に基づいて、エアチャンバ４内の水蒸気発生率を推定しているため、再始動時のエンジン状態に適応してスロットル弁５ａの開度を適正に制御することが出来る。尚、始動時の燃料噴射制御は、従来通りであるため説明を省略する。
【００６２】
又、本実施形態では、始動時におけるスロットル弁５ａの開度をエアチャンバ４内の水蒸気発生率に応じて増量することで、空燃比を適正化しているが、スロットル弁５ａの開度と燃料噴射量との双方を調整することで、空燃比の適正化を図るようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】エンジンの全体概略構成図
【図２】電子制御系の回路構成図
【図３】始動時冷却水温取得ルーチンを示すフローチャート
【図４】エンジン停止時冷却水温取得ルーチンを示すフローチャート
【図５】結露状態判定処理ルーチンを示すフローチャート
【図６】始動時制御ルーチンを示すフローチャート
【図７】始動時スロットル弁開度補正係数設定ルーチンを示すフローチャート
【図８】第１補正係数テーブルＴＢ１の特性図
【図９】第１補正係数テーブルＴＢ１の特性図
【符号の説明】
【００６４】
１…エンジン本体、
４…エアチャンバ、
５ａ…スロットル弁、
１０…スロットルアクチュエータ、
２４ａ…吸入空気量センサ、
２４ｂ…吸気温センサ、
２５…スロットル開度センサ、
２８…冷却水温センサ、
３６…車速センサ、
３７…アクセル開度センサ、
３８…雨滴センサ、
ΔＬＴＴＷ…始動時差温、
ΔＬＴＴＷｏ…判定しきい値、
θｔｈ…スロットル開度、
θｔｈｏ…結露判定用スロットル開度、
Ｃ…カウント値、
Ｃｏ…判定基準値、
ＤＴＨ…始動時スロットル開度、
Ｆ…結露判定フラグ、
ＫＩＬＳＴＴＷＨ…判定しきい値、
ＬＡＳＴＴＷ…停止時水温、
Ｎｅ…エンジン回転数、
Ｎｅｏ…結露判定用エンジン回転数、
Ｑ…吸入空気量、
Ｓ…車速、
ＳＴＡＲＴＴＷ…始動時水温、
Ｓｏ…結露判定車速、
ＴＨＳＴＡ…始動時基本スロットル開度、
ＴＨＳＴＡＲＴ…始動時スロットル開度補正係数、
ＴＨＳＴＴ１，ＴＨＳＴＴ２…補正係数、
ＴＷＮ…冷却水温、
Ｔａｒ…吸気温、
Ｔａｒｏ…結露判定用吸気温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットル弁下流のボリューム室に水蒸気が充満している高温状態にあっても、空燃比のリッチ化を防止して良好な再始動性を得ることのできるエンジンの始動時制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スロットル弁下流に、インタクーラ等、容量の比較的大きなボリューム室を備えるエンジンでは、雨天時等、高湿度の環境条件下で走行を継続させると、ボリューム室の壁面に結露による水滴が付着する。高負荷運転直後にエンジンを停止させると、ボリューム室の壁面に付着されている水滴が、エンジンからの輻射熱により蒸発し、この水蒸気がボリューム室に充満する。
【０００３】
ボリューム室内に水蒸気が充満されている状態で再始動を行うと、この水蒸気が気筒に吸い込まれるため、相対的に、気筒に供給される空気量が少なくなる。その結果、空燃比がリッチとなり、失火の原因になる。
【０００４】
例えば特許文献１（特開昭５８−７４８５６号公報）には、吸気通路内を通過する空気の湿度を検知し、この湿度情報に基づいて燃料噴射量を補正する技術が開示されている。
【０００５】
又、特許文献２（特開２００２−２５６９３２号公報）には、エンジン停止直後の輻射熱により気化された壁面付着燃料が、再始動時に気筒に供給されて空燃比がオーバリッチとなることを防止するため、高温再始動時には、スロットル弁をバイパスするバイパス通路に介装されているアイドル制御弁の弁開度を大きくし、吸入空気量を増量させて始動時の空燃比を適正化する技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭５８−７４８５６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５６９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている技術では、通常運転時における吸気通路を通過する空気の湿度を検知しているに過ぎないため、ボリューム室に既に発生しており、エンジン始動により気筒へ吸入される水分（水蒸気）を検出することは出来ない。
【０００７】
又、特許文献２に開示されている技術では、エンジン始動時における壁面付着燃料の蒸発率を、直前のエンジン停止時の冷却水温と始動時の冷却水温及び吸気温度に基づいて燃料を推定しているが、ボリューム室はエンジン本体から比較的離れた位置に配設されているため、冷却水温の変化から蒸発率を推定することは出来ない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、高温再始動時にスロットル弁下流のボリューム室に水蒸気が充満されており、これが気筒に吸入されても、空燃比のリッチ化による失火発生を防止し、良好な始動性を得ることのできるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明は、エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段と、空燃比を可変設定する空燃比可変手段と、外気中の水分を検出する水分検出手段と、走行状態を検出する走行状態検出手段と始動時空燃比を演算する空燃比演算手段とを備えるエンジンの始動時制御装置において、前記空燃比演算手段に、前記水分検出手段で検出した外気中の水分と前記走行状態検出手段で検出した走行状態とに基づき、該走行状態がスロットル弁下流のボリューム室に結露が発生する環境か否かを判定する結露発生判定手段と、エンジン温度検出手段で検出したエンジン停止直前のエンジン温度と再始動時のエンジン温度とに基づき高温再始動か否かを判定する高温再始動判定手段と、前回のエンジン運転時に前記結露発生判定手段で結露発生と判定し、且つ前記高温再始動判定手段で高温再始動と判定したとき、前記空燃比をリーン補正する補正値を設定する空燃比補正値設定手段と、エンジン温度に基づいて設定した基本空燃比設定値を、前記空燃比補正値設定手段で設定した補正値で補正して始動時空燃比を設定する始動時空燃比設定手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エンジン停止前の外気中の水分と走行状態とに基づき、スロットル弁下流のボリューム室に結露が発生する環境にあると判断した場合、その後の再始動が高温再始動の場合は、ボリューム室に充満している水蒸気による空燃比のリッチ化を防止するため、空燃比をリーン補正するようにしたので、高温再始動時にスロットル弁下流のボリューム室に充満している水蒸気が気筒に吸入されても、空燃比がリッチ化することが無く、従って、失火発生を防止することができて、良好な始動性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１にエンジンの全体概略構成図、図２に電子制御系の回路構成図を示す。
【００１２】
先ず、図１に基づいてエンジンの全体構成について説明する。同図の符号１はエンジン本体であり、本実施形態においては水平対向型４気筒ガソリンエンジンが示されている。このエンジン本体１のシリンダブロック１ａの左右両バンクには、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。
【００１３】
エンジン本体１の吸気系としては、シリンダヘッド２の各吸気ポート２ａにインテークマニホルド３が連通され、このインテークマニホルド３に、各気筒の吸気通路が集合する、ボリューム室としてのエアチャンバ４を介して、 空燃比を可変設定する空燃比可変手段としてのスロットル弁５ａを介装するスロットルチャンバ５が連通されている。更に、スロットルチャンバ５の上流側に吸気管６を介してエアクリーナ７が取り付けられ、このエアクリーナ７がエアインテークチャンバ８に連通されている。又、スロットル弁５ａはスロットルアクチュエータ１０に連設されており、後述する電子制御装置（ＥＣＵ）４０からの駆動信号に基づいて開閉動作される電子制御スロットル装置（ＥＴＣ）を構成している。
【００１４】
又、インテークマニホルド３の各気筒の吸気ポート２ａの直上流側に、インジェクタ１１が気筒毎に配設され、この各インジェクタ１１が燃料供給路１２を介して燃料タンク１３に連通されている。燃料タンク１３には、インタンク式の燃料ポンプ１４が設けられており、燃料ポンプ１４からの燃料が、燃料供給路１２に介装された燃料フィルタ１５を経てインジェクタ１１及びプレッシャレギュレータ１６に圧送され、プレッシャレギュレータ１６から燃料タンク１３にリターンされてインジェクタ１１への燃料圧力が所定に調圧される。又、各気筒毎に点火プラグ１７が配設されており、各点火プラグ１７にイグナイタ１９が接続されている。
【００１５】
一方、エンジン本体１の排気系としては、シリンダヘッド２の各排気ポート２ｂに連通するエキゾーストマニホルド２０の集合部に排気管２１が連通され、この排気管２１に触媒２２が介装されてマフラ２３に連通されている。
【００１６】
次に、エンジン運転状態を検出する各種センサ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、吸入空気量を計測する吸入空気量センサ２４ａと吸入空気の温度を計測する吸気温センサ２４ｂとを一体に内蔵する吸入空気量・吸気温計測ユニット２４が介装されている。又、スロットルチャンバ５に設けられたスロットル弁５ａに、スロットル弁５ａの開度を検出するスロットル開度センサ２５が連設されている。
【００１７】
又、エンジン本体１のシリンダブロック１ａにノックセンサ２６が取り付けられると共に、シリンダブロック１ａの左右バンクを連通する冷却水通路２７に、エンジン温度を間接的に検出するエンジン温度検出手段としての冷却水温センサ２８が臨まされている。更に、触媒２２の上流に排気センサの一例であるＯ2センサ２９が臨まされている。
【００１８】
又、エンジン本体１のクランクシャフト３０に軸着するクランクロータ３１の外周に、クランク角を検出するクランク角センサ３２が対設され、更に、クランクシャフト３０に対して１／２回転するカムシャフト３３に連設するカムロータ３４に、現在の燃焼行程気筒、燃料噴射対象気筒や点火対象気筒を判別する気筒判別センサ３５が対設されている。
【００１９】
次に、図２に基づき、エンジン本体１を制御する電子制御系の構成について説明する。インジェクタ１１、イグナイタ１９，スロットル弁５ａ等のアクチュエータ類に対する制御量の演算や制御信号の出力、すなわち、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御等のエンジン制御は、図２に示す電子制御装置（ＥＣＵ）４０によって行われる。
【００２０】
ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、バックアップＲＡＭ４４、カウンタ・タイマ群４５、及びＩ／Ｏインターフェイス４６がバスラインを介して互いに接続されるマイクロ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４７、Ｉ／Ｏインターフェイス４６に接続される駆動回路４８及びＡ／Ｄ変換器４９等の周辺回路が内蔵されている。尚、カウンタ・タイマ群４５は、各種のソフトウエアカウンタ・タイマとして用いられる。
【００２１】
定電圧回路４７は、電源リレー５０の第１のリレー接点を介してバッテリ５１に接続されると共に、直接、バッテリ５１に接続されており、イグニッションスイッチ５２がＯＮされて電源リレー５０の接点が閉になるとＥＣＵ４０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５２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常時、バックアップＲＡＭ４４にバックアップ用の電源を供給する。更に、バッテリ５１には、燃料ポンプリレー５３のリレー接点を介して燃料ポンプ１４が接続されている。尚、電源リレー５０の第２のリレー接点には、バッテリ５１から各アクチュエータに電源を供給する電源線が接続されている。
【００２２】
Ｉ／Ｏインターフェイス４６の入力ポートには、イグニッションスイッチ５２、ノックセンサ２６、クランク角センサ３２、気筒判別センサ３５、車速を検出する車速センサ３６、及びフロントガラス等に付着する雨滴から降水を代表とする外気中の水分を検出する水分検出手段としての雨滴センサ３８等が接続されている。尚、水分検出手段は、雨滴センサ３８に限らず、ワイパスイッチで代用することも可能であり、或いは車外湿度を検出する湿度センサを採用しても良い。但し、湿度センサはＡ／Ｄ変換器４９に接続する。尚、各センサ２４ａ，２４ｂ，２５，３２，３６で、走行状態を検出する走行状態検出手段を構成している。
【００２３】
更に、このＩ／Ｏインターフェイス４６の入力ポートには、Ａ／Ｄ変換器４９を介して、吸入空気量センサ２４ａ、スロットル開度センサ２５、冷却水温センサ２８、Ｏ２センサ２９、吸気温センサ２４ｂ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３７等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インターフェイス４６の出力ポートには、電源リレー５０、燃料ポンプリレー５３の各リレーコイル、スロットル弁５ａ、及び、インジェクタ１１等が駆動回路４８を介して接続されると共に、イグナイタ１９が接続されている。
【００２４】
ＣＰＵ４１では、ＲＯＭ４２に記憶されている制御プログラムに従って、Ｉ／０インターフェイス４６を介して入力されるセンサ・スイッチ類からの検出信号、及びバッテリ電圧等を処理し、ＲＡＭ４３に格納される各種データ、及びバックアップＲＡＭ４４に格納されている各種学習値データ、ＲＯＭ４２に記憶されている固定データ等に基づき、燃料噴射量、点火時期に対する駆動信号のデューティ比等を演算し、スロットル開度制御、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御等のエンジン制御を行う。
【００２５】
ＥＣＵ４０は、始動時空燃比を演算する空燃比演算手段としての機能を有し、再始動自おいて、前回のエンジン運転時に結露発生と推定し、且つ今回のエンジン始動が高温再始動と判定されたときは、エアチャンバ４内が水蒸気で充満しており、その水蒸気が気筒に吸入されることによる空燃比のリッチ化を防止するため、スロットル弁５ａの開度を増加させ吸入空気量を増量して、空燃比をリーン補正する制御を行う。
【００２６】
ＥＣＵ４０によって実行される始動時制御は、具体的には、図３〜図８に示すフローチャートに従って処理される。
【００２７】
図３は始動時冷却水温取得ルーチンであり、イグニッションスイッチ５２がＯＮされて、ＥＣＵ４０に電源が投入されたとき、１回のみ実行される。このルーチンでは、ステップＳ１０で、冷却水温センサ２８で検出した現在の冷却水温ＴＷＮを、今回のイグニッションスイッチ５２をＯＮしたときの始動時水温ＳＴＡＲＴＴＷとしてＲＡＭ４３に記憶し（ＳＴＡＲＴＴＷ←ＴＷＮ）、ルーチンを終了する。尚、この始動時水温ＳＴＡＲＴＴＷは、後述する始動時スロットル開度補正係数設定ルーチンにおいて読込まれる。
【００２８】
又、図４に示すエンジン停止時冷却水温取得ルーチンは、所定クランク角毎に実行される。すなわち、このルーチンでは、ステップＳ２０で、冷却水温センサ２８で検出した現在の冷却水温ＴＷＮを、停止時水温ＬＡＳＴＴＷとしてバックアップＲＡＭ４４に格納し（ＬＡＳＴＴＷ←ＴＷＮ）、ルーチンを抜ける。尚、この停止時水温ＬＡＳＴＴＷは、後述する始動時スロットル開度補正係数設定ルーチンにおいて読込まれる。又、この停止時水温ＬＡＳＴＴＷは、最新の冷却水温ＴＷＮにて順次更新されるため、イグニッションスイッチ５２をＯＦＦしたときは、エンジン停止直前の冷却水温ＴＷＮが停止時水温ＬＡＳＴＴＷとして格納される。
【００２９】
又、エンジン始動後、所定時間経過すると、図５に示す結露状態判定処理ルーチンが所定演算周期（例えば１[sec]）毎に実行される。
【００３０】
このルーチンでは、先ず、ステップＳ３０で、雨滴センサ３８からの信号に基づき降水状態かどうかを判定する。雨滴センサ３８はフロントガラスに付着する雨滴を監視しており、ＥＣＵ４０では、この雨滴センサ３８からの信号に基づき降水状態にあるか否かを判定する。そして、降水状態にあると判定したときはステップＳ３１へ進む。又、降水状態に無いと判定したときはステップＳ３９へ分岐する。尚、雨滴センサ３８に代えてワイパスイッチを採用している場合は、ワイパスイッチがＯＮされて、その状態が設定時間以上継続されているとき降水状態と判定する。又、雨滴センサ３８に代えて湿度センサを採用する場合は、湿度センサで検出した湿度と予め設定したしきい値とを比較し、湿度がしきい値を越えている場合、降水状態（高湿度状態）と判定する。
【００３１】
その後、ステップＳ３１へ進むと、このステップＳ３１〜Ｓ３７で、走行状態が結露の発生する環境にあるか否かを調べる。
【００３２】
すなわち、ステップＳ３１では、車速センサ３６で検出した車速Ｓを読込み、予め設定されている結露判定車速Ｓｏと比較する。結露はエアチャンバ４の内壁面が露点温度以下となることにより発生する。エアチャンバ４は走行時においては走行風により冷却されるため、エアチャンバ４が露点温度以下となる走行風の発生する車速を予め実験などから求め、これを結露判定車速Ｓｏとして設定する。
【００３３】
そして、Ｓ＜Ｓｏのときは、エアチャンバ４の壁面が露点温度以下となる可能性が無いため、ステップＳ３９へ分岐する。又、Ｓ≧Ｓｏのときは、エアチャンバ４が露点温度以下まで冷却される可能性があるため、ステップＳ３２へ進む。
【００３４】
ステップＳ３２では、スロットル開度センサ２５で検出したスロットル開度θｔｈと予め設定した結露判定用スロットル開度θｔｈｏとを比較する。又、ステップＳ３３では、クランク角センサ３２から出力される所定クランク角毎のクランク角パルスに基づき求めたエンジン回転数Ｎｅと予め設定した結露判定用エンジン回転数Ｎｅｏとを比較する。
【００３５】
上述したようにエアチャンバ４の内壁面が露点温度以下になると結露が発生する。このエアチャンバ４の内壁面は吸入空気により冷却される。吸気流量が一定の場合、吸気流速が速ければ冷却効率は高くなり、又、吸気流速が一定の場合、吸気流量が多ければ冷却効率は高くなる。結露判定用スロットル開度θｔｈｏと結露判定用エンジン回転数Ｎｅｏは、上述した関係に基づき予め実験等から求めた結露の発生が予測できる吸気流量、及び吸気流速に基づいて設定されている。
【００３６】
そして、ステップＳ３２でθｔｈ≧θｔｈｏと判定され、且つ、ステップＳ３３でＮｅ≧Ｎｅと判定された場合、ステップＳ３４へ進む。又、ステップＳ３２でθｔｈ＜θｔｈｏと判定され、或いは、ステップＳ３３でＮｅ＜Ｎｅｏと判定された場合、ステップＳ３９へ分岐する。
【００３７】
ステップＳ３４へ進むと、吸気温センサ２４ｂで検出した吸気温Ｔａｒと結露判定用吸気温度Ｔａｒｏとを比較する。尚、車両に外気温センサが搭載されている場合は、吸気温センサ２４ｂに代えて、外気温センサで検出した外気温を適用しても良い。
【００３８】
空気の飽和水蒸気量は吸気温度（外気温）と共に上昇するため、降水状態であっても吸気温度（外気温）が低い場合、エアチャンバ４の内壁に結露は発生し難い。結露判定用吸気温度Ｔａｒｏは、予め実験などから結露の発生しない吸気温度（外気温）を求めて設定されている。
【００３９】
そして、Ｔａｒ≧Ｔａｒｏと判定されたときは、ステップＳ３５へ進み、Ｔａｒ＜Ｔａｒｏと判定されたときは、ステップＳ３９へ分岐する。
【００４０】
ステップＳ３０〜Ｓ３４の判定条件を全て満足してステップＳ３５へ進むと、タイマカウンタのカウント値Ｃをインクリメントし（Ｃ←Ｃ＋１）、ステップＳ３６へ進み、吸入空気量センサ２４ａで検出した吸入空気量Ｑに基づき、判定基準値Ｃｏを設定する。この判定基準値Ｃｏは、外界が降水状態で、且つ結露の発生する走行条件が継続しており、エアチャンバ４に付着する水滴の量が、高温再始動時に空燃比に影響を及ぼす程の水蒸気となるまでの時間に相当する値であり、予め実験等により吸入空気量Ｑとその積算時間（判定基準値Ｃｏ）との関係を調べ、テーブルデータとして格納されている。
【００４１】
次いで、ステップＳ３７へ進み、タイマカウンタのカウント値Ｃが判定基準値Ｃｏに達したか否かを調べ、Ｃ＜Ｃｏのときは、そのままルーチンを抜ける。一方、Ｃ≧Ｃｏのとき、ステップＳ３８へ進み、結露判定フラグＦをセットして（Ｆ←１）、ルーチンを抜ける。尚、ステップＳ３０〜Ｓ３７での処理が結露発生判定手段に相当する。
【００４２】
一方、ステップＳ３０〜Ｓ３４の何れかからステップＳ３９へ進むと、タイマカウンタのカウント値Ｃをクリアし（Ｃ←０）、ステップＳ４０で結露判定フラグＦをクリアして（Ｆ←０）、ルーチンを抜ける。尚、結露判定フラグＦの値は、バックアップＲＡＭ４４に記憶され、次回の始動時に読込まれる。
【００４３】
又、イグニッションスイッチ５２をＯＮすると、図６に示す始動時制御ルーチンが所定時間（例えば１０[msec]）毎に実行される。このルーチンでは、先ず、ステップＳ５０で、イグニッションスイッチ５２がＯＮか否かを調べる。そして、イグニッションスイッチ５２がＯＮのときは始動操作中であると判断し、ステップＳ５３へジャンプする。又、イグニッションスイッチ５２がＯＦＦのときは、ステップＳ５１へ進み、エンジン回転数Ｎｅが０か否か、すなわちエンジン停止状態にあるか否かを調べる。そして、Ｎｅ＞０のエンジン稼働中のときは、ステップＳ５２へ進み、Ｎｅ＝０の停止中のときはルーチンを抜ける。
【００４４】
ステップＳ５２では、エンジン回転数Ｎｅと始動時のエンジン回転数Ｎｅ（例えば６００[rpm]）とを比較し、Ｎｅ≦Ｎｅｓｔの始動中と判定したときは、ステップＳ５３へ進む。又、Ｎｅ＞Ｎｅｓｔの始動後と判定したときは、ルーチンを抜け、通常時制御へ移行する。
【００４５】
そして、ステップＳ５３へ進むと、このステップＳ５３以降で、始動時処理が実行される。先ず、ステップＳ５３では、エンジン始動時のスロットル弁５ａを通過する吸気の基本流量を定める基本空燃比設定値としての始動時基本スロットル開度ＴＨＳＴＡを、冷却水温ＴＷＮに基づくテーブルを参照して設定する。図のステップＳ５３中に示すように、始動時基本スロットル開度ＴＨＳＴＡは、始動時の冷却水温ＴＷＮが低いほど大きな値に設定され、冷却水温ＴＷＮが高くなるに従い小さな値に設定される。
【００４６】
次いで、ステップＳ５４で、高温再始動時に、始動時基本スロットル開度ＴＨＳＴＡを補正して吸入空気量を増加させるための始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴを読込む。この始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴは、図７に示す始動時スロットル弁開度補正係数設定ルーチンで設定される。尚、始動時スロットル弁開度補正係数設定ルーチンについては後述する。
【００４７】
その後、ステップＳ５５へ進むと、始動時基本スロットル開度ＴＨＳＴＡに始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴを乗算し、スロットル弁５ａの開度を制御するための最終的な、始動時空燃比としての始動時スロットル開度ＤＴＨを算出する（ＤＴＨ←ＴＨＳＴＡ・ＴＨＳＴＡＲＴ）。そして、ステップＳ５６で、始動時スロットル開度ＤＴＨをセットし、ルーチンを抜ける。尚、この始動時制御ルーチンが始動時空燃比設定手段に相当する。
【００４８】
この始動時スロットル開度ＤＴＨに相当する駆動信号が、スロットルアクチュエータ１０へ出力されて、スロットル弁５ａの開度が制御される。尚、スロットル弁５ａの上流と下流とがバイパス通路で連通されており、このバイパス通路にアイドル制御（ＩＳＣ）弁が介装されているエンジンでは、始動時スロットル開度ＤＴＨで、ＩＳＣ弁の開度を制御するようにしても良い。
【００４９】
次に、図７に示す始動時空燃比補正係数設定ルーチンについて説明する。このルーチンは、所定演算周期（例えば、４０[msec]）毎に実行される。
【００５０】
先ず、ステップＳ６１で、バックアップＲＡＭ４４に格納されている、停止時水温ＬＡＳＴＴＷから、現在の始動時水温ＳＴＡＲＴＴＷを減算して、始動時差温ΔＬＴＴＷを算出する（ΔＬＴＴＷ←ＬＡＳＴＴＷ−ＳＴＡＲＴＴＷ）。
【００５１】
続く、ステップＳ６２で、停止時水温ＬＡＳＴＴＷが判定しきい値ＫＩＬＳＴＴＷＨ（例えば、８０[℃]）以下か否かを調べる。判定しきい値ＫＩＬＳＴＴＷＨは、前回、高温状態下においてエンジン停止したか否かを判断するための値であり、ＬＡＳＴＴＷ≦ＫＩＬＳＴＴＷＨの場合は、高温状態前のエンジン停止であると判定し、ステップＳ６８へ分岐し、始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴを、初期値である１．０に設定して（ＴＨＳＴＡＲＴ←１．０）、ルーチンを抜ける。
【００５２】
又、ステップＳ６２において、ＬＡＳＴＴＷ＞ＫＩＬＳＴＴＷＨの高温状態下でのエンジン停止と判定したときは、ステップＳ６３へ進み、始動時差温ΔＬＴＴＷと判定しきい値ΔＬＴＴＷｏとを比較する。この判定しきい値ΔＬＴＴＷｏは、今回のエンジン始動が、高温状態からの再始動か否かを判定する値であり、本実施形態では、ΔＬＴＴＷｏ＝３[℃]に設定されている。
【００５３】
そして、ΔＬＴＴＷ＞ΔＬＴＴＷｏの場合は、高温再始動では無いと判定し、ステップＳ６８へ分岐し、始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴを１．０に設定して（ＴＨＳＴＡＲＴ←１．０）、ルーチンを抜ける。又、ΔＬＴＴＷ≦ΔＬＴＴＷｏの場合は、高温再始動と判定し、ステップＳ６４へ進む。
【００５４】
ステップＳ６４では、バックアップＲＡＭ４４に記憶されている結露判定フラグＦの値を参照し、Ｆ＝１の結露有りの場合は、ステップＳ６５へ進む。又、Ｆ＝０の結露無しの場合は、ステップＳ６８へ進み、始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴを１．０に設定して（ＴＨＳＴＡＲＴ←１．０）、ルーチンを抜ける。
【００５５】
ステップＳ６５では、始動時差温ΔＬＴＴＷに基づいて第１補正係数テーブルＴＢ１を補間計算付で参照して第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１を設定する（ＴＨＳＴＴ１←ＴＢ１（ΔＬＴＴＷ））。第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１は、高温再始動時において、前回のエンジン停止時からの冷却水温ＴＷＮの変化に基づいて、スロットル弁５ａの開度を調整して吸入空気量を増加させることで、エアチャンバ４内の水蒸気が気筒に供給される際の空燃比のリッチ化を補償する係数である。より詳細には、スロットル弁５ａの制御量のベース値となる始動時基本スロットル開度ＴＨＳＴＡに対して、エアチャンバ４内の水蒸気が気筒に流入することによる空燃比のリッチ化を補償することのできる増量率である。
【００５６】
図８に第１補正係数テーブルＴＢ１の特性図を示す。この第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１は、始動時差温ΔＬＴＴＷをパラメータとして予め実験等により求めたものである。始動時差温ΔＬＴＴＷが小さい場合、エンジン停止から高温再始動までの時間が短いため、エアチャンバ４内の水蒸気発生率は低いため、初期値である１．０に設定される。一方、エンジン停止後の経過時間と共に冷却水温は低下するが、その間、エアチャンバ４内の水蒸気発生率は増加するため、始動時差温ΔＬＴＴＷの増加に従い空燃比のリッチ化を補償すべく、第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１は大きな値に設定される。しかし、エンジン停止後から再始動までの経過時間が長く、始動時差温ΔＬＴＴＷが比較的大きな値、すなわち、エアチャンバ４内の空気温度が低下すると、露点も低下するため水蒸気発生率が低下し、水蒸気は水滴に戻る。従って、気筒に吸入される水蒸気量は少なくなり、第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１の値は次第に初期値（１．０）に戻される。
【００５７】
その後、ステップＳ６６へ進むと、吸気温センサ２４ｂで検出した吸気温Ｔａｒに基づいて第２補正係数テーブルＴＢ２を補間計算付で参照し、第２の補正係数ＴＨＳＴＴ２を設定する（ＴＨＳＴＴ２←ＴＢ２(Ｔａｒ)）。第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１が水温差に基づく補正係数であるのに対し、第２の補正係数ＴＨＳＴＴ２は吸気温に基づく補正係数である。この第２の補正係数ＴＨＳＴＴ２は、吸気温Ｔａｒをパラメータとして予め実験等により、スロットル弁５ａの制御量のベース値となる始動時基本スロットル開度ＴＨＳＴＡに対し、エアチャンバ４内の水蒸気が気筒に流入することによる空燃比のリッチ化を補償することのできる増量率である。
【００５８】
図９に第２補正係数テーブルＴＢ２の特性図を示す。同図に示すように、本実施形態では、エンジンの特性上、第２の補正係数ＴＨＳＴＴ２を一定値（＝１．０）として設定している。従って、簡易的には、第２の補正係数ＴＨＳＴＴ２を省略することも可能であるが、予め設定しておくことで、設計変更等によりエンジン特性が変化した場合にも、柔軟に対応することが出来る。
【００５９】
次いで、ステップＳ６７へ進むと、第１の補正係数ＴＨＳＴＴ１と第２の補正係数ＴＨＳＴＴ２とを乗算して始動時スロットル開度補正係数ＴＨＳＴＡＲＴを設定し（ＴＨＳＴＡＲＴ←ＴＨＳＴＴ１・ＴＨＳＴＴ２）、ルーチンを抜ける。尚、この始動時スロットル開度補正係数設定ルーチンが、空燃比補正値設定手段に相当する。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、高温再始動時に、エアチャンバ４内の水蒸気が気筒に吸入されても、スロットル弁５ａの開度が増加されて、吸入空気量が増量され、空燃比がリーン補正される。その結果、空燃比のオーバリッチが防止されて、失火発生が未然に防止され、良好な始動性を得ることが出来る。
【００６１】
しかも、前回のエンジン停止時の冷却水温（停止時水温）ＬＡＳＴＴＷと再始動時の冷却水温（始動時水温）ＳＴＡＲＴＴＷとの差温（始動時差温）ΔＬＴＴＷ（、及び吸気温Ｔａｒ）に基づいて、エアチャンバ４内の水蒸気発生率を推定しているため、再始動時のエンジン状態に適応してスロットル弁５ａの開度を適正に制御することが出来る。尚、始動時の燃料噴射制御は、従来通りであるため説明を省略する。
【００６２】
又、本実施形態では、始動時におけるスロットル弁５ａの開度をエアチャンバ４内の水蒸気発生率に応じて増量することで、空燃比を適正化しているが、スロットル弁５ａの開度と燃料噴射量との双方を調整することで、空燃比の適正化を図るようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】エンジンの全体概略構成図
【図２】電子制御系の回路構成図
【図３】始動時冷却水温取得ルーチンを示すフローチャート
【図４】エンジン停止時冷却水温取得ルーチンを示すフローチャート
【図５】結露状態判定処理ルーチンを示すフローチャート
【図６】始動時制御ルーチンを示すフローチャート
【図７】始動時スロットル弁開度補正係数設定ルーチンを示すフローチャート
【図８】第１補正係数テーブルＴＢ１の特性図
【図９】第１補正係数テーブルＴＢ１の特性図
【符号の説明】
【００６４】
１…エンジン本体、
４…エアチャンバ、
５ａ…スロットル弁、
１０…スロットルアクチュエータ、
２４ａ…吸入空気量センサ、
２４ｂ…吸気温センサ、
２５…スロットル開度センサ、
２８…冷却水温センサ、
３６…車速センサ、
３７…アクセル開度センサ、
３８…雨滴センサ、
ΔＬＴＴＷ…始動時差温、
ΔＬＴＴＷｏ…判定しきい値、
θｔｈ…スロットル開度、
θｔｈｏ…結露判定用スロットル開度、
Ｃ…カウント値、
Ｃｏ…判定基準値、
ＤＴＨ…始動時スロットル開度、
Ｆ…結露判定フラグ、
ＫＩＬＳＴＴＷＨ…判定しきい値、
ＬＡＳＴＴＷ…停止時水温、
Ｎｅ…エンジン回転数、
Ｎｅｏ…結露判定用エンジン回転数、
Ｑ…吸入空気量、
Ｓ…車速、
ＳＴＡＲＴＴＷ…始動時水温、
Ｓｏ…結露判定車速、
ＴＨＳＴＡ…始動時基本スロットル開度、
ＴＨＳＴＡＲＴ…始動時スロットル開度補正係数、
ＴＨＳＴＴ１，ＴＨＳＴＴ２…補正係数、
ＴＷＮ…冷却水温、
Ｔａｒ…吸気温、
Ｔａｒｏ…結露判定用吸気温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段と、空燃比を可変設定する空燃比可変手段と、外気中の水分を検出する水分検出手段と、走行状態を検出する走行状態検出手段と始動時空燃比を演算する空燃比演算手段とを備えるエンジンの始動時制御装置において、
前記空燃比演算手段に、
前記水分検出手段で検出した外気中の水分と前記走行状態検出手段で検出した走行状態とに基づき、該走行状態がスロットル弁下流のボリューム室に結露が発生する環境か否かを判定する結露発生判定手段と、
エンジン温度検出手段で検出したエンジン停止直前のエンジン温度と再始動時のエンジン温度とに基づき高温再始動か否かを判定する高温再始動判定手段と、
前回のエンジン運転時に前記結露発生判定手段で結露発生と判定し、且つ前記高温再始動判定手段で高温再始動と判定したとき、前記空燃比をリーン補正する補正値を設定する空燃比補正値設定手段と、
エンジン温度に基づいて設定した基本空燃比設定値を、前記空燃比補正値設定手段で設定した補正値で補正して始動時空燃比を設定する始動時空燃比設定手段と
を備えていることを特徴とするエンジンの始動時制御装置。
【請求項２】
前記走行状態検出手段は、車速とスロットル開度とエンジン回転数と吸気温とに基づき走行状態が結露の発生する環境にあるか否かを調べる
ことを特徴とする請求項１記載のエンジンの始動時制御装置。
【請求項３】
前記結露発生判定手段は、吸入空気量検出手段で検出した吸入空気量に基づき計測時間を設定し、該計測時間の間、前記走行状態が結露の発生する環境を維持しているとき、結露発生と判定する
ことを特徴とする請求項１或いは２記載のエンジンの始動時制御装置。
【請求項１】
エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段と、空燃比を可変設定する空燃比可変手段と、外気中の水分を検出する水分検出手段と、走行状態を検出する走行状態検出手段と始動時空燃比を演算する空燃比演算手段とを備えるエンジンの始動時制御装置において、
前記空燃比演算手段に、
前記水分検出手段で検出した外気中の水分と前記走行状態検出手段で検出した走行状態とに基づき、該走行状態がスロットル弁下流のボリューム室に結露が発生する環境か否かを判定する結露発生判定手段と、
エンジン温度検出手段で検出したエンジン停止直前のエンジン温度と再始動時のエンジン温度とに基づき高温再始動か否かを判定する高温再始動判定手段と、
前回のエンジン運転時に前記結露発生判定手段で結露発生と判定し、且つ前記高温再始動判定手段で高温再始動と判定したとき、前記空燃比をリーン補正する補正値を設定する空燃比補正値設定手段と、
エンジン温度に基づいて設定した基本空燃比設定値を、前記空燃比補正値設定手段で設定した補正値で補正して始動時空燃比を設定する始動時空燃比設定手段と
を備えていることを特徴とするエンジンの始動時制御装置。
【請求項２】
前記走行状態検出手段は、車速とスロットル開度とエンジン回転数と吸気温とに基づき走行状態が結露の発生する環境にあるか否かを調べる
ことを特徴とする請求項１記載のエンジンの始動時制御装置。
【請求項３】
前記結露発生判定手段は、吸入空気量検出手段で検出した吸入空気量に基づき計測時間を設定し、該計測時間の間、前記走行状態が結露の発生する環境を維持しているとき、結露発生と判定する
ことを特徴とする請求項１或いは２記載のエンジンの始動時制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−８５１８０（Ｐ２００９−８５１８０Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５９０７０（Ｐ２００７−２５９０７０）
【出願日】平成１９年１０月２日（２００７．１０．２）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２日（２００７．１０．２）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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