JP3791170B2 - 多気筒エンジンの燃料制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒エンジンの各気筒への燃料供給を制御する燃料制御装置に関し、特に、エンジンがアイドル運転状態から加速運転状態に移行するときの異常燃焼の発生を抑制するための制御の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のエンジンの燃料制御装置として、例えば特公平７−３３７８３号公報に開示されるように、エンジンが加速運転状態に移行するとき、エンジン回転毎の燃料噴射（以下同期噴射という）とは別に、燃料増量のためにエンジン回転に同期しない燃料噴射（以下非同期噴射という）を行うようにしたものが知られている。このものでは、エンジンが定常運転状態から加速運転状態に移行する際にスロットル弁の開作動が検出されると、直ちに予め設定したパルス幅の非同期噴射によりエンジンへの供給燃料を増量することで、エンジンの各気筒において燃料の輸送遅れに伴い混合気がオーバーリーン状態になることを防止して、車両の加速運転性を良好に保つようにしている。
【０００３】
また、上記従来の燃料制御装置では、上記の非同期噴射が行われた後に吸気行程に移行する各気筒に対し、吸気行程に移行するまでの時間が長いほど非同期噴射の噴射パルス幅をを小さく補正することで、吸気ポートから各気筒に吸入されるまでの気化霧化時間の相違に起因する空燃比のばらつきを改善するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、車両の燃費改善のためにエンジンを高圧縮比の仕様としたり、アイドル回転数を従来よりも低く設定したりすることが行われているが、このようにすると、アイドル運転状態から加速運転状態への移行時に急激な圧力上昇を伴う異常燃焼（プリイグニッション）が発生し易くなる。そして、この異常燃焼によりエンジンからかなり大きな異音が聞え、このことから運転者が強い不安感を感じるという不具合が生じる。
【０００５】
このような異常燃焼は、吸気温度がある程度高い場合、高圧縮比のエンジンが低回転状態になっていれば必然的に発生する現象であり、その際、気筒内の混合気が一気に燃焼状態になって、通常の火炎伝播に伴う燃焼よりも遙かに大きな圧力上昇が生じていると考えられている。
【０００６】
すなわち、図９に示すように、気筒内の混合気は圧力上昇に伴い同図のａ点で活性化して化学反応を開始し、発火遅れ時間を経てｂ点で急激に燃焼状態に至るが、上記ａ点からｂ点までの発火遅れ時間に着目すると、この発火遅れ時間はエンジン回転数が変わってもあまり変化しないので、同図においてはエンジン回転数が低くなるほど短くなる。また、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンである場合には、空燃比が濃いほど発火遅れ時間は短縮される傾向がある。従って、上記図９においてエンジン回転数が低いほど、また混合気の空燃比が濃いほどｂ点は圧縮上死点側に近づき、異常燃焼による圧力上昇の度合いが大きくなるのである。
【０００７】
上述の如き異常燃焼とこれに伴う異音という問題に関して、上記従来の燃料制御装置では、アイドル運転状態から加速運転状態への移行時に行う非同期噴射によって、混合気の空燃比が過度に濃くなってしまうという問題がある。
【０００８】
すなわち、上記従来の燃料制御装置では、非同期噴射の際に吸気行程にない気筒について空燃比のばらつきを改善するようにしているものの、ちょうど吸気行程にある気筒については何ら考慮されていない。この気筒すなわちスロットル弁の開作動時にちょうど吸気行程にある気筒では、該スロットル弁の開作動時期が遅くなるほど気筒への実際の吸気充填量が小さくなるにもかかわらず、非同期噴射によって一定量の燃料が供給されることから、図１０に示すようにスロットル弁の開作動時期（加速開始タイミング）が遅くなるほど空燃比が濃くなっていき、プリイグニッションが発生する限界（プリイグ限界）を越えて過度に濃い状態になってしまう。
【０００９】
したがって、例えば、車両が渋滞路から抜け出て加速を開始するような場合、サージタンク内で暖められた空気がスロットル弁の開作動に伴い略アイドル状態のエンジンに供給され、同時に非同期噴射が行われると、スロットル弁の開作動時にちょうど吸気行程にある気筒では、高吸気温度、高圧縮比及び低回転速度に加えて、混合気の空燃比が過度に濃くなってしまい、プリイグニッションにより極めて大きな異音が発生するのである。
【００１０】
これに対し、空燃比が過度に濃くなることを防止するために非同期噴射の噴射量を予め小さく設定することも考えられるが、このようにすると、エンジンの加速開始時に燃料を増量して加速運転性の低下を防止するという初期の目的を十分に達成できなくなってしまう。
【００１１】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アイドル運転状態から加速運転状態に移行するときの燃料制御の手順に工夫を凝らすことで、車両の加速運転性を損なうことなくプレイグニッションとこれに伴う異音の発生を防止することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の解決手段では、エンジンがアイドル運転状態から加速運転状態に移行するとき、加速開始タイミング及び空燃比の変動幅を考慮して燃料増量の度合いを補正するようにした。
【００１３】
具体的には、請求項１記載の発明では、図１に示すように、多気筒エンジン１の加速運転の開始条件が成立したことを判定する加速開始判定手段３０ａと、上記エンジン１の各気筒毎に独立して燃料を供給する燃料供給手段１６と、上記加速開始判定手段３０ａによりエンジン１の加速開始条件の成立が判定されたとき、上記燃料供給手段１６に対し加速時の燃料増量のための燃料供給を行わせる燃料増量手段３０ｂとを備えた多気筒エンジンの燃料制御装置Ａを前提とする。そして、エンジン１のアイドル運転状態を判定するアイドル判定手段３０ｃと、該アイドル判定手段３０ｃによりエンジン１のアイドル運転状態が判定された状態で、上記加速開始判定手段３０ａによりエンジン１の加速開始条件の成立が判定されたとき、該判定の後にスロットル弁１４の開作動による吸気充填量の増大によって最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒２における混合気の空燃比が、所定範囲の値になるように、上記燃料増量手段３０ｂによる燃料の増量度合いを減少補正する補正手段３０ｄを設ける構成とする。
【００１４】
ここで、上記の圧縮圧力が実質的に増大する気筒２とは、スロットル弁１４の開作動に伴い吸気充填量が増大して、圧縮上死点における圧力（圧縮圧力）が混合気の自発火し得る程度にまで十分高くなっている気筒のことであり、このように圧縮圧力が十分に高まったときには、空燃比やエンジン回転数等の要因が揃っていれば自然にプリイグニッションが発生する。また、エンジンの仕様等によっても異なるが、通常、上記スロットル弁１４の開作動時に排気行程の終期から吸気行程の中期にある気筒が１番目の気筒になる。
【００１５】
また、上記空燃比の所定範囲とは、理論空燃比よりもリーンであってエンジンの加速に伴いプリイグニッションが発生する限界の空燃比と、該空燃比よりもさらにリーンであって加速ヘジテーションが起きる限界の空燃比との間の範囲である。
【００１６】
さらに、上記補正手段３０ｄは、上記１番目の気筒２が、上記加速開始判定手段３０ａによるエンジン１の加速開始判定時点で排気行程終期から吸気行程にあるときには、その加速開始判定時点が遅いほど、上記燃料増量手段３０ｂによる燃料増量の度合いが小さくなるように補正を行うものとする。
【００１７】
そして、上記の構成によれば、アイドル判定手段３０ｃによりエンジン１のアイドル運転状態が判定されていて、かつ加速開始判定手段３０ａによりエンジン１の加速開始条件の成立が判定されたときには、加速開始判定の後に最初にプリイグニッションの発生が予想される上記１番目の気筒２において、混合気の空燃比が上記所定範囲の値になるように、燃料増量手段３０ｂによる燃料増量の度合いが補正手段３０ｄによって減少補正される。このことで、上記１番目の気筒２において混合気の空燃比が過度に濃くなることを防止して、プリイグニッションとこれに伴う異音の発生とを防止することができる。
【００１８】
その際、上記加速開始判定手段３０ａによるエンジン１の加速開始判定時点、すなわちスロットル弁１４の開作動時点で１番目の気筒２が排気行程終期から吸気行程にあるときには、上記スロットル弁１４の開作動時点が遅いほど１番目の気筒２への吸気充填量が減少するので、これに応じて上記燃料増量手段３０ｂによる燃料増量の度合いが小さくなるように補正することで、上記１番目の気筒２における混合気の空燃比を上記所定範囲の値にすることができる。
【００１９】
そうして、上記１番目の気筒２の燃焼によりエンジン１の回転速度が高まれば、続いて点火される気筒２では、混合気がばらついていてもプリイグニッションの発生は抑制される。
【００２０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明における補正手段は、１番目の気筒に続いて圧縮圧力が実質的に増大する２番目の気筒における空燃比も所定範囲の値になるように、燃料増量手段による燃料増量の度合いを小さく補正するものとする。
【００２１】
このことで、２番目の気筒においても混合気の空燃比が所定範囲の値にされるので、例えば１番目の気筒で失火等が起きてエンジン回転速度を高められなかったとしても、上記２番目の気筒におけるプリイグニッションを防止することができる。
【００２２】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２における補正手段は、エンジン未暖機状態では燃料増量度合いの補正を行わないものとする。すなわち、一般に、エンジン未暖機状態では燃料の気化霧化が悪くなって吸気ポートから気筒内へ吸入される量が減少するので、燃料増量度合いを補正せずに加速開始時の燃料増量を十分に行って、ヘジテーション等の運転性の悪化を防止することができる。尚、エンジン未暖機状態では一般にプリイグニッションは発生しない。
【００２３】
請求項４記載の発明では、請求項１記載の発明における燃料増量手段は、加速開始判定手段によりエンジンの加速開始条件の成立が判定されたとき、燃料供給手段により直ちに燃料供給を行うものとする。このことで、エンジンの加速開始条件の成立が判定されたときに直ちに燃料増量のための燃料供給が行われるので、燃料の気化霧化時間をできるだけ長くして、気筒への供給量を確保することができる。
【００２４】
請求項５記載の発明では、請求項１における燃料増量手段は、加速開始判定手段によりエンジンの加速開始条件の成立が判定されたとき、燃料供給手段により吸気行程における所定の供給時点で燃料供給を行うものとする。
【００２５】
このことで、燃料が十分に気筒内に充填されるような吸気行程における所定の供給時点で、燃料増量のための燃料供給を行うことで、燃料を効率よく気筒内に供給することができる。また、上記燃料増量のための燃料供給をエンジン回転に同期して行われる基本的な燃料供給と異なる時点で行うようにすれば、両者の干渉による悪影響を回避することができる。
【００２６】
請求項６記載の発明では、請求項５における燃料増量手段は、エンジン回転数が高いほど所定の供給時点を早期に補正する供給時点補正部を備えるものとする。このことで、エンジン回転数が高くなることで吸気弁の開弁時間が相対的に短くなっても、その分、燃料増量手段による燃料供給時点が早期に補正されるので、燃料の気化霧化時間を確保して十分に気筒内に供給することができる。
【００２７】
請求項７記載の発明では、請求項１〜６のいずれか１つにおけるエンジンは、オートマチックトランスミッションが装備された車両に搭載されているものとする。すなわち、一般に、オートマチックトランスミッションが装備された車両では、車両の発進時に運転者のアクセル踏み操作によって、エンジンがアイドル運転状態から直ちに加速運転状態に移行されることが多くプリイグニッションが発生し易いので、このような車両に搭載されたエンジンに適用することで、本発明の作用効果を特に有効なものとすることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２９】
（実施形態１）
図１は、本発明の燃料制御装置Ａを直列４気筒４サイクルガソリンエンジン１に適用した実施形態１を示す。このエンジン１は燃費低減のために圧縮比が９．５の高圧縮比仕様とされ、アイドル回転数が６００r.p.m.以下に設定されたものであり、また、オートマチックトランスミッションを装備した車両に搭載されるものである。
【００３０】
上記エンジン１は４つの気筒２，２，…（１つのみ図示する）を有するシリンダブロック３と、該シリンダブロック３の上面に組付けられたシリンダヘッド４と、各気筒２内に往復動可能に嵌装されたピストン５とを備え、上記各気筒２内にはピストン５及びシリンダヘッド３により囲まれる燃焼室６が区画形成されている。この燃焼室６の上部には点火プラグ７が臨設され、該点火プラグ７はイグナイタ等を含む点火回路８に接続されている。
【００３１】
さらに、１０は上記各気筒２の燃焼室６に吸気（空気）を供給する吸気通路で、この吸気通路１０の上流端はエアクリーナ１１に接続される一方、下流端は吸気弁１２を介して燃焼室６に連通されている。上記吸気通路１０には、エンジン１に吸入される吸入空気量を検出するエアフローセンサ１３と、吸気通路１０を絞るスロットル弁１４と、サージタンク１５と、各気筒毎に独立に燃料を噴射供給する４つのインジェクタ（燃料供給手段）１６，１６，…（図には１つのみ示す）とが上流側から順に配設されている。また、１７はエアクリーナ１１に設けられていて吸気温度を検出する吸気温センサ、１８はスロットル弁１４の開度を検出するスロットル開度センサである。
【００３２】
一方、２０は上流端が上記燃焼室６に連通されていて、該燃焼室６から燃焼ガスを排出する排気通路であり、この排気通路２０には排気ガス中の酸素濃度を基に空燃比を検出するＯ2センサ２２と、排気ガスを浄化するための三元触媒からなる触媒コンバータ２３とが上流側から順に配設されている。
【００３３】
さらに、上記エンジン１には、図示しないクランクシャフトの回転角を検出する電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ２６が設けられている。このクランク角センサ２６は、クランクシャフトの端部に設けた被検出用プレート２７の外周に対応する箇所に配置され、該被検出用プレート２７がクランクシャフトの回転とともに回転されたとき、その外周部に突設された４つの突起部の通過に応じて、各気筒毎の上死点位置を０度として、例えば、−６度、１０４度、１７４度、２８４度のクランク角ににそれぞれ対応するパルス信号を出力する。また、シリンダブロック３のウォータジャケットに臨設して冷却水温を検出する水温センサ２８が設けられている。
【００３４】
図１において、３０はマイクロコンピュータ等により構成されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。このＥＣＵ３０には、エアフローセンサ１３、リニアＯ2 センサ２２、スロットル開度センサ１８、クランク角センサ２６、水温センサ２８からの各出力信号が入力される。一方、上記ＥＣＵ３０からは、点火回路８に対し各気筒毎に点火時期の制御信号が出力されるとともに、各気筒毎のインジェクタ１６，１６，…に対して燃料噴射量及び噴射タイミングを制御するためのパルス信号が出力される。
【００３５】
すなわち、上記ＥＣＵ３０による燃料制御は、各センサから入力される信号に基づいて、各気筒毎にエンジン回転に同期して行われる同期噴射の燃料制御に加えて、スロットル弁１４の所定以上の開作動に基づいて、エンジン１の加速開始条件の成立を加速開始判定手段３０ａにより判定したとき、直ちに燃料増量手段３０ｂにより燃料増量のための非同期噴射を実行するようにしている。
【００３６】
さらに、上記ＥＣＵ３０は、エンジン１がアイドル運転状態になっていることを判定するアイドル判定手段３０ｃと、アイドル運転状態で上記スロットル弁１４の開作動を検出したとき、そのスロットル弁１４の開作動に応じて非同期噴射の燃料噴射量を補正する補正手段３０ｄとを備えている。
【００３７】
以下に、エンジン１がアイドル運転状態になっているときの具体的な非同期噴射の制御手順を図２に示すフローチャート図に基づいて説明する。尚、エンジン１がアイドル運転状態になっているか否かの判定は、エンジン回転数neが所定値（例えば６００r.p.m.）以下であるか否かにより行われ、アイドル運転状態でないと判定されれば以下の制御は行われない。
【００３８】
まず、ステップＳＡ１では、各種センサからの出力信号を受け入れ、そのうちのクランク角センサ２６からのパルス信号に基づいて現在のエンジン回転数neを算出するとともに、スロットル開度センサ１８からの入力信号に基づいて現在のスロットル開度accelを算出する。続いて、ステップＳＡ２では、クランク角センサ２６からのパルス信号に対応してオンオフ切り替えられる回転信号（ＳＧＴ信号）がオンになる時期（Ｌエッジ）であるか否かを判定する。そして、ＳＧＴＬエッジであるＹＥＳならば、例えば数ミリ秒毎にカウントアップされるカウンタをリセットする一方、ＳＧＴＬエッジでないＮＯならば、カウンタをリセットせずにステップＳＡ４に進む。
【００３９】
ここで、上記ＳＧＴ信号は、図３に示すように、エンジン１の各気筒２における吸気上死点位置（ＴＤＣ）を０度として、−７６度（７６°ＢＴＤＣのクランク角でオンになり、続いて−６度（６°ＢＴＤＣ）のクランク角でオフに、さらに１０４度（１０４°ＡＴＤＣ）でオン、１７４度（１７４°ＡＴＤＣ）でオフというように交互にオンオフ切り換えられるから、ＳＧＴＬエッジを検出する毎にカウンタをリセットするようにすれば、カウンタ値に基づいて各気筒２の排気行程後期から吸気行程中期までのクランク角位置を正確に検出することができる。
【００４０】
上記ステップＳＡ３に続くステップＳＡ４では、スロットル開度accelの前回値から今回値への変化に基づいてエンジン１の加速運転の開始条件が成立したか否かを判定し、変化が小さく加速開始でないＮＯと判定されればリターンする一方、スロットル開度accelが所定以上変化していて加速開始であるＹＥＳと判定されればステップＳＡ５に進み、非同期噴射の燃料噴射量に対応するインジェクタ１６の噴射パルス幅を算出する。すなわち、図４に示すように予めＥＣＵ３０のＲＯＭに電子的に格納されたマップを参照して、上記カウンタ値に基づいて噴射パルス幅を算出する。
【００４１】
上記マップにおいては、加速開始条件の成立が判定された後、最初に圧縮圧力が実質的に増大する気筒（１番目の気筒）に対する非同期噴射の噴射パルス幅が、該１番目の気筒のクランク角位置に対応するカウンタ値に応じて設定されている。具体的には、エンジン１の加速開始判定時点で上記１番目の気筒が排気行程中期から終期（例えば７６°ＢＴＤＣ〜６°ＢＴＤＣ）にあるときには、噴射パルス幅が最大とされる一方、上記１番目の気筒が排気行程終期から吸気行程中期（例えば６°ＢＴＤＣ〜１０４°ＡＴＤＣ）にあるときには、噴射パルス幅は上記加速開始判定時点が遅いほど小さくされる。
【００４２】
このように、気筒への実際の吸気充填量の減少に合わせて非同期噴射のパルス幅を小さくすることで、図５に示すように混合気の空燃比が過度に濃くなることを防止することができる。すなわち、非同期噴射のパルス幅を一定値とした場合には、気筒への吸気充填量の減少に伴う圧縮圧力（圧縮ＴＯＰ圧力）の低下に応じて、同図に丸印で示すように混合気の空燃比が濃くなってしまうが、非同期噴射のパルス幅をクランク角位置に応じて小さくすれば、同図に三角印で示すように混合気の空燃比ばらつきが抑制される。尚、上記非同期噴射のパルス幅を更にエンジン回転数neが低いほど小さく補正するようにしてもよく、このようにすれば、上記混合気の空燃比ばらつきをさらに小さく抑制することができる。
【００４３】
そして、上記ステップＳＡ５に続くステップＳＡ６では、インジェクタ１６にパルス信号を出力して非同期噴射を実行し、しかる後にリターンする。このように、エンジン１の加速開始条件の成立が判定されたときに直ちに非同期噴射を行うことで、吸気ポートに噴射供給された燃料の気化霧化時間をできるだけ長くして、気筒内への燃料供給量を十分に確保することができる。尚、上記加速開始判定と同時に非同期噴射を行うことから、この非同期噴射と基本的な同期噴射とが干渉することも考えられるが、この場合には、上記同期噴射のパルス幅に非同期噴射のパルス幅を加算して同期噴射のみを実行すればよい。
【００４４】
上記図２のフローチャート図において、ステップＳＡ４が加速開始判定手段３０ａに、ステップＳＡ５が補正手段３０ｄに、また、ステップＳＡ６が燃料増量手段３０ｂにそれぞれ対応している。
【００４５】
したがって、この実施形態１では、エンジン１がアイドル運転状態になっていて、かつスロットル弁１４の開作動に基づいてエンジン１の加速開始条件の成立が判定されたとき、燃料増量手段３０ｂによって行われる非同期噴射の噴射パルス幅を、スロットル弁１４の開作動のタイミングに応じて補正手段３０ｄにより変更補正するようにしたので、上記加速判定時点の後に最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒において、混合気の空燃比ばらつきを所定範囲に抑えることができる。
【００４６】
具体的に、混合気の空燃比を例えば１６＜Ａ/Ｆ＜２１の範囲の値、すなわちエンジン１が加速時にヘジテーションを起こす限界（加速ヘジ限界）（図１０参照）及びプリイグニッションを発生する限界（プリイグ限界）の間の値にすることができ、このことで、加速開始時のプリイグニッションとこれに伴う異音の発生及び運転性の低下を両方ともに防止することができる。
【００４７】
また、エンジン１は高圧縮比でアイドル回転数が低く設定されている上、オートマチックトランスミッションを装備した車両に搭載されるので、車両の発進時にアイドル運転状態から加速運転状態に移行されることが多い。このようにプリイグニッションが発生し易いエンジン１に適用することで、この実施形態１の上述の如き作用効果が特に有効に発揮される。
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係る燃料制御装置Ａを示す。この実施形態２の燃料制御装置Ａは実施形態１のもの（図１参照）と同様に構成されていて、ＥＣＵ３０による加速判定時の燃料増量制御の手順が一部異なるだけなので、以下、同一の部分には同一の符号を付し異なる部分だけを詳細に説明する。
【００４８】
上記図６におけるステップＳＢ１〜ＳＢ５までの各ステップは、それぞれステップＳＡ１〜ＳＡ５までの各ステップと同様であり、上記ステップＳＢ５でステップＳＡ５と同様のマップ（図４参照）を参照して非同期噴射の噴射パルス幅を算出した後、続くステップＳＢ６において噴射タイミングを算出する。
【００４９】
すなわち、非同期噴射の噴射タイミングは、各気筒の吸気行程において図７に示すようにエンジン回転数neに応じて予め設定されたマップから読み込んで算出する。このマップでは、非同期噴射の噴射タイミングを図８に示すように各気筒の吸気行程の中期の所定時点（供給時点）を基本として設定して、エンジン回転数neが高いほど早期に補正するようになっている。
【００５０】
そして、上記ステップＳＢ６に続いて、ステップＳＢ７では、上記の算出した噴射タイミングになったことを判定し、噴射タイミングでないＮＯであればリターンする一方、噴射タイミングになったＹＥＳであれば、ステップＳＢ８に進んで非同期噴射を実行し、しかる後にリターンする。
【００５１】
上記図６のフローチャート図において、ステップＳＢ４が加速開始判定手段３０ａに、ステップＳｂ５が補正手段３０ｄにそれぞれ対応しており、また、ステップＳＢ６が供給時点補正部３０ｅに、ステップＳＢ７，ＳＢ８が燃料増量手段３０ｂにそれぞれ対応している。
【００５２】
したがって、この実施形態２によれば、実施形態１と同様に、エンジン１の加速開始時のプリイグニッションとこれに伴う異音の発生及び運転性の低下を両方ともに防止することができ、さらに、非同期噴射を各気筒の吸気行程中期で行うようにしたので、噴射した燃料を効率よく気筒内に充填することができる。
【００５３】
また、一般に、同期噴射は排気行程終期に行われるので、両者の干渉による悪影響を回避することができる。すなわち、例えば同期噴射と非同期噴射とが重なってその分インジェクタ１６の開弁時間が短くなれば、燃料噴射量が不足して混合気の空燃比が極端にリーンになることがあり（図１０にＬとして示す）、一方、例えば同期噴射と非同期噴射との間隔が極めて短くなれば、その間インジェクタ１６が開き放しになって混合気の空燃比が極端にリッチになることがある（図１０にＲとして示す）。これに対し、この実施形態２では、同期噴射と非同期噴射との干渉を防止して、上記の悪影響を回避することができる。
【００５４】
さらに、エンジン回転数neが高いほど噴射タイミングを早期に補正するようにしているので、エンジン回転数neが高くなることで吸気弁の開弁時間が相対的に短くなっても、噴射された燃料の気化霧化時間を確保して十分に気筒内に供給することができる。
（他の実施形態）
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態１，２において、エンジン１が未暖機状態になっているときには、スロットル弁１４の開作動のタイミングに応じた非同期噴射のパルス幅の変更補正を行わないようにしてもよい。このようにすれば、エンジン未暖機状態で燃料の気化霧化状態が悪化していても、加速開始時の燃料増量を十分に行ってヘジテーション等の運転性の低下を防止することができる。
【００５５】
また、上記実施形態１，２において、エンジン１への吸気温度が例えば８０度以上の場合にのみ非同期噴射のパルス幅を変更補正するようにしてもよい。すなわち、吸気温度が８０度よりも低い場合にはプリイグニッションが発生しにくいので、この場合には、燃料増量を十分に行うことで加速運転性の向上を図ることができる。
【００５６】
さらに、上記実施形態１，２では、非同期噴射の噴射パルス幅を変更補正することで、加速開始条件の成立が判定された後に最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒において、混合気の空燃比ばらつきを抑えて所定範囲の値にするようにしているが、上記１番目の気筒の次に点火される２番目の気筒についても同様に非同期噴射の噴射パルス幅を変更補正するようにしてもよい。
【００５７】
すなわち、通常、上記１番目の気筒の燃焼によってエンジン１の回転速度が上昇することで、２番目の気筒におけるプリイグニッションを抑制することができるが、上述の如く上記２番目の気筒においても非同期噴射の噴射パルス幅を変更補正して混合気の空燃比を所定範囲の値にすれば、例えば１番目の気筒で失火等が起きてエンジン回転数が上昇しなかった場合でも該２番目の気筒におけるプリイグニッションの発生を防止することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明における多気筒エンジンの燃料制御装置によれば、エンジンがアイドル運転状態から加速運転状態に移行するとき、加速開始判定の後、最初にプリイグニッションの発生が予想される１番目の気筒において、混合気の空燃比が所定範囲の値になるように燃料増量手段による燃料増量の度合いを補正手段によって減少補正するようにしたので、上記１番目の気筒において混合気の空燃比が過度に濃くなることを防止して、プリイグニッションとこれに伴う異音の発生を防止することができる。
【００５９】
その際、上記燃料増量手段による燃料増量の度合いをスロットル弁の開作動時点に対応して変更補正することで、上記１番目の気筒における混合気の空燃比を所定範囲の値にすることができる。
【００６０】
請求項２記載の発明によれば、１番目の気筒の失火等によりエンジンの回転速度が高くならなくても、２番目の気筒におけるプリイグニッションを防止することができる。
【００６１】
請求項３記載の発明によれば、エンジン未暖機状態では、加速開始時の燃料増量を十分に行ってヘジテーション等の運転性の悪化を防止することができる。
【００６２】
請求項４記載の発明によれば、エンジンの加速開始条件の成立が判定されたときに直ちに燃料増量のための燃料供給を行うことで、気筒への十分な燃料供給量を確保することができる。
【００６３】
請求項５記載の発明によれば、増量のために供給する燃料を効率よく気筒内に供給することができ、また、エンジン回転に同期して行われる基本的な燃料供給との干渉による悪影響を回避することができる。
【００６４】
請求項６記載の発明によれば、エンジン回転数が高くなっても、増量のために供給する燃料の気化霧化時間を確保して十分に気筒内に供給することができる。
【００６５】
請求項７記載の発明によれば、オートマチックトランスミッションが搭載された車両に搭載されるエンジンに適用することで、本発明の作用効果を特に有効なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態を示す全体構成図である。
【図２】 非同期噴射の制御手順を示すフローチャート図である。
【図３】 １番目の気筒におけるクランク角位置と、スロットル弁の開作動時点と、非同期噴射の噴射タイミングとの相関関係を示す説明図である。
【図４】 非同期噴射のパルス幅を１番目の気筒におけるクランク角位置に対応して設定したマップの一例を示す図である。
【図５】 クランク角位置とスロットル弁の開作動時点との相対位置の変化に対する１番目の気筒の空燃比の変化の一例を示すグラフ図である。
【図６】 実施形態２に係る図２相当図である。
【図７】 実施形態２に係る図４相当図である。
【図８】 実施形態２に係る図３相当図である。
【図９】 プリイグニッションによる気筒内圧力の異常上昇をクランク角位置に対応づけて示したグラフ図である。
【図１０】 クランク角位置に対するスロットル弁の開作動時点が遅くなるほど、１番目の気筒の空燃比が濃くなっている様子を示した説明図である。
【符号の説明】
Ａ 燃料増量装置
ne エンジン回転数
１ エンジン
２ 気筒
１６ インジェクタ（燃料供給手段）
３０ａ 加速開始判定手段
３０ｂ 燃料増量手段
３０ｃ アイドル判定手段
３０ｄ 補正手段
３０ｅ 噴射時期補正部
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒エンジンの各気筒への燃料供給を制御する燃料制御装置に関し、特に、エンジンがアイドル運転状態から加速運転状態に移行するときの異常燃焼の発生を抑制するための制御の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のエンジンの燃料制御装置として、例えば特公平７−３３７８３号公報に開示されるように、エンジンが加速運転状態に移行するとき、エンジン回転毎の燃料噴射（以下同期噴射という）とは別に、燃料増量のためにエンジン回転に同期しない燃料噴射（以下非同期噴射という）を行うようにしたものが知られている。このものでは、エンジンが定常運転状態から加速運転状態に移行する際にスロットル弁の開作動が検出されると、直ちに予め設定したパルス幅の非同期噴射によりエンジンへの供給燃料を増量することで、エンジンの各気筒において燃料の輸送遅れに伴い混合気がオーバーリーン状態になることを防止して、車両の加速運転性を良好に保つようにしている。
【０００３】
また、上記従来の燃料制御装置では、上記の非同期噴射が行われた後に吸気行程に移行する各気筒に対し、吸気行程に移行するまでの時間が長いほど非同期噴射の噴射パルス幅をを小さく補正することで、吸気ポートから各気筒に吸入されるまでの気化霧化時間の相違に起因する空燃比のばらつきを改善するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、車両の燃費改善のためにエンジンを高圧縮比の仕様としたり、アイドル回転数を従来よりも低く設定したりすることが行われているが、このようにすると、アイドル運転状態から加速運転状態への移行時に急激な圧力上昇を伴う異常燃焼（プリイグニッション）が発生し易くなる。そして、この異常燃焼によりエンジンからかなり大きな異音が聞え、このことから運転者が強い不安感を感じるという不具合が生じる。
【０００５】
このような異常燃焼は、吸気温度がある程度高い場合、高圧縮比のエンジンが低回転状態になっていれば必然的に発生する現象であり、その際、気筒内の混合気が一気に燃焼状態になって、通常の火炎伝播に伴う燃焼よりも遙かに大きな圧力上昇が生じていると考えられている。
【０００６】
すなわち、図９に示すように、気筒内の混合気は圧力上昇に伴い同図のａ点で活性化して化学反応を開始し、発火遅れ時間を経てｂ点で急激に燃焼状態に至るが、上記ａ点からｂ点までの発火遅れ時間に着目すると、この発火遅れ時間はエンジン回転数が変わってもあまり変化しないので、同図においてはエンジン回転数が低くなるほど短くなる。また、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンである場合には、空燃比が濃いほど発火遅れ時間は短縮される傾向がある。従って、上記図９においてエンジン回転数が低いほど、また混合気の空燃比が濃いほどｂ点は圧縮上死点側に近づき、異常燃焼による圧力上昇の度合いが大きくなるのである。
【０００７】
上述の如き異常燃焼とこれに伴う異音という問題に関して、上記従来の燃料制御装置では、アイドル運転状態から加速運転状態への移行時に行う非同期噴射によって、混合気の空燃比が過度に濃くなってしまうという問題がある。
【０００８】
すなわち、上記従来の燃料制御装置では、非同期噴射の際に吸気行程にない気筒について空燃比のばらつきを改善するようにしているものの、ちょうど吸気行程にある気筒については何ら考慮されていない。この気筒すなわちスロットル弁の開作動時にちょうど吸気行程にある気筒では、該スロットル弁の開作動時期が遅くなるほど気筒への実際の吸気充填量が小さくなるにもかかわらず、非同期噴射によって一定量の燃料が供給されることから、図１０に示すようにスロットル弁の開作動時期（加速開始タイミング）が遅くなるほど空燃比が濃くなっていき、プリイグニッションが発生する限界（プリイグ限界）を越えて過度に濃い状態になってしまう。
【０００９】
したがって、例えば、車両が渋滞路から抜け出て加速を開始するような場合、サージタンク内で暖められた空気がスロットル弁の開作動に伴い略アイドル状態のエンジンに供給され、同時に非同期噴射が行われると、スロットル弁の開作動時にちょうど吸気行程にある気筒では、高吸気温度、高圧縮比及び低回転速度に加えて、混合気の空燃比が過度に濃くなってしまい、プリイグニッションにより極めて大きな異音が発生するのである。
【００１０】
これに対し、空燃比が過度に濃くなることを防止するために非同期噴射の噴射量を予め小さく設定することも考えられるが、このようにすると、エンジンの加速開始時に燃料を増量して加速運転性の低下を防止するという初期の目的を十分に達成できなくなってしまう。
【００１１】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アイドル運転状態から加速運転状態に移行するときの燃料制御の手順に工夫を凝らすことで、車両の加速運転性を損なうことなくプレイグニッションとこれに伴う異音の発生を防止することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の解決手段では、エンジンがアイドル運転状態から加速運転状態に移行するとき、加速開始タイミング及び空燃比の変動幅を考慮して燃料増量の度合いを補正するようにした。
【００１３】
具体的には、請求項１記載の発明では、図１に示すように、多気筒エンジン１の加速運転の開始条件が成立したことを判定する加速開始判定手段３０ａと、上記エンジン１の各気筒毎に独立して燃料を供給する燃料供給手段１６と、上記加速開始判定手段３０ａによりエンジン１の加速開始条件の成立が判定されたとき、上記燃料供給手段１６に対し加速時の燃料増量のための燃料供給を行わせる燃料増量手段３０ｂとを備えた多気筒エンジンの燃料制御装置Ａを前提とする。そして、エンジン１のアイドル運転状態を判定するアイドル判定手段３０ｃと、該アイドル判定手段３０ｃによりエンジン１のアイドル運転状態が判定された状態で、上記加速開始判定手段３０ａによりエンジン１の加速開始条件の成立が判定されたとき、該判定の後にスロットル弁１４の開作動による吸気充填量の増大によって最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒２における混合気の空燃比が、所定範囲の値になるように、上記燃料増量手段３０ｂによる燃料の増量度合いを減少補正する補正手段３０ｄを設ける構成とする。
【００１４】
ここで、上記の圧縮圧力が実質的に増大する気筒２とは、スロットル弁１４の開作動に伴い吸気充填量が増大して、圧縮上死点における圧力（圧縮圧力）が混合気の自発火し得る程度にまで十分高くなっている気筒のことであり、このように圧縮圧力が十分に高まったときには、空燃比やエンジン回転数等の要因が揃っていれば自然にプリイグニッションが発生する。また、エンジンの仕様等によっても異なるが、通常、上記スロットル弁１４の開作動時に排気行程の終期から吸気行程の中期にある気筒が１番目の気筒になる。
【００１５】
また、上記空燃比の所定範囲とは、理論空燃比よりもリーンであってエンジンの加速に伴いプリイグニッションが発生する限界の空燃比と、該空燃比よりもさらにリーンであって加速ヘジテーションが起きる限界の空燃比との間の範囲である。
【００１６】
さらに、上記補正手段３０ｄは、上記１番目の気筒２が、上記加速開始判定手段３０ａによるエンジン１の加速開始判定時点で排気行程終期から吸気行程にあるときには、その加速開始判定時点が遅いほど、上記燃料増量手段３０ｂによる燃料増量の度合いが小さくなるように補正を行うものとする。
【００１７】
そして、上記の構成によれば、アイドル判定手段３０ｃによりエンジン１のアイドル運転状態が判定されていて、かつ加速開始判定手段３０ａによりエンジン１の加速開始条件の成立が判定されたときには、加速開始判定の後に最初にプリイグニッションの発生が予想される上記１番目の気筒２において、混合気の空燃比が上記所定範囲の値になるように、燃料増量手段３０ｂによる燃料増量の度合いが補正手段３０ｄによって減少補正される。このことで、上記１番目の気筒２において混合気の空燃比が過度に濃くなることを防止して、プリイグニッションとこれに伴う異音の発生とを防止することができる。
【００１８】
その際、上記加速開始判定手段３０ａによるエンジン１の加速開始判定時点、すなわちスロットル弁１４の開作動時点で１番目の気筒２が排気行程終期から吸気行程にあるときには、上記スロットル弁１４の開作動時点が遅いほど１番目の気筒２への吸気充填量が減少するので、これに応じて上記燃料増量手段３０ｂによる燃料増量の度合いが小さくなるように補正することで、上記１番目の気筒２における混合気の空燃比を上記所定範囲の値にすることができる。
【００１９】
そうして、上記１番目の気筒２の燃焼によりエンジン１の回転速度が高まれば、続いて点火される気筒２では、混合気がばらついていてもプリイグニッションの発生は抑制される。
【００２０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明における補正手段は、１番目の気筒に続いて圧縮圧力が実質的に増大する２番目の気筒における空燃比も所定範囲の値になるように、燃料増量手段による燃料増量の度合いを小さく補正するものとする。
【００２１】
このことで、２番目の気筒においても混合気の空燃比が所定範囲の値にされるので、例えば１番目の気筒で失火等が起きてエンジン回転速度を高められなかったとしても、上記２番目の気筒におけるプリイグニッションを防止することができる。
【００２２】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２における補正手段は、エンジン未暖機状態では燃料増量度合いの補正を行わないものとする。すなわち、一般に、エンジン未暖機状態では燃料の気化霧化が悪くなって吸気ポートから気筒内へ吸入される量が減少するので、燃料増量度合いを補正せずに加速開始時の燃料増量を十分に行って、ヘジテーション等の運転性の悪化を防止することができる。尚、エンジン未暖機状態では一般にプリイグニッションは発生しない。
【００２３】
請求項４記載の発明では、請求項１記載の発明における燃料増量手段は、加速開始判定手段によりエンジンの加速開始条件の成立が判定されたとき、燃料供給手段により直ちに燃料供給を行うものとする。このことで、エンジンの加速開始条件の成立が判定されたときに直ちに燃料増量のための燃料供給が行われるので、燃料の気化霧化時間をできるだけ長くして、気筒への供給量を確保することができる。
【００２４】
請求項５記載の発明では、請求項１における燃料増量手段は、加速開始判定手段によりエンジンの加速開始条件の成立が判定されたとき、燃料供給手段により吸気行程における所定の供給時点で燃料供給を行うものとする。
【００２５】
このことで、燃料が十分に気筒内に充填されるような吸気行程における所定の供給時点で、燃料増量のための燃料供給を行うことで、燃料を効率よく気筒内に供給することができる。また、上記燃料増量のための燃料供給をエンジン回転に同期して行われる基本的な燃料供給と異なる時点で行うようにすれば、両者の干渉による悪影響を回避することができる。
【００２６】
請求項６記載の発明では、請求項５における燃料増量手段は、エンジン回転数が高いほど所定の供給時点を早期に補正する供給時点補正部を備えるものとする。このことで、エンジン回転数が高くなることで吸気弁の開弁時間が相対的に短くなっても、その分、燃料増量手段による燃料供給時点が早期に補正されるので、燃料の気化霧化時間を確保して十分に気筒内に供給することができる。
【００２７】
請求項７記載の発明では、請求項１〜６のいずれか１つにおけるエンジンは、オートマチックトランスミッションが装備された車両に搭載されているものとする。すなわち、一般に、オートマチックトランスミッションが装備された車両では、車両の発進時に運転者のアクセル踏み操作によって、エンジンがアイドル運転状態から直ちに加速運転状態に移行されることが多くプリイグニッションが発生し易いので、このような車両に搭載されたエンジンに適用することで、本発明の作用効果を特に有効なものとすることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２９】
（実施形態１）
図１は、本発明の燃料制御装置Ａを直列４気筒４サイクルガソリンエンジン１に適用した実施形態１を示す。このエンジン１は燃費低減のために圧縮比が９．５の高圧縮比仕様とされ、アイドル回転数が６００r.p.m.以下に設定されたものであり、また、オートマチックトランスミッションを装備した車両に搭載されるものである。
【００３０】
上記エンジン１は４つの気筒２，２，…（１つのみ図示する）を有するシリンダブロック３と、該シリンダブロック３の上面に組付けられたシリンダヘッド４と、各気筒２内に往復動可能に嵌装されたピストン５とを備え、上記各気筒２内にはピストン５及びシリンダヘッド３により囲まれる燃焼室６が区画形成されている。この燃焼室６の上部には点火プラグ７が臨設され、該点火プラグ７はイグナイタ等を含む点火回路８に接続されている。
【００３１】
さらに、１０は上記各気筒２の燃焼室６に吸気（空気）を供給する吸気通路で、この吸気通路１０の上流端はエアクリーナ１１に接続される一方、下流端は吸気弁１２を介して燃焼室６に連通されている。上記吸気通路１０には、エンジン１に吸入される吸入空気量を検出するエアフローセンサ１３と、吸気通路１０を絞るスロットル弁１４と、サージタンク１５と、各気筒毎に独立に燃料を噴射供給する４つのインジェクタ（燃料供給手段）１６，１６，…（図には１つのみ示す）とが上流側から順に配設されている。また、１７はエアクリーナ１１に設けられていて吸気温度を検出する吸気温センサ、１８はスロットル弁１４の開度を検出するスロットル開度センサである。
【００３２】
一方、２０は上流端が上記燃焼室６に連通されていて、該燃焼室６から燃焼ガスを排出する排気通路であり、この排気通路２０には排気ガス中の酸素濃度を基に空燃比を検出するＯ2センサ２２と、排気ガスを浄化するための三元触媒からなる触媒コンバータ２３とが上流側から順に配設されている。
【００３３】
さらに、上記エンジン１には、図示しないクランクシャフトの回転角を検出する電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ２６が設けられている。このクランク角センサ２６は、クランクシャフトの端部に設けた被検出用プレート２７の外周に対応する箇所に配置され、該被検出用プレート２７がクランクシャフトの回転とともに回転されたとき、その外周部に突設された４つの突起部の通過に応じて、各気筒毎の上死点位置を０度として、例えば、−６度、１０４度、１７４度、２８４度のクランク角ににそれぞれ対応するパルス信号を出力する。また、シリンダブロック３のウォータジャケットに臨設して冷却水温を検出する水温センサ２８が設けられている。
【００３４】
図１において、３０はマイクロコンピュータ等により構成されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。このＥＣＵ３０には、エアフローセンサ１３、リニアＯ2 センサ２２、スロットル開度センサ１８、クランク角センサ２６、水温センサ２８からの各出力信号が入力される。一方、上記ＥＣＵ３０からは、点火回路８に対し各気筒毎に点火時期の制御信号が出力されるとともに、各気筒毎のインジェクタ１６，１６，…に対して燃料噴射量及び噴射タイミングを制御するためのパルス信号が出力される。
【００３５】
すなわち、上記ＥＣＵ３０による燃料制御は、各センサから入力される信号に基づいて、各気筒毎にエンジン回転に同期して行われる同期噴射の燃料制御に加えて、スロットル弁１４の所定以上の開作動に基づいて、エンジン１の加速開始条件の成立を加速開始判定手段３０ａにより判定したとき、直ちに燃料増量手段３０ｂにより燃料増量のための非同期噴射を実行するようにしている。
【００３６】
さらに、上記ＥＣＵ３０は、エンジン１がアイドル運転状態になっていることを判定するアイドル判定手段３０ｃと、アイドル運転状態で上記スロットル弁１４の開作動を検出したとき、そのスロットル弁１４の開作動に応じて非同期噴射の燃料噴射量を補正する補正手段３０ｄとを備えている。
【００３７】
以下に、エンジン１がアイドル運転状態になっているときの具体的な非同期噴射の制御手順を図２に示すフローチャート図に基づいて説明する。尚、エンジン１がアイドル運転状態になっているか否かの判定は、エンジン回転数neが所定値（例えば６００r.p.m.）以下であるか否かにより行われ、アイドル運転状態でないと判定されれば以下の制御は行われない。
【００３８】
まず、ステップＳＡ１では、各種センサからの出力信号を受け入れ、そのうちのクランク角センサ２６からのパルス信号に基づいて現在のエンジン回転数neを算出するとともに、スロットル開度センサ１８からの入力信号に基づいて現在のスロットル開度accelを算出する。続いて、ステップＳＡ２では、クランク角センサ２６からのパルス信号に対応してオンオフ切り替えられる回転信号（ＳＧＴ信号）がオンになる時期（Ｌエッジ）であるか否かを判定する。そして、ＳＧＴＬエッジであるＹＥＳならば、例えば数ミリ秒毎にカウントアップされるカウンタをリセットする一方、ＳＧＴＬエッジでないＮＯならば、カウンタをリセットせずにステップＳＡ４に進む。
【００３９】
ここで、上記ＳＧＴ信号は、図３に示すように、エンジン１の各気筒２における吸気上死点位置（ＴＤＣ）を０度として、−７６度（７６°ＢＴＤＣのクランク角でオンになり、続いて−６度（６°ＢＴＤＣ）のクランク角でオフに、さらに１０４度（１０４°ＡＴＤＣ）でオン、１７４度（１７４°ＡＴＤＣ）でオフというように交互にオンオフ切り換えられるから、ＳＧＴＬエッジを検出する毎にカウンタをリセットするようにすれば、カウンタ値に基づいて各気筒２の排気行程後期から吸気行程中期までのクランク角位置を正確に検出することができる。
【００４０】
上記ステップＳＡ３に続くステップＳＡ４では、スロットル開度accelの前回値から今回値への変化に基づいてエンジン１の加速運転の開始条件が成立したか否かを判定し、変化が小さく加速開始でないＮＯと判定されればリターンする一方、スロットル開度accelが所定以上変化していて加速開始であるＹＥＳと判定されればステップＳＡ５に進み、非同期噴射の燃料噴射量に対応するインジェクタ１６の噴射パルス幅を算出する。すなわち、図４に示すように予めＥＣＵ３０のＲＯＭに電子的に格納されたマップを参照して、上記カウンタ値に基づいて噴射パルス幅を算出する。
【００４１】
上記マップにおいては、加速開始条件の成立が判定された後、最初に圧縮圧力が実質的に増大する気筒（１番目の気筒）に対する非同期噴射の噴射パルス幅が、該１番目の気筒のクランク角位置に対応するカウンタ値に応じて設定されている。具体的には、エンジン１の加速開始判定時点で上記１番目の気筒が排気行程中期から終期（例えば７６°ＢＴＤＣ〜６°ＢＴＤＣ）にあるときには、噴射パルス幅が最大とされる一方、上記１番目の気筒が排気行程終期から吸気行程中期（例えば６°ＢＴＤＣ〜１０４°ＡＴＤＣ）にあるときには、噴射パルス幅は上記加速開始判定時点が遅いほど小さくされる。
【００４２】
このように、気筒への実際の吸気充填量の減少に合わせて非同期噴射のパルス幅を小さくすることで、図５に示すように混合気の空燃比が過度に濃くなることを防止することができる。すなわち、非同期噴射のパルス幅を一定値とした場合には、気筒への吸気充填量の減少に伴う圧縮圧力（圧縮ＴＯＰ圧力）の低下に応じて、同図に丸印で示すように混合気の空燃比が濃くなってしまうが、非同期噴射のパルス幅をクランク角位置に応じて小さくすれば、同図に三角印で示すように混合気の空燃比ばらつきが抑制される。尚、上記非同期噴射のパルス幅を更にエンジン回転数neが低いほど小さく補正するようにしてもよく、このようにすれば、上記混合気の空燃比ばらつきをさらに小さく抑制することができる。
【００４３】
そして、上記ステップＳＡ５に続くステップＳＡ６では、インジェクタ１６にパルス信号を出力して非同期噴射を実行し、しかる後にリターンする。このように、エンジン１の加速開始条件の成立が判定されたときに直ちに非同期噴射を行うことで、吸気ポートに噴射供給された燃料の気化霧化時間をできるだけ長くして、気筒内への燃料供給量を十分に確保することができる。尚、上記加速開始判定と同時に非同期噴射を行うことから、この非同期噴射と基本的な同期噴射とが干渉することも考えられるが、この場合には、上記同期噴射のパルス幅に非同期噴射のパルス幅を加算して同期噴射のみを実行すればよい。
【００４４】
上記図２のフローチャート図において、ステップＳＡ４が加速開始判定手段３０ａに、ステップＳＡ５が補正手段３０ｄに、また、ステップＳＡ６が燃料増量手段３０ｂにそれぞれ対応している。
【００４５】
したがって、この実施形態１では、エンジン１がアイドル運転状態になっていて、かつスロットル弁１４の開作動に基づいてエンジン１の加速開始条件の成立が判定されたとき、燃料増量手段３０ｂによって行われる非同期噴射の噴射パルス幅を、スロットル弁１４の開作動のタイミングに応じて補正手段３０ｄにより変更補正するようにしたので、上記加速判定時点の後に最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒において、混合気の空燃比ばらつきを所定範囲に抑えることができる。
【００４６】
具体的に、混合気の空燃比を例えば１６＜Ａ/Ｆ＜２１の範囲の値、すなわちエンジン１が加速時にヘジテーションを起こす限界（加速ヘジ限界）（図１０参照）及びプリイグニッションを発生する限界（プリイグ限界）の間の値にすることができ、このことで、加速開始時のプリイグニッションとこれに伴う異音の発生及び運転性の低下を両方ともに防止することができる。
【００４７】
また、エンジン１は高圧縮比でアイドル回転数が低く設定されている上、オートマチックトランスミッションを装備した車両に搭載されるので、車両の発進時にアイドル運転状態から加速運転状態に移行されることが多い。このようにプリイグニッションが発生し易いエンジン１に適用することで、この実施形態１の上述の如き作用効果が特に有効に発揮される。
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係る燃料制御装置Ａを示す。この実施形態２の燃料制御装置Ａは実施形態１のもの（図１参照）と同様に構成されていて、ＥＣＵ３０による加速判定時の燃料増量制御の手順が一部異なるだけなので、以下、同一の部分には同一の符号を付し異なる部分だけを詳細に説明する。
【００４８】
上記図６におけるステップＳＢ１〜ＳＢ５までの各ステップは、それぞれステップＳＡ１〜ＳＡ５までの各ステップと同様であり、上記ステップＳＢ５でステップＳＡ５と同様のマップ（図４参照）を参照して非同期噴射の噴射パルス幅を算出した後、続くステップＳＢ６において噴射タイミングを算出する。
【００４９】
すなわち、非同期噴射の噴射タイミングは、各気筒の吸気行程において図７に示すようにエンジン回転数neに応じて予め設定されたマップから読み込んで算出する。このマップでは、非同期噴射の噴射タイミングを図８に示すように各気筒の吸気行程の中期の所定時点（供給時点）を基本として設定して、エンジン回転数neが高いほど早期に補正するようになっている。
【００５０】
そして、上記ステップＳＢ６に続いて、ステップＳＢ７では、上記の算出した噴射タイミングになったことを判定し、噴射タイミングでないＮＯであればリターンする一方、噴射タイミングになったＹＥＳであれば、ステップＳＢ８に進んで非同期噴射を実行し、しかる後にリターンする。
【００５１】
上記図６のフローチャート図において、ステップＳＢ４が加速開始判定手段３０ａに、ステップＳｂ５が補正手段３０ｄにそれぞれ対応しており、また、ステップＳＢ６が供給時点補正部３０ｅに、ステップＳＢ７，ＳＢ８が燃料増量手段３０ｂにそれぞれ対応している。
【００５２】
したがって、この実施形態２によれば、実施形態１と同様に、エンジン１の加速開始時のプリイグニッションとこれに伴う異音の発生及び運転性の低下を両方ともに防止することができ、さらに、非同期噴射を各気筒の吸気行程中期で行うようにしたので、噴射した燃料を効率よく気筒内に充填することができる。
【００５３】
また、一般に、同期噴射は排気行程終期に行われるので、両者の干渉による悪影響を回避することができる。すなわち、例えば同期噴射と非同期噴射とが重なってその分インジェクタ１６の開弁時間が短くなれば、燃料噴射量が不足して混合気の空燃比が極端にリーンになることがあり（図１０にＬとして示す）、一方、例えば同期噴射と非同期噴射との間隔が極めて短くなれば、その間インジェクタ１６が開き放しになって混合気の空燃比が極端にリッチになることがある（図１０にＲとして示す）。これに対し、この実施形態２では、同期噴射と非同期噴射との干渉を防止して、上記の悪影響を回避することができる。
【００５４】
さらに、エンジン回転数neが高いほど噴射タイミングを早期に補正するようにしているので、エンジン回転数neが高くなることで吸気弁の開弁時間が相対的に短くなっても、噴射された燃料の気化霧化時間を確保して十分に気筒内に供給することができる。
（他の実施形態）
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態１，２において、エンジン１が未暖機状態になっているときには、スロットル弁１４の開作動のタイミングに応じた非同期噴射のパルス幅の変更補正を行わないようにしてもよい。このようにすれば、エンジン未暖機状態で燃料の気化霧化状態が悪化していても、加速開始時の燃料増量を十分に行ってヘジテーション等の運転性の低下を防止することができる。
【００５５】
また、上記実施形態１，２において、エンジン１への吸気温度が例えば８０度以上の場合にのみ非同期噴射のパルス幅を変更補正するようにしてもよい。すなわち、吸気温度が８０度よりも低い場合にはプリイグニッションが発生しにくいので、この場合には、燃料増量を十分に行うことで加速運転性の向上を図ることができる。
【００５６】
さらに、上記実施形態１，２では、非同期噴射の噴射パルス幅を変更補正することで、加速開始条件の成立が判定された後に最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒において、混合気の空燃比ばらつきを抑えて所定範囲の値にするようにしているが、上記１番目の気筒の次に点火される２番目の気筒についても同様に非同期噴射の噴射パルス幅を変更補正するようにしてもよい。
【００５７】
すなわち、通常、上記１番目の気筒の燃焼によってエンジン１の回転速度が上昇することで、２番目の気筒におけるプリイグニッションを抑制することができるが、上述の如く上記２番目の気筒においても非同期噴射の噴射パルス幅を変更補正して混合気の空燃比を所定範囲の値にすれば、例えば１番目の気筒で失火等が起きてエンジン回転数が上昇しなかった場合でも該２番目の気筒におけるプリイグニッションの発生を防止することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明における多気筒エンジンの燃料制御装置によれば、エンジンがアイドル運転状態から加速運転状態に移行するとき、加速開始判定の後、最初にプリイグニッションの発生が予想される１番目の気筒において、混合気の空燃比が所定範囲の値になるように燃料増量手段による燃料増量の度合いを補正手段によって減少補正するようにしたので、上記１番目の気筒において混合気の空燃比が過度に濃くなることを防止して、プリイグニッションとこれに伴う異音の発生を防止することができる。
【００５９】
その際、上記燃料増量手段による燃料増量の度合いをスロットル弁の開作動時点に対応して変更補正することで、上記１番目の気筒における混合気の空燃比を所定範囲の値にすることができる。
【００６０】
請求項２記載の発明によれば、１番目の気筒の失火等によりエンジンの回転速度が高くならなくても、２番目の気筒におけるプリイグニッションを防止することができる。
【００６１】
請求項３記載の発明によれば、エンジン未暖機状態では、加速開始時の燃料増量を十分に行ってヘジテーション等の運転性の悪化を防止することができる。
【００６２】
請求項４記載の発明によれば、エンジンの加速開始条件の成立が判定されたときに直ちに燃料増量のための燃料供給を行うことで、気筒への十分な燃料供給量を確保することができる。
【００６３】
請求項５記載の発明によれば、増量のために供給する燃料を効率よく気筒内に供給することができ、また、エンジン回転に同期して行われる基本的な燃料供給との干渉による悪影響を回避することができる。
【００６４】
請求項６記載の発明によれば、エンジン回転数が高くなっても、増量のために供給する燃料の気化霧化時間を確保して十分に気筒内に供給することができる。
【００６５】
請求項７記載の発明によれば、オートマチックトランスミッションが搭載された車両に搭載されるエンジンに適用することで、本発明の作用効果を特に有効なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態を示す全体構成図である。
【図２】 非同期噴射の制御手順を示すフローチャート図である。
【図３】 １番目の気筒におけるクランク角位置と、スロットル弁の開作動時点と、非同期噴射の噴射タイミングとの相関関係を示す説明図である。
【図４】 非同期噴射のパルス幅を１番目の気筒におけるクランク角位置に対応して設定したマップの一例を示す図である。
【図５】 クランク角位置とスロットル弁の開作動時点との相対位置の変化に対する１番目の気筒の空燃比の変化の一例を示すグラフ図である。
【図６】 実施形態２に係る図２相当図である。
【図７】 実施形態２に係る図４相当図である。
【図８】 実施形態２に係る図３相当図である。
【図９】 プリイグニッションによる気筒内圧力の異常上昇をクランク角位置に対応づけて示したグラフ図である。
【図１０】 クランク角位置に対するスロットル弁の開作動時点が遅くなるほど、１番目の気筒の空燃比が濃くなっている様子を示した説明図である。
【符号の説明】
Ａ 燃料増量装置
ne エンジン回転数
１ エンジン
２ 気筒
１６ インジェクタ（燃料供給手段）
３０ａ 加速開始判定手段
３０ｂ 燃料増量手段
３０ｃ アイドル判定手段
３０ｄ 補正手段
３０ｅ 噴射時期補正部
Claims (7)
- 多気筒エンジンの加速運転の開始条件が成立したことを判定する加速開始判定手段と、
上記エンジンの各気筒毎に独立して燃料を供給する燃料供給手段と、
上記加速開始判定手段によりエンジンの加速開始条件の成立が判定されたとき、上記燃料供給手段に対し加速時の燃料増量のための燃料供給を行わせる燃料増量手段とを備えた多気筒エンジンの燃料制御装置において、
エンジンのアイドル運転状態を判定するアイドル判定手段と、
上記アイドル判定手段によりエンジンのアイドル運転状態が判定されている状態で、上記加速開始判定手段によりエンジンの加速開始条件の成立が判定されたとき、該判定の後にスロットル弁の開作動による吸気充填量の増大によって最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒における混合気の空燃比が、所定範囲の値になるように、上記燃料増量手段による燃料の増量度合いを減少補正する補正手段と
が設けられており、
上記空燃比の所定範囲が、理論空燃比よりもリーンであってエンジンの加速に伴いプリイグニッションが発生する限界の空燃比と、該空燃比よりもさらにリーンであって加速ヘジテーションが起きる限界の空燃比との間の範囲であり、
上記補正手段は、上記１番目の気筒が、上記加速開始判定手段によるエンジンの加速開始判定時点で排気行程終期から吸気行程にあるときには、その加速開始判定時点が遅いほど、上記燃料増量手段による燃料増量の度合いが小さくなるように補正を行うものであることを特徴とする多気筒エンジンの燃料制御装置。 - 請求項１において、
補正手段は、１番目の気筒に続いて圧縮圧力が実質的に増大する２番目の気筒における空燃比も所定範囲の値になるように、燃料増量手段による燃料増量の度合いを小さく補正するものである
ことを特徴とする多気筒エンジンの燃料制御装置。 - 請求項１又は２において、
補正手段は、エンジン未暖機状態では燃料増量度合いの補正を行わないように構成されていることを特徴とする多気筒エンジンの燃料制御装置。 - 請求項１において、
燃料増量手段は、加速開始判定手段によりエンジンの加速開始条件の成立が判定されたとき、燃料供給手段により直ちに燃料供給を行うものであることを特徴とする多気筒エンジンの燃料制御装置。 - 請求項１において、
燃料増量手段は、加速開始判定手段によりエンジンの加速開始条件の成立が判定されたとき、燃料供給手段により吸気行程における所定の供給時点で燃料供給を行うものであることを特徴とする多気筒エンジンの燃料制御装置。 - 請求項５において、
燃料増量手段は、エンジン回転数が高いほど所定の供給時点を早期に補正する供給時点補正部を備えていることを特徴とする多気筒エンジンの燃料制御装置。 - 請求項１〜６のいずれか１つにおいて、
エンジンは、オートマチックトランスミッションが装備された車両に搭載されていることを特徴とする多気筒エンジンの燃料制御装置。
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