JP2000192834A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 始動時に吸気通路を閉鎖する内燃機関におい
て、機関のクランキングの開始時には必ず吸気通路が全
閉になっているようにする。 【解決手段】 吸気通路内に設けられた電子制御スロッ
トル弁によって内燃機関の運転状態に応じた空気量が供
給される内燃機関の吸気制御装置において、内燃機関の
イグニッションスイッチがアクセサリ位置、オン位置、
スタータ位置の何れの状態にあるかを検出しておき、イ
グニッションスイッチがオン位置にされた時に、電子制
御スロットル弁が全閉位置に制御される。そして、スロ
ットル弁が全閉位置になったか否かが検出され、イグニ
ッションスイッチがスタータ位置にされた時には、スロ
ットル弁が全閉位置になってから内燃機関を始動させる
スタータが回転されてクランキングが実行される。クラ
ンキング時には完全に吸気通路が閉鎖されているので機
関の始動性が安定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の吸気制御
装置に関し、特に、アクセルペダルの踏込量とは独立に
開度が設定される電子制御スロットル弁を用いた内燃機
関における機関始動時の吸気制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両に搭載された内燃機関の回転
数の制御は、運転席の足元に設置されたアクセルペダル
の踏込量によって行われていた。即ち、従来の内燃機関
には、その吸気通路にこのアクセルペダルにワイヤで接
続されたスロットル弁があり、アクセルペダルが踏み込
まれると、ワイヤを介してこのスロットル弁の開度が大
きくなって内燃機関への吸入空気量（以後吸気量と記
す）が増し、これに伴って燃料量も増えるので機関回転
数が増大するようになっている。

【０００３】一方、近年、コンピュータの発達に伴い、
内燃機関の回転数を電子的に最適に制御しようとする電
子制御式の内燃機関が実用化されている。このような内
燃機関の電子制御化としては、例えば、燃料噴射量制
御、点火時期制御、吸排気弁の開弁時期の制御等が先行
しており、これらに続いてスロットル弁の電子制御も実
用段階に入っている。スロットル弁の開度を電子制御す
る内燃機関では、アクセルペダルの踏込量に関係なくス
ロットル弁の開度を設定することができる。

【０００４】このため、電子制御スロットル弁を使用し
て機関の始動時に吸気通路を閉じることにより、始動時
の吸気量を減少させると共に、吸気管負圧を高めて燃料
の気化促進を図ることが提案されている。これは、電子
制御式の内燃機関では各燃焼室近傍の吸気通路内に燃料
噴射弁が装着されているために、始動時に燃料が十分に
微粒化しないことがあり、このときに始動性が悪化する
のを防止するためである。このように機関の始動時に吸
気通路を閉じる提案としては、実開平１−１１９８７４
号に開示のものがある。

【０００５】実開平１−１１９８７４号に開示の技術
は、吸気通路の燃料噴射弁の取り付け位置より上流側に
吸気通路を閉鎖する開閉制御弁を設け、機関の始動から
完爆に至るまでの機関、この開閉制御弁を閉塞するもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
公報に記載の技術では、スタータのオン指令と開閉弁の
全閉指令とを同時に行ったとしても、開閉制御弁が吸気
通路を全閉にするタイミングが、内燃機関のスタータの
オンによるクランキングの開始に間に合わないことがあ
り、このような場合には吸気管負圧が十分に得られず、
吸気管負圧が機関の始動毎にばらつき、機関の始動性が
不安定になる恐れがあった。

【０００７】そこで、本発明は、始動時に吸気通路を閉
鎖して吸気管負圧を高め、燃料の微粒化を図るようにし
た電子制御スロットル弁を備えた内燃機関において、ス
タータのオンによるクランキングの開始時には必ず吸気
通路を全閉にすることができる吸気制御装置を提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の構成上の特徴は、モータによって開閉駆動され、開
度センサによって開度が検出される電子制御開閉弁を吸
気通路内に備え、この電子制御開閉弁の開度によって内
燃機関の運転状態に応じた空気量が供給される内燃機関
の吸気制御装置において、内燃機関のイグニッションス
イッチがオンされた時に、電子制御開閉弁を全閉位置に
制御する開閉弁の全閉制御手段と、開閉弁が全閉位置に
なったか否かを検出するスロットル弁の全閉判定手段、
及び、イグニッションスイッチによりスタータを回転さ
せる操作がなされた時に、開閉弁が全閉位置になったこ
とを全閉判定手段が判定した後に、内燃機関を始動させ
るスタータを回転させるスタータ駆動手段とを備えるこ
とにある。

【０００９】このとき、開閉弁は全閉位置において、吸
気通路との間に僅かな隙間が開くように構成されていて
も良いものである。本発明によれば、機関の始動時にイ
グニッションスイッチによりスタータを回転させる操作
がなされた時でも、電子制御開閉弁が全閉位置になるま
ではスタータが回転しないので、内燃機関のクランキン
グ時には吸気管負圧が十分に得られることになり、機関
の始動性が安定する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。図
１には本発明の一実施例の吸気制御装置を備えた電子制
御燃料噴射式の多気筒内燃機関１が概略的に示されてい
る。図１において、内燃機関１の吸気通路２には図示し
ないエアクリーナの下流側にスロットル弁３が設けられ
ており、このスロットル弁３の軸の一端にはこのスロッ
トル弁３を駆動するアクチュエータであるスロットルモ
ータ４が設けられており、他端にはスロットル弁３の開
度を検出するスロットル開度センサ５が設けられてい
る。即ち、この実施例のスロットル弁３はスロットルモ
ータ４によって開閉駆動される電子制御スロットル（以
後、単に電子スロットルと記す）である。電子スロット
ルでは、スロットル弁３の開度指令値が入力された時
に、スロットルモータ４がこの指令値に応答してスロッ
トル弁３を指令開度に追従させる。

【００１１】吸気通路２のスロットル弁３の上流側には
大気圧センサ１８があり、下流側にはサージタンク６が
ある。このサージタンク６内には吸気の圧力を検出する
圧力センサ７が設けられている。更に、サージタンク６
の下流側には、各気筒毎に燃料供給系から加圧燃料を吸
気ポートへ供給するための燃料噴射弁８が設けられてい
る。スロットル開度センサ５の出力と圧力センサ７の出
力は、マイクロコンピュータを内蔵したＥＣＵ（エンジ
ン・コントロール・ユニット）１０に入力される。

【００１２】また、内燃機関１のシリンダブロックの冷
却水通路９には、冷却水の温度を検出するための水温セ
ンサ１１が設けられている。水温センサ１１は冷却水の
温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。排気
通路１２には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータ（図示
せず）が設けられており、この触媒コンバータの上流側
の排気通路１２には、空燃比センサの一種であるＯ₂ セ
ンサ１３が設けられている。Ｏ₂ センサ１３は排気ガス
中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発生する。これら
水温センサ１１及びＯ₂ センサ１３の出力はＥＣＵ１０
に入力される。

【００１３】更に、このＥＣＵ１０には、アクセルペダ
ル１４に取り付けられてアクセル踏込量を検出するアク
セル開度センサ１５からのアクセルペダルの踏込量信号
（アクセル開度信号）、バッテリ１６に接続されたイグ
ニッションスイッチ１７からのキー位置信号（アクセサ
リ位置、オン位置、スタータ位置）、リングギヤ２３の
回転数を検出する回転数センサ２１からの機関回転数Ｎ
ｅや、油温センサ２２からの潤滑油の温度が入力され
る。このリングギヤ２３は機関１の始動時にスタータ１
９によって回転させられる。

【００１４】従来の内燃機関では、一般に直流直巻モー
タから構成されるスタータ１９はイグニッションスイッ
チ１７がスタータ位置にされた時にオンするスタータス
イッチを介してバッテリ１６に接続されている。従っ
て、イグニッションスイッチ１７がオンされ、その後に
イグニッションスイッチ１７がスタータ位置にされた時
にスタータ１９が起動されて機関１が起動する。そし
て、機関１が稼働を開始すると、ＥＣＵ１０が通電され
てプログラムが起動し、各センサからの出力を取り込
み、スロットル弁３を開閉するスロットルモータ４や燃
料噴射弁８、或いはその他のアクチュエータを制御す
る。ＥＣＵ１０には、各種センサからのアナログ信号を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が含まれ、各種
センサからの入力ディジタル信号や各アクチュエータを
駆動する信号が出入りする入出力インタフェース１０
１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲＡ
Ｍ１０４等のメモリや、クロック１０５等が設けられて
おり、これらはバス１０６で相互に接続されている。Ｅ
ＣＵ１０の構成については公知であるので、これ以上の
説明を省略する。

【００１５】一方、本発明では、スタータ１９が直接バ
ッテリ１６に接続されておらず、スタータ駆動回路２０
を介してバッテリ１６に接続されている。そして、この
スタータ駆動回路２０は、ＥＣＵ１０からのスタータ信
号ＳＴが入力されないとスタータ１９をバッテリ１６に
接続しないようになっている。本発明では、機関１の始
動時にスロットル弁３を一時的に閉弁して吸気通路２を
閉塞し、スロットル弁３の下流側に負圧を発生させて機
関の始動性を向上させている。一方、機関１が停止して
いる時には、スロットル弁３は全閉位置にはなく、僅か
にあいている。従って、機関１が停止している状態で
は、スロットル弁３の吸気通路２内は大気圧になってい
る。従って、機関１を始動させる時には、スロットルモ
ータ４を駆動してスロットル弁３を全閉位置に制御する
必要がある。本発明は、この機関１の始動時のスロット
ル弁３の全閉制御において、スロットル弁３が全閉にな
ったことを確認してからスタータ１９を回転させるもの
である。

【００１６】このため、ＥＣＵ１０には、前述のように
イグニッションスイッチ１７からのキー位置信号とスロ
ットル開度センサ５からのスロットル開度信号が入力さ
れている。そして、本発明では、ＥＣＵ１０からのスタ
ータ信号ＳＴがスタータ駆動回路２０に入力されるの
は、ＥＣＵ１０にイグニッションスイッチ１７からのス
タータ位置信号と、スロットル開度センサ５からのスロ
ットル全閉信号が共に入力された時である。

【００１７】ここで、このような本発明における機関１
の始動時のスタータの駆動制御の手順について、その一
実施例を図２のフローチャートを用いて説明する。図２
に示すルーチンは所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行
される。まず、ステップ２０１ではイグニッションスイ
ッチ１７がオンされたか否か、即ち、ＥＣＵ１０にイグ
ニッションスイッチ１７からオン位置信号が入力された
か否かを判定する。イグニッションスイッチ１７がオン
になっていない時にはこのままこのルーチンを終了す
る。一方、ステップ２０１でイグニッションスイッチ１
７がオンされたと判定した時にはステップ２０２に進
む。

【００１８】ステップ２０２では始動フラグが“１”か
否かを判定する。始動フラグは機関１が停止された時に
“１”にされるものであるので、機関１の始動時には
“１”となっているものである。従って、機関１の始動
時にはステップ２０２の判定がＹＥＳとなってステップ
２０３に進む。ステップ２０３では電子スロットルのス
ロットル弁３の開度ＴＡが所定開度ＴＡｉだけ減らす処
理を行い、スロットル弁３を閉弁方向に制御する。

【００１９】続くステップ２０４ではイグニッションス
イッチ１７がスタータ位置にされたか否かを判定する。
即ち、スタータ１９を回転させる動作が車両の運転者に
よってなされたか否かを判定する。イグニッションスイ
ッチ１７がスタータ位置にされていない場合はこのルー
チンを終了し、イグニッションスイッチ１７がスタータ
位置にされた場合はステップ２０５に進む。

【００２０】ステップ２０５ではスロットル開度センサ
５の検出値からスロットル弁３の開度ＴＡが０になった
か否か、即ち、スロットル弁３が全閉状態になったか否
かを判定する。そして、スロットル弁３の開度が全閉に
なっていない場合はステップ２０９に進み、スタータ駆
動回路２０へのスタータ信号ＳＴの出力を保留してこの
ルーチンを終了する。この結果、本発明では、機関１の
始動時にスロットル弁３が全閉状態になっていない場合
は、運転者がイグニッションスイッチ１７をスタータ位
置に回してもスタータ１９が回転しない。

【００２１】一方、ステップ２０５でスロットル弁３の
開度が全閉になっていると判定した場合はステップ２０
６に進み、スタータ駆動回路２０にスタータ信号ＳＴを
出力する。この結果、本発明では、機関１の始動時にス
ロットル弁３が全閉状態になっている場合は、運転者が
イグニッションスイッチ１７をスタータ位置に回した状
態で、スタータ１９が回転する。

【００２２】そして、続くステップ２０７で機関１が稼
働したか否かを判定する。スタータ１９が回転している
にもかかわらず、まだ機関１がまだ稼働していない場合
は、機関１の始動が完了していないと判定してこのルー
チンを終了する。これに対して、ステップ２０７で機関
が稼働したと判定した場合は、機関１の始動が完了した
と判定してステップ２０８に進み、始動フラグを“０”
にしてこのルーチンを終了する。このようにして、機関
１が始動すると始動フラグが“０”にされるので、以後
ステップ２０２に進んできた時には、ステップ２０３か
らステップ２０９の処理が省略されてこのルーチンが終
了する。

【００２３】以上説明した実施例のような手順により、
本発明では、機関１の始動時に運転者がイグニッション
スイッチ１７をオン位置からスタータ位置に回した場
合、電子制御スロットルのスロットル弁３が全閉になっ
ている場合にのみ、スタータ１９が回転して機関１が始
動される。逆にいえば、運転者がイグニッションスイッ
チ１７をオン位置からスタータ位置に回しても、電子制
御スロットルのスロットル弁３が全閉になっていない場
合はスタータ１９が回転せず、機関１が始動されない。
この結果、機関１のクランキングが行われる時には、必
ずスロットル弁３が完全に閉じられているので、大きな
負圧を発生させることができると共に、負圧のばらつき
を抑えることができる。

【００２４】ここで、図１のように構成された電子制御
スロットル弁３を備えた内燃機関１において、イグニッ
ションスイッチ１７がオンされた時の、スタータ１９へ
の通電状態、スロットル弁３の開度の変化、機関１の回
転数Ｎｅ、及び、吸気管負圧の推移を時間と共に図３に
示す。図３に示すように、時刻Ｔ０でイグニッションス
イッチ１７がオンされると、イグニッションスイッチ１
７からＥＣＵ１０に入力されるオン位置信号がハイレベ
ルになる。そして、この時点からスロットルモータ４が
スロットル弁３を閉弁方向に駆動するので、スロットル
開度ＴＡが除々に下がり始める。その後、時刻Ｔ１で運
転者がイグニッションスイッチ１７をスタータ位置にす
ると、ＥＣＵ１０にはハイレベルのスタータ位置信号が
入力される。

【００２５】従来の技術では、イグニッションスイッチ
１７がスタータ位置にされた時点でスタータ１９が駆動
されてクランキングが行われていた。従って、従来の機
関回転数ＮＥは図３に破線ＰＡＮで示すように推移して
おり、これに伴って従来の吸気管負圧ＰＡも破線ＰＡＰ
で示すように推移していた。一方、本発明では、イグニ
ッションスイッチ１７がスタータ位置にされた時点で
は、まだスロットル開度ＴＡが０（全閉）になっていな
いので、スタータ１９は駆動されない。この後の時刻Ｔ
２でスロットル開度ＴＡが０になったことが検出されて
初めてスタータ信号ＳＴが出力され、この時点からスタ
ータ１９が駆動されてクランキングが行われる。従っ
て、本発明の機関回転数ＮＥは図３に太線ＰＩＮで示す
ように推移し、これに伴って本発明の吸気管負圧ＰＡは
太線ＰＩＰで示すように推移する。

【００２６】ここで、クランキング中の従来の技術にお
ける吸気管負圧ＰＡＰと本発明の吸気管負圧ＰＩＰとを
対比してみると、本発明の吸気管負圧ＰＩＰの方が従来
の技術における吸気管負圧ＰＡＰにくらべて斜線で示す
部分ＤＰにおいて吸気管負圧ＰＡが低いことが分かる。
よって、本発明ではクランキング中に十分な吸気管負圧
ＰＡを得ることができ、燃料の気化促進を図ることがで
きる。また、従来の技術では、イグニッションスイッチ
１７が時刻Ｔ０でオン位置にされた後に、これがスター
タ位置にされる時刻Ｔ１が運転者の操作の仕方によって
ばらつき、クランキング開始時のスロットル開度ＴＡの
値がばらついて安定した吸気管負圧が得られないのにに
対して、本発明では、クランキングが開始される時には
常にスロットル開度ＴＡは０であるので、安定した吸気
管負圧が得られて機関の始動性が安定する。

【００２７】なお、以上の実施例では、機関始動時にイ
グニッションスイッチ１７がオン位置になった状態でス
ロットルモータ４にスロットル弁３の閉弁駆動を行わせ
るようにした制御を説明したが、機関始動時にイグニッ
ションスイッチ１７がアクセサリ位置になった状態でス
ロットルモータ４にスロットル弁３の閉弁駆動を行わせ
るようにしても良い。

【００２８】また、以上説明した実施例では、内燃機関
の吸気通路の閉鎖を電子制御スロットル弁３により行う
ものについて説明を行ったが、電子制御スロットル弁３
の代わりに、電子制御される吸気制御弁が吸気通路に別
に設けられているものについても本発明を有効に適用す
ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
の吸気制御装置によれば、機関の始動時にイグニッショ
ンスイッチによりスタータを回転させる操作がなされて
も、電子制御スロットル弁が全閉位置になるまではスタ
ータが回転しないので、スタータの回転による内燃機関
のクランキング時には必ず吸気通路は全閉状態であり、
吸気管負圧が十分に得られて機関の始動性が安定すると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の吸気制御装置が搭載された
電子制御式多気筒内燃機関の構成を示す構成図である。

【図２】本発明の始動時の電子制御スロットル弁の制御
の手順を示すフローチャートである。

【図３】図２の制御手順におけるイグニッションスイッ
チのオン位置信号とスタータ位置信号、スタータへのス
タータ信号、スロットル開度、機関回転数、及び吸気管
負圧の推移を、従来技術と比較しながら時間と共に示し
たタイムチャートである。

【符号の説明】

２…吸気通路 ３…スロットル弁 ４…スロットルモータ ５…スロットル開度センサ １０…ＥＣＵ １４…アクセルペダル １７…イグニッションスイッチ １９…スタータ ２０…スタータ駆動回路 ２１…回転数センサ ２３…リングギヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 智 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G065 CA00 DA05 EA01 FA00 FA07 FA09 GA00 GA01 GA07 GA41 GA43 KA31 KA36 3G301 HA01 JA03 KA01 LA03 LC03 NA08 NB06 NB11 NC08 NE19 PA07Z PA11Z PA13Z PE01Z PE08Z PF03Z PF16Z

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータによって開閉駆動され、開度セン
   サによって開度が検出される電子制御開閉弁を吸気通路
   内に備え、この電子制御開閉弁の開度によって内燃機関
   の運転状態に応じた空気量が供給される内燃機関の吸気
   制御装置であって、 内燃機関のイグニッションスイッチがオンされた時に、
   前記電子制御開閉弁を全閉位置に制御するスロットル弁
   の全閉制御手段と、 前記開閉弁が全閉位置になったか否かを検出する開閉弁
   の全閉判定手段、及び、 前記イグニッションスイッチによりスタータを回転させ
   る操作がなされた時に、前記開閉弁が全閉位置になった
   ことを前記全閉判定手段が判定した後に、前記内燃機関
   を始動させるスタータを回転させるスタータ駆動手段
   と、を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量の
   制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装
   置において、前記開閉弁は前記全閉位置において、前記
   吸気通路との間に僅かな隙間が開くように構成されてい
   ることを特徴とする内燃機関の吸入空気量の制御装置。