JP2000234546A

JP2000234546A - 内燃機関の吸気制御装置

Info

Publication number: JP2000234546A
Application number: JP11034633A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Kanamaru; 昌宣金丸; Hiroki Ichinose; 宏樹一瀬; Satoshi Watanabe; 智渡辺; Yasuyuki Irisawa; 泰之入沢
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】電子制御開閉弁とエアアシスト付噴射弁を備
える内燃機関の、始動時の絞り弁の全閉制御でアシスト
エアを阻害せずに燃料の気化促進効果を図る。【解決手段】内燃機関の吸気通路内に電子制御開閉弁
とエアアシスト付燃料噴射弁が設けられ、機関の始動時
に開閉弁が閉弁方向に駆動される内燃機関において、エ
アアシスト付燃料噴射弁にアシストエアを供給するアシ
ストエア通路の吸気通路からの吸気取入口を、電子制御
開閉弁の全閉位置近傍の吸気通路の下流側に設けると共
に、機関の気筒判別までは電子制御開閉弁の開度を最小
のアイドル空気流量値が確保できる第１の開度に設定
し、機関の気筒判別後は電子制御開閉弁の開度を、吸気
取入口が全てこの電子制御開閉弁の上流側となる第２の
開度に設定するようにした。この結果、機関始動中にエ
アアシスト作用が阻害されずに吸気管負圧が高くなり、
燃料の気化促進効果が確保されて始動性が向上する。

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
開度設定が行われる電子制御スロットル弁と、エアアシ
スト付の燃料噴射弁とが吸気通路に設けられた内燃機関
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】近年、燃料噴射弁から燃料と共に空気を
吸気通路に導入するエアアシスト付の燃料噴射弁が実用
段階にある。エアアシスト付の燃料噴射弁は、燃料の噴
射口に吸気通路内の空気（以後アシストエアという）を
供給することにより、燃料と空気とを衝突、混合させ、
これにより噴射燃料の霧化を促進するものである。燃料
の霧化が促進されると、内燃機関に吸入される混合気が
均一化されることにより、内燃機関の燃焼性が向上す
る。

【０００３】一般に、エアアシスト型の燃料噴射弁を備
える内燃機関では、吸気通路のスロットル弁の上流側か
ら、吸気マニホルドに設けられたエアアシスト付の燃料
噴射弁の噴射口の近傍に連通するアシストエア通路が設
けられる。そして、吸気マニホルド内に発生する負圧に
より、スロットル弁の上流側の吸気通路内の空気がアシ
ストエア通路に吸入され、この空気がエアアシスト付の
燃料噴射弁に供給される。

【０００４】このようなエアアシスト付の燃料噴射弁
は、例えば、特開平１０−８２３３７号公報に開示があ
る。特開平１０−８２３３７号公報に開示の内燃機関
は、吸気通路にアイドルスピードコントロール弁（ＩＳ
ＣＶ）が設けられたものであり、このＩＳＣＶの上流側
の空気を分岐してアシストエアをエアアシスト付の燃料
噴射弁に供給している。この公報に開示の発明は、機関
始動後の機関回転数が所定回転数に達するまではＩＳＣ
Ｖの開度を全閉にし、機関回転数が所定回転数より大き
くなるにつれてＩＳＣＶの開度を除々に増すことによっ
て、機関低温時の機関の始動性を向上させるものであ
る。

【０００５】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。

【０００６】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、実願平１−１１９８７４
号に開示のものがある。

【０００７】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
完爆に至るまでの期間、この開閉制御弁を閉塞するもの
である。ところで、近年、内燃機関の始動性を向上させ
るために、エアアシスト付の燃料噴射弁を電子制御式の
スロットル弁に組み合わせようとする試みがある。この
ようなエアアシスト付の燃料噴射弁と電子制御式のスロ
ットル弁を組み合わせた内燃機関においては、アシスト
エア通路の吸気通路への開口部、すなわち、アシストエ
アの取入口が、電子制御スロットル弁の近傍で、電子制
御スロットル弁が全閉時にはスロットル弁の下流側とな
り、スロットル弁が所定開度開いた時点でスロットル弁
の上流側になるように設けられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エアア
シスト付の燃料噴射弁と電子制御式のスロットル弁を組
み合わせた内燃機関において、アシストエアの取入口を
電子制御スロットル弁が全閉時にはスロットル弁の下流
側となり、スロットル弁が所定開度開いた時点でスロッ
トル弁の上流側になるように設けると、スロットル弁の
全閉時にはエアアシスト付の燃料噴射弁に空気が供給さ
れなくなってエミッションが悪化し、逆に、スロットル
弁を開きすぎると、本来のスロットル弁を閉じることに
よる燃料の気化促進性が得られなくなるという問題点が
あった。

【０００９】そこで、本発明は、エアアシスト付の燃料
噴射弁と電子制御式のスロットル弁の両方が吸気通路に
設けられた内燃機関において、機関の始動時に電子制御
スロットル弁を、アシストエアが確保できるぎりぎりま
で閉弁することにより、機関始動中にエアアシスト作用
を阻害することなく吸気管負圧を高め、燃料の気化促進
効果を確保することによって機関の始動性を向上させる
ことができる内燃機関の吸気制御装置を提供することを
目的としている。

【００１０】

【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、以下に第１から第７の発明として
示される。第１の発明の構成上の特徴は、内燃機関の吸
気通路内にアクセルペダルの踏込量に非連動の電子制御
開閉弁が設けられ、この下流側にエアアシスト付の燃料
噴射弁が設けられ、内燃機関の始動時には電子制御開閉
弁が閉弁方向に駆動される内燃機関の吸気制御装置にお
いて、エアアシスト付の燃料噴射弁にアシストエアを供
給するアシストエア通路の吸気通路からの吸気取入口
を、電子制御開閉弁の全閉位置近傍の吸気通路の下流側
に設けると共に、内燃機関の始動時に電子制御開閉弁の
開度を所定量のアシストエアが確保できる程度に設定す
る開閉弁の始動時開度設定手段を設けたことにある。

【００１１】第１の発明によれば、アシストエアが確保
できるぎりぎりまで開閉弁を閉じることで、機関の始動
時においてエアアシスト作用を阻害せずに吸気管負圧を
高めることができる。第２の発明の構成上の特徴は、第
１の発明において、始動時開度設定手段が、機関の気筒
判別までは電子制御開閉弁の開度を最小のアイドル空気
流量値が確保できる第１の開度に設定し、機関の気筒判
別後は電子制御開閉弁の開度を、吸気取入口が全てこの
電子制御開閉弁の上流側となる第２の開度に設定するこ
とにある。

【００１２】第２の発明によれば、機関の始動時の機関
の気筒判別までは、開閉弁が略全閉に近いので吸気管負
圧を大きくでき、燃料の気化促進性をより高くすること
ができる。第３の発明の構成上の特徴は、第１の発明に
おいて、始動時開度設定手段が、機関の燃料噴射までは
電子制御開閉弁の開度を最小のアイドル空気流量値が確
保できる第１の開度に設定し、機関の気筒判別後は電子
制御開閉弁の開度を、吸気取入口が全てこの電子制御開
閉弁の上流側となる第２の開度に設定することにある。

【００１３】第３の発明によれば、機関の始動時の燃料
噴射開始時までは、開閉弁が略全閉に近いので吸気管負
圧を大きくでき、燃料の気化促進性をより高くすること
ができる。第４の発明の構成上の特徴は、第２の発明に
おいて、エアアシスト付の燃料噴射弁から燃料を噴射さ
せる燃料噴射手段が、電子制御開閉弁の開度が第１の開
度の時は吸気同期噴射を実行し、電子制御開閉弁の開度
が第２の開度の時は吸気非同期噴射を実行することにあ
る。

【００１４】第４の発明によれば、機関の始動時に開閉
弁が第２の開度にされた後は、燃料噴射が吸気非同期で
行われるので、アシストエアと吸気流との干渉を避ける
ことができ、燃料の微粒化をさらに促進することができ
る。第５の発明の構成上の特徴は、第２の発明から第４
の発明の何れかにおいて、内燃機関のおかれた環境状態
を検出する環境状態検出手段と、内燃機関の負荷状態を
検出する機関負荷検出手段と、環境状態検出手段による
検出値と機関負荷検出手段による検出値に応じて、電子
制御開閉弁が第２の開度にされた後の機関始動に必要な
吸気量を補正する吸気量補正手段と、補正された吸気量
に応じた電子制御開閉弁の開度を第３の開度として算出
する第３の開度算出手段とを更に設け、始動時開度設定
手段が第２の開度とこの第３の開度の大小を比較し、大
きい方の開度に電子制御弁の開度を設定することにあ
る。

【００１５】第５の発明によれば、開閉弁の開度が他の
条件により補正される場合にも、燃料の気化促進性をよ
り高くすることができる。第６の発明の構成上の特徴
は、第１の発明から第５の発明の何れかにおいて、始動
時開度設定手段が、機関温度が所定温度範囲内にある時
に動作することにある。

【００１６】第６の発明によれば、水温条件に応じて燃
料の気化促進性を高くすることができる。第７の発明の
構成上の特徴は、第１の発明から第５の発明の何れかに
おいて、始動時開度設定手段が、機関始動開始後の経過
時間が所定時間を越えた時に動作を停止することにあ
る。

【００１７】第７の発明によれば、機関始動後の不必要
な燃料の気化促進性の制御を無くすことができる。

【００１８】

【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が設けられていて、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弁で
ある。電子制御スロットル弁３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。

【００１９】図１に実線で示すスロットル弁３は吸気通
路２を完全に遮断した全閉状態を示している。スロット
ル弁３はスロットルモータ４に駆動されて、この実線で
示す全閉状態から破線で示す全開状態までの開度に制御
される。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。

【００２０】一方、本発明における燃料噴射弁８はエア
アシスト付であるので、燃料噴射弁８にはアシストエア
を供給するためのアシストエア通路２８が接続されてい
る。アシストエア通路３８は吸気通路２内の空気を取り
込んで燃料噴射弁８に供給するものであり、その空気取
入口２９はスロットル弁３の僅かに下流側の近傍に開口
してる。従って、空気取入口２９はスロットル弁３が実
線で示す全閉状態の時はスロットル弁３の下流側の吸気
通路２に連通しており、スロットル弁３が僅かに開口す
ると、スロットル弁３の上流側の吸気通路２に連通す
る。

【００２１】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。

【００２２】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）、クランクシャフト
の一端に取り付けられたクランクシャフトタイミングプ
ーリと一体型のタイミングロータ２４に近接した設けら
れたクランク位置センサ２１からの上死点信号ＴＤＣや
所定角度毎のクランク角信号ＣＡや、油温センサ２２か
らの潤滑油の温度が入力される。また、クランクシャフ
トの他端に設けられたリングギヤ２３は機関１の始動時
にスタータ１９によって回転させられる。

【００２３】機関回転数Ｎｅは、所定クランク角信号Ｃ
Ａの間隔（時間）を計測することにより得られる。タイ
ミングロータ２４には信号歯２５が設けられており、上
死点の検出用に２枚の欠歯部２６を備えた３４歯となっ
ている。クランク位置センサ２１は電磁ピックアップか
ら構成することができ、１０°毎のクランク回転信号を
出力する。クランク位置センサ２１は欠歯部２６の箇所
の信号を検出することにより、正確な上死点を検出する
ことができる。また、内燃機関の燃料噴射が実行される
気筒は、このクランク位置センサ２１からの信号と、図
示しないカム位置センサからの信号により判別すること
ができる。

【００２４】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。

【００２５】一方、この実施例では、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１
６に接続しないようになっている。本発明が対象とする
内燃機関１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。

【００２６】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。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。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図２(a)に示すよう
に、始動開始直後はスロットル弁３を二点鎖線で示す全
閉位置から、破線で示すスロットル弁３が僅かに開いた
第１の開度に制御し、エアアシスト通路２８の空気取入
孔２９の一部がスロットル弁３の上流側に位置するよう
にして、エアアシスト通路２８を最小限のＩＳＣ流量が
流れるようにする。次いで、所定条件になったら、スロ
ットル弁３の開度を更に大きくして実線で示す第２の開
度に制御し、エアアシスト通路２８の空気取入口２９が
全てスロットル弁３の上流側に位置するようにする。

【００２７】図２(b) から(d) は吸気通路２に設けるエ
アアシスト通路２８の空気取入口２９の配置例を示すも
のであり、この例では７個の空気取入口２９が吸気通路
２に開口している。図２(b) に示す例は、全ての空気取
入口２９を吸気通路２の円周方向に一直線上に設けたも
のである。図２(c) に示す例は、空気取入口２９の中央
のものを最もスロットル弁３の全閉位置（二点鎖線で示
す）に近く配置し、中央の空気取入口２９の両側のもの
を段階的にスロットル弁３の全閉位置から次第に等距離
ずつ遠ざけていったものである。図２(d) に示す例は、
エアアシスト通路２８に流す最小限のＩＳＣ流量が得ら
れるだけの空気取入口２９をスロットル弁３の全閉位置
（二点鎖線で示す）に近くの円周方向に一直線上に配置
し、残りの空気取入口２９をスロットル弁３の全閉位置
から少し離れた位置の円周方向に一直線上に配置したも
のである。空気取入口２９の吸気通路２への配置はこれ
らの例に限定されるものではない。

【００２８】ここで、このような本発明における機関１
の始動時に、ＥＣＵ１０が実行するスロットル弁３の駆
動制御の手順について、その実施例を図３から図８のフ
ローチャートを用いて説明する。図３は電子制御スロッ
トル弁３の閉制御を実行するフラグＦＴＨＶＣの設定手
順を示すフローチャートである。図３に示すルーチンは
機関１の始動時にのみ所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に
実行される。

【００２９】この制御では、まずステップ３０１におい
て図１で説明した水温センサ１１によって検出された機
関水温ＴＨＷを読み込む。続くステップ３０２では、こ
の水温が所定温度Ａ℃〜Ｂ℃の範囲にあるか否かを判定
する。水温ＴＨＷがこの範囲にない時にはステップ３０
４に進み、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを
クリアしてこのルーチンを終了する。一方、水温ＴＨＷ
がＡ℃〜Ｂ℃の範囲に入っている時にはステップ３０３
に進み、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを
“１”にしてこのルーチンを終了する。このスロットル
弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣは“１”の時に、スロッ
トル弁３の閉弁制御が行われることを示す。

【００３０】このようにして機関１の始動時に水温ＴＨ
ＷがＡ≦ＴＨＷ≦Ｂの範囲にある時に“１”に設定され
るスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣは、機関１
が始動してから所定時間後にリセットされる。この制御
を図４に示すフローチャートを用いて説明する。図４に
示すルーチンも機関１の始動時にのみ所定時間毎、例え
ば、数ｍｓ毎に実行される。

【００３１】この制御では、まず、ステップ４０１にお
いて機関回転数Ｎｅを読み込む。機関回転数Ｎｅは図１
に示したクランク位置センサ２１からのクランク位置信
号から算出することができるものである。続くステップ
４０２ではステップ４０１で読み込んだ機関回転数Ｎｅ
が設定回転数Ｎes以上か否か、例えば４００ｒｐｍ以上
か否かを判定する。機関回転数Ｎｅが設定回転数Ｎes未
満の時は、機関が未だ始動していないと判定してステッ
プ４０３に進み、始動後経過時間カウンタＣＮＴの値を
クリアしてこのルーチンを終了する。

【００３２】一方、ステップ４０２において、機関回転
数Ｎｅが設定回転数Ｎes以上の場合は機関が始動したと
判定してステップ４０４に進み、始動後経過時間カウン
タＣＮＴの値を１だけインクリメントしてステップ４０
５に進む。ステップ４０５では始動後経過時間カウンタ
ＣＮＴの値が所定時間を示す基準計数値Ｃに達したか否
かを判定する。そして、始動後経過時間カウンタＣＮＴ
の値が基準計数値Ｃに達していない時はこのままこのル
ーチンを終了し、始動後経過時間カウンタＣＮＴの値が
基準計数値Ｃに達した時はステップ４０６に進んでスロ
ットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを“０”にしてこ
のルーチンを終了する。このようにして、機関が始動し
てから所定時間が経過すると、機関が始動時に“１”に
なっていたスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣ
は、“０”に設定される。

【００３３】図５は機関１の始動時の電子制御スロット
ル弁３の開度設定の手順の第１の実施例を示すフローチ
ャートである。図５に示すルーチンは機関の始動時にの
み所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。第１の
実施例では、まず、ステップ５０１においてスロットル
弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣの値とクランク位置セン
サ２１からのクランク位置信号を読み込む。続くステッ
プ５０２ではスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣ
の値が“１”か否かを判定する。

【００３４】ステップ５０２でスロットル弁閉制御実行
フラグＦＴＨＶＣの値が“０”であると判定した場合
は、機関１の始動が完了していると判定してステップ５
０３に進む。ステップ５０３ではＩＳＣ流量を通常の算
出式によって計算し、続くステップ５０４ではステップ
５０３で算出されたＩＳＣ流量に応じたスロットル弁開
度θthv をスロットル弁開度として設定してこのルーチ
ンを終了する。機関の始動が完了している際の制御は本
発明の主旨ではないので、これ以上の説明を省略する。

【００３５】一方、ステップ５０２においてスロットル
弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣの値が“１”であると判
定した場合は、機関１の始動時であると判定してステッ
プ５０５に進む。ステップ５０５ではステップ５０１で
読み込んだクランク位置信号によって現在上死点にある
気筒が何番気筒であるかを判別をしたか否かを判定す
る。この気筒判別は各気筒に適切に燃料噴射を行った
り、点火をしたりするのに必要なものである。

【００３６】そして、ステップ５０５で気筒判別してい
ないと判定した場合はステップ５０６に進み、最小のＩ
ＳＣ流量ＩＳＣmin を流すスロットル弁開度θth1 をス
ロットル弁開度として設定してこのルーチンを終了す
る。一方、ステップ５０５で気筒判別が終了したと判定
した場合はステップ５０７に進み、エアアシスト量を確
保するＩＳＣ流量ＩＳＣaaを流すスロットル弁開度θth
2 をスロットル弁開度として設定してこのルーチンを終
了する。ステップ５０６で設定したスロットル弁開度θ
th1 は、図２(a) に破線で示したスロットル弁３の第１
の開度に相当する。また、ステップ５０７で設定したス
ロットル弁開度θth2 は、図２(a) に実線で示したスロ
ットル弁３の第２の開度に相当する。

【００３７】このように、第１の実施例では、機関始動
時の気筒判別前はスロットル弁３が略全閉状態の開度の
ままで、アシストエア通路２８には最小のＩＳＣ流量Ｉ
ＳＣmin が流れ、気筒判別後はスロットル弁３が全閉状
態から僅かに開いた開度のままで、アシストエア通路２
８にはエアアシスト量を確保するＩＳＣ流量ＩＳＣaaを
流すことができる。この結果、機関始動時にスロットル
弁の全閉効果を略達成した状態で、エアアシスト付の燃
料噴射弁８にアシストエアを供給することができる。

【００３８】図６は機関始動時の電子制御スロットル弁
３の開度設定の手順の第２の実施例を示すフローチャー
トであり、第１の実施例の変形実施例である。即ち、第
２の実施例は、第１の実施例の制御に吸気同期噴射と吸
気非同期噴射の制御を付加したものである。従って、第
２の実施例におけるスロットル弁３の開度設定手順は第
１の実施例と全く同じであるので、同じ手順を示すステ
ップには同じステップ番号を付してその説明を省略す
る。

【００３９】第２の実施例では、第１の実施例のステッ
プ５０４においてステップ５０３で算出されたＩＳＣ流
量に応じたスロットル弁開度θthv が設定されるとステ
ップ６０１に進む。ステップ６０１では吸気同期噴射、
吸気非同期噴射の設定が、通常の算出式を用いて計算さ
れる。また、第２の実施例では第１の実施例のステップ
５０６において最小のＩＳＣ流量ＩＳＣmin を流すスロ
ットル開度θth1 が設定されるとステップ６０２に進
み、このステップ６０２において燃料噴射時期を吸気同
期噴射に設定してこのルーチンを終了する。このように
最小のＩＳＣ流量ＩＳＣmin の供給時には吸気同期噴射
に設定することにより、スロットル弁の閉制御による吸
気流を利用して燃料の微粒化が図られる。更に、第１の
実施例のステップ５０７においてエアアシスト量を確保
するＩＳＣ流量ＩＳＣaaを流すスロットル開度θth2 が
設定されると、続くステップ６０３において燃料噴射時
期を吸気非同期噴射に設定してこのルーチンを終了す
る。このように、エアアシスト量を確保するＩＳＣ流量
ＩＳＣaaの供給時には吸気非同期噴射に設定することに
より、アシストエアを確保した状態で、スロットル弁の
閉制御による吸気流に干渉されずに燃料の微粒化を向上
させることができる。

【００４０】図７は機関始動時の電子制御スロットル弁
の開度設定の手順の第３の実施例を示すフローチャート
である。図７に示すルーチンも機関の始動時に所定時間
毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。第３の実施例が第
１の実施例と相違する点は、最小のＩＳＣ流量ＩＳＣmi
n を流すスロットル弁開度θth1 と、エアアシスト量を
確保するＩＳＣ流量ＩＳＣaaを流すスロットル弁開度θ
th2 との切り換えを燃料の噴射開始で判定する点のみで
ある。従って、図５で説明した第１の実施例と同じ手順
には同じステップ番号を付してその説明を簡略化する。

【００４１】第３の実施例では、まず、ステップ７０１
においてスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣの値
と燃料噴射弁８への噴射信号の有無を読み込む。続くス
テップ５０２ではスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨ
ＶＣの値が“１”か否かを判定し、ＦＴＨＶＣ＝“０”
の場合は第１の実施例と同様にステップ５０３でＩＳＣ
流量を通常の算出式によって計算し、次のステップ５０
４でＩＳＣ流量に応じたスロットル弁開度θthv をスロ
ットル弁開度として設定してこのルーチンを終了する。

【００４２】一方、ステップ５０２でＦＴＨＶＣ＝
“１”と判定した時はステップ７０２に進み、ここで燃
料噴射が開始されたか否かを判定する。そして、ステッ
プ７０１で燃料噴射が開始されていないと判定した場合
はステップ５０６に進み、最小のＩＳＣ流量ＩＳＣmin
を流すスロットル弁開度θth1 を設定してこのルーチン
を終了する。一方、ステップ７０１で燃料噴射が開始さ
れたと判定した場合はステップ５０７に進み、エアアシ
スト量を確保するＩＳＣ流量ＩＳＣaaを流すスロットル
弁開度θth2 を設定してこのルーチンを終了する。

【００４３】このように、第３の実施例では、機関始動
時の燃料噴射開始前はスロットル弁３が略全閉状態の開
度のままでアシストエア通路２８には最小のＩＳＣ流量
ＩＳＣmin が流れる。また、燃料噴射開始後はスロット
ル弁３が全閉状態から僅かに開いた開度のままでアシス
トエア通路２８にエアアシスト量を確保するＩＳＣ流量
ＩＳＣaaが流れる。この結果、第３の実施例でも機関始
動時にスロットル弁の全閉効果を略達成した状態で、エ
アアシスト付の燃料噴射弁８にアシストエアを供給する
ことができる。

【００４４】図８は機関の始動時の電子制御スロットル
弁３の開度設定の手順の第４の実施例を示すフローチャ
ートであり、第１の実施例と第３の実施例のステップ５
０７に相当する制御の変形例を示すものである。従っ
て、第１と第３の実施例におけるステップ５０７の前ま
での制御については説明を省略する。図８に示す制御手
順のステップ８０１には、第１の実施例のステップ５０
５において気筒判別をした後、或いは、第３の実施例の
ステップ７０２において燃料噴射の開始を判別した後に
進む。ステップ８０１では、ステップ５０７と同様に、
エアアシスト量を確保するＩＳＣ流量ＩＳＣaaを流すス
ロットル弁３の開度θth2 を算出するが、設定は行わな
い。続くステップ８０２では、ＥＣＵ１０のＲＡＭ１０
４に格納されているアイドル時のＩＳＣ流量の学習値
Ｇ、大気圧センサ１８によって検出された大気圧ＡＰ、
ＥＣＵ１０のＲＯＭ１０３に格納されている大気圧補正
係数Ｋ等の運転状態パラメータを読み込む。

【００４５】続くステップ８０３では読み込んだ運転状
態パラメータの内のアイドル時のＩＳＣ流量の学習値
Ｇ、大気圧ＡＰ、及び大気圧補正係数Ｋに基づいてＩＳ
Ｃ流量を補正する。次のステップ８０４では、エアコン
（空気調和装置）が動作中か否かを判定し、動作中でな
い時にはそのままステップ８０６に進むが、動作中の場
合はステップ８０５の処理を行ってからステップ８０６
に進む。ステップ８０５ではＩＳＣ流量をエアコン作動
時のＩＳＣ流量（エアコン非作動時よりも大）に補正す
る。

【００４６】ステップ８０６では機関の始動時に照明、
電気ヒータ、音響機器、カーナビゲーション装置等の電
気負荷があるか否かを判定する。そして、電気負荷がな
い場合はそのままステップ８０８に進むが、電気負荷が
ある場合はステップ８０７の処理を行ってからステップ
８０８に進む。ステップ８０８ではＩＳＣ流量を電気負
荷作動時のＩＳＣ流量（電気負荷がない時よりも大）に
補正する。

【００４７】なお、この実施例では２つの大きなＩＳＣ
流量の増量に関係する補正要素について述べたが、補正
要素はこれらに限定されず、ＩＳＣ流量は必要に応じて
補正することができる。機関始動時のＩＳＣ流量の補正
値が求められた後に進むステップ８０８では、補正後の
ＩＳＣ流量ＩＳＣｃを流すスロットル弁３の開度θth3
を算出する。次のステップ８０９では、ステップ８０１
で算出したスロットル弁３の開度θth2とステップ８０
８で算出したスロットル弁開度θth3 の大小を比較す
る。そして、θth2 ≧θth3 の場合はステップ８１０に
進み、ステップ８０１で算出したスロットル弁開度θth
2 を設定してこのルーチンを終了する。一方、θth2 ＜
θth3 の場合はステップ８１１に進み、ステップ８０８
で算出したスロットル弁開度θth3 を設定してこのルー
チンを終了する。

【００４８】このように、第４の実施例では、機関１の
始動時の気筒判別後、或いは燃料噴射開始後に、エアア
シスト量を確保するＩＳＣ流量ＩＳＣaaを流すスロット
ル弁開度θth2 と、この時のＩＳＣ流量をアイドル学習
値Ｇに大気圧補正係数Ｋ、或いは、エアコンや電気負荷
等の負荷によるＩＳＣ流量の増量分を加味して補正する
ことによって得られた補正ＩＳＣ流量に対応するスロッ
トル弁開度θth3 とを求め、大きい方をスロットル開度
として設定することにより、機関のフリクションや大気
条件、機関の運転条件等に係わらず、アシストエア量を
確保することができる。この結果、フリクションが大き
くても、また、高地条件の下でも、スムーズに機関を始
動することができる。図９は前述の第１、第２、及び第
４の実施例におけるスタータ信号、スロットル弁閉制御
実行フラグＦＴＨＶＣ、気筒判別信号、機関始動開始後
カウンタＣＮＴ、機関回転数Ｎｅ、ＩＳＣ流量、スロッ
トル弁開度θth、及び、噴射種別の推移を示すタイムチ
ャートである。

【００４９】スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣ
が“１”の状態の時に、時刻Ｔ０でスタータ信号がハイ
レベルになって機関が始動状態となると、この時点では
気筒判別信号は“０”であるのでスロットル弁開度θth
は第１の開度θth1 に設定される。その後、時刻Ｔ１ま
でのクランキング中は、スロットル弁３が略全閉の開度
θth1 のまま、エアアシスト付の燃料噴射弁８には必要
最小限のＩＳＣ流量ＩＳＣmin が流れると共に、このエ
アアシスト付の燃料噴射弁８からは吸気同期噴射が行わ
れる。

【００５０】機関のクランキング中の時刻Ｔ１において
気筒判別が行われると、気筒判別信号が“１”なり、ス
ロットル弁開度がアシストエア取入口（空気取入口）を
全てスロットル弁の上流側にする開度θth2 に設定され
る。その後、所定時間クランキングが続行された後に機
関の回転数Ｎｅが次第に増大し始める。この後の時刻Ｔ
２において機関回転数Ｎｅが設定回転数Ｎesに達する
と、機関始動後カウンタＣＮＴがカウントを開始する。
この状態ではスロットル弁３が略全閉の開度θth2 のま
ま、エアアシスト付の燃料噴射弁８にはエアアシスト量
を確保するＩＳＣ流量ＩＳＣaaが流れると共に、このエ
アアシスト付の燃料噴射弁８からは吸気非同期噴射が行
われる。

【００５１】この後、時刻Ｔ３において機関始動後カウ
ンタＣＮＴが所定値Ｃに達すると、スロットル弁閉制御
実行フラグＦＴＨＶＣが“０”にされ、ＩＳＣ流量は通
常の算出式で計算され、スロットル弁開度θthは、算出
された通常のＩＳＣ流量に応じたスロットル弁開度θth
v に設定される。また、以後の噴射種別は、通常の算出
式に応じて吸気同期噴射と吸気非同期噴射とが設定され
る。

【００５２】なお、第４の実施例において算出されたス
ロットル弁開度θth3 が図９に一点鎖線で示すように、
エアアシスト量を確保するＩＳＣ流量ＩＳＣaaに応じて
算出されたスロットル弁開度θth2 よりも大きい時は、
スロットル弁開度θthはこの第４の実施例において算出
されたスロットル弁開度θth3 に設定される。図１０は
第３と第４の実施例におけるスタータ信号、スロットル
弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣ、燃料噴射開始信号、機
関始動開始後カウンタＣＮＴ、機関回転数Ｎｅ、ＩＳＣ
流量、及びスロットル開度θthの推移を示すタイムチャ
ートである。

【００５３】スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣ
が“１”の状態の時に、時刻Ｔ０でスタータ信号がハイ
レベルになって機関が始動状態となると、この時点では
燃料噴射開始信号は“０”であるのでスロットル弁開度
θthは第１の開度θth1 に設定される。その後、時刻Ｔ
１までのクランキング中は、スロットル弁３が略全閉の
開度θth1 のまま、エアアシスト付の燃料噴射弁８には
必要最小限のＩＳＣ流量ＩＳＣmin が流れる。

【００５４】機関のクランキング中の時刻Ｔ１において
燃料噴射開始信号がハイレベルになって燃料噴射が開始
されると、スロットル弁開度がアシストエア取入口を全
てスロットル弁の上流側にする開度θth2 に設定され
る。その後、所定時間クランキングが続行された後に機
関の回転数Ｎｅが次第に増大し始める。この後の時刻Ｔ
２において機関回転数Ｎｅが設定回転数Ｎesに達する
と、機関始動後カウンタＣＮＴがカウントを開始する。
この状態ではスロットル弁３が略全閉の開度θth2のま
ま、エアアシスト付の燃料噴射弁８にはエアアシスト量
を確保するＩＳＣ流量ＩＳＣaaが流れる。

【００５５】この後、時刻Ｔ３において機関始動後カウ
ンタＣＮＴが所定値Ｃに達すると、スロットル弁閉制御
実行フラグＦＴＨＶＣが“０”にされ、ＩＳＣ流量は通
常の算出式で計算され、スロットル弁開度θthは、算出
された通常のＩＳＣ流量に応じたスロットル弁開度θth
v に設定される。なお、第４の実施例において算出され
たスロットル弁開度θth3 が図１０に一点鎖線で示すよ
うに、エアアシスト量を確保するＩＳＣ流量ＩＳＣaaに
応じて算出されたスロットル弁開度θth2 よりも大きい
時は、スロットル弁開度θthはこの第４の実施例におい
て算出されたスロットル弁開度θth3 に設定される。

【００５６】このように、本発明ではいずれの実施例に
おいても、エアアシスト付の燃料噴射弁を備える機関の
始動時に、スロットル弁の閉制御の効果を確保しつつ、
エアアシスト付の燃料噴射弁にアシストエアを供給する
ことができる。なお、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。

【００５７】

【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、エアアシスト型の燃料噴射弁
と電子制御式のスロットル弁の両方が吸気通路に設けら
れた内燃機関において、機関の始動時に電子制御スロッ
トル弁を、アシストエアが確保できる限度まで閉弁する
ことにより、機関始動中にエアアシスト作用を阻害する
ことなく吸気管負圧を高め、燃料の気化促進効果を確保
することによって機関の始動性を向上させることができ
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】(a) は図１の電子制御スロットル弁の機関始動
時の３つの位置を示す断面図、(b) から(d) はアシスト
エアの取入口の配置を示す吸気通路の部分拡大断面図で
ある。

【図３】スロットル弁の閉制御を実行するフラグの設定
手順を示すフローチャートである。

【図４】スロットル弁の閉制御を実行するフラグのリセ
ットを示すフローチャートである。

【図５】機関始動時の電子制御スロットル弁の開度設定
の手順の第１の実施例を示すフローチャートである。

【図６】機関始動時の電子制御スロットル弁の開度設定
の手順の第２の実施例を示すフローチャートである。

【図７】機関始動時の電子制御スロットル弁の開度設定
の手順の第３の実施例を示すフローチャートである。

【図８】機関始動時の電子制御スロットル弁の開度設定
の手順の第４の実施例を示すフローチャートである。

【図９】第１、第２、及び第４の実施例におけるスター
タ信号、スロットル弁閉制御実行フラグ、気筒判別信
号、機関始動開始後カウンタ、機関回転数、ＩＳＣ流
量、スロットル開度、及び、噴射種別の推移を示すタイ
ムチャートである。

【図１０】第３と第４の実施例におけるスタータ信号、
スロットル弁閉制御実行フラグ、燃料噴射開始信号、機
関始動開始後カウンタ、機関回転数、ＩＳＣ流量、及び
スロットル開度の推移を示す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８…アシストエア付燃料噴射弁１０…ＥＣＵ１７…イグニッションスイッチ１８…大気圧センサ１９…スタータ２０…スタータ駆動回路２１…クランク位置センサ２４…クランクシャフトタイミングプーリ２５…信号歯２６…欠歯部２８…アシストエア通路２９…空気取入口

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者入沢泰之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 AA04 AA11 DA06 EA01 FA13 GA01 GA09 GA10 GA11 GA26 GA36 GA37 GA43 KA03 KA24 KA33 3G301 HA01 HA06 JA03 KA01 LA03 LB02 MA21 ND25 NE23 PA07Z PA09Z PA11Z PD02Z PE01Z PE04Z PE05Z PE08Z PE09Z PF03Z PF13Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸気通路内にアクセルペダル
の踏込量に非連動の電子制御開閉弁が設けられ、この下
流側にエアアシスト付の燃料噴射弁が設けられ、内燃機
関の始動時には前記電子制御開閉弁が閉弁方向に駆動さ
れる内燃機関の吸気制御装置であって、前記エアアシスト付の燃料噴射弁にアシストエアを供給
するアシストエア通路の前記吸気通路からの吸気取入口
を、前記電子制御開閉弁の全閉位置近傍の前記吸気通路
の下流側に設けると共に、内燃機関の始動時に前記電子
制御開閉弁の開度を所定量の前記アシストエアが確保で
きる程度に設定する開閉弁の始動時開度設定手段を設け
たことを特徴とする内燃機関の吸入空気量の制御装置。
【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、前記始動時開度設定手段が、前記機関の気
筒判別までは前記電子制御開閉弁の開度を最小のアイド
ル空気流量値が確保できる第１の開度に設定し、前記機
関の気筒判別後は、前記電子制御開閉弁の開度を前記吸
気取入口が全てこの電子制御開閉弁の上流側となる第２
の開度に設定することを特徴とする内燃機関の吸入空気
量の制御装置。
【請求項３】請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装
置において、前記始動時開度設定手段が、前記機関の燃
料噴射までは前記電子制御開閉弁の開度を最小のアイド
ル空気流量値が確保できる第１の開度に設定し、前記機
関の気筒判別後は、前記電子制御開閉弁の開度を前記吸
気取入口が全てこの電子制御開閉弁の上流側となる第２
の開度に設定することを特徴とする内燃機関の吸入空気
量の制御装置。
【請求項４】請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装
置において、前記エアアシスト付の燃料噴射弁から燃料
を噴射させる燃料噴射手段が、前記電子制御開閉弁の開
度が第１の開度の時は吸気同期噴射を実行し、前記電子
制御開閉弁の開度が第２の開度の時は吸気非同期噴射を
実行することを特徴とする内燃機関の吸入空気量の制御
装置。
【請求項５】請求項２から４の何れか１項に記載の内
燃機関の吸気制御装置において、前記内燃機関のおかれた環境状態を検出する環境状態検
出手段と、前記内燃機関の負荷状態を検出する機関負荷検出手段
と、前記環境状態検出手段による検出値と前記機関負荷検出
手段による検出値に応じて、前記電子制御開閉弁が第２
の開度に設定された後の機関始動に必要な吸気量を補正
する吸気量補正手段と、補正された吸気量に応じた前記電子制御開閉弁の開度を
第３の開度として算出する第３の開度算出手段と、を更
に備え、前記始動時開度設定手段は前記第２の開度とこの第３の
開度の大小を比較し、大きい方の開度に前記電子制御弁
の開度を設定することを特徴とする内燃機関の吸気制御
装置。
【請求項６】請求項１から５の何れか１項に記載の内
燃機関の吸気制御装置において、前記始動時開度設定手
段は、機関温度が所定温度範囲内にある時に動作するこ
とを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
【請求項７】請求項１から５の何れか１項に記載の内
燃機関の吸気制御装置において、前記始動時開度設定手
段は、機関始動開始後の経過時間が所定時間を越えた時
に動作を停止することを特徴とする内燃機関の吸気制御
装置。