JP2002130012A - 筒内噴射式内燃機関の吸入空気量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】筒内噴射式内燃機関の始動時に燃焼室内の吸気
圧を低下させることで始動が遅れた場合においても確実
に始動を完了させる。 【解決手段】ステップＳ１３０，Ｓ１７０，Ｓ２１０の
処理により、エンジン始動時における吸入空気量を始動
完了後における吸入空気量よりも低減させて燃焼室内で
の燃料の霧化を良好なものとしている。このように霧化
を改善し始動操作開始から基準時間Ｃｓが経過してもエ
ンジンが始動完了とならない場合には（Ｓ１９０で「Ｎ
Ｏ」）吸入空気量の増大を実行している（Ｓ１４０，Ｓ
２１０）。したがって長期の低空気量状態で点火プラグ
が燃料で濡れたような場合も大量の空気を燃焼室内に流
入させることにより点火プラグに付着している液体燃料
を早期に蒸発させることができる。このことにより点火
燃焼が安定して行われるようになりエンジン回転数ＮＥ
が安定して上昇するので始動を完了できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃焼室内に燃料を噴
射する筒内噴射式内燃機関における吸入空気量を調節す
る筒内噴射式内燃機関の吸入空気量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射式内
燃機関が知られている。この種の内燃機関では必要に応
じて圧縮行程中に燃料を噴射するが、このように高圧の
燃焼室内に燃料噴射を可能とするためには、燃料噴射圧
力（以下、「燃圧」と略す）を十分に高める必要があ
る。このため筒内噴射式内燃機関では、例えば特開平８
−３１２４０１号公報に見られるように、内燃機関によ
り駆動される機械式の高圧燃料ポンプにより必要な高燃
圧を確保するようにしている。

【０００３】しかし内燃機関始動時には、燃焼室内が低
温状態にあることで、噴射された燃料が燃焼室内壁に液
状で付着して実際に燃焼に寄与する燃料量が不足してし
まい、燃焼状態が悪化することがある。したがって冷間
始動時には燃料噴射量を増量することで対処しようとし
ている。しかし始動時は高圧燃料ポンプが発生する燃圧
が十分に高くならず、燃料増量も自ずと制限されてしま
う。このため始動時には点火プラグ周囲の空燃比がリー
ンとなって失火が発生し、回転変動を招くなどの問題が
発生している。

【０００４】この問題を解決するため、始動時において
はスロットルバルブを絞ることにより吸入空気量を低減
して燃焼室内の吸気圧を低下させ、このことにより燃焼
室内に噴射された燃料の霧化状態を向上させて、始動時
の燃焼状態を改善する提案がなされている（特願２００
０−１２０６９８号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した技術では、始
動時に燃焼室内の吸気圧を低くすることで良好な結果を
得ているが、内燃機関によっては低温時におけるフリク
ションやオイルの粘性が過大となったりして、機関回転
数の上昇が困難となり内燃機関の始動完了が遅れてしま
うことがある。このような場合には長期間にわたる低空
気量状態の燃焼室内への燃料噴射により、燃焼室内が過
濃状態となって点火プラグが液状燃料で濡れ易くなる。
このため点火が不安定となり、機関回転数の上昇が困難
となって、始動完了できなくなるおそれがある。

【０００６】本発明は、始動時に燃焼室内の吸気圧を低
下させることで始動が遅れた場合においても、確実に始
動を完了させることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項１記載の筒内噴射式内燃機関の吸入空気量制御装置
は、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射式内燃機関にお
ける吸入空気量を調節する筒内噴射式内燃機関の吸入空
気量制御装置であって、内燃機関の始動時における吸入
空気量を、始動完了後における吸入空気量よりも低減さ
せる始動時吸入空気量低減手段と、始動操作開始から基
準時間経過しても内燃機関が始動完了とならない場合
に、前記始動時吸入空気量低減手段による吸入空気量低
減の代わりに吸入空気量の増大を実行する始動時吸入空
気量増大手段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】始動時吸入空気量低減手段は、内燃機関の
始動時における吸入空気量を、始動完了後における吸入
空気量よりも低減させることにより、燃焼室内での燃料
の霧化を良好なものとして、始動時の燃焼性を向上させ
ている。

【０００９】更に、始動時吸入空気量増大手段は、始動
操作開始から基準時間経過しても内燃機関が始動完了と
ならない場合に、始動時吸入空気量低減手段による吸入
空気量低減の代わりに吸入空気量の増大を実行してい
る。したがって、長期の低空気量状態にて点火プラグが
液状燃料で濡れたような場合においても、大量の空気を
燃焼室内に流入させることにより、燃料の過濃状態を脱
却して点火プラグに付着している液体燃料を早期に蒸発
させることができる。

【００１０】このことにより点火燃焼が安定して行われ
るようになり、機関回転数が安定して上昇するので、始
動を完了することができる。請求項２記載の筒内噴射式
内燃機関の吸入空気量制御装置では、請求項１記載の構
成において、前記始動時吸入空気量増大手段は、前記吸
入空気量の増大に際しては、始動完了後における吸入空
気量まで吸入空気量を増大することを特徴とする。

【００１１】始動時吸入空気量増大手段による吸入空気
量の増大については、例えば始動完了後における吸入空
気量まで吸入空気量を増大する。このことにより始動完
了後の吸入空気量に円滑に引き継がせることができる。

【００１２】請求項３記載の筒内噴射式内燃機関の吸入
空気量制御装置では、請求項２記載の構成において、前
記始動時吸入空気量増大手段は、前記吸入空気量の増大
に際しては、徐々に吸入空気量を増大させることを特徴
とする。

【００１３】なお、始動時吸入空気量増大手段による吸
入空気量の増大に際しては、徐々に吸入空気量を増大さ
せても良い。これは、気筒によっては、まだ低吸気圧内
に噴射して霧化を良好にすべき場合があることから、一
度に吸入空気量を増大させるよりは徐々に増大させた方
が内燃機関全体としては、より安定した燃焼が得られる
からである。

【００１４】請求項４記載の筒内噴射式内燃機関の吸入
空気量制御装置では、請求項３記載の構成において、前
記始動時吸入空気量増大手段は、前記吸入空気量を徐々
に増大させている際に、内燃機関が始動完了した場合に
は、直ちに始動完了後における吸入空気量まで吸入空気
量を増大することを特徴とする。

【００１５】始動時吸入空気量増大手段が吸入空気量増
大の途中であっても、内燃機関が始動完了した場合には
内燃機関の安定運転上、直ちに通常の吸入空気量に戻し
ても良い。このようにすることで、始動完了後の内燃機
関を迅速に安定した状態とすることができる。

【００１６】請求項５記載の筒内噴射式内燃機関の吸入
空気量制御装置では、請求項１〜４のいずれか記載の構
成において、前記基準時間は、内燃機関温度に応じて設
定されることを特徴とする。

【００１７】このように吸入空気量の増大を実行するタ
イミングを得るための基準時間は、内燃機関温度に応じ
て設定されても良い。内燃機関の温度によっては、燃料
の霧化の程度や燃料による点火プラグの濡れの程度、更
に内燃機関のフリクションやオイルの粘性が異なるた
め、内燃機関の温度に応じて前記基準時間を変更するこ
とが、早期に安定した始動完了を行う上で好ましい。

【００１８】請求項６記載の筒内噴射式内燃機関の吸入
空気量制御装置では、請求項５記載の構成において、前
記基準時間は、内燃機関温度が高くなるに応じて短く設
定されることを特徴とする。

【００１９】より具体的には、前記基準時間は、内燃機
関温度が高くなるに応じて短く設定されるようにしても
良い。燃焼室内の吸気圧を上げても内燃機関温度が高い
方が燃料の霧化の程度も高く点火プラグの濡れの程度も
小さくなる。また内燃機関のフリクションやオイルの粘
性も小さくなる。このため早期にポンピングロスを小さ
くして、内燃機関の回転上昇を早める方が、迅速に安定
した始動完了を行い易いからである。

【００２０】請求項７記載の筒内噴射式内燃機関の吸入
空気量制御装置では、請求項１〜４のいずれか記載の構
成において、前記始動時吸入空気量増大手段は、前記基
準時間の代わりに基準積算回転数を用いることにより、
始動操作開始から該基準積算回転数の内燃機関回転が行
われても内燃機関が始動完了とならない場合に、前記始
動時吸入空気量低減手段による吸入空気量低減の代わり
に吸入空気量の増大を実行することを特徴とする。

【００２１】このように、基準時間の代わりに基準積算
回転数を用いても良い。したがって始動操作開始から基
準積算回転数の内燃機関回転が行われても内燃機関が始
動完了とならない場合に、始動時吸入空気量低減手段に
よる吸入空気量低減の代わりに吸入空気量の増大を実行
する。このことにより前述した作用効果を生じさせるこ
とができる。

【００２２】請求項８記載の筒内噴射式内燃機関の吸入
空気量制御装置では、請求項７記載の構成において、前
記基準積算回転数は、内燃機関温度に応じて設定される
ことを特徴とする。

【００２３】このように吸入空気量の増大を実行するタ
イミングを得るための基準積算回転数は、内燃機関温度
に応じて設定されても良い。内燃機関の温度によって
は、燃料の霧化の程度や燃料による点火プラグの濡れの
程度、更に内燃機関のフリクションやオイルの粘性が異
なるため、内燃機関の温度に応じて前記基準積算回転数
を変更することが、早期に安定した始動完了を行う上で
好ましい。

【００２４】請求項９記載の筒内噴射式内燃機関の吸入
空気量制御装置では、請求項８記載の構成において、前
記基準積算回転数は、内燃機関温度が高くなるに応じて
少なく設定されることを特徴とする。

【００２５】より具体的には、前記基準積算回転数は、
内燃機関温度が高くなるに応じて少なく設定されるよう
にしても良い。燃焼室内の吸入空気圧を上げても内燃機
関温度が高い方が燃料の霧化の程度も高く点火プラグの
濡れの程度も小さくなる。また内燃機関のフリクション
やオイルの粘性も小さくなる。このため、早期にポンピ
ングロスを小さくして、内燃機関の回転上昇を早める方
が、迅速に安定した始動完了を行い易いからである。

【００２６】請求項１０記載の筒内噴射式内燃機関の吸
入空気量制御装置では、請求項１〜９のいずれか記載の
構成において、前記始動時吸入空気量低減手段は、内燃
機関の始動時における吸入空気量を始動完了後における
吸入空気量よりも低減させる程度を、内燃機関温度に応
じて設定することを特徴とする。

【００２７】なお、内燃機関の始動時における吸入空気
量を、始動完了後における吸入空気量よりも低減させる
程度についても、内燃機関温度に応じて変更しても良
い。燃料霧化の程度や内燃機関のフリクション、オイル
の粘性は内燃機関温度に応じて変化するため、内燃機関
の温度に応じて吸入空気量の低減程度を変更すること
が、早期に安定した始動完了を行う上で好ましいからで
ある。

【００２８】請求項１１記載の筒内噴射式内燃機関の吸
入空気量制御装置では、請求項１〜１０のいずれか記載
の構成において、前記始動時吸入空気量低減手段は、高
温始動時には前記吸入空気量低減を実行しないことを特
徴とする。

【００２９】高温始動時には、吸入空気量を低減しなく
ても始動時の噴射において十分な霧化が得られ、内燃機
関のフリクションやオイルの粘性も低いので、高温始動
時には吸入空気量低減を実行しないことにより、迅速に
始動完了が可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は上述した
発明が適用された筒内噴射式内燃機関（以下、「エンジ
ン」と称する）１０及びその制御系統の概略構成を表す
ブロック図である。エンジン１０は複数気筒（例えば６
気筒）を有するガソリン式内燃機関であり、気筒１２内
に燃焼室１４を有している。この燃焼室１４には吸気バ
ルブ１６を介して吸気通路１８から空気が吸入される。
燃焼室１４への吸入空気量の調整は、吸気通路１８に設
けられたスロットルバルブ２０を調整することによりな
される。このスロットルバルブ２０は電動モータ２２に
よって開閉駆動がなされている。

【００３１】エンジン１０には燃焼室１４内に直接燃料
噴射可能なインジェクタ２４が設けられ、燃焼室１４内
に吸入された空気中に燃料を噴射することにより、燃焼
室１４内に必要に応じて層状あるいは均質な混合気を形
成している。インジェクタ２４へはデリバリパイプ２６
を介して、高圧燃料ポンプ２８から高圧燃料が供給され
る。高圧燃料ポンプ２８は燃料タンク３０に設けられた
低圧燃料ポンプ３２から燃料の供給を受けている。低圧
燃料ポンプ３２は電動式のフィードポンプであり、燃料
タンク３０の燃料を吸引して高圧燃料ポンプ２８側へ送
出している。

【００３２】上述した高圧燃料ポンプ２８は、シリンダ
２８ａ、このシリンダ２８ａ内を往復動するプランジャ
２８ｂ、及びシリンダ２８ａの内周壁とプランジャ２８
ｂの先端面とにより区画された加圧室２８ｃを備えてい
る。プランジャ２８ｂは、エンジン１０のクランクシャ
フト３４の回転により回転駆動されるカムシャフト３６
に設けられたポンプ用カム３８の回転により押圧が繰り
返されることでシリンダ２８ａ内を往復動する。このこ
とにより高圧燃料ポンプ２８は、低圧燃料ポンプ３２か
ら送られてきた低圧燃料を加圧室２８ｃ内で加圧して高
圧燃料としてデリバリパイプ２６側へ送出する。

【００３３】インジェクタ２４ではこの高圧燃料を適切
なタイミングで燃焼室１４内へ噴射する。このようにし
て燃焼室１４内に形成された混合気は、点火プラグ４０
により点火されて爆発し、ピストン４２を押し下げてク
ランクシャフト３４に回転トルクを与える。そして燃焼
後の排気は、排気バルブ４４を介して燃焼室１４から排
気通路４６に排出される。

【００３４】マイクロコンピュータを中心として構成さ
れている電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と称する）４
８は、イグニッションスイッチ５０、エンジン１０の冷
却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ５２、クランク
シャフト３４の回転数（エンジン回転数ＮＥ）を検出す
るエンジン回転数センサ５４、デリバリパイプ２６にお
いて燃圧を検出する燃圧センサ５６及びその他のセンサ
・スイッチ類から得られるエンジン１０の運転状態に基
づいて、電動モータ２２を回転させてスロットルバルブ
２０の開度（スロットル開度）ＴＡを好適な状態に制御
している。同様に上述したセンサ・スイッチ類から得ら
れるエンジン１０の運転状態に基づいて、ＥＣＵ４８
は、インジェクタ２４の噴射タイミングや噴射期間、点
火プラグ４０の点火タイミング、あるいは高圧燃料ポン
プ２８に設けられた燃料調量用バルブ２８ｄの動作タイ
ミングを調整している。

【００３５】上述したエンジン１０ではイグニッション
スイッチ５０がオン操作されてエンジン１０が始動開始
されると、図示していないスタータモータが回転して、
クランクシャフト３４のクランキングを開始する。この
ことによりインジェクタ２４から燃焼室１４内の吸気中
への燃料噴射および点火プラグ４０による点火が開始さ
れて、エンジン１０が自立して回転するようになり、次
第にエンジン回転数ＮＥが上昇する。そしてエンジン回
転数ＮＥが始動完了の基準回転数α、例えば４００ｒｐ
ｍを越えることにより、始動が完了する。

【００３６】ここで、本実施の形態においてＥＣＵ４８
にて実行される処理の内、スロットル開度制御処理を図
２のフローチャートに示す。この処理は、始動時および
始動完了直後に関してスロットル開度ＴＡを調整する処
理であり、スタータ・オンとなった後に、一定の時間周
期あるいは一定のクランク角周期で繰り返し実行され
る。なお個々の処理内容に対応するフローチャート中の
ステップを「Ｓ〜」で表す。

【００３７】スロットル開度制御処理が開始されると、
スタータ・オンか否か、すなわちスタータモータの回転
によるクランキング中か否かが判定される（Ｓ１１
０）。最初は、スタータ・オン状態であるので（Ｓ１１
０で「ＹＥＳ」）、次に待機時間終了フラグＸｅｎｄが
「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ１２０）。待機時間
終了フラグＸｅｎｄはＥＣＵ４８の電源オン時の初期設
定により、Ｘｅｎｄ＝「ＯＦＦ」に設定されている。し
たがって、当初は、Ｘｅｎｄ＝「ＯＦＦ」であるので
（Ｓ１２０で「ＹＥＳ」）、次式１に示すごとく、クラ
ンキング中吸気総補正量ｇＡが算出される（Ｓ１３
０）。

【００３８】

【数１】 ｇＡ ← ｇｃｎｋＡ ＋ ｑｇ … ［式１］ ここでクランキング中吸気補正量ｇｃｎｋＡは、図４に
示すごとくのマップにより冷却水温ＴＨＷから求められ
る。図４ではクランキング中吸気補正量ｇｃｎｋＡは、
冷却水温ＴＨＷが低い方ではマイナスの値が設定されて
おり、冷却水温ＴＨＷが高くなるにしたがって、マイナ
スからプラス側へ次第に高くなる傾向に設定されてい
る。またＩＳＣ学習値ｑｇは、前回のエンジン運転時に
行われているアイドル回転数制御処理にて求められてＥ
ＣＵ４８のバックアップＲＡＭ内に記憶されている学習
値であり、アイドル回転数制御時の吸入空気量自体の値
に相当する。

【００３９】次に、次式２に示すごとく始動判定後吸気
総補正量ｇＢを算出する（Ｓ１５０）。

【００４０】

【数２】 ｇＢ ← ｇｃｎｋＡ ＋ ｇｃｎｋＢ ＋ ｑｇ … ［式２］ ここで始動判定後吸気補正量ｇｃｎｋＢは、図５に示す
ごとくのマップによりエンジン回転数ＮＥから求められ
る。図５では始動判定後吸気補正量ｇｃｎｋＢは、エン
ジン回転数ＮＥが高くなるにしたがって次第に高くなる
傾向に設定されている。特に高速側では急速に高くなる
ように設定されている。クランキング中吸気補正量ｇｃ
ｎｋＡおよびＩＳＣ学習値ｑｇについては上述したごと
くである。

【００４１】次に、次式３に示すごとく始動完了後吸気
総補正量ｇＣを算出する（Ｓ１６０）。

【００４２】

【数３】 ｇＣ ← ｑｇ ＋ ｇｔｈｗ ＋ ｇｓｔ … ［式３］ ここで水温補正量ｇｔｈｗは、エンジン冷間運転中に
は、エンジン回転数を高めて昇温を促進するように吸入
空気量を増大させるための補正値であり、冷却水温ＴＨ
Ｗが低いほど大きくなる傾向に設定されている。始動補
正値ｇｓｔは、エンジン始動完了直後にエンジン回転の
安定化のために吸入空気量を増大させるための補正値で
あり、エンジン回転が低いほど大きくなる傾向に設定さ
れるとともに、始動後の時間の経過と共に「０」に収束
するように設定されている。

【００４３】次に、現在のエンジン回転数ＮＥがエンジ
ン始動完了を判定する基準回転数αを越えているか否か
が判定される（Ｓ１７０）。ここでクランキングの初期
であればＮＥ≦αであるので（Ｓ１７０で「ＮＯ」）、
次に図６に示すマップにより冷却水温ＴＨＷから基準時
間Ｃｓを求める（Ｓ１８０）。この基準時間Ｃｓはステ
ップＳ１３０にて求めたクランキング中吸気総補正量ｇ
Ａにてエンジン始動する際に、エンジン回転数ＮＥがエ
ンジン始動完了を判定する基準回転数αを越えることが
できない期間を判定するものである。この基準時間Ｃｓ
を経過してもＮＥ≦αである場合には、後述するごとく
吸入空気量の増大が行われる。

【００４４】次にカウンタＣｉｎｃが基準時間Ｃｓ未満
か否かが判定される（Ｓ１９０）。ここでカウンタＣｉ
ｎｃは、図３に示すカウント処理によりカウントアップ
されるカウンタである。図３のカウント処理はスタータ
・オンとなった後に一定の時間周期で繰り返し実行され
る。ここでカウント処理について説明する。本処理が開
始されると、まず待機時間終了フラグＸｅｎｄが「ＯＦ
Ｆ」か否かが判定される（Ｓ３１０）。前述したごとく
最初はＸｅｎｄ＝「ＯＦＦ」であることから（Ｓ３１０
で「ＹＥＳ」）、次にカウントアップ開始フラグＸｉｎ
ｃが「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ３２０）。カウ
ントアップ開始フラグＸｉｎｃはＥＣＵ４８の電源オン
時に「ＯＦＦ」に初期化されている。したがって最初は
Ｘｉｎｃ＝「ＯＦＦ」であるので（Ｓ３２０で「ＹＥ
Ｓ」）、次にカウンタＣｉｎｃが「０」に設定される
（Ｓ３３０）。そしてカウントアップ開始フラグＸｉｎ
ｃに「ＯＮ」が設定される（Ｓ３４０）。

【００４５】カウント処理（図３）における次の制御周
期では、Ｘｅｎｄ＝「ＯＦＦ」（Ｓ３１０で「ＹＥ
Ｓ」）であるが、Ｘｉｎｃ＝「ＯＮ」となったため（Ｓ
３２０で「ＮＯ」）、カウンタＣｉｎｃのインクリメン
トが実行される（Ｓ３５０）。以後、Ｘｅｎｄ＝「ＯＦ
Ｆ」（Ｓ３１０で「ＹＥＳ」）で、Ｘｉｎｃ＝「ＯＮ」
（Ｓ３２０で「ＮＯ」）ある限り、カウンタＣｉｎｃが
カウントアップされて（Ｓ３５０）増加してゆく。この
ことによりスタータ・オンとしてからの経過時間がカウ
ンタＣｉｎｃにてカウントされる。

【００４６】スロットル開度制御処理（図２）の説明に
戻り、最初はＣｉｎｃ＜Ｃｓであるので（Ｓ１９０で
「ＹＥＳ」）、次に実際にスロットル開度ＴＡに反映さ
れる実吸気総補正量ｇｔｏｔａｌにクランキング中吸気
総補正量ｇＡが設定される（Ｓ２１０）。こうして本処
理を一旦終了する。

【００４７】したがって、以後、ＮＥ≦αであって（Ｓ
１７０で「ＮＯ」）、かつＣｉｎｃ＜Ｃｓである（Ｓ１
９０で「ＹＥＳ」）間は、クランキング中吸気総補正量
ｇＡが実吸気総補正量ｇｔｏｔａｌに設定され続ける
（Ｓ２１０）。

【００４８】ここで冷間時には図４からも判るようにク
ランキング中吸気補正量ｇｃｎｋＡには低い値が設定さ
れ、特に低温時にはマイナスの値が設定される。このた
め、クランキング中吸気補正量ｇｃｎｋＡは、冷間時に
は始動完了後のアイドル回転時に設定される始動完了後
吸気総補正量ｇＣよりも低くなるように設定されてい
る。このことから、図７のタイミングチャートに時刻ｔ
１〜ｔ２にて示すごとく実吸気総補正量ｇｔｏｔａｌは
低い値に維持され、スロットルバルブ２０は始動完了後
のアイドル時よりも閉じ気味となる。

【００４９】このようにステップＳ２１０の処理を繰り
返す内に、エンジン１０が完爆状態となり、エンジン回
転数ＮＥが順調に上昇して、Ｃｉｎｃ≧Ｃｓとなる前
に、ＮＥ＞αとなった場合を考える。この場合は（Ｓ１
７０で「ＹＥＳ」）、次にＸｅｎｄ＝「ＯＦＦ」か否か
が判定される（Ｓ２２０）。この場合はＸｅｎｄ＝「Ｏ
ＦＦ」が維持されているので（Ｓ２２０で「ＹＥ
Ｓ」）、次に始動判定後吸気総補正量ｇＢが始動完了後
吸気総補正量ｇＣより大きいか否かが判定される（Ｓ２
３０）。

【００５０】ここで始動判定後吸気総補正量ｇＢは前記
式１と前記式２とを比較して判るように、クランキング
中吸気総補正量ｇＡに比較して、図５に示した始動判定
後吸気補正量ｇｃｎｋＢが加えられているのみである。
したがってエンジン回転数ＮＥが高くなるにしたがって
始動判定後吸気総補正量ｇＢは次第にクランキング中吸
気総補正量ｇＡから離れて始動完了後吸気総補正量ｇＣ
に近づく関係にある。このため初期の内は、始動判定後
吸気総補正量ｇＢは始動完了後吸気総補正量ｇＣより小
さいので（Ｓ２３０で「ＮＯ」）、実吸気総補正量ｇｔ
ｏｔａｌには小さい方の始動判定後吸気総補正量ｇＢが
設定される（Ｓ２４０）。こうして本処理を一旦終了す
る。

【００５１】このことから、図７の時刻ｔ２〜ｔ３に示
すごとくスロットル開度ＴＡは低い値から次第に大きく
なり、スロットルバルブ２０はアイドル時の開度に近づ
いて行く。以後、ＮＥ＞α（Ｓ１７０で「ＹＥＳ」）で
あり、ｇＢ≦ｇＣ（Ｓ２３０で「ＮＯ」）である限り、
実吸気総補正量ｇｔｏｔａｌには始動判定後吸気総補正
量ｇＢが設定され続ける（Ｓ２４０）。そして始動判定
後吸気総補正量ｇＢの増加により、ｇＢ＞ｇＣ（Ｓ２３
０で「ＹＥＳ」）となると、実吸気総補正量ｇｔｏｔａ
ｌには始動完了後吸気総補正量ｇＣが設定される（Ｓ２
５０）。こうして本処理を一旦終了する。

【００５２】以後、この始動完了後吸気総補正量ｇＣが
設定された実吸気総補正量ｇｔｏｔａｌに基づいて、ア
イドル回転数制御が実行される。次に、図８のタイミン
グチャートに示すごとく、ステップＳ２１０の処理を繰
り返す内に、エンジン１０のフリクションの高さやオイ
ルの粘性などが原因により、エンジン回転数ＮＥが順調
に上昇せず、クランキング中にＮＥ＞αとなる前に、Ｃ
ｉｎｃ≧Ｃｓとなった場合を考える。この場合は（Ｓ１
９０で「ＮＯ」）、次にＸｅｎｄ＝「ＯＮ」が設定され
る（Ｓ２００）。そしてクランキング中吸気総補正量ｇ
Ａが始動完了後吸気総補正量ｇＣより大きいか否かが判
定される（Ｓ２０５）。最初はｇＡ≦ｇＣであるので
（Ｓ２０５で「ＮＯ」）、次に、実吸気総補正量ｇｔｏ
ｔａｌにクランキング中吸気総補正量ｇＡが設定される
（Ｓ２１０）。こうして本処理を一旦終了する。

【００５３】次の制御周期では、Ｘｅｎｄ＝「ＯＮ」と
なっているので（Ｓ１２０で「ＮＯ」）、次式４に示す
ごとく、前回求められたクランキング中吸気総補正量ｇ
Ａの漸増処理が行われる（Ｓ１４０）。

【００５４】

【数４】 ｇＡ ← ｇＡ ＋ Δｇ … ［式４］ ここで漸増値Δｇは制御周期毎のｇＡの増加量であり、
予め設定されている値である。

【００５５】次に始動完了後吸気総補正量ｇＣの算出
（Ｓ１６０）がなされる。そして、ＮＥ≦αであれば
（Ｓ１７０で「ＮＯ」）、ステップＳ１８０、ステップ
Ｓ１９０（「ＮＯ」）、ステップＳ２００、ステップＳ
２０５（「ＮＯ」）と移行して、実吸気総補正量ｇｔｏ
ｔａｌにクランキング中吸気総補正量ｇＡが設定される
（Ｓ２１０）。こうして一旦本処理を終了する。

【００５６】したがって、ＮＥ≦α（Ｓ１７０で「Ｎ
Ｏ」）であり、ｇＡ≦ｇＣ（Ｓ２０５で「ＮＯ」）であ
る限りは、図８に時刻ｔ１２〜ｔ１３に示すごとく、次
第に増加してゆくクランキング中吸気総補正量ｇＡが実
吸気総補正量ｇｔｏｔａｌに設定されることになる。

【００５７】そして、実吸気総補正量ｇｔｏｔａｌの増
加により、ＮＥ＞αとなると（Ｓ１７０で「ＹＥ
Ｓ」）、待機時間終了フラグＸｅｎｄ＝「ＯＮ」である
ことから（Ｓ２２０で「ＮＯ」）、直ちに実吸気総補正
量ｇｔｏｔａｌには始動完了後吸気総補正量ｇＣが設定
されることになる（時刻ｔ１３：Ｓ２５０）。

【００５８】以後、この始動完了後吸気総補正量ｇＣが
設定された実吸気総補正量ｇｔｏｔａｌに基づいて、ア
イドル回転数制御が実行される。なお、ＮＥ＞αとなる
前に（Ｓ１７０で「ＮＯ」）、クランキング中吸気総補
正量ｇＡの増加により、ｇＡ＞ｇＣとなると（Ｓ２０５
で「ＹＥＳ」）、実吸気総補正量ｇｔｏｔａｌには始動
完了後吸気総補正量ｇＣが設定されるようになる（Ｓ２
５０）。

【００５９】上述した実施の形態１の構成において、Ｅ
ＣＵ４８が実行するスロットル開度制御処理（図２）及
びカウント処理（図３）が始動時吸入空気量低減手段及
び始動時吸入空気量増大手段としての処理に相当する。

【００６０】以上説明した本実施の形態１によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．スロットル開度制御処理（図２）のステップＳ
１３０，Ｓ１７０，Ｓ２１０の処理により、エンジン始
動時における吸入空気量を、始動完了後における吸入空
気量よりも低減させている。このことにより、燃焼室１
４内での燃料の霧化を良好なものとして、始動時の燃焼
性を向上させている。

【００６１】そして、このように霧化を改善したにもか
かわらず、始動操作開始から基準時間Ｃｓが経過しても
エンジン１０が始動完了とならない場合には（Ｓ１９０
で「ＮＯ」）、吸入空気量低減の代わりに吸入空気量の
増大を実行している（Ｓ１４０，Ｓ２１０）。したがっ
て長期の低空気量状態にて点火プラグ４０が燃料で濡れ
たような場合においても、大量の空気を燃焼室１４内に
流入させることにより、燃料の過濃状態を脱却して点火
プラグ４０に付着している液体燃料を早期に蒸発させる
ことができる。このことにより点火燃焼が安定して行わ
れるようになり、エンジン回転数ＮＥが安定して上昇す
るので、始動を完了することができる。

【００６２】（ロ）．上述した吸入空気量の増大につい
ては、始動完了後における吸入空気量まで吸入空気量を
増大している（Ｓ１４０，Ｓ２０５，Ｓ２１０，Ｓ２５
０）。このことにより始動完了後の吸入空気量に円滑に
引き継がせることができる。

【００６３】（ハ）．更に吸入空気量の増大に際しては
徐々に増大させている（Ｓ１４０）。これは気筒によっ
ては、まだ低吸気圧内に噴射して霧化を良好にすべき場
合があることから、一度に吸入空気量を増大させるより
は徐々に増大させた方がエンジン１０全体としては、よ
り安定した燃焼が得られるからである。

【００６４】（ニ）．吸入空気量増大の途中であって
も、エンジン始動が完了した場合には（Ｓ１７０で「Ｙ
ＥＳ」）、エンジン１０の安定運転上、直ちに通常の吸
入空気量に戻している（Ｓ２２０で「ＮＯ」，Ｓ２５
０）。このようにすることで、始動完了後のエンジン１
０を迅速に安定した状態とすることができる。

【００６５】（ホ）．吸入空気量の増大を実行するタイ
ミングを得るための基準時間Ｃｓは、エンジン温度（こ
こでは冷却水温ＴＨＷ）が高くなるに応じて短く設定さ
れている。燃焼室１４内の吸気圧を上げてもエンジン温
度が高い方が燃料の霧化の程度も高く点火プラグ４０の
濡れの程度も小さくなる。またエンジン１０のフリクシ
ョンやオイルの粘性も小さくなる。このため、エンジン
温度が高ければ早期にスロットルバルブ２０の開度を大
きくしてポンピングロスを小さくし、エンジン１０の回
転上昇を早める。このことにより迅速に安定した始動完
了を行うことができる。

【００６６】（ヘ）．クランキング中吸気総補正量ｇＡ
による吸入空気量を低減させる程度についても、エンジ
ン温度が高いほど低減の程度を小さくしている。エンジ
ン温度が高いほど燃料霧化の程度は良くなり、エンジン
１０のフリクションやオイルの粘性も小さくなるので、
エンジン温度が高いほど吸入空気量の低減程度を小さく
することにより、早期に安定した始動完了を行うことが
できる。特に、高温始動時には吸入空気量低減を実行し
ないことにより、迅速に始動完了が可能となっている。

【００６７】［実施の形態２］本実施の形態２は、図２
に示したスロットル開度制御処理の代わりに図９に示す
スロットル開度制御処理を、同様なタイミングで繰り返
し実行する点が、前記実施の形態１とは異なる。これ以
外の構成は特に説明しない限り前記実施の形態１の構成
と同じである。

【００６８】また、スロットル開度制御処理（図９）に
おいては、前記実施の形態１におけるステップＳ１４
０，Ｓ２０５に相当する処理が存在しない。その他の処
理はステップ番号が「３００」増加しているのみで内容
は前記実施の形態１と同じである。ただしステップＳ５
００（実施の形態１ではステップＳ２００に相当）の次
にはステップＳ５５０が実行される。

【００６９】このように構成されていることにより、始
動完了しない状態（Ｓ４７０で「ＮＯ」）で基準時間Ｃ
ｓが経過した場合（Ｓ４９０で「ＮＯ」）での動作が前
記実施の形態１とは異なる。すなわち、Ｃｉｎｃ≧Ｃｓ
となると（Ｓ４９０で「ＮＯ」）、待機時間終了フラグ
Ｘｅｎｄに「ＯＮ」を設定した後（Ｓ５００）、直ちに
実吸気総補正量ｇｔｏｔａｌに始動完了後吸気総補正量
ｇＣを設定する（Ｓ５５０）。

【００７０】これを図１０のタイミングチャートに示す
と、時刻ｔ２１〜ｔ２２までは、実吸気総補正量ｇｔｏ
ｔａｌにクランキング中吸気総補正量ｇＡが設定されい
るが、Ｃｉｎｃ≧Ｃｓとなった時刻ｔ２２ではクランキ
ング中吸気総補正量ｇＡから始動完了後吸気総補正量ｇ
Ｃに直ちに吸入空気量が増大されることになる。

【００７１】そして、次の制御周期では、Ｘｅｎｄ＝
「ＯＮ」であることから（Ｓ４２０で「ＮＯ」）、直ち
に始動完了後吸気総補正量ｇＣを算出する（Ｓ４６
０）。そしてＮＥ≦αであれば（Ｓ４７０で「Ｎ
Ｏ」）、ステップＳ４８０、Ｓ４９０（「ＮＯ」）、Ｓ
５００を経て、実吸気総補正量ｇｔｏｔａｌには始動完
了後吸気総補正量ｇＣが設定される（Ｓ５５０）。ま
た、ＮＥ＞αとなった場合も（Ｓ４７０で「ＹＥ
Ｓ」）、Ｘｅｎｄ＝「ＯＮ」であることから（Ｓ５２０
で「ＮＯ」）、実吸気総補正量ｇｔｏｔａｌには始動完
了後吸気総補正量ｇＣが設定される（Ｓ５５０）。

【００７２】上述した実施の形態２の構成において、Ｅ
ＣＵ４８が実行するスロットル開度制御処理（図９）及
びカウント処理（図３）が始動時吸入空気量低減手段及
び始動時吸入空気量増大手段としての処理に相当する。

【００７３】以上説明した本実施の形態２によれば、以
下の効果が得られる。 （イ）．前記実施の形態１の（イ）、（ロ）、（ホ）、
（ヘ）と同様な効果を生じる。

【００７４】［その他の実施の形態］ ・前記各実施の形態において、スロットルバルブ２０を
調整することで吸入空気量を調整していたが、これ以外
に吸気バルブ１６のリフト量調整機構を設けて、吸気バ
ルブ１６のリフト量調整により燃焼室１４に吸入される
空気量を調整しても良い。

【００７５】・前記カウント処理（図３）は一定の時間
周期で割り込み実行されていたが、一定のエンジン回転
やクランク角毎に割り込み実行しても良い。このように
カウンタＣｉｎｃの増加をエンジン回転に依存させた場
合には、Ｃｓは基準積算回転数を表すことになる。した
がってスタータ・オンから、基準積算回転数のエンジン
回転が行われてもエンジン１０が始動完了とならない場
合には吸入空気量の増大を実行することになる。

【００７６】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明の実施の形態には、次のような形態を含む
ものであることを付記しておく。 （１）．請求項１〜１１のいずれか記載の構成におい
て、吸入空気量の調整はスロットルバルブの開度調整に
より行われることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の吸
入空気量制御装置。

【００７７】（２）．請求項１〜１１のいずれか記載の
構成において、吸入空気量の調整は吸気バルブのリフト
量調整により行われることを特徴とする筒内噴射式内燃
機関の吸入空気量制御装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１としての筒内噴射式内燃機関及び
その制御系統の概略構成を表すブロック図。

【図２】実施の形態１のＥＣＵが実行するスロットル開
度制御処理のフローチャート。

【図３】同じくカウント処理のフローチャート。

【図４】上記実施の形態１の処理で用いられるクランキ
ング中吸気補正量ｇｃｎｋＡを求めるマップの構成説明
図。

【図５】同じく始動判定後吸気補正量ｇｃｎｋＢを求め
るマップの構成説明図。

【図６】同じく基準時間Ｃｓを求めるマップの構成説明
図。

【図７】実施の形態１におけるスロットルバルブの作動
制御の一例を示すタイミングチャート。

【図８】実施の形態１におけるスロットルバルブの作動
制御の一例を示すタイミングチャート。

【図９】実施の形態２のＥＣＵが実行するスロットル開
度制御処理のフローチャート。

【図１０】実施の形態２におけるスロットルバルブの作
動制御の一例を示すタイミングチャート。

【符号の説明】

１０…エンジン、１２…気筒、１４…燃焼室、１６…吸
気バルブ、１８…吸気通路、２０…スロットルバルブ、
２２…電動モータ、２４…インジェクタ、２６…デリバ
リパイプ、２８…高圧燃料ポンプ、２８ａ…シリンダ、
２８ｂ…プランジャ、２８ｃ…加圧室、２８ｄ…燃料調
量用バルブ、３０…燃料タンク、３２…低圧燃料ポン
プ、３４…クランクシャフト、３６…カムシャフト、３
８…ポンプ用カム、４０…点火プラグ、４２…ピスト
ン、４４…排気バルブ、４６…排気通路、４８…ＥＣ
Ｕ、５０…イグニッションスイッチ、５２…冷却水温セ
ンサ、５４…エンジン回転数センサ、５６…燃圧セン
サ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｈ ３０１Ｚ Ｆターム(参考） 3G065 AA04 CA00 DA05 DA06 EA01 FA02 FA03 FA13 GA00 GA09 GA10 KA02 3G084 AA03 BA05 BA23 CA01 DA09 EA04 EA11 EB08 EB17 EC01 EC03 FA00 FA20 FA33 FA36 3G092 AA01 AA06 AA11 AA13 BA01 BA09 BB01 BB06 DA01 DA03 DC03 DE03S DE05S DG08 EA01 EA02 EA17 EA21 EA22 EB05 EC05 EC09 FA31 GA01 HB03Z HE01Z HE08Z HF19Z 3G301 HA01 HA04 HA06 HA19 JA03 KA01 LA00 LA03 LA07 LB04 LB06 LC03 MA11 MA18 NA06 NA08 NB14 NC02 ND21 NE02 NE03 NE06 NE23 PB08Z PE01Z PE08Z PF16Z

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射式内燃
   機関における吸入空気量を調節する筒内噴射式内燃機関
   の吸入空気量制御装置であって、 内燃機関の始動時における吸入空気量を、始動完了後に
   おける吸入空気量よりも低減させる始動時吸入空気量低
   減手段と、 始動操作開始から基準時間経過しても内燃機関が始動完
   了とならない場合に、前記始動時吸入空気量低減手段に
   よる吸入空気量低減の代わりに吸入空気量の増大を実行
   する始動時吸入空気量増大手段と、 を備えたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の吸入空
   気量制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の構成において、前記始動時
   吸入空気量増大手段は、前記吸入空気量の増大に際して
   は、始動完了後における吸入空気量まで吸入空気量を増
   大することを特徴とする筒内噴射式内燃機関の吸入空気
   量制御装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の構成において、前記始動時
   吸入空気量増大手段は、前記吸入空気量の増大に際して
   は、徐々に吸入空気量を増大させることを特徴とする筒
   内噴射式内燃機関の吸入空気量制御装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の構成において、前記始動時
   吸入空気量増大手段は、前記吸入空気量を徐々に増大さ
   せている際に、内燃機関が始動完了した場合には、直ち
   に始動完了後における吸入空気量まで吸入空気量を増大
   することを特徴とする筒内噴射式内燃機関の吸入空気量
   制御装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか記載の構成におい
   て、前記基準時間は、内燃機関温度に応じて設定される
   ことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の吸入空気量制御
   装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の構成において、前記基準時
   間は、内燃機関温度が高くなるに応じて短く設定される
   ことを特徴とする筒内噴射式内燃機関の吸入空気量制御
   装置。
7. 【請求項７】請求項１〜４のいずれか記載の構成におい
   て、前記始動時吸入空気量増大手段は、前記基準時間の
   代わりに基準積算回転数を用いることにより、始動操作
   開始から該基準積算回転数の内燃機関回転が行われても
   内燃機関が始動完了とならない場合に、前記始動時吸入
   空気量低減手段による吸入空気量低減の代わりに吸入空
   気量の増大を実行することを特徴とする筒内噴射式内燃
   機関の吸入空気量制御装置。
8. 【請求項８】請求項７記載の構成において、前記基準積
   算回転数は、内燃機関温度に応じて設定されることを特
   徴とする筒内噴射式内燃機関の吸入空気量制御装置。
9. 【請求項９】請求項８記載の構成において、前記基準積
   算回転数は、内燃機関温度が高くなるに応じて少なく設
   定されることを特徴とする筒内噴射式内燃機関の吸入空
   気量制御装置。
10. 【請求項１０】請求項１〜９のいずれか記載の構成にお
    いて、前記始動時吸入空気量低減手段は、内燃機関の始
    動時における吸入空気量を始動完了後における吸入空気
    量よりも低減させる程度を、内燃機関温度に応じて設定
    することを特徴とする筒内噴射式内燃機関の吸入空気量
    制御装置。
11. 【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか記載の構成に
    おいて、前記始動時吸入空気量低減手段は、高温始動時
    には前記吸入空気量低減を実行しないことを特徴とする
    筒内噴射式内燃機関の吸入空気量制御装置。