JP2003138961A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents
内燃機関の始動制御装置Info
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- F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
- F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
Abstract
するとともに、始動時のHC排出量を確実に低減させた
内燃機関の始動制御装置を得る。 【解決手段】 始動時でのクランキング開始から完爆に
至るまでの期間に各気筒毎に供給される燃料量と供給さ
れた燃料を燃焼させる点火時期とを、複数気筒にわたっ
て順次発生する燃焼行程毎に任意に設定し、燃料噴射量
および点火時期を、各燃焼行程での必要トルクを出力す
るために最適な組み合わせとする。
Description
ンなどの内燃機関の始動制御装置に関し、特にリーン空
燃比の燃料量で適正な始動性を確保するとともに、始動
時のHC排出量を確実に低減させた内燃機関の始動制御
装置に関するものである。
よび点火装置を備えた自動車用内燃機関においては、始
動時に気筒毎の電子制御が可能な完爆に至るまではスタ
ータモータによるクランキングが行われるが、クランキ
ング開始後の回転信号に応じて所定の燃料噴射量および
点火時期が設定されるようになっている。
ともに、HC(炭化水素)などの排気量を抑制して排気
ガス成分を良好にすることが要求されている。
報に記載された内燃機関の始動制御装置においては、始
動時における各気筒の燃料噴射制御を各気筒の吸気行程
で実行するとともに、機関回転数が過度に上昇したとき
には、点火時期を遅角側に補正して機関回転数を低下さ
せている。
時間(吸気行程)を長く設定して、燃焼に必要な燃料量
を確実に燃焼室内に流入させて、低温始動時であっても
混合気の空燃比を燃焼可能範囲内に設定し、始動時のH
C排出量を低減させるようになっている。
おいては、完爆に至るまでは所定の点火時期に対して必
要な燃料量を供給しているので、必ずしも必要最小限の
燃料濃度に設定されるとは限らない。したがって、当初
の目的効果(始動時のHC排出量を最小限に設定するこ
と)を達成できないおそれがあり、必ずしも実用的な解
決手段とは言えない。
制御装置は以上のように、たとえば特開平11−343
914号公報に記載された装置では、クランキング開始
時において、完爆に至ると判定されるまでは、クランキ
ング開始後の回転信号に応じて所定の燃料噴射量および
点火時期を設定するとともに、完爆に至るのに充分な燃
料噴射量を供給している。
わたって順次燃焼する気筒毎に、同一の燃料噴射量が供
給され且つ同一の点火時期が設定されるので、完爆に至
る出力トルクを得るまでの間に、不必要にリッチな(燃
料濃度の高い)空燃比の燃料量が供給されるおそれがあ
り、始動時のHC排出量を確実に抑制することができな
いという問題点があった。
ためになされたもので、リーン空燃比の燃料量で適正な
始動性を確保するとともに、始動時のHC排出量を確実
に低減することのできる内燃機関の始動制御装置を得る
ことを目的とする。
の始動制御装置は、複数気筒からなる内燃機関に空気お
よび燃料を含む混合気を供給するための吸気管と、吸気
管内に設けられて内燃機関への吸入空気流量を調整する
ためのスロットル弁と、内燃機関に燃料を供給するため
の燃料噴射弁と、内燃機関に供給された混合気を燃焼さ
せるための点火プラグと、内燃機関の運転状態を検出す
るための各種センサと、内燃機関の始動時における運転
状態に応じて燃料噴射弁および点火プラグを制御するた
めのコントロールユニットとを備えた内燃機関の始動制
御装置において、コントロールユニットは、複数気筒に
わたって順次発生する燃焼行程を認識する燃焼行程認識
手段を含み、内燃機関の始動時に内燃機関の各気筒毎に
供給される燃料量と、供給された燃料を燃焼させる点火
時期とを、燃焼行程毎に可変設定するものである。
装置によるコントロールユニットは、内燃機関の始動時
のクランキング開始から複数気筒にわたって順次発生す
る燃焼行程数をカウントするためのカウンタを含み、燃
焼行程数に基づいて各気筒の燃料量および点火時期を設
定するものである。
装置によるコントロールユニットは、燃焼行程数に応じ
て燃料量および点火時期を対応付けた制御量マップデー
タを含み、制御量マップデータを参照して燃料量および
点火時期を設定し、燃料量のマップデータ値は、燃焼行
程数の増大に応じて増加または減少するように可変設定
されるものである。
装置による各種センサは、内燃機関の冷却水温度を検出
する水温センサを含み、コントロールユニットは、冷却
水温度に基づいて燃料量および点火時期を設定するもの
である。
装置による各種センサは、内燃機関の回転数を検出する
回転センサを含み、コントロールユニットは、内燃機関
の回転数に応じて、点火時期の補正量を設定するもので
ある。
装置によるコントロールユニットは、内燃機関の回転数
変化量に応じて点火時期の補正量を対応付けた補正量マ
ップデータを含み、補正量マップデータを参照して点火
時期の補正量を設定するとともに、点火時期の基準値に
補正量を加算または減算して最終的な点火時期として設
定するものである。
しながら、この発明の実施の形態1について詳細に説明
する。
示すブロック構成図であり、吸入空気量検出装置を備え
た内燃機関およびその制御システムを示している。図1
において、エンジン1(内燃機関)には吸気管を介した
空気が吸入され、エンジン1内で燃焼後の排気ガスは、
排気管を介して大気中に排出される。
設されている。吸気管は、吸気ダクト3、スロットルチ
ャンバ4および吸気マニホールド5により構成されてお
り、エアクリーナ2を介して吸入された空気を、吸気ダ
クト3、スロットルチャンバ4および吸気マニホールド
5を介して、エンジン1に供給する。
出するためのエアフローメータ6が設けられている。ス
ロットルチャンバ4にはスロットル弁7が設けられてお
り、スロットル弁7は、アクセルペダル(図示せず)と
連動して、またはスロットルアクチュエータ(図示せ
ず)により駆動されて、エンジン1への吸入空気流量Q
aを制御する。
下流側に位置しており、サージタンク部5aと、サージ
タンク部5aの下流側で気筒毎に分岐された吸気管部5
bとにより構成されている。
は、電磁式の燃料噴射弁8が設けられており、燃料噴射
弁8には、燃料ポンプおよびプレッシャレギュレータ
(ともに図示せず)が設けられている。燃料噴射弁8
は、燃料ポンプから圧送され且つプレッシャレギュレー
タにより所定圧力に制御された燃料を吸気管部5bに噴
射供給する。
は、エンジン回転数Neに対応したクランク角信号CA
を出力するクランク角センサ9が設けられている。クラ
ンク角センサ9は、エンジン1の回転センサとしても機
能する。
に対応した所定クランク角位置毎に基準信号(少なくと
も1つが気筒識別信号を兼ねる)を出力するとともに、
単位クランク角(たとえば、1°〜2°、10°〜20
°、10°〜30°)毎に単位クランク角信号を出力す
る。
検出するための水温センサ10が設けられ、スロットル
弁7には、スロットル弁7の開度θを検出するためのス
ロットル開度センサ11が設けられている。
グ手段としてのスタータ12が設けられており、キー操
作部(図示せず)には、スタータ12を起動するための
スタートスイッチ13などが設けられている。
5bから吸入された混合気(空気および燃料)を所定タ
イミングで燃焼させるための点火プラグ14が設けられ
ている。
出信号Qa、CA、Tw、θは、マイクロコンピュータ
が内蔵された電子式のコントロールユニット15に入力
される。
信号CAに含まれる基準信号出力毎の周期またはクラン
ク角信号CAの入力周期を計測することにより、機関回
転速度(エンジン回転数)Neを検出する。
信号CAから得られたエンジン回転数Ne、ならびに、
その他の検出信号Qa、Tw、θなどから得られた機関
運転状態に応じて、燃料噴射弁8および点火プラグ14
を駆動し、燃料噴射制御および点火制御を実行するとと
もに、エンジン始動時における制御を実行する。
ら、図1に示したこの発明の実施の形態1による始動制
御処理動作について説明する。図2の始動制御ルーチン
は、コントロールユニット15内の始動制御手段により
実行される。
3がOFFからONに切り換えられたか否かを判定し
(ステップS1)、スタートスイッチ13がONに切り
換えられなかった(すなわち、NO)と判定されれば、
直ちに図2の処理ルーチンを終了する。
イッチ13がOFFからONに切り換えられた(すなわ
ち、YES)と判定されれば、エンジン1の複数気筒に
わたって発生する燃焼行程数をカウントし(ステップS
2)、燃焼行程数に応じて燃料噴射量および点火時期を
テーブルからルックアップする(ステップS3)。
射量および点火時期にしたがって、現在制御対象となる
気筒に対して燃料噴射制御および点火制御を実行する
(ステップS4)。
値以下となり且つこの状態が所定時間にわたって継続し
たか否かに基づいて、エンジン1がエンストしたか否か
を判定する(ステップS5)。
なわち、YES)と判定されれば、ステップS2でカウ
ントされる燃焼行程数のカウンタを0クリア(リセッ
ト)して(ステップS6)、ステップS7に進み、エン
ストでない(すなわち、NO)と判定されれば、直ちに
ステップS7に進む。
にエンジン回転数Neが所定値以上となり且つこの状態
が所定時間にわたって継続したか否かに基づいて、エン
ジン1が始動を完了した(完爆に至った)か否かを判定
する。
(すなわち、YES)と判定されれば、図2の処理ルー
チンを終了して、このエンジン状態を持続するための制
御に移行する。
の機関運転状態に応じた燃料噴射制御および点火制御を
実行する。一方、ステップS7において、始動が完了し
なかった(すなわち、NO)と判定されれば、ステップ
2に戻って上記始動制御シーケンスを繰り返す。
アップされる燃料噴射量および点火時期のテーブルとし
ては、たとえば図3および図4の説明図に示すようなマ
ップデータが用いられる。
ントロールユニット15に内蔵されたROM(図示せ
ず)にあらかじめ格納されている。図3において、燃料
噴射量[mcc]は、燃焼行程数のカウンタ値CNTの
増大に応じて、初期値(200[mcc])から最大値
(250[mcc])まで漸増するように設定されてい
る。
[°CA])は、燃焼行程数のカウンタ値CNTの増大
に応じて、カウンタ値CNTの小さい領域では初期値
(25°)から最大進角位置(28°)まで進角し、カ
ウンタ値CNTの大きい領域では最大遅角位置(15
°)まで遅角するように設定されている。
ては、燃焼行程数のカウンタ値CNTに応じて図3およ
び図4のように選択された燃料噴射量および点火時期を
用いて、燃料噴射制御および点火制御が実行される。
行程数のカウンタ値CNTに応じて複数気筒にわたって
順次発生する燃焼行程において、各燃焼行程回数CNT
に応じて最適な組み合わせとなるように燃料噴射量およ
び点火時期が設定されるので、エンジン1は速やかに完
爆状態に至って始動を完了する。なお、図3では、燃焼
行程数のカウンタ値CNTの増大に応じて、燃料噴射量
[mcc]を漸増(増加)させたが、エンジン1の固有
特性などに鑑みて、任意に漸減(減少)させたマップ値
を可変設定してもよい。同様に、点火時期(BTDC
[°CA])も、図4の設定値に限らず、エンジン1の
固有特性などに鑑みて、燃焼行程数のカウンタ値CNT
の増大に応じて、任意に増加または減少するマップ値を
可変設定してもよい。
な始動動作を示すタイミングチャートである。図5にお
いては、スタートスイッチ13のON/OFF状態およ
びエンジン1の運転状態に応じて、燃焼行程数のカウン
タ値CNTおよびエンジン回転数Neの時間変化が示さ
れている。
るエンスト発生時の始動動作を示すタイミングチャート
であり、図2内のステップS5において始動中のエンス
ト発生が判定されるような状態を示している。
下してエンスト発生が判定される毎に、図2内のステッ
プS6において燃焼行程数のカウンタ値CNTがリセッ
トされるので、完爆が判定されるまでマップデータに基
づく制御量が選択され、エンジン回転数Neの変化が繰
り返される。
よび点火時期の組み合わせは、カウンタ値CNTに応じ
た図3および図4のデータ値にしたがって、燃料噴射量
および点火時期の初期値から順次設定されることにな
る。
開始から完爆に至るまでの間に、各気筒毎に供給される
燃料量と供給された燃料を燃焼させる点火時期とを、複
数気筒にわたって順次発生する各燃焼行程において最適
な組み合わせに設定することにより、各燃焼行程での必
要トルクを過不足の無く出力することができる。
空燃比の燃料量で、良好な始動性を実現するとともに、
始動時のHC排出量低減することができる。
は、図3および図4のマップデータを、燃焼行程数のカ
ウンタ値CNTに応じて一義的に決定したが、エンスト
発生後の再始動毎に異なる値に設定してもよく、また、
他の運転状態に応じて最適な燃料噴射量および点火時期
の組み合わせを個別に設定してもよい。
定するようにしたこの発明の実施の形態2による3次元
マップデータを示す説明図である。図7においては、燃
焼行程数のカウンタ値CNTおよび冷却水温度Twに応
じて選択される燃料噴射量および点火時期を示してい
る。
NTのみならず、たとえば水温センサ10により検出さ
れるエンジン1の冷却水温度Twに応じて、3次元テー
ブルをルックアップすることにより、燃料噴射量および
点火時期を最適に設定することができる。図7に示すテ
ーブルのルックアップは、図2内のステップS3におい
て実行される。
水温度Twに応じて最適な組み合わせとなるように燃料
噴射量および点火時期を設定することにより、各燃焼行
程において過不足の無い必要トルクをさらに高精度に出
力することができ、良好な始動性の実現および始動時の
HC排出量の低減に加えて、さらに速やかな始動を実現
することができる。
2では、制御量(点火時期)の選択に際してエンジン回
転数Neを考慮しなかったが、たとえばエンジン回転数
Neの変化量ΔNeに応じて、点火時期補正量のテーブ
ルをルックアップしてもよい。
NTから設定される点火時期は、図4または図7に示す
通りであるが、複数気筒にわたって順次発生する燃焼状
態がエンジン回転数Neによって異なる場合には、エン
ジン回転数Neに応じて点火時期を補正して、さらに最
適な燃料噴射量および点火時期を選択することが望まし
い。
て点火時期補正量を選択するようにしたこの発明の実施
の形態3によるマップデータを示す説明図である。図8
においては、エンジン回転数変化量ΔNe[r/mi
n]の値に応じて、初期値「0」から遅角側「+10」
までの点火時期補正量[°CA]が選択されている。
行程におけるエンジン回転数Ne(t)と前回の燃焼行
程におけるエンジン回転数Ne(t−1)との変化量Δ
Ne(=Ne−Ne(t−1))に応じて選択される。
1参照)は、複数気筒にわたって順次発生する各燃焼行
程毎にエンジン回転数変化量ΔNeを計算し、エンジン
回転数変化量ΔNeに応じて、図8に示すマップデータ
から点火時期補正量をルックアップする。なお、点火時
期補正量[°CA]は、図8の設定値に限らず、エンジ
ン1の固有特性などに鑑みて、エンジン回転数変化量Δ
Ne[r/min]の増大に応じて任意に増減するマッ
プ値としてもよい。
は図7のテーブルルックアップにより決定された点火時
期の基準値に対し、図8により得られた点火時期補正量
を加算補正して、最終的な点火時期を算出する。
補正後の点火時期に基づく点火制御が実行される。この
ように、点火時期の基準値をエンジン回転数Neに応じ
て補正することにより、リーン空燃比での燃料量で良好
な始動性を得るとともに、始動時のHC排出量を低減す
ることができる。
時期補正量を選択(テーブルルックアップ)するための
パラメータとしてエンジン回転数変化量ΔNeを用いた
が、エンジン回転数変化量ΔNeに代えて、エンジン回
転数Neの絶対値を用いてもよい。
ップにより決定された点火時期を基準として、点火時期
補正量を加算(または、減算)補正して最終的な点火時
期を求めたが、エンジン回転数変化量ΔNeに応じて点
火時期補正係数を選択し、選択された点火時期補正係数
を点火時期基準値に乗算(または、除算)補正して最終
的な点火時期を求めもよい。
気筒からなる内燃機関に空気および燃料を含む混合気を
供給するための吸気管と、吸気管内に設けられて内燃機
関への吸入空気流量を調整するためのスロットル弁と、
内燃機関に燃料を供給するための燃料噴射弁と、内燃機
関に供給された混合気を燃焼させるための点火プラグ
と、内燃機関の運転状態を検出するための各種センサ
と、内燃機関の始動時における運転状態に応じて燃料噴
射弁および点火プラグを制御するためのコントロールユ
ニットとを備えた内燃機関の始動制御装置において、コ
ントロールユニットは、複数気筒にわたって順次発生す
る燃焼行程を認識する燃焼行程認識手段を含み、内燃機
関の始動時に内燃機関の各気筒毎に供給される燃料量
と、供給された燃料を燃焼させる点火時期とを、燃焼行
程毎に可変設定するようにしたので、リーン空燃比の燃
料量で適正な始動性を確保するとともに、始動時のHC
排出量を確実に低減することのできる内燃機関の始動制
御装置が得られる効果がある。
ニットは、内燃機関の始動時のクランキング開始から複
数気筒にわたって順次発生する燃焼行程数をカウントす
るためのカウンタを含み、燃焼行程数に基づいて各気筒
の燃料量および点火時期を設定するようにしたので、リ
ーン空燃比の燃料量で適正な始動性を確保するととも
に、始動時のHC排出量を確実に低減することのできる
内燃機関の始動制御装置が得られる効果がある。
ニットは、燃焼行程数に応じて燃料量および点火時期を
対応付けた制御量マップデータを含み、制御量マップデ
ータを参照して燃料量および点火時期を設定し、燃料量
のマップデータ値は、燃焼行程数の増大に応じて増加ま
たは減少するように可変設定されるので、リーン空燃比
の燃料量で適正な始動性を確保するとともに、始動時の
HC排出量を確実に低減することのできる内燃機関の始
動制御装置が得られる効果がある。
内燃機関の冷却水温度を検出する水温センサを含み、コ
ントロールユニットは、冷却水温度に基づいて燃料量お
よび点火時期を設定するようにしたので、さらに適正な
始動性を確保するとともに、始動時のHC排出量を確実
に低減することのできる内燃機関の始動制御装置が得ら
れる効果がある。
内燃機関の回転数を検出する回転センサを含み、コント
ロールユニットは、内燃機関の回転数に応じて、点火時
期の補正量を設定するようにしたので、さらに適正な始
動性を確保するとともに、始動時のHC排出量を確実に
低減することのできる内燃機関の始動制御装置が得られ
る効果がある。
ニットは、内燃機関の回転数変化量に応じて点火時期の
補正量を対応付けた補正量マップデータを含み、補正量
マップデータを参照して点火時期の補正量を設定すると
ともに、点火時期の基準値に補正量を加算または減算し
て最終的な点火時期として設定するようにしたので、さ
らに適正な始動性を確保するとともに、始動時のHC排
出量を確実に低減することのできる内燃機関の始動制御
装置が得られる効果がある。
図である。
チンを示すフローチャートである。
料噴射量のマップデータを示す説明図である。
火時期のマップデータを示す説明図である。
動作状態を示すタイミングチャートである。
時の動作状態を示すタイミングチャートである。
料噴射量および点火時期のマップデータを示す説明図で
ある
期補正量のマップデータを示す説明図である。
弁、8 燃料噴射弁、9 クランク角センサ、10 水
温センサ、11 スロットル開度センサ、12スター
タ、13 スタートスイッチ、14 点火プラグ、15
コントロールユニット、CA クランク角信号、Qa
吸入空気流量、Tw 冷却水温度、θスロットル開
度。
Claims (6)
- 【請求項1】 複数気筒からなる内燃機関に空気および
燃料を含む混合気を供給するための吸気管と、 前記吸気管内に設けられて前記内燃機関への吸入空気流
量を調整するためのスロットル弁と、 前記内燃機関に燃料を供給するための燃料噴射弁と、 前記内燃機関に供給された混合気を燃焼させるための点
火プラグと、 前記内燃機関の運転状態を検出するための各種センサ
と、 前記内燃機関の始動時における運転状態に応じて前記燃
料噴射弁および前記点火プラグを制御するためのコント
ロールユニットとを備えた内燃機関の始動制御装置にお
いて、 前記コントロールユニットは、 前記複数気筒にわたって順次発生する燃焼行程を認識す
る燃焼行程認識手段を含み、 前記内燃機関の始動時に前記内燃機関の各気筒毎に供給
される燃料量と、供給された燃料を燃焼させる点火時期
とを、前記燃焼行程毎に可変設定することを特徴とする
内燃機関の始動制御装置。 - 【請求項2】 前記コントロールユニットは、 前記内燃機関の始動時のクランキング開始から前記複数
気筒にわたって順次発生する燃焼行程数をカウントする
ためのカウンタを含み、 前記燃焼行程数に基づいて前記各気筒の燃料量および点
火時期を設定することを特徴とする請求項1に記載の内
燃機関の始動制御装置。 - 【請求項3】 前記コントロールユニットは、 前記燃焼行程数に応じて前記燃料量および前記点火時期
を対応付けた制御量マップデータを含み、 前記制御量マップデータを参照して前記燃料量および前
記点火時期を設定し、 前記燃料量のマップデータ値は、前記燃焼行程数の増大
に応じて増加または減少するように可変設定されること
を特徴とする請求項2に記載の内燃機関の始動制御装
置。 - 【請求項4】 前記各種センサは、前記内燃機関の冷却
水温度を検出する水温センサを含み、 前記コントロールユニットは、前記冷却水温度に基づい
て前記燃料量および前記点火時期を設定することを特徴
とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の内
燃機関の始動制御装置。 - 【請求項5】 前記各種センサは、前記内燃機関の回転
数を検出する回転センサを含み、 前記コントロールユニットは、前記内燃機関の回転数に
応じて、前記点火時期の補正量を設定することを特徴と
する請求項1から請求項4までのいずれかに記載の内燃
機関の始動制御装置。 - 【請求項6】 前記コントロールユニットは、 前記内燃機関の回転数変化量に応じて前記点火時期の補
正量を対応付けた補正量マップデータを含み、 前記補正量マップデータを参照して前記点火時期の補正
量を設定するとともに、前記点火時期の基準値に前記補
正量を加算または減算して最終的な点火時期として設定
することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の始動
制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001330591A JP2003138961A (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 内燃機関の始動制御装置 |
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JP2003138961A true JP2003138961A (ja) | 2003-05-14 |
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