JP2004132275A - 内燃機関の始動時燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の始動時に実際に燃焼室内に供給される燃料を安定させ、始動性向上及びエミッション改善を図ること。
【解決手段】吸気行程より以前で、かつ吸気バルブが閉じているときにインジェクタ７から燃料噴射されるような内燃機関１の燃料噴射タイミングによれば、特に、内燃機関１の始動時の燃料噴射開始時期においては、インテークマニホルド６の壁面等が冷えているため壁面ウエットに成易いという現象がある。この際、壁面ウエット分も考慮された燃料噴射量が噴射供給されるのに加えて、燃料噴射開始時期が所定期間だけ早められることで、内燃機関１の燃焼室内に燃料導入されるまでの時間的余裕が増大し、実際に燃焼室内に供給される燃料量が安定されることとなる。この結果、内燃機関１の始動性向上、更には、エミッション改善が期待できる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の始動時の燃焼室内に安定した燃料を供給する内燃機関の始動時燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の始動時燃料噴射制御装置に関連する先行技術文献としては、特開平１０−３１８０２１号公報にて開示されたものが知られている。
【０００３】
このものでは、複数の気筒を備えた内燃機関の始動時燃料噴射時期において、各気筒の吸気行程と同期して燃料噴射を行い、燃料噴射回数が所定回数以上のとき燃料噴射開始時期を早めることで、各気筒に必要な燃料を確実に気筒内に供給し、始動性の向上とエミッションの改善を図る技術が示されている。
【特許文献１】特開平１０−３１８０２１号公報（第３頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、内燃機関の機関回転速度の上昇に伴って、燃料噴射時期が吸気行程に完全に同期する場合と、その一部が吸気行程に同期しない場合とが存在するため、燃焼室内に流入される燃料量が安定せず、結果として、混合気の燃焼に際して空燃比がばらつくこととなり始動性、更にはエミッションが悪化するという不具合があった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関の始動時に実際に燃焼室内に供給される燃料を安定させ、始動性向上及びエミッション改善可能な内燃機関の始動時燃料噴射制御装置の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の始動時燃料噴射制御装置によれば、燃料噴射制御手段によって内燃機関の各気筒に対して、吸気行程より以前で、かつ吸気バルブが閉じているときに燃料噴射が行われるが、このときの内燃機関の始動開始からの全気筒に対する燃料噴射回数の総和が噴射回数計数手段にて計数され、燃料噴射回数が所定回数以上となり着火が実行される際、かつ機関回転速度が所定回転速度未満であるときには、噴射時期変更手段にて燃料噴射開始時期が所定期間早められる。このように、内燃機関には吸気行程より以前で、かつ吸気バルブが閉じているときに燃料噴射されるような燃料噴射タイミングによれば、特に、内燃機関の始動時の燃料噴射開始時期においては、インテークマニホルド壁面等が冷えているため壁面ウエットに成易いという現象がある。この際、壁面ウエット分も考慮された燃料噴射量が噴射供給されるのに加えて、燃料噴射開始時期が所定期間だけ早められることで、内燃機関の燃焼室内に燃料導入されるまでの時間的余裕が増大し、内燃機関の始動時に実際に燃焼室内に供給される燃料量が安定され、内燃機関の始動性向上、更には、エミッション改善が達成される。
【０００７】
請求項２の内燃機関の始動時燃料噴射制御装置における噴射時期変更手段では、燃料噴射回数の増加に伴って燃料噴射時期が早められ、つまり、機関回転速度が上昇した際の燃料噴射の遅れが考慮されるため、実際に燃焼室内に供給される燃料量がより安定されるという効果が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の始動時燃料噴射制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１０】
図１において、内燃機関１は４サイクル４気筒（＃１気筒〜＃４気筒）の火花点火式として構成され、その吸入空気は上流側からエアクリーナ２、吸気通路３、スロットルバルブ４、サージタンク５及びインテークマニホルド６を通過し、インテークマニホルド６内でインジェクタ（燃料噴射弁）７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ（以下、単に『インジェクタ７』と記す）から噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混合気として各気筒に分配供給される。各インジェクタ７には駆動回路８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ（以下、単に『駆動回路８』と記す）がそれぞれ接続され、駆動回路８からの駆動電流によりインジェクタ７が開弁／閉弁される。
【００１１】
また、内燃機関１の各気筒に配設された点火プラグ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ（以下、単に『点火プラグ９』と記す）には、図示しない点火回路から所定タイミングにて供給される高電圧が分配供給され、各気筒の燃焼室内の混合気が所定タイミングにて点火される。そして、内燃機関１の各気筒で燃焼後の排気ガスはエキゾーストマニホルド１１、排気通路１２、その途中に配設された三元触媒１３を通って排出される。この三元触媒１３には、白金やロジウム等の触媒成分とセリウムやランタン等の添加物が担持されており、排気ガス中に含まれる有害成分であるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ　（窒素酸化物）等の成分が浄化される。
【００１２】
そして、エアクリーナ２の下流側の吸気通路３にはエアフローメータ２１が配設され、このエアフローメータ２１にてエアクリーナ２を通過する吸気量が検出される。また、スロットルバルブ４にはスロットル開度センサ２２が配設され、このスロットル開度センサ２２にてスロットル開度が検出されると共に、スロットルバルブ４がほぼ全閉であることが図示しないアイドルスイッチによって検出される。また、サージタンク５には吸気圧センサ２３が配設され、この吸気圧センサ２３にてサージタンク５内の吸気圧が検出される。
【００１３】
更に、内燃機関１には、図示しないクランクシャフトの所定クランク角（例えば、１０〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ　Ａｎｇｌｅ）〕回転毎のクランク角信号を検出するクランク角センサ２４と、図示しないカムシャフトの所定回転位置に対応するカム角信号を検出するカム角センサ２５とが配設されている。これらクランク角センサ２４からのクランク角信号及びカム角センサ２５からのカム角信号に基づき、周知のように気筒判別され後述の気筒判別カウンタＣＣＲＮＫ（＝１，２，３，４）により現在の制御気筒が４気筒（＃１気筒〜＃４気筒）のうちの何れの気筒に該当するかが分かる。また、内燃機関１のシリンダブロックには水温センサ２６が配設され、この水温センサ２６にて内燃機関１の冷却水温が検出される。そして、排気通路１２の三元触媒１３の上流側には空燃比センサ２７が配設され、その通路を流れる排気ガスの空燃比が検出される。
【００１４】
エアフローメータ２１からの吸気量信号、スロットル開度センサ２２からのスロットル開度信号、吸気圧センサ２３からの吸気圧信号、クランク角センサ２４からのクランク角信号、カム角センサ２５からのカム角信号、水温センサ２６からの冷却水温信号、空燃比センサ２７からの空燃比信号等は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）４０の入力ポート４５に入力されている。更に、ＥＣＵ４０の入力ポート４５には、スタータスイッチ３１からのＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）信号、イグニッションスイッチ３２からのＯＮ／ＯＦＦ信号が入力され、ＥＣＵ４０にはバッテリ３３からの電源電圧が供給されている。
【００１５】
このＥＣＵ４０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ４１、制御プログラムや制御マップ等を格納したＲＯＭ４２、各種データ等を格納するＲＡＭ４３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ４４、入力ポート４５、出力ポート４６及びそれらを接続するバスライン４７等からなる論理演算回路として構成されている。ＥＣＵ４０では、入力された各種センサ信号等に基づき各気筒の燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火時期等の各種制御信号が演算される。そして、ＥＣＵ４０の出力ポート４６から出力される燃料噴射量、燃料噴射時期に応じた制御信号によって各気筒のインジェクタ７に接続された駆動回路８が制御される。
【００１６】
本実施例の４サイクル４気筒からなる内燃機関１においては、吸気行程→圧縮行程→膨張行程→排気行程順で、例えば、＃１気筒→＃３気筒→＃４気筒→＃２気筒順に、各気筒の燃料噴射量及び燃料噴射時期に基づき燃料噴射され、吸入空気と共に燃焼室内に導入された混合気が、所定の点火時期に応じた図示しない点火プラグの放電火花の発生によって点火燃焼される。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の始動時燃料噴射制御装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１における始動時燃料噴射時期制御の処理手順を示す図２のフローチャートに基づき、図３を参照して説明する。ここで、図３は図２の処理に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイミングチャートである。なお、この始動時燃料噴射時期制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行される。
【００１８】
図２において、ステップＳ１０１で、まず、始動時噴射カウンタＣＩＮＪＳＴが「０」にセットされる（図３に示す＃１気筒の点火時期）。この始動時噴射カウンタＣＩＮＪＳＴは、後述の始動時燃料噴射時期制御中に燃料噴射された総回数を表わす。次にステップＳ１０２に移行して、始動時であるかが判定される。ステップＳ１０２の判定条件が成立、即ち、このときの機関回転速度ＮＥが始動判定回転速度ＮＥｔｈ未満で始動時フラグＸＳＴＡが「ＯＮ（始動時）」であり、始動時燃料噴射時期制御中であるときにはステップＳ１０３に移行し、始動時噴射カウンタＣＩＮＪＳＴが「３」未満であるかが判定される。ステップＳ１０３の判定条件が成立、即ち、図３に示す始動時噴射カウンタＣＩＮＪＳＴが「３」未満と小さいときにはステップＳ１０４に移行し、燃料噴射タイミングが吸気行程より以前で、かつ吸気バルブ（図示略）が閉じているときで、内燃機関１の始動時に対応するように設定される。
【００１９】
一方、ステップＳ１０３の判定条件が成立せず、即ち、図３に示す始動時噴射カウンタＣＩＮＪＳＴが「３」以上と大きいときにはステップＳ１０５に移行し、燃料噴射タイミングの『早出し』として、このときの始動時に対応する燃料噴射タイミングがステップＳ１０４における始動時に対応する燃料噴射タイミングよりも早い時期となるよう設定される（図３に斜線を施した長方形ブロックにて示す燃料噴射時期のうち左向き矢印が添えられている燃料噴射時期参照）。ステップＳ１０４またはステップＳ１０５による処理ののちステップＳ１０６に移行し、始動時噴射カウンタＣＩＮＪＳＴが「＋１」インクリメントされ、ステップＳ１０１に戻り同様の処理が繰返し実行される。
【００２０】
そして、ステップＳ１０２で、図３に示すように、このときの機関回転速度ＮＥが始動判定回転速度ＮＥｔｈ以上となり、始動時フラグＸＳＴＡが「ＯＦＦ（始動後）」となったときにはステップＳ１０７に移行し、ステップＳ１０５による『早出し』の燃料噴射タイミングの設定が解除される。そして、吸気行程より以前で、かつ吸気バルブが閉じているときで、内燃機関の始動後に対応するように設定された燃料噴射タイミングによる始動後燃料噴射時期制御処理が実行される。次にステップＳ１０８に移行して、始動時噴射カウンタＣＩＮＪＳＴが「０」にクリアされ、本ルーチンを終了する。
【００２１】
このように、本実施例の内燃機関の始動時燃料噴射制御装置は、４サイクル４気筒（複数の気筒）からなる内燃機関１の各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）に対して吸気行程より以前で、かつ吸気バルブ（図示略）が閉じているときに燃料噴射を行うインジェクタ（燃料噴射弁）７、駆動回路８及びＥＣＵ４０等にて達成される燃料噴射制御手段と、内燃機関１の始動開始から、全気筒に対する燃料噴射回数の総和としての始動時噴射カウンタＣＩＮＪＳＴを計数するＥＣＵ４０にて達成される噴射回数計数手段と、前記噴射回数計数手段により計数された始動時噴射カウンタＣＩＮＪＳＴが所定回数としての「３」以上、かつ機関回転速度ＮＥが所定回転速度としての始動判定回転速度ＮＥｔｈ未満のとき、燃料噴射開始時期を所定期間早めるＥＣＵ４０にて達成される噴射時期変更手段とを具備するものである。
【００２２】
つまり、内燃機関１の各気筒では、吸気行程より以前で、かつ吸気バルブが閉じているときにインジェクタ７から燃料噴射が実行されるが、このときの内燃機関１の始動開始からの始動時噴射カウンタＣＩＮＪＳＴが所定回数「３」未満から所定回数「３」以上となり着火が実行される際、かつ機関回転速度ＮＥが始動判定回転速度ＮＥｔｈ未満であるときには、燃料噴射開始時期が所定期間早められる。
【００２３】
このように、吸気行程より以前で、かつ吸気バルブが閉じているときにインジェクタ７から燃料噴射されるような内燃機関１の燃料噴射タイミングによれば、特に、内燃機関１の始動時の燃料噴射開始時期においては、インテークマニホルド６の壁面等が冷えているため壁面ウエットに成易いという現象がある。この際、本実施例の始動時燃料噴射制御によれば、壁面ウエット分も考慮された燃料噴射量が噴射供給されるのに加えて、燃料噴射開始時期が所定期間だけ早められることで、内燃機関１の燃焼室内に燃料導入されるまでの時間的余裕が増大し、実際に燃焼室内に供給される燃料量が安定されることとなる。これにより、内燃機関１の始動性向上、更には、エミッション改善が期待できる。
【００２４】
また、本実施例の内燃機関の始動時燃料噴射制御装置のＥＣＵ４０からなる噴射時期変更手段は、燃料噴射回数を表わす始動時噴射カウンタＣＩＮＪＳＴの増加に伴い、燃料噴射開始時期を早めるものである。これにより、始動時噴射カウンタＣＩＮＪＳＴが増加し機関回転速度ＮＥが上昇した際の燃料噴射の遅れが考慮され、実際に燃焼室内に供給される燃料量がより安定されることとなる。
【００２５】
ところで、上記実施例では、４サイクル４気筒からなる内燃機関１に対応した始動時燃料噴射制御について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、内燃機関の気筒数が複数であれば同様に適応することができ、同様の作用・効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の始動時燃料噴射制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の始動時燃料噴射制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける始動時燃料噴射時期制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は図２の処理に対応する各種センサ信号や各種制御量等の遷移状態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　　　　内燃機関
７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）　インジェクタ（燃料噴射弁）
８（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）　駆動回路
４０　　　　　　　　　　　　　ＥＣＵ（電子制御ユニット）

Claims (2)

1. 複数の気筒からなる内燃機関の各気筒に対して吸気行程より以前で、かつ吸気バルブが閉じているときに燃料噴射を行う燃料噴射制御手段と、
   前記内燃機関の始動開始から、全気筒に対する燃料噴射回数の総和を計数する噴射回数計数手段と、
   前記噴射回数計数手段により計数された燃料噴射回数が所定回数以上、かつ、機関回転速度が所定回転速度未満のとき、燃料噴射開始時期を所定期間早める噴射時期変更手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関の始動時燃料噴射制御装置。
2. 前記噴射時期変更手段は、前記燃料噴射回数の増加に伴い、燃料噴射開始時期を早めることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動時燃料噴射制御装置。

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